RU2160854C1

RU2160854C1 - Method of operation of centrifugal pumps

Info

Publication number: RU2160854C1
Application number: RU99119782A
Authority: RU
Inventors: Ф.С. Гарифуллин; Р.Ф. Габдуллин; Р.Ф. Шилькова; М.Д. Валеев
Original assignee: ОАО Акционерная нефтяная компания "Башнефть"
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2000-12-20

Abstract

FIELD: oil industry; methods of operation of centrifugal pumps handling water-and- oil emulsions and highly mineralized waste water. SUBSTANCE: proposed method includes automatic stopping of pump by means of electric contact compound pressure-and-vacuum gauge fitted on pump suction cover. Compound gauge is set at drop of pressure in cavity of cover down to 0.01 MPa. EFFECT: enhanced operational reliability of pumping unit due to avoidance of air in leakage. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к способу эксплуатации центробежных насосов, перекачивающих водонефтяные эмульсии и высокоминерализованные агрессивные воды. The invention relates to the oil industry, and in particular to a method for operating centrifugal pumps pumping oil-water emulsions and highly mineralized aggressive waters.

Известен способ работы погружного центробежного насоса (авторское свидетельство СССР N 464714, кл. F 04 D 7/00, 1973). A known method of operation of a submersible centrifugal pump (USSR author's certificate N 464714, CL F 04 D 7/00, 1973).

При этом способе перекачиваемой водонефтяной эмульсии придают дополнительную окружную скорость непосредственно перед ее поступлением в прием центробежного насоса. Наличие дополнительной окружной составляющей скорости разрушает структуру эмульсии, что приводит к увеличению производительности насоса. With this method, the pumped oil-water emulsion give an additional peripheral speed immediately before it enters the reception of the centrifugal pump. The presence of an additional peripheral velocity component destroys the structure of the emulsion, which leads to an increase in pump performance.

Однако это не приводит к увеличению давления на приеме и не устраняет работу центробежного насоса с засасыванием воздуха через сальник со стороны приема. However, this does not lead to an increase in pressure at the intake and does not preclude the operation of a centrifugal pump with air suction through the stuffing box on the intake side.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ эксплуатации центробежных насосов /Техническое описание и инструкция по эксплуатации: насосы центробежные, многоступенчатые секционные ЦНС-38-440-220 и т.д./, принятый нами за прототип. The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of features is the method of operation of centrifugal pumps / Technical description and instruction manual: centrifugal pumps, multistage sectional central pump-38-440-220, etc. /, adopted by us as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе не устраняется работа центробежного насосного агрегата с засасыванием воздуха через сальник со стороны всасывания. For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype, the known method does not preclude the operation of a centrifugal pump unit with air suction through the stuffing box on the suction side.

В конструкции центробежных насосов, используемых для перекачивания воды, с целью предупреждения засасывания воздуха через сальник со стороны всасывания, предусматривается устройство - гидрозатвор. В крышке всасывания имеется отверстие. Вода под давлением, созданным первым рабочим колесом, проходит к втулке гидрозатвора, в котором имеется отверстие для подвода воды к рубашке вала. Вода проходит по рубашке вала через сальниковую набивку, предупреждая засасывание воздуха в насос. In the design of centrifugal pumps used for pumping water, in order to prevent air suction through the stuffing box on the suction side, a water trap is provided. There is a hole in the suction cover. Water under the pressure created by the first impeller passes to the valve sleeve, in which there is an opening for supplying water to the shaft jacket. Water passes through the shaft jacket through the stuffing box, preventing air from being sucked into the pump.

Однако при откачке центробежным насосом водонефтяной эмульсии происходит быстрое забивание асфальто-смолопарафиновыми отложениями, содержащимися в перекачиваемой эмульсии, отверстия в крышке всасывания и отверстия в рубашке вала. Прекращается подача перекачиваемой жидкости в гидрозатвор. С этого момента начинается работа насосного агрегата с засасыванием воздуха в насос через сальник со стороны всасывания. В конструкции насоса не предусмотрена возможность проверки подачи перекачиваемой жидкости в гидрозатвор. However, when a water-oil emulsion is pumped out by a centrifugal pump, the asphalt-resin-paraffin deposits contained in the pumped emulsion quickly clog the holes in the suction cover and holes in the shaft jacket. The flow of pumped liquid to the hydraulic seal stops. From this moment, the operation of the pumping unit begins with the suction of air into the pump through the stuffing box on the suction side. The design of the pump does not provide for the possibility of checking the flow of the pumped liquid into the hydraulic lock.

Одновременно происходит забивание асфальто-смолопарафиновыми отложениями сетки фильтра насоса, установленного перед крышкой всасывания насоса. At the same time, the asphalt-resin-paraffin deposits are clogging the pump filter mesh installed in front of the pump suction cover.

При этом резко возрастает разрежение в полости крышки всасывания насоса, следовательно, резко возрастает объем засасываемого в насос воздуха. In this case, the vacuum in the cavity of the suction cover of the pump increases sharply, therefore, the volume of air sucked into the pump increases sharply.

Это приводит к многократному возрастанию коррозионной агрессивности перекачиваемой жидкости, вследствие попадания в нее кислорода воздуха, что является причиной снижения срока службы рабочих органов насосного агрегата и напорных трубопроводов. Зависимость скорости коррозионного разрушения металла напорных трубопроводов от содержания кислорода в перекачиваемой сточной воде приведена на графике. This leads to a multiple increase in the corrosiveness of the fluid being pumped due to the ingress of atmospheric oxygen, which causes a decrease in the service life of the working bodies of the pumping unit and pressure pipelines. The dependence of the corrosion rate of metal of pressure pipelines on the oxygen content in the pumped waste water is shown in the graph.

Следует сказать, работа насосного агрегата с засасыванием воздуха в насос при забивании отверстий узла гидрозатвора и фильтра имеет место и при установке насосного агрегата ниже уровня перекачиваемой жидкости. В данном случае согласно инструкции по эксплуатации насосного агрегата на прямолинейном горизонтальном участке приемной линии устанавливают манометр. It should be said that the operation of the pumping unit with the suction of air into the pump when driving the holes of the hydraulic lock and filter assembly also takes place when the pumping unit is installed below the level of the pumped liquid. In this case, according to the operating instructions of the pumping unit, a pressure gauge is installed on a rectilinear horizontal section of the receiving line.

Поэтому в известном способе эксплуатации центробежных насосов нет возможности определить и предотвратить работу насосного агрегата с засасыванием воздуха через сальник. Therefore, in the known method of operating centrifugal pumps, it is not possible to determine and prevent the operation of the pump unit with air suction through the stuffing box.

Целью изобретения является повышение надежности работы центробежного насоса путем исключения работы насосного агрегата с засасыванием воздуха в насос, что позволяет увеличить срок службы рабочих органов насоса и напорных трубопроводов. The aim of the invention is to increase the reliability of the centrifugal pump by eliminating the operation of the pump unit with air suction into the pump, which allows to increase the service life of the pump working bodies and pressure pipelines.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что на крышке всасывания насоса устанавливают электроконтактный мановакуумметр и настраивают его на остановку насоса при снижении давления в полости крышки до 0,01 МПа. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that an electrocontact manovacuum meter is installed on the suction cover of the pump and it is set to stop the pump when the pressure in the lid cavity is reduced to 0.01 MPa.

При исследовании отличительных признаков описываемого способа эксплуатации центробежных насосов не выявлено каких-либо аналогичных известных решений. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна". In the study of the distinguishing features of the described method of operation of centrifugal pumps, no similar known solutions have been identified. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed method from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На чертеже изображена принципиальная схема центробежной насосной установки, работающей без засасывания воздуха через сальник. Установка содержит центробежный насос 1, электродвигатель 2, приемные трубопроводы 3 с фильтром 4, напорные трубопроводы 5 с манометром 6, резервуар с откачиваемой средой 7. Центробежный насос содержит крышку всасывания 8 с электроконтактным мановакуумметром 9, крышку нагнетания 10. Электроконтактный мановакуумметр соединен с внутренней полостью крышки всасывания посредством тройника 11. The drawing shows a schematic diagram of a centrifugal pump unit operating without air suction through the gland. The installation comprises a centrifugal pump 1, an electric motor 2, receiving pipelines 3 with a filter 4, pressure pipelines 5 with a pressure gauge 6, a reservoir with a pumped-out medium 7. The centrifugal pump contains a suction cover 8 with an electrocontact pressure gauge 9, a pressure cover 10. An electrocontact pressure gauge is connected to the internal cavity suction cap via tee 11.

Насосная установка работает следующим образом. The pump installation operates as follows.

Водонефтяная эмульсия из резервуара 7 по приемному трубопроводу 3 через фильтр 4 поступает в центробежный насос 1. Oil-water emulsion from the tank 7 through the intake pipe 3 through the filter 4 enters the centrifugal pump 1.

При нормальной работе гидрозатвора насоса 1 и фильтра 4 в полости крышки всасывания будет избыточное давление, близкое к гидростатическому напору водонефтяной эмульсии в резервуаре 7

где P - величина гидростатического напора водонефтяной эмульсии (кг/м²),
Δ h - разница отметок взлива водонефтяной эмульсии в резервуаре и приемного патрубка центробежного насоса (м),
γ - плотность водонефтяной эмульсии (кг/м³).During normal operation of the hydraulic lock of the pump 1 and filter 4 in the cavity of the suction cover there will be an excess pressure close to the hydrostatic pressure of the oil-water emulsion in the tank 7

where P is the value of the hydrostatic pressure of the oil-water emulsion (kg / m ² ),
Δ h - the difference between the marks of the rise of oil-water emulsion in the tank and the receiving pipe of the centrifugal pump (m),
γ is the density of the oil-water emulsion (kg / m ³ ).

При отказе или снижении эффективности работы гидрозатвора насоса в результате засорения рабочих органов смолопарафиновыми отложениями, а также частичном засорении отверстий фильтра происходит снижение давления в полости крышки всасывания вплоть до создания разрежения. Это приводит к засасыванию воздуха в насос через сальник. In the event of a failure or a decrease in the efficiency of the pump shutter as a result of clogging of the working elements with resin-paraffin deposits, as well as a partial clogging of the filter openings, a decrease in pressure in the cavity of the suction cover occurs until a vacuum is created. This causes air to be sucked into the pump through the stuffing box.

При снижении давления в полости крышки всасывания насоса до 0,01 МПа электроконтактный мановакуумметр дает сигнал на остановку насосного агрегата. When the pressure in the cavity of the pump suction cover is reduced to 0.01 MPa, the electrocontact manovacuum meter gives a signal to stop the pump unit.

Пуск насосного агрегата в работу производится после восстановления работоспособности фильтра и гидрозатвора насоса. The pumping unit is put into operation after the filter and the hydraulic shutter of the pump are restored.

Применение изобретения позволяет обеспечить работу насосного агрегата без засасывания воздуха в насос. Это в свою очередь позволяет повысить срок службы насоса и напорных трубопроводов минимум на порядок при откачке агрессивных водонефтяных эмульсий. The application of the invention allows for the operation of the pump unit without suction of air into the pump. This in turn allows to increase the service life of the pump and pressure pipelines by at least an order of magnitude when pumping aggressive water-oil emulsions.

Claims

A method of operating centrifugal pumps, including automatic stopping of the pump by means of an electrocontact manovacuum meter, characterized in that the manovacuum meter is installed on the suction cover of the pump and is configured to stop the pump when the pressure in the lid cavity is reduced to 0.01 MPa.