Архив метки: модернизация насосов

Особенности нижнего привода реакторов и мешалок на основе БПУ (блока подшипникового уплотнительного)

Главным преимуществом перемешивающих устройств с нижним приводом является их высокий КПД и простота лопастных конструкций. В таких реакторах нет необходимости в применении длинных валов и как следствие – нет больших изгибающих нагрузок на подшипники и уплотнения.

При применении нижнего перемешивающего устройства происходит наиболее равномерное и эффективное смешивание продукта, в том числе перемешивание тяжелых фракций и взвешенных частиц.

Но есть и главный недостаток мешалок с нижним приводом – отсутствие надежной герметизации самого нижнего привода и даже двойные уплотнения в силу особенностей работы привода не спасают от разгерметизации реакторов.

Описание штатного привода, условия эксплуатации

В 2018 году в ООО НПЦ «АНОД» обратился заказчик с необходимостью доработки герметичного привода ВАГЖ 14-232К реактора РГ 2,5-64 производства «Старорусского завода химического оборудования» 1977 года изготовления, разработки «Ленниихиммаш».

Штатный электропривод мешалки: герметичный (с мокрым ротором) предназначен для перемешивания химических веществ внутри реактора при помощи трехлопастного винта. Состоит из герметичного электродвигателя, вала, винта, торцового уплотнения, радиальных и упорных подшипников скольжения.

Недостатки штатного привода (перемешивающего устройства):

  1. Ненадежное торцовое уплотнение привода.
  2. Попадание продукта в привод и рубашку электродвигателя.
  3. Сложность ремонта и отсутствие запасных частей.
  4. Низкий КПД установки.

Перемешиваемая среда в реакторе: водная суспензия тринитробензанилида под давлением 1,8 МПа и температуре 140°С.

Сложности при проектировании привода связанные с режимами работы:

  1. Воздухоудаление из верхнего торцового уплотнения;
  2. Пескообразная перемешиваемая среда и абразивный износ деталей БПУ, находящихся в перемешиваемой среде;
  3. Периодический режим работы перемешивающего устройства по параметрам и постоянный по времени. Раз в 4 часа происходит выгрузка продукта из реактора. За это время меняются все параметры перемешиваемой среды. Температура меняется от 20 до 140 °С, происходит термошок при промывке аппарата после выгрузки продукта. Давление в аппарате меняется от 0 да 1,8 и обратно до 0 МПа. Периодическое включение и выключение привода.

Описание привода на основе БПУ

В целях модернизации герметичных электроприводов был предложен вариант замены штатного перемешивающего устройства на перемешивающее устройство на основе БПУ (блок подшипниковый уплотнительный) с взрывозащищенным электродвигателем стандартного вертикального исполнения и независимой системой работоспособности PLAN 53B.

Блок привода мешалки
Блок привода мешалки

БПУ состоит из вала, нижнего (атмосферного) и верхнего (контурного) торцовых уплотнений, радиальных и упорных подшипников скольжения и перемешивающего винта.

Внутренние полости БПУ и системы работоспособности заполняются затворной жидкостью. Затворная жидкость – водный раствор этиленгликоля под давлением 2,2-2,5 МПа и при температуре до 70°С.

Циркуляция затворной жидкости осуществляется за счет винтовой нарезки на упорном диске БПУ.

Электродвигатель крепится к корпусу БПУ при помощи фонаря, а вращение от вала электродвигателя к валу БПУ передается посредством упругой пластинчатой муфты с двумя пакетами пластин.

Для надежной работы и предотвращения аварийных ситуаций, БПУ оснащается приборами КИПиА в следующем объеме: датчик температуры и датчик давления, прибор контроля нагрузки электродвигателя.

Система обеспечения работоспособности состоит из бачка затворной жидкости с максимальным рабочим давлением 4,2МПа, пневмогидроаккумулятора с разделительной мембраной объемом 10 л, запорной арматуры, переходников для установки КИПиА, трубопроводов и фитингов.

Охлаждение затворной жидкости осуществляется за счет подводимой воды.

Первая поставка нового привода состоялась в январе 2019г.

Эксплуатация  перемешивающего устройства на основе БПУ подтвердила его надежность, улучшение технико-экономических показателей, обоснованность выбранных конструктивных решений. На данный момент поставлено 7 шт, 2шт в изготовлении.

Даже в аварийном случае, при попадании в лопасти винта металлической детали аппарата (нештатная ситуация), привод предотвратил разгерметизацию реактора и был восстановлен путем замены подшипников и поврежденных элементов в кратчайшие сроки, при этом электродвигатель полностью сохранил работоспособность.

ВЫВОДЫ

По результатам имеющейся информации по наработке, надежности и удобстве использования данного варианта нижнего перемешивающего привода (с исключением протяженных валов мешалок) рекомендуем при проектировании аппаратов применять данный тип привода перемешивающего устройства. Результат наработки нижнего привода с использованием БПУ показали его высокую надежность в жестких условиях эксплуатации:

 Пескообразная перемешиваемая среда

Меняющиеся в короткое время параметры перемешиваемой среды при изменении температуры от 20 С до 140 С и давлении от 0 до 1,8 МПа и обратно до 0.

Термошок при промывке аппарата.

Периодическое включение и выключение приборов.

Уменьшить затраты электроэнергии на 8%, увеличить КПД и межремонтный пробег — легко

Уменьшить затраты электроэнергии на 8%, увеличить КПД и межремонтный пробег.
ПАО «Нижнекамскнефтехим» является крупнейшей нефтехимической компанией по производству синтетических каучуков и пластиков на территории Российской Федерации. На одном из его производственных комплексов «Заводе про производству Олигомеров и Гликолей» среди выпускаемых продуктов имеется ненасыщенный полиэтиленгликоль марки НПЭГ-2400 и метоксиполиэтиленгликоль марки МПЭГ-3000, применяемый при производстве «суперпластификаторов» бетонных смесей.

Благодарность-Нижнекамск

 

В 2019 году в эксплуатацию были введены насосные агрегаты фирмы RuhrpumpenGmbH с магнитными муфтами. В связи с высокой вязкостью выпускаемого продукта в насосе стали возникать большие осевые силы, разрушающие упорные и радиальные подшипники. Межремонтные пробеги составляли 3-4 месяца, необходимость поддержки непрерывного цикла производства заставила искать альтернативные варианты.
НПЦ «АНОД» предложил и разработал модернизацию имеющегося насоса, с применением блока подшипникового уплотнительного (БПУ), что позволило:
— уменьшить вибрацию насоса, за счет увеличения межопорного расстояния.
— организовать охлаждение и смазку подшипников за счет чистой затворной жидкости с хорошими смазывающими свойствами и температурой 55оС — 65град.С (прежде подшипники работали на перекачиваемом продукте с температурой около 100 град. С).
— исключить потери мощности, связанные с использованием магнитной муфты, а также необходимые для рециркуляции части перекачиваемой среды на смазку подшипников.
В октябре 2021г. состоялся перевод двух насосов на блоки подшипниковые уплотнительные (БПУ) производства НПЦ «АНОД». Во время монтажа и пуско-наладочных работ представителями НПЦ «АНОД» совместно с представителями «Завода Олигомеров и Гликолей» был проведен ряд мероприятий по доработке насосов и успешный их запуск в производство. Перевод на БПУ позволил уменьшить затраты электроэнергии на  8%, увеличить КПД и межремонтные пробеги.

Отзыв о работе насосов КсВ 125-140 с блоками БПУ и 1КС-50-110 с торцевыми уплотнениями АНОД

На Сормовской ТЭЦ в 2006, 2007 гг. смонтированы и введены в эксплуатацию насосы КсВ 125-140 (КНПГВС — 1, 2, 3) с блоками подшипниковыми уплотнительными 47 (48) БПУ (наработка более 30000 часов) , и в 2016 году насосы 1КС-50-110 (Сл.Н-1Б,2А) с торцевыми уплотнениями 50УТ46 (наработка более 6000 часов) НПЦ «АНОД». С момента ввода в эксплуатацию насосы работают без замечаний. 

Применение блоков подшипниковых и торцевых уплотнений НПЦ «АНОД» обусловлено рядом преимуществ:

  • надежная работа агрегата при различных режимах нагрузки;
  • устранение конструктивной недоработки, связанной с недостаточной системой разгрузки осевых перемещений вала насоса (КсВ-125-140); 
  • Стабильное вибросостояние насосных агрегатов;
  • увеличение сроков межремонтной эксплуатации, а следовательно уменьшение затрат на ремонт;
  • отсутствует необходимость масляной смазки подшипниковых узлов (для насосов КсВ-125-140);
  • отсутствие подсосов воздуха (О2) в перекачиваемую среду (для насосов КсВ-125-140);
  • отсутствие протечек перекачиваемой среды (для насосов КсВ-125-140, 1КС-50-110), что улучшает экономичность и повышает культуру производства. 

О работе насосов КсВ-125-140, 1КС-50-110 (Отзыв в формате pdf) 

Модернизация химических насосов с применением БПУ на примере ХБ 160-210

Модернизация химических насосов ХБ, ХБЕ, Х, АХ и других с применением БПУ (блоков подшипниковых уплотнительных). В видео рассказывается об особенностях модернизации химических насосов,  а также результаты внедрения современных технических решений с применением подшипниковых уплотнительных блоков разработки и производства ООО НПЦ «АНОД»

Консольные нефтяные насосы с блоками подшипниковыми уплотнительными (БПУ)

С каждым годом к насосам нефтехимических производств и топливно-энергетического комплекса предъявляются все более высокие требования по безопасности и надежности. Оборудование стареет…. Не всем «по карману» приобретение современных, отвечающих всем требованиям дорогостоящих зарубежных насосных агрегатов. В этой ситуации НПЦ «Анод» предлагает модернизировать устаревшие консольные насосы, значительно повысив их моторесурс и надежность при относительно невысоких материальных затратах.

насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов, замена насоса

Рис.1. Схема нефтяного консольного насоса НК

Практически любые консольные нефтяные насосы  можно модернизировать, (рисунок 1), поскольку от исходного консольного насоса остаются лишь спиральный отвод, который демонтировать с рамы  и отсоединять от технологических трубопроводов вовсе не обязательно, крышка насоса и рабочее колесо, т.е адаптированная  проточная часть  к условиям технологического процесса.

В зависимости от условий эксплуатации, химического состава и свойств перекачиваемой жидкости НПЦ «Анод» разработал несколько конструктивных схем модернизации  консольных насосов. В основе всех схем лежит один принцип. Вместо подшипников качения, широко использующихся в насосостроении, применяются подшипники скольжения. Статические и динамические радиальные нагрузки воспринимают опорные подшипники скольжения , а осевые – упорный подшипник скольжения. В зазор подшипников скольжения  подается жидкость, которая при вращении ротора образует несущий клин. Несущую способность обеспечивают силы давления, возникающие в жидкостном слое. Данный узел получил название  БПУ — блок подшипниковый уплотнительный .

насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов, замена насоса

Рис. 2. Схема модернизированного консольного нефтяного насоса НК

Первая схема модернизации консольных насосов , изображенная на рисунке 2, наиболее простая – для консольных насосов, перекачивающих чистые неагрессивные нефтепродукты с температурой, не превышающей 120 ºС, имеющие хорошие смазывающие свойства, такие как бензины, минеральные масла, дизельное топливо.

Как видно из рисунка, опоры скольжения и упорный подшипник  скольжения находятся в перекачиваемой среде. Приводной конец вала консольного насоса герметизируется двойным торцевым уплотнением или торцевым уплотнением типа «тандем». В данном случае это серийно  выпускаемые НПЦ «Анод» торцевые уплотнения  УТД (двойное торцовое уплотнение) и УТТ (торцовое уплотнение типа ‘Тандем)  для нефтяных насосов  типа НК.  Упорный подшипник скольжения , воспринимающий осевую нагрузку на ротор, находится между значительно разнесенными опорными подшипниками скольжения. Расстояние между опорами (база вала), при такой схеме увеличивается практически вдвое по сравнению с традиционной конструкцией с подшипниками качения. Задний подшипник  скольжения находится непосредственно около рабочего колеса, «сводя на нет» консольный участок вала. Изгибающие усилия действующие при вращении на вал значительно снижаются.

В зависимости от конструкции консольного  насоса такая модернизация может потребовать незначительной доработки крышки насоса.

насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов, замена насоса

Рис. 3. Схема модернизации консольного нефтяного насоса НК

Вторая схема модернизации консольного насоса, изображенная на рисунке 3, применяется в тех случаях, когда перекачиваемая жидкость содержит значительный объем механических частиц и нет возможности доработать крышку насоса.

Расположение опорных и упорных подшипников скольжения здесь такое же, главное отличие – компоновка торцевого уплотнения.  Здесь не применяется классическое двойное торцевое уплотнение, имеющее две уплотнительные ступени, между которыми подается затворная жидкость под давлением, превышающим давление перекачиваемой жидкости. В нашем случае роль ступеней двойного торцевого уплотнения играют два одинарных торцевых уплотнения герметизирующих подшипниковый блок с двух сторон, подшипники  скольжения  размешены между торцевыми уплотнениями в образовавшейся камере, в которую и подается затворная жидкость. Такая схема обеспечивает стабильную работу подшипников скольжения на чистой среде.

насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов, замена насоса

Рис. 4. Схема модернизации консольного нефтяного насоса НК для высоких рабочих температур

Следующая схема (рисунок 4) применительна к консольным насосам  типа НК перекачивающим жидкости с температурой 120…450 оС. Отличие ее от второй схемы лишь в том, что в сальниковую камеру консольного насоса устанавливается теплообменник, такой же конструкции, что и в торцевых  уплотнениях типа УТТХ (торцовое уплотнение типа ‘Тандем” с холодильником) и УТДХ (двойное торцовое уплотнение с холодильником). Данный теплообменник обладает достаточной эффективностью, чтобы снизить температуру в районе подшипникового уплотнительного блока БПУ до 40…80оС. Такая температура уже приемлема для материала втулок подшипников скольжения.

Подшипники скольжения, разработанные в НПЦ “Анод” имеют как традиционные, так и  оригинальные элементы. Конструкция узла упорного подшипника скольжения  позволяет ему воспринимать  значительные усилия.

Силовая не вращающаяся ступень упорного подшипника скольжения состоит из нескольких колодок опирающихся на металлическое основание. Колодки укладываются в сепаратор, обеспечивающий незначительное их свободное перемещение. Конструкция же вспомогательной ступени, работающая лишь при пуске – остановке значительно упрощена. Вращающиеся элементы подшипника скольжения представляют собой два жестких металлических диска, установленных на ступице, жестко посаженной на вал.

Опорный подшипник скольжения состоит из вращающейся и неподвижной втулки, первая  закреплена на валу, а вторая в свою очередь запрессована в корпусе подшипника, корпус подшипника самоустанавливающийся.

Материалы, используемые в подшипниковом уплотнительном блоке БПУ, позволяют модернизировать и консольные  насосы НК , перекачиваемые слабоагрессивные жидкости. Корпусные элементы БПУ изготовлены из стали 20Х13, вращающиеся втулки подшипников скольжения  и диски упорного подшипника скольжения  – 95Х18. Ответные втулки опорных подшипников скольжения, вкладыши и накладки упорного подшипника скольжения  изготовлены из композиционного фторопластового материала “Флубон”. Это один из вариантов материала пар трения в подшипниках скольжения.

Одним из пунктов модернизации консольных нефтяных насосов является создание вспомогательных систем. В первой схеме подшипники скольжения  работают на перекачиваемой среде, в состав обслуживающей системы входят: фильтр и теплообменник. Конечно, можно значительно упростить систему и исключить эти элементы, но это возможно лишь в случае, когда перекачиваемая жидкость имеет температуру ниже 70оС и содержание механических примесей меньше 1%.

Консольные насосы, модернизированные по второй и третьей схеме, имеют обвязку двойного торцового уплотнения, разница лишь в том, что затворная жидкость подается к каждому подшипнику скольжения  отдельно, что позволяет обеспечить более эффективный отвод тепла от подшипниковых поверхностей и контроль их температурного состояния. В “горячих” консольных   насосах дополнительно установлена система охлаждения сальниковой камеры.

В настоящее время по результатам опытных и экспериментальных разработок отработаны  различные пары трения в подшипниках скольжения: карбид кремния, карбид вольфрама, материалы на основе РЕЕК в различных комбинациях  в зависимости от условий работы.

В заключение стоит отметить, что консольные насосные агрегаты, оборудованные подшипниками скольжения, несомненно, имеют ряд преимуществ перед традиционными конструкциями консольных насосов. К тому же, такая модернизация – один из путей обновления парка насосного оборудования в современных условиях  импортозамещения.  Установка блоков БПУ с подшиниками скольжения производства НПЦ АНОД  на насосы зарубежных производителей позволяет  продлить их ресурс, нередко поднять КПД  и избежать значительных капитальных затрат связанных с заменой этих насосов.

Обращаем внимание, что ООО НПЦ «АНОД» не только модернизирует старые насосы, но и выпускает новые насосные агрегаты серии 5-АНГК с проточными частями как отечественного, так и зарубежного производства с применением блоков подшипниковых уплотнительных.