Публикации

Проектирование  нефтяных  подпорных  насосов - расчет, исследование и опыт 

02.2017

На протяжении четырех десятилетий на уральском заводе гидромашин производятся  нефтяные подпорные насосы. 

Отличительной особенностью нефтяных насосов является их  способность функционировать в особых условиях эксплуатации, что обусловило появление  стандарта АК «Транснефть» -  Общих Технических Требований (ОТТ), регламентирующих высокие  потребительские свойства насосного оборудования, обеспечивающего надежность и безопасность работ.

С целью увеличения ресурсных и энергетических показателей на предприятии АО «УГМ» после выполнения опытно-конструкторских работ (ОКР) была проведена модернизация насосов данного типа.  В результате выполненных работ была получена, испытана и внедрена новая проточная часть (ПЧ)  насосов типа НПВ, позволяющая повысить величину КПД на 8¸13%  от базового варианта, в зависимости от типоразмера насоса. Реальное увеличение энергетической эффективности удалось достигнуть за счет отказа от унифицированной литой проточной части и применения новой ПЧ, с установкой направляющего аппарата взамен спирального отвода и узлом формирования потока, рассчитанной на конкретный типоразмер насоса. Конечно, необходимо отметить, что базовая ПЧ была разработана в 70-х годах прошлого века. В модернизированной конструкции насосов все чугунные  литые корпусные детали заменены на кованые и сварные из специальных сталей, допускающих эксплуатацию насосов при температуре минус 60 ºС.

рис.1 Твердотельная модель насоса НПВ1250-80-1000.

В настоящее время на предприятии закончено проектирование и идет подготовка к освоению в производстве типоразмерного ряда насосов НПВ: НПВ1250-60-1000, НПВ 2500-80-1000, НПВ 5000-120-1000. Конструктивное исполнение названных насосов позволит снизить номинальную частоту вращения с 1500 об/мин  до 1000 об/мин, а также минимально допустимое давление на входе в насос, что регламентировано Заказчиком. При этом установочные и присоединительные размеры по стакану и в соединении с трубопроводами должны быть унифицированы с размерами базовых проектов насосов НПВ с частотой вращения 1500 об/мин и требованиям ОТТ.   Отдел главного конструктора  выполнил опытно-конструкторские работы. Также была привлечена  специализированная организация НТЦ «Гидравлика» и Санкт-Петербургский Политехнический Университет по  проведению научно-исследовательских разработок. Задачи, решаемые в рамках, совместно выполняемых НИОКР:

  1. Повышение ресурса работы и надежности насосных агрегатов;
  2. Снижение уровня шума и вибраций насосных агрегатов;
  3. Повышение кавитационных  качеств насосов;
  4. Обеспечение различных параметров в рамках одного типоразмера посредством сменных роторов, т.е. модульная система компоновки агрегата.
  5. Освоение в производстве и проведение приемочных испытаний.

 Известно, что подпорные насосы  на 1000 об/мин  выпускаются зарубежными фирмами, по информации СМИ – планируется освоение на  отдельных предприятиях  России, вновь созданных, в том числе, не специализированных в гидромашиностроении.  Изготавливать качественную и востребованную российским рынком  конкурентоспособную продукцию, т.е. идти по пути импортозамещения  без использования административного фактора очень сложно в современных условиях.

С учетом имеющейся на предприятии инженерной и производственной базы руководством АО «УГМ» принято решение на импортозамещение по нескольким направлениям, одним из которых является нефтяные насосы и относится к приоритетным.   

На АО «УГМ» проектируется линейка подпорных насосов с рассчитанными на современных программных комплексах проточными частями. Параметры, заданные заказчиком, должны обеспечиваться комплектом сменных элементов проточной части (колесо рабочее, направляющий аппарат, уплотнительные кольца). Каждая конструкторская задача, как правило, имеет много решений.  Опираясь на теоретические знания, технологическую оснащенность и практический опыт, конструктор должен выбрать из многих возможных решений лучшее. Оптимальное решение конструкторской задачи – удачно выполненная компоновка насоса с правильно рассчитанной ПЧ, залог успешного выпуска головного образца.  При этом всегда имеются определенные риски.   Проверка новой машины может быть проведена на эксплуатационном объекте, либо на стенде.  Для экспериментальной отработки насосов на АО «УГМ» имеется аттестованный испытательный стенд натурных испытаний насосов типа НПВ, который также был модернизирован для обеспечения возможности проведения испытаний по первому классу согласно ГОСТ6134. Верим, что пройдет немного времени до самого интересного момента в процессе создания новой машины – проведения приемочных испытаний опытного образца на стенде нашего предприятия и последующих ресурсных испытаний в реальных условиях эксплуатации.

рис.2. Стенд для испытаний насосов НПВ

Решение задач в проектировании нефтяных подпорных насосов

28.01.2013

     ЗАО «Энергомаш(Сысерть)-Уралгидромаш» известен на промышленном рынке как разработчик и изготовитель достаточно широкого перечня продукции, включающего насосы, гидротурбины, приводные электродвигатели, турбо- и гидро-генераторы. В области насосного оборудования предприятие выпускает крупные уникальные осевые, диагональные, центробежные насосы и специальные насосы для различных отраслей экономики. Особое место в этом ряду занимают подпорные вертикальные насосы типа НПВ для перекачивания нефтепродуктов.
     В течение последнего периода на предприятии была проведена большая расчетно-экспериментальная работа по данным насосам. В первую очередь работы определялись внедрением корпоративного стандарта ОАО «АК «Транснефть» «Общие
технические требования» (ОТТ), который нормирует показатели и характеристики нефтяных подпорных вертикальных насосов и электронасосных агрегатов на их основе. Для достижения высоких технических и потребительских свойств продукции, регламентируемых ОТТ, потребовалось улучшить энергетические показатели, в частности КПД насосов и возможность эксплуатации насосов в климатических условиях УХЛ-1 по ГОСТ 15150 (–60°С) при сохранении повышенных ресурсных показателей как узлов, так и агрегата в целом.
     В результате выполненных работ была получена, испытана и внедрена новая проточная часть (ПЧ) насосов типа НПВ, позволяющая в зависимости от типоразмера насоса повысить КПД на 8–13% по сравнению с базовым вариантом. На рис. 1 показана твердотельная модель насоса НПВ2500-80М, на рис. 2 – насос НПВ3600-90М на отгрузке.

НПВ2500-80МНПВ3600-90М

Рис. 1. Твердотельная модель насоса                                     Рис. 2. Насос НПВ3600-90М в процессе отгрузки

      Увеличение энергетической эффективности было достигнуто за счет отказа от унифицированной литой ПЧ и применения новой ПЧ, рассчитанной на конкретный типоразмер насоса, с установкой направляющего аппарата и узла формирования потока. В модернизированной конструкции насосов все чугунные корпусные детали заменены сварными из специальных сталей, допускающих эксплуатацию насосов при температуре –60°С. Замене материалов подверглись также и детали роторной части насосов – вал, рабочее колесо, предвключенные колеса. В зависимости от нагрузок, конструктивного назначения детали и технологических свойств были выбраны стали 38ХН3МА, 18Х2Н4МА, 12Х18Н9Т, 30Х13, 14Х17Н2 и др. Исходя из определенных заказчиком требований надежной эксплуатации агрегатов в условиях низких температур, потребовалось выполнить еще ряд мероприятий, направленных на сохранение работоспособности насосов в данных условиях. Так, в частности, была разработана и применена автоматическая система обогрева подшипниковых узлов в дополнение к уже существующему узлу обогрева торцового уплотнения. Система обогрева была апробирована в условиях низких температур с применением специальной морозильной камеры и доведением температуры до рабочих значений (–60°С).

     Соответствие заявленным характеристикам агрегата было подтверждено в ходе проведения приемочных и приемо-сдаточных испытаний, которые были выполнены на новом уникальном испытательном стенде (рис. 3).

стенд испытаний

Рис. 3. Новый стенд для испытаний насосов НПВ

     Стенд, спроектированный и изготовленный силами специалистов ЗАО «Энергомаш (Сысерть) – Уралгидромаш», позволяет максимально приблизить условия испытаний насоса к эксплуатационным.
     Для принятия оптимальных технических решений работа по модернизации насосов (начиная с обоснований по выбору материалов и применения современных технологий и заканчивая поставкой готовых комплектующих узлов) велась с привлечением академической науки и специализированных организаций.
     В настоящее время в стадии завершения находится разработка рабочих проектов насосов типа НПВ (НПВ1250-120; НПВ2500-120; НПВ3600-120) на повышенные до 120 м напоры (так называемые полнонапорные насосы). Специфика поставленной задачи заключается в том, что ее необходимо решить в границах габаритно-установочных размеров
серийных насосов НПВ с сохранением схемы общей компоновки. Решение этой задачи для специалистов предприятия достижимо, так как еще на старте проектных разработок по модернизации насосов типа НПВ было поставлено условие сохранения рабочей частоты вращения ротора 1500 об/мин. Это дает конкурентное преимущество (упрощение конструкции насоса, уменьшения массогабаритных характеристик и, как следствие, снижение стоимости изделия, что при рыночной экономике и тендерных условиях поставки оборудования особо значимо) перед другими производителями подпорных насосов, которые вели расчеты на основе приводного электродвигателя с частотой вращения 1000 об/мин.

Соблюдая традиции: Уралгидромаш отметил день завода. Журнал "Насосы&Oборудование, № 4-5'2011

15.11.2011

    У нас уже стало хорошей традицией в преддверии ежегодного Международного форума PCVEXPO подготавливать в профессиональном журнале «Насосы&оборудование» обзорные публикации о событиях, которые были и планируются на нашем предприятии.

    Говоря слово «были», хочется отметить, что в непростое для компании «Энергомаш» время на предприятии ЗАО «Энергомаш (Сысерть) - Уралгидромаш» в августе с. г. традиционно прошел день завода, посвященный 279-летию предприятия «Уралгидромаш». В последний выходной сентября машиностроители России поздравляют коллег с профессиональным праздником. Выход этого номера совпадает с двумя юбилейными датами – 20-летием Российской ассоциации производителей насосов и 10-летием Международного форума PCVEXPO’2011.

     Накануне юбилейных дат и мы подводим итоги тому, что уже сделано и что еще предстоит сделать в будущем. Наш завод входит в холдинг Энергомаш, на сегодняшний день - это многопрофильное предприятие, на котором по кооперации выпускаются компоненты в рамках компании и конечно, традиционно основной номенклатурой являются гидромашины. Насосы и гидротурбины изготавливаются на предприятии в г. Сысерть, приводные электродвигатели и гидрогенераторы - в г. Екатеринбург на предприятии, известном как «Уралэлектротяжмаш».

Корпус насоса

     Значительное место в деятельности предприятия в последнее время занимает направление по нефтяным подпорным насосам. После проведенной модернизации всех типоразмеров выпускаемых нефтяных насосов ЗАО «Энергомаш (Сысерть) – Уралгидромаш» приступило к их освоению в производстве. Так, в 2008 г. первыми были изготовлены и прошли типовые испытания с положительными результатами насосы среднего типоразмера НПВ3600-90М.

насос

    После этого насосы были поставлены на подконтрольную эксплуатацию. В 2009 г. заказчику были отгружены насосы малого типоразмера НПВ1250-60М. В 2011 г. предприятие приступило к изготовлению головной партии самого крупного типоразмера насоса НПВ5000-120М. Первый насос из этой партии был изготовлен и представлен на типовые испытания с участием представителей компании АК «Транснефть» в июле 2011 г. Положительные результаты испытаний подтвердили правильность принятых решений и выполненных работ. Изготовление всей партии данных насосов будет реализовано, согласно контрактным обязательствам в 2011 г. Специалистами предприятия был спроектирован новый испытательный стенд, строительство и монтаж которого в настоящее время осуществляется в ЗАО «Энергомаш (Сысерть) – Уралгидромаш».

     Необходимо отметить, что в слово «модернизация» в насосы НПВ было вложено как разработка новой проточной части, так и приведение конструкции насоса к возможности эксплуатации при температуре от +45 °C до -60 °С.

модель насоса ОПВ

   Деятельность ЗАО «Энергомаш (Сысерть) - Уралгидромаш» также неразрывно связана с водно - энергетическими ресурсами. Сегодня специалисты ИЦ завершили разработку технической документации, и в производстве идет изготовление электронасосного агрегата ОПВ34/9ВГ для канала им. Москвы. Из обозначения насоса считываются его основные технические характеристики, т. е. номинальный расход составляет 34 м3/сек при напоре 9 м. Соответственно и габариты данного агрегата впечатляют: диаметр рабочего колеса осевого типа составляет 2550 мм. При разработке проекта инженерные службы совместно со специалистами канала им. Москвы, которые, в свою очередь, имеют большой опыт в эксплуатации гидротехнического оборудования, приняли ряд новых технических решений как по увеличению надежности работы агрегата, так и по улучшению монтажа насоса на насосной станции. 

      Традиционным для предприятия является рынок энергетики: сюда входят гидроэлектростанции, тепловые и атомные станции. Специалистами инженерного центра предприятия ведется активная работа по разработке новой конструкции циркуляционных насосов для атомной промышленности, соответствующих II и III классам безопасности по общим правилам безопасности (ОПБ88).

     Ведение опытных работ, проектирование принципиально новых конструкций, использование композиционных материалов, новых технологий – это результаты сотрудничества с коллегами и специалистами в соответствующих направлениях. Инженерный центр контактирует с ФГУП «ЦНИИ «Морской флот», НТЦ «Гидравлика», ООО «Реалия», ООО «Композит», кафедрой гидромашиностроения СПбГПУ, НПО «Винт», ООО «Изо-Герм» и др.

 

Желаю всем удачи в развитии машиностроительной отрасли!

Модернизация нефтяных подпорных насосов на уральском заводе гидромашин

22.11.2010

ЗАО «Энергомаш(Сысерть)-Уралгидромаш» - достойный продолжатель традиций предприятия ОАО «Уралэлектротяжмаш-Уралгидромаш», появившегося на базе слияния ОАО «Уралэлектротяжмаш» и ОАО «Уралгидромаш» - предприятий, заслуженно известных не только в России, но и за рубежом.
ЗАО «Энергомаш(Сысерть)-Уралгидромаш» представлен на промышленном рынке как разработчик и изготовитель достаточно широкого перечня продукции, включающего в себя и насосы, и приводные электродвигатели. Предприятие выпускает крупные уникальные осевые, диагональные, центробежные насосы и специальные насосы для различных отраслей экономики. Особое место в этом ряду занимают подпорные насосы типа НПВ для перекачивания нефти. Не смотря на экономическую и политическую ситуации на рынке, предприятие продолжало неизменно развивать направление по нефтяным насосам. Итогом этой деятельности стала возможность поставки 4-х типоразмеров насосов с производительностью от 1250 до 5000 м3/ч, в различных климатических исполнениях, включая эксплуатацию насоса при температуре до минус 600С.
Сегодня для создания конкурентоспособной продукции недостаточно только произвести товар, необходимо провести комплекс испытаний на соответствие требуемым стандартам, поэтому инженерный центр предприятия главную задачу своей деятельности видит в повышении надежности и энергетической эффективности насосного оборудования и выполнении всех требований заказчика. В результате проведения расчетно-экспериментальных работ в течение последних пяти лет проведена модернизация насосов типа НПВ, заключающаяся во внедрении новой проточной части, которая позволила повысить величину КПД с 69¸76%, в зависимости от типоразмера насоса, до 82¸84% и с переводом чугунных корпусных деталей на сварные из специальных сталей. Для применения оптимальных технических решений предприятие на договорной основе сотрудничает со специализированными фирмами, начиная от выбора материалов и технологий до поставки готовых комплектующих узлов (уплотнений, подшипников и соединительных муфт).
И хотя на заводе уже имеется лабораторная база с аттестованными стендами для модельных и натурных испытаний, в настоящее время осуществляется изготовление и монтаж нового стенда для проведения испытаний двухступенчатых полнонапорных насосов на рабочих оборотах. Расчет и разработка стенда выполнена силами инженерного центра предприятия.
Сегодня в стадии завершения находится разработка рабочих проектов двухступенчатых насосов на напоры до 120 метров. Сложность поставленной задачи заключается в том, что ее необходимо решить в границах габаритно-установочных размеров одноступенчатого насоса с сохранением схемы общей компоновки. Применение модернизированных насосов обеспечит значительную экономию у заказчика энергетических затрат и затрат на строительную часть объектов.
Наряду с выпуском нового оборудования на ЗАО «Энергомаш(Сысерть)-Уралгидромаш» выполняется капитальный ремонт насосов типа НПВ любого года выпуска: 

  • по выработке насосом срока службы; 
  • по проведению модернизации насосов, бывших в эксплуатации:
  • с заменой конструктивного исполнения насоса (с укороченным или разъемным валом);
  • с модернизацией рабочих органов проточной части для оптимизации параметров.

Сегодня требуются надежные и долговечные машины. На повестке дня – экономичность, экологическая безопасность и стоимость жизненного цикла насоса. 
ЗАО «Энергомаш(Сысерть)-Уралгидромаш» на свою продукцию предлагает клиентам полное сервисное обслуживание, включающее услуги при монтаже оборудования, ремонты в процессе эксплуатации и поставку запасных частей на протяжении всего срока службы оборудования.

Рис.1. Динамическая балансировка ротора НВП

Рис.2. Корпус насоса НВП-М

 Корпус насоса

Рис. 3.  Механическая обработка деталей насоса НВП -М

обработка насоса

 


Главный конструктор В.Сотникова

 


logo

Акционерное Общество "УралГидроМаш"

г. Сысерть,
ул. Карла-Либкнехта, 2А,
(34374) 2-95-10, (343) 389-04-96
uralgidromash@uetm.ru