Сумское насосостроение для нефтеперерабатывающей отрасли

Ещё в союзные времена г. Сумы состоялся как мощный центр насосостроения. Это, прежде всего, институт ОАО «ВНИИАЭН»- бывший украинский филиал отраслевого союзного НПО «ВНИИГИДРОМАШ» (Москва), а с 1992 г. - головная организация по насосостроению в Украине; это специализированное насосное производство ОАО «СЗ «НЭМ»; это специализированные насосные производства ОАО «СМНПО им. ФРУНЗЕ». К этому перечню следует добавить кафедру прикладной гидроаэромеханики Сумского Госуниверситета - «кузницу» насосных кадров. После распада СССР, дробления и приватизации многих предприятий, организовались ещё несколько производителей насосного оборудования, в том числе, ЗАО «НПО «ГИДРОМАШ» (г.Сумы) и ООО «ДС Союз», которое с мая 2007г. именуется ООО «Сумский Машиностроительный Завод» (ООО «СМЗ»).

Деятельность сумских насосостроителей для нефтеперерабатывающей отрасли можно разделить на два периода: до 2003года и после него.
C некоторых пор в нефтепереработке появились проблемы с насосами, которые создавались в 50-х годах прошлого века. По этой причине Совет Главных Механиков нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий России и стран СНГ в ноябре 2002г. пригласил на своё очередное заседание руководство ВНИИАЭН для представления доклада о деятельности института и конкретных предложений для нужд нефтепереработки [1,2]. На последующем совещании в «Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков…» (Москва) ВНИИАЭНу было предложено начать работы по созданию нового поколения нефтяных насосов. Такая работа сначала была начата в институте, продолжилась в Сумском ЗАО «НПО «ГИДРОМАШ», но наиболее результативно была развернута в ООО «СМЗ».

В историческом ракурсе эти два периода можно упрощённо представить так, что до 2003г. институт совместно с СЗ «НЭМ» внедрил в промышленную эксплуатацию на НПЗ немного изделий, но очень эффективных. Первый насосный агрегат АНГ 200-510 был создан во ВНИИАЭН для установки замедленного коксования (УЗК) Новокуйбышевского НПЗ взамен насосов типа НПС, работоспособность которых исчислялась в 500 часов. В этом двухопорном 4-х ступенчатом насосе были внедрены все последние научно - технические достижения отечественного насосостроения [3]. Три насосных агрегата успешно эксплуатируются на УЗК этого завода с 1995г., отзывы только положительные, ремонтные циклы - 2 года (по технологическому регламенту), хотя по техническому состоянию насосов они могут быть больше.

Вторым насосом был 3-х ступенчатый двухопорный насос ПЭ 710-280, созданный для одной из насосных станций ОАО «КРИВОРОЖСТАЛЬ» взамен нефтяных консольных насосов НКВ 600/320 и НК 560/300, работоспособность которых исчислялась от 2-х часов до 2-х недель [4]. После замены 1996-1998г.г. всех 15 насосов на этой насосной до 2002г. ремонтов не производилось. Третьим насосом был насос для установки каталитического крекинга цеха №2 ОАО «ЛИНОС» (г.Лисичанск). Предшественники на этих позициях - нефтяные консольные насосы НК 200/120 отрабатывали 14 дней и выводились в капитальный ремонт. Для этих условий ОАО «ВНИИАЭН» создал и ввёл в промышленную эксплуатацию насосные агрегаты АНК 100-100 - двухступенчатые с пониженной частотой вращения [5], наработка которых исчеслялась уже месяцами. Представленные три типоразмера послужили аналогами для разработки и создания нового поколения насосного оборудования для условий нефтеперерабатывающих производств. В 2004 2005 г.г. бы проведен анализ работы действующего парка насосов на НПЗ, проработаны опросные листы более чем на 500 заказов от НПЗ и проектных институтов стран СНГ. В результате анализа отечественного и зарубежного опыта эксплуатации были сделаны категоричные выводы о недостаточной работоспособности крупных консольных насосов и о преимуществах двухопорных насосов с выносными опорами, имеющих более высокую эксплуатационную надежность. Примером тому служат двухопорные крекинговые насосы типа КВН, разработанные в 50-х годах и до сих пор работающие на некоторых старых установках. Это типовая конструкция горячего насоса высокого давления (рис.1) [6], которая считается классической и в настоящее время.

Исходя из приведенных выводов и опыта сумских насосников по созданию ответственных насосов для тепловой и атомной энергетики, нефтедобычи и трубопроводного транспорта нефти, в ООО "СМЗ" была разработана номенклатура насосов нового поколения для нефтеперерабатывающей отрасли. Всё многообразие запрашиваемых параметров обеспечивается 55-ю базовыми типоразмерами в одиннадцати типовых конструктивных схемах [7]. Самыми проблемными считаются крекинговые насосы, или "печные", которые предназначены для загрузки печей термического крекинга сырьём - соляровым дистиллятом, мазутом или гудроном с температурой до 400 ?С и давлением до 65 кгс/см2. И если на заре отечественной нефтепереработки наработка на отказ "горячих" насосов требовалась 45 суток, а пропановых - 100 суток [8], то в современных установках безремонтный цикл работы уже требуется от 2-х до 3 х лет [9]. Для этих целей был разработан базовый насос НГ 200-720, который в 4-х, 5-ти и 6-ти ступенчатом вариантах проточной части в одном и том же наружном корпусе мог обеспечивать параметры всех насосов типа НПС. Фактически это дальнейшее совершенствование насосов аналогов - НГ 200-510, выполненное с учётом опыта их 10-летней эксплуатации, замечаний и предложений эксплуатационных и ремонтных служб Новокуйбышевского НПЗ. Два насосных агрегата в 5-ти ступенчатом исполнении - АНМФ 200-600 были изготовлены ЗАО "НПО "Гидромаш" (г. Сумы) для ОАО "Сызранский НПЗ" и введены в эксплуатацию в установке термического крекинга ТК-4 в июле 2006 г. [10]. На рис.2 приведен общий вид насосного агрегата на установке ТК-4. В дальнейшем в 2007-2008 г.г. для модернизации УЗК ООО "ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка" (ООО "ЛУКОЙЛ-ВНП") были поставлены "печные" насосные агрегаты АНДМг 60-350, АНДМг 25-125, АНДМг 55-70 производства ООО "СМЗ".

На рис.3 приведен общий вид насоса НДМг 60-350. На многих действующих установках каталитического крекинга (КК) для перекачивания горячих нефтепродуктов с содержанием мехпримесей (катализаторной пыли) применяются серийные нефтяные консольные насосы типа

1. Переход от литых спиральных корпусов к более жёстким и прочным сварно-кованным по двум причинам. Во-первых, низкое качество литья и большая трудоёмкость устранения литейного брака. Во-вторых, результаты прочностных расчетов, выполненных по современным методикам, показали, что приведенные напряжения в опасных сечениях корпуса при рабочих условиях в 20-40 раз выше, чем при статических гидроиспытаниях. Этим объясняются многие проблемы при пусках насосов с литыми корпусами.

2. В конструкции насоса на выходе рабочего колеса обязательное наличие профилированного лопаточного отвода, необходимого для устранения действия радиальной силы на ротор во всем рабочем диапазоне по подаче.

3. Обеспечение оптимального соотношения между количеством лопаток в рабочем колесе и лопаточном отводе.

Внедрение этих мероприятий существенно улучшает вибродинамические характеристики насосных агрегатов и обеспечивает требуемую эксплуатационную надёжность [11]. С таким подходом разработаны все нефтяные консольные насосы нового поколения типа НК и НКВ по ТУ У29.1 31652112-012:2007. Типовые представители этой группы - насосные агрегаты АНК 225-120 успешно эксплуатируются на новой установке изомеризации "ЛУКОЙЛ-ВНП" с 2007г. [12].

Проблемными насосами также считаются крупные насосы для перекачивания сжиженных углеводородных газов. Например, в ООО "ЛУКОЙЛ-ВНП" на масляном нефтехимическом производстве с 1962г. работает установка "Дуосол-22", в которой для перекачивания сжиженного пропана применены насосы Н 360-500сг производства ЛМЗ 50-х годов (Nэ=400кВт). Эти насосы морально устарели, физически изношены и уже не ремонтопригодны. Работоспособность торцовых уплотнений в этих насосах обеспечивала морально устаревшая, громоздкая и ненадёжная система запирания со своими проблемными винтовыми насосами, маслоохладителями, огромными объёмами масла и воды для его охлаждения.

Для условий работы этой установки в ООО "СМЗ" был создан современный насосный агрегат АНМсг 450-500, ввод которого в эксплуатацию в июле 2007 г. позволил сохранить установку "Дуосол" в числе действующих [13]. Положительные результаты последующей промышленной безостановочной эксплуатации в течение 15 месяцев подтвердили правомерность всех технических решений, заложенных в этом насосе при его разработке. На рис.4, 5 показаны сравнительные общие виды обоих насосных агрегатов. В декабре 2007г. НК "ЛУКОЙЛ" ввела в эксплуатацию новую установку изомеризации в ООО "ЛУКОЙЛ-ВНП", а в июне 2008г. - новую установку висбрекинга в ОАО "ЛУКОЙЛ Одесский НПЗ".

Пуск этих установок является очередным этапом широкомасштабной программы Компании по реконструкции и модернизации своих НПЗ. В соответствии с мероприятиями этой программы также ведётся планомерная замена отработавшего свой ресурс оборудования на действующих установках. В общем итоге на упомянутых двух НПЗ и течении 2007 2008 г.г. введено в промышленную эксплуатацию около 40 нефтяных насосных агрегатов нового поколения различных типоразмеров. В том числе, большая группа двухопорных типа АНДМс мощностью от 15 до 250 кВт как на новых, так и на действующих установках; консольных НКВ 225-120; двухопорных типа НДг и НДМг [14]. На рис.6 показан насосный агрегат АНДМс 105-600 на установке изомеризации, перекачивающий сыръё изомеризата с плотностью ρ=664 кг/м3.

На рис.7 показан насосный агрегат АНД 300-100, а на рис.8 - АНКВ 225-120, перекачивающие на этой установке изопентановую фракцию с плотностью ρ=575 кг/м3. На установке депарафинизации масла, эксплуатирующейся с 1964г, проведена замена физически изношенных и морально устаревших насосов 6НГ-7х2 (Nэ=100 кВт) на современные - АНДМс 40-230 (Nэ=45кВт); насосов ПДГ 25/15 - на АНДМc 15-70 и АНДМс 15-135. На рис.9 показан один из перечисленных агрегатов - АНДМc 40-230, перекачивающий растворитель с температурой минус 10 °С. На рис.10 показан насосный агрегат АНДМc 15-170 на установке висбрекинга ООО "ЛУКОЙЛ Одесский НПЗ", откачивающий из факельной ёмкости конденсат углеводродов с содержанием сероводорода до 1% [15]. Нефтяные двухопорные насосы и консольные насосы нового поколения производства ООО "СМЗ" находят всё более широкое применение на отечественных НПЗ. Положительный опыт их промышленной эксплуатации уверенно позволяют рекомендовать разработанную номенклатуру как для замены физически изношенных насосов, так и для оснащения вновь строящихся и модернизируемых установок.

ЛИТЕРАТУРА

1. А.И.Швиндин. Насосное оборудование для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности// Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2003, №2.

2. Материалы отраслевого совещания главных механиков нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий (22-26) ноября 2002г., г.Кириши.

3. Г.А.Гаврильченко, В.К.Елин. Новые насосы для нефтеперерабатывающих заводов// Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2002, №8.

4. Б.А.Ступин, А.Я.Ильченко, А.Г.Швец, Б.Н.Вишневецкий. Опыт "Криворожстали" достоин подражанию// Насосы, трубопроводная арматура. 2002, №1(19).

5. Г.Шишов, А.Перехрест, В.Безус, А.Елин. Пути повышения износостойкости горячих нефтяных насосов, работающих на абразивосодержащих средах// Насосы и оборудование. 2005, №4(33).

6. Нефтяное оборудование. Каталог-справочник в шести томах. Том первый: Компрессоры и насосы. ВО "МАШИНОЭКСПОРТ". М. 1958.

7. Насосное оборудование для нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Каталог продукции ООО "СМЗ", Ч.II. г.Сумы. 2008.

8. М.Д.Айзенштейн. Центробежные насосы для нефтяной промышленности. ГНТИ нефтяной и горнотопливной литературы. М. 1957.

9. Материалы отраслевого совещания главных механиков нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий (5-9) декабря 2005г., г.Кириши.

10. И.Ю.Востриков, К.А.Надршин, А.В.Артеменко, А.И.Швиндин и др. Новые высоконапорные насосы для нефтеперерабатывающих производств.// Химическая техника. 2007,№7.

11. А.И.Швиндин, О.С.Львов. Консольные насосы нового поколения для нефтеперерабатывающих заводов //Химическая техника. 2008, №1

12. А.Швиндин, О.Львов, А.Вертячих. Новым установкам НПЗ - новые насосы // Насосы и оборудование. 2008, №1.

13. А.Швиндин, О.Львов, А.Вертячих. Насосное оборудование нового поколения для производства масел на НПЗ//Насосы и оборудование. 2007, №4-5.

14. О.С.Львов, В.М.Рыжов, А.И.Швиндин. Модернизация Волгоградского НПЗ//Химическая техника. 2008, №3.

15. А.И.Швиндин. Модернизация Одесского НПЗ// Химическая техника, 2008, №7.