Сумське насособудування для нафтопереробної галузі

Ще за союзних часів м. Суми відбувся як потужний центр насособудування. Це насамперед інститут ВАТ «ВНДІАЕН» - колишня українська філія галузевого союзного НВО «ВНДІГІДРОМАШ» (Москва), а з 1992 р. - головна організація з насособудування в Україні; це спеціалізоване насосне виробництво ВАТ «СЗ «НЕМ»; це спеціалізовані насосні виробництва ВАТ «СМНПО ім. ФРУНЗЕ». До цього переліку слід додати кафедру прикладної гідроаеромеханіки Сумського Держуніверситету – «кузню» насосних кадрів. Після розпаду СРСР, дроблення та приватизації багатьох підприємств організувалися ще кілька виробників насосного обладнання, у тому числі, ЗАТ «НВО «ГІДРОМАШ» (м. Суми) та ТОВ «ДС Союз», яке з травня 2007 р. називається ТОВ «Сумський машинобудівний завод» (ТОВ «СМЗ»).

Діяльність сумських насособудівників для нафтопереробної галузі можна розділити на два періоди: до 2003 року та після нього. З деяких пір у нафтопереробці виникли проблеми з насосами, які створювалися у 50-х роках минулого століття. З цієї причини Рада Головних Механіків нафтопереробних та нафтохімічних підприємств Росії та країн СНД у листопаді 2002 р. запросила на своє чергове засідання керівництво ВНДІАЕН для подання доповіді про діяльність інституту та конкретних пропозицій стосовно потреб нафтопереробки [1, 2]. На наступній нараді в «Асоціації нафтопереробників та нафтохімиків…» (Москва) ВНДІАЕН було запропоновано розпочати роботи зі створення нового покоління нафтових насосів. Така робота спочатку була розпочата в інституті, продовжилася в Сумському ЗАТ «НВО «ГІДРОМАШ», але найрезультативніше була розгорнута в ТОВ «СМЗ».

В історичному ракурсі ці два періоди можна спрощено уявити так, що до 2003 р. інститут разом із ЗЗ «НЕМ» впровадив у промислову експлуатацію на НПЗ кілька виробів, але дуже ефективних. Перший насосний агрегат АНГ 200-510 був створений у ВНДІАЕН для установки сповільненого коксування (УСК) Новокуйбишевського НПЗ замість насосів типу НПС, працездатність яких обчислювалася в 500 годин. У цьому двоопорному 4-ступінчастому насосі були впроваджені всі останні науково-технічні досягнення вітчизняного насособудування [3]. Три насосні агрегати успішно експлуатуються на УСК цього заводу з 1995 р., відгуки лише позитивні, ремонтні цикли - 2 роки (за технологічним регламентом), хоча за технічним станом насосів вони можуть бути й більшими.

Другим насосом був 3-ступінчастий двоопорний насос ПЭ 710-280, створений для однієї з насосних станцій ВАТ «Криворіжсталь» замість нафтових консольних насосів НКВ 600/320 і НК 560/300, роботоздатність яких обчислювалася від 2 годин до 2 тижнів [4]. Після заміни в 1996 – 1998 роках всіх 15 насосів на цій насосній до 2002 р. ремонтів не було. Третім насосом був насос для установки каталітичного крекінгу цеху № 2 ВАТ «ЛИНОС» (м. Лисичанськ). Попередники на цих позиціях – нафтові консольні насоси НК 200/120 відпрацьовували по 14 днів та виводились у капітальний ремонт. Для цих умов ВАТ «ВНДІАЕН» створив і ввів у промислову експлуатацію насосні агрегати АНК 100-100 – двоступінчасті зі зниженою частотою обертання [5], наробіток яких обчислювався вже місяцями. Представлені три типорозміри стали аналогами для розробки та створення нового покоління насосного обладнання для умов нафтопереробних виробництв. У 2004 - 2005 роках був проведений аналіз роботи діючого парку насосів на НПЗ, опрацьовані опитні листи більш ніж на 500 замовлень від НПЗ та проектних інститутів країн СНД. В результаті аналізу вітчизняного та зарубіжного досвіду експлуатації були зроблені категоричні висновки щодо недостатньої роботоздатності великих консольних насосів та переваги двоопорних насосів з виносними опорами, що мають більш високу експлуатаційну надійність. Прикладом цього є двоопорні крекінгові насоси типу КВН, які були розроблені в 50-х роках і досі працюють на деяких старих установках. Це - типова конструкція гарячого насоса високого тиску (рис. 1) [6], яка вважається класичною і по цей час.

Виходячи з наведених висновків та досвіду сумських насосників щодо створення відповідальних насосів для теплової та атомної енергетики, нафтовидобутку та трубопровідного транспортування нафти, у ТОВ "СМЗ" було розроблено номенклатуру насосів нового покоління для нафтопереробної галузі. Все різноманіття (багатовид) параметрів, що запитуються, забезпечується 55 базовими типорозмірами в одинадцяти типових конструктивних схемах [7]. Найбільш проблемними вважаються крекінгові насоси, або "пічні", які призначені для завантаження печей термічного крекінгу сировиною (соляровим дистилятом, мазутом або гудроном) з температурою до 400 °С та тиском до 65 кгс/см2. І якщо на зорі вітчизняної нафтопереробки ставилася вимога, щоб наробіток на відмову у "гарячих" насосів становила 45 діб, а у пропанових - 100 діб [8], то в сучасних установках безремонтний цикл роботи вже потрібен від 2-х до 3-х років [9]. З цією метою був розроблений базовий насос НГ 200-720, який у чотири-, п’яти- та шестиступінчастому варіантах проточної частини в одному і тому ж зовнішньому корпусі міг забезпечувати параметри всіх насосів типу НПС. Фактично це - подальше вдосконалення насосів-аналогів НГ 200-510, виконане з урахуванням досвіду їх 10-річної експлуатації, зауважень та пропозицій експлуатаційних та ремонтних служб Новокуйбишевського НПЗ. Два насосні агрегати у п’ятиступінчастому виконанні АНМФ 200-600 були виготовлені ЗАТ "НВО "Гідромаш" (м. Суми) для ВАТ "Сизранський НПЗ" та введені в експлуатацію в установці термічного крекінгу ТК-4 у липні 2006 р. [10]. На рис. 2 наведено загальний вигляд насосного агрегату на установці ТК-4. Надалі в 2007 - 2008 рр. для модернізації УСК ТОВ "ЛУКОЙЛ-Волгограднафтопереробка" (ТОВ "ЛУКОЙЛ-ВНП") були поставлені "пічні" насосні агрегати АНДМг 60-350, АНДМг 25-125, АНДМг 55-70 виробництва ТОВ "СМЗ".

На рис. 3 наведено загальний вигляд насоса НДМг 60-350. На багатьох діючих установках каталітичного крекінгу (КК) для перекачування гарячих нафтопродуктів із вмістом механічних домішок (каталізаторного пилу) застосовуються серійні нафтові консольні насоси типу НК

1. Перехід від литих спіральних корпусів до більш міцних і жорстких кованих і зварних з двох причин. По-перше, низька якість лиття та велика трудомісткість усунення ливарного браку. По-друге, результати розрахунків міцності, виконаних за сучасними методиками, показали, що зведені напруження в небезпечних перерізах корпусу в робочих умовах у 20 - 40 разів вище, ніж при статичних гідровипробуваннях. Цим пояснюються багато проблем під час пусків насосів з литими корпусами.

2. У конструкції насоса на виході робочого колеса обов'язкова наявність профільованого лопаткового відводу, необхідного для усунення дії радіальної сили на ротор на всьому робочому діапазоні подач.

3. Забезпечення оптимального співвідношення між кількістю лопатей у робочому колесі та лопаток у лопатковому відводі.

Впровадження цих заходів суттєво покращує вібродинамічні характеристики насосних агрегатів та забезпечує необхідну експлуатаційну надійність [11]. З таким підходом були розроблені всі нафтові консольні насоси нового покоління типу НК та НКВ за ТУ У29.1 31652112-012:2007. Типовими представниками цієї групи є насосні агрегати АНК 225-120, які успішно експлуатуються на новій установці ізомеризації ТОВ "ЛУКОЙЛ-ВНП" з 2007 р. [12].

Проблемними насосами також є великі насоси для перекачування скраплених вуглеводневих газів. Наприклад, у ТОВ "ЛУКОЙЛ-ВНП" на нафтохімічному виробництві мастил–олив з 1962 р. працює установка "Дуосол-22", у якій для перекачування зрідженого пропану застосовані насоси Н 360-500сг виробництва ЛМЗ 50-х років (Nд = 400 кВт). Ці насоси морально застаріли, фізично зношені і неремонтопридатні. Роботоздатність торцевих механічних ущільнень у цих насосах забезпечувала морально застаріла, громіздка та ненадійна система підведення запірної рідини зі своїми проблемними гвинтовими насосами, оливооохолоджувачами, величезними об’ємами мастильної оливи та води для його охолодження.

Для умов роботи цієї установки у ТОВ "СМЗ" було створено сучасний насосний агрегат АНМсг 450-500, введення якого в експлуатацію в липні 2007 р. дозволило зберегти установку "Дуосол" у числі діючих [13]. Позитивні результати подальшої промислової безперервної експлуатації протягом 15 місяців підтвердили правомірність усіх технічних рішень, закладених у цьому насосі під час його розробки. На рис. 4 і 5 показані для порівняння обидва насосні агрегати в загальному вигляді. У грудні 2007 р. НК "ЛУКОЙЛ" ввела в експлуатацію нову установку ізомеризації у ТОВ "ЛУКОЙЛ-ВНП", а у червні 2008р. - нову установку вісбрекінгу у ВАТ "ЛУКОЙЛ Одеський НПЗ".

Запуск цих установок є черговим етапом широкомасштабної програми Компанії з реконструкції та модернізації своїх НПЗ. Відповідно до заходів цієї програми також ведеться планомірна заміна обладнання, що відпрацювало свій ресурс, на діючих установках. Загалом на згаданих двох НПЗ та на протязі 2007 - 2008 років введено у промислову експлуатацію близько 40 нафтових насосних агрегатів нового покоління різних типорозмірів. У тому числі, велика група двоопорних типу АНДМс потужністю від 15 до 250 кВт як на нових, так і на діючих установках; консольних НКВ 225-120; двоопорних типу НДг та НДМг [14]. На рис. 6 показаний насосний агрегат АНДМс 105-600 на установці ізомеризації, що перекачує сировину ізомеризату з густиною ρ = 664 кг/м3.

На рис. 7 показаний насосний агрегат АНД 300-100, а на рис.8 - АНКВ 225-120, що перекачують на цій установці ізопентанову фракцію густиною ρ = 575 кг/м3. На установці депарафінізації мастила, що експлуатується з 1964 р., проведено заміну фізично зношених та морально застарілих насосів 6НГ-7х2 (Nд = 100 кВт) на сучасні - АНДМс 40-230 (Nд = 45 кВт); насосів ПДГ 25/15 - на АНДМс 15-70 та АНДМс 15-135. На рис. 9 показано один з перерахованих агрегатів - АНДМc 40-230, що перекачує розчинник з температурою мінус 10 °С. На рис. 10 показано насосний агрегат АНДМc 15-170 на установці вісбрекінгу ТОВ "ЛУКОЙЛ Одеський НПЗ", що відкачує з факельної ємності конденсат вуглеводнів із вмістом сірководню до 1% [15]. Нафтові двоопорні насоси та консольні насоси нового покоління виробництва ТОВ "СМЗ" знаходять все ширше застосування на вітчизняних НПЗ. Позитивний досвід їх промислової експлуатації впевнено дозволяє рекомендувати розроблену номенклатуру як для заміни фізично зношених насосів, так і для оснащення установок, що занову будуються і модернізуються.

ЛІТЕРАТУРА

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.