Для большинства оборудования промышленности, энергетики и сферы коммунального хозяйства, где необходимо регулирование параметров и оптимизация работы различных технологических систем с механизмами, работающими в переменных режимах (особенно с насосными и вентиляционными установками), регулирование дросселированием и путем введения в действие параллельно подключенных оборудований с большей, либо меньшей производительностью является не эффективным. При данном методе регулирования создается дополнительная нагрузка на систему трубопроводов, запорных арматур и регулирующих устройств, увеличивается износ насосного оборудования.
В данной работе предлагается решение вышеперечисленных проблем путем внедрения регулируемых гидродинамических муфт как на вводимом в эксплуатацию, так и на эксплуатируемом насосном оборудовании.
При перекачке жидкости (нефтепродуктов, пластовой воды) режим работы насоса может изменяться: вследствие переменного уровня поступления жидкости, изменения вязкости перекачиваемой жидкости в различные времена года и суток, изменения технологического режима.
В таких случаях применяют методы регулирования параметров работы электронасосного оборудования (насосных станций). Методы, связанные с изменением параметров работы насосного агрегата и самих перекачивающих станций, относятся:
– к изменению количества работающих насосов, схемы их включения (параллельная, последовательная), времени работы и регулирование дросселированием;
– к регулированию с помощью применения сменных роторов или обточенных рабочих колес;
– к регулированию изменением частоты вращения вала насоса.
Изменяя частоту вращения, можно изменить подачу и напор насоса, что более выгодно экономически по сравнению с другими методами регулирования. Регулирование подачи в широком диапазоне приводит к незначительному изменению КПД насоса. Осуществляется этот метод с помощью гидромуфт, электромагнитных муфт, индукторных муфт, многоскоростных электродвигателей, двигателей внутреннего сгорания и частотного регулирования электропривода (ЧРП).
Рис. 1. График зависимости NPVТ от времени
Срок окупаемости проекта на графике иллюстрируется как пересечение зависимости NPV с осью времени, по прошествии которого с начала инвестирования наблюдается погашение оттоков наличности потоками наличности, или когда NPV =0.
Из рисунка 1 видно, что срок окупаемости проекта составляет 4,1 года.
Из предложенных методов наиболее эффективными являются применение ЧРП и регулируемой гидродинамической муфты.
Основными параметрами, характеризующими режим работы насосной установки, является давление (напор) и подача. Режим работы насосной установки устанавливает определенный порядок работы её оборудования в соответствии с изменяющимися условиями работы системы в целом. Чтобы отслеживать эти изменения, необходимо непрерывно регулировать режим работы насосной установки.
Процесс регулирования осложнен несоответствием характеристик центробежных насосов и трубопроводов. Для увеличения подачи нефти по трубопроводу напор на насосной станции надо увеличивать, а характеристики центробежных насосов таковы, что при увеличении подачи напор, подача развиваемый насосом, падает. В то время при уменьшении подачи нефти, напор насоса следовало бы тоже уменьшить, а он увеличивается, поэтому в периоды снижения расхода нефти, системы работают с избыточным напором, который гасится в дросселирующих устройствах после насосного агрегата. При этом нерационально используется электроэнергия на создание избыточных напоров. Под воздействием избыточных напоров увеличиваются утечки и непроизвольные расходы нефти, возникают повышенные механические напряжения в стенках трубопроводов.
При изменении частоты вращения рабочая точка (H=Нc), перемещаясь по характеристике сети, дает различные подачи, отвечающие различным характеристикам насоса (Рисунок 2). Данный метод не приводит к большим дополнительным гидравлическим потерям, особенно при крутой характеристике сети, поэтому КПД установки при различных частотах приблизительно равны.
Рис. 2. Характеристика насоса
В результате проведения данной работы определена техническая возможность применения регулируемой гидродинамической муфты в системе привода центробежных насосов на объектах ООО «РН-Пурнефтегаз».
В рассмотренных вариантах не выявлено предпосылок нарушения технологической безопасности или снижения надёжности работы оборудования и систем.
При внедрении гидродинамической муфты прогнозируется возможность улучшения технологических характеристик работы объектов за счёт стабилизации технологических параметров.
На объектах прогнозируется повышение надёжности работы трубопроводов за счёт исключения резких переходных процессов в гидравлическом режиме системы трубопроводов.
Технико-экономические расчёты показывают эффективность применения регулируемой гидродинамической муфты в системе привода центробежных насосов электроприводов на объектах ООО «РН-Пурнефтегаз».
Литература:
- Кисляков А. А., Нагибина М. А., Земенкова М. Ю., Александров М. А. Энергосбережение при эксплуатации насосных установок (регулируемый привод и гидромуфта)/ Тюменский государственный нефтегазовый университет.
- Технико-экономическое обоснование применения Тиристорного преобразователя частоты типа ТПЧ-6/1600-3 УХЛ4.2 для привода насосов типа ЦНС-240х1900 2ТМ на КНС ОАО «ГАЗПРОМНЕФТЬ-ННГ».
- Справочник ПАО «НК «Роснефть». Наилучшие доступные технологии, технические решения и оборудование в области повышения энергоэффективности и энергосбережения нефтегазодобычи. Версия 1.00.
