МАГИСТРАЛЬНЫЕ НЕФТЕПРОВОДЫ

Система разгрузки и охлаждения торцевых уплотнений

Система разгрузки и охлаждения торцевых уплотнений центробежных нагнетателей предназначена для защиты торцевого уплотнения центробежного нагнетателя от высоких температур, вызванных чрезмерной перегрузкой давлением и теплом трения. Торцевое уплотнение гарантирует, что быстро вращающийся вал насосного агрегата в месте его выхода из корпуса нагнетателя выдержит высокие нагрузки и высокие температуры. Если торцевое уплотнение не будет иметь специальной системы разгрузки и отводить тепло, оно быстро выйдет из строя.

Существуют различные способы разгрузки и охлаждения торцевых уплотнений, но все они работают по одному принципу: часть перекачиваемой нефти циркулирует внутри или снаружи корпуса нагнетателя, но в обоих случаях по каналам в корпусе уплотнения. Это позволяет как снять избыточное давление, так и охладить уплотнения, рассеивая тепло, возникающее в результате трения между вращающимся валом и элементами уплотнения.

При так называемом групповом методе разгрузки и охлаждения торцевого уплотнения часть откачиваемого продукта (нефти) сначала проходит через каналы в корпусе торцевого уплотнения из-за избыточного давления во всасывающей линии нагнетателя, а затем попадает в резервуар для сбора утечек или в коллектор на стороне всасывания. Вытекающая нефть выделяет тепло и разгружает уплотнение. Такая система называется групповой, поскольку нефть от всех насосов стекает в общий коллектор на станции и возвращается во всасывающую линию. Недостатком такой системы является то, что большое количество (10-50 м³/ч) нефти перетекает во всасывающую линию, что снижает эффективность работы насосного агрегата.

Индивидуальная система охлаждения торцевых уплотнений является более совершенной. Этот метод предназначен в основном для охлаждения уплотнений нагнетателей, выдерживающих большие перепады давления. Принцип работы заключается в создании принудительной циркуляции нефти из камеры нагнетания насоса в камеру всасывания насоса. Циркуляция называется индивидуальной, поскольку она встроена в каждый нагнетатель в отдельности.

Из-за разницы давления между нагнетательной и всасывающей камерами часть нефти возвращается из нагнетательной камеры в камеру всасывания колеса по специальному каналу и проходит через трубки в корпусе торцевого уплотнения для охлаждения. При индивидуальном охлаждении торцевого уплотнения расход циркулирующей нефти снижается до 2-4 м³/ч, что означает, что снижение эффективности насоса значительно ниже, чем при групповом методе охлаждения.

Индивидуальная система охлаждения торцевых уплотнений: 1 - отводная трубка; 2 - корпус всасывающего патрубка; 3 - клапан; 4 - байпас; 5 - торцевое уплотнение; 6 - уплотнение; 7 - полости всасывания колеса

Дальнейшим развитием метода индивидуального охлаждения торцевого уплотнения является использование перепада давления между всасывающей линией насоса и рабочим колесом (рисунок сверху). При этом методе часть нефти через выпускной (обводной) канал 4, который расположен внутри корпуса нагнетателя 2 и имеет меньшее гидравлическое сопротивление, чем основной коллектор, направляется на вход рабочего колеса через канал в торцевом уплотнении 5 вместо основного канала. Этот способ не изменяет эффективность работы насосного агрегата, так как не происходит обратного потока нефти от выхода к входу.

В настоящее время в насосах, используемых для перекачки нефти, используется импеллерная (от англ, impeller - крыльчатка) схема охлаждения торцевых уплотнений. Взамен обычных щелевых уплотнений монтируется втулка с винтовой нарезкой, которая вращается вместе с валом насоса. Работая по принципу шнекового насоса импеллер забирает нефть из полости всасывания и возращает ее реверсивно по каналу, который проложен в корпусе уплотнения. Установившееся циркулирование нефти обеспечивает требуемое охлаждение торцевого уплотнения. При подобной схеме КПД насосного агрегата также не уменьшается, так как не происходит перетока жидкости из полости нагнетания в полость всасывания.