Что такое ЦНС и как он работает
ЦНС — центробежный насос секционный. Внутри корпуса на одном валу стоят несколько рабочих колёс. Каждое колесо вместе с направляющим аппаратом образует отдельную секцию. Жидкость проходит секции по очереди, и давление растёт от ступени к ступени.
Такая схема даёт два преимущества:
-
• высоту подъёма меняют числом секций — корпус и привод остаются прежними;
-
• агрегат развивает десятки атмосфер при компактных размерах.
Марка ЦНС сразу говорит об основных параметрах. Например, ЦНС 38-154 — это подача 38 м³/ч и напор 154 м. Первое число означает производительность, второе — высоту подъёма жидкости.
Чем газовый конденсат отличается от воды
Газовый конденсат — смесь лёгких жидких углеводородов. Он выделяется из природного газа при снижении давления и температуры. Для перекачки важны четыре его свойства:
-
• низкая плотность — 650–800 кг/м³ в зависимости от состава, это меньше, чем у воды, и влияет на расчёт привода;
-
• высокая летучесть — продукт легко испаряется, поэтому на входе растёт риск кавитации;
-
• малая вязкость — жидкость хуже смазывает трущиеся пары и легче проходит через зазоры;
-
• взрыво- и пожароопасность — любая утечка создаёт опасную зону возле агрегата.
Из этих свойств вытекают главные требования: герметичный узел вала, взрывозащищённый двигатель и достаточный подпор на входе.
Где применяют газоконденсатный насос
Газоконденсатный насос типа ЦНС работает на разных участках технологической цепочки:
-
• откачивает продукт из сепараторов и разделителей;
-
• подаёт стабильный конденсат в магистральный трубопровод;
-
• перекачивает жидкость между резервуарами товарного парка;
-
• забирает продукт из дренажной ёмкости и возвращает его в процесс;
-
• питает установки стабилизации и переработки.
Во всех этих задачах нужно поднимать давление при постоянной подаче. Секционное насосное оборудование справляется с этим лучше одноступенчатых консольных моделей.
Технические характеристики: что пересчитать для конденсата
Каталожные технические характеристики ЦНС приводят для воды. Под реальную среду их нужно пересчитать. Подача и напор в метрах от плотности почти не зависят. А вот давление на выходе и потребление энергии меняются.
Мощность насоса считают по формуле N = ρ·g·Q·H / η. Здесь ρ — плотность среды, Q — подача, H — напор, η — КПД. При плотности 720 кг/м³ агрегат потребляет примерно на 28% меньше энергии, чем на воде. Отсюда практический вывод. Если обкатка или пусконаладка идёт на воде, двигатель должен выдержать и этот режим. Иначе привод перегрузится ещё до работы с продуктом.
Второй важный параметр — допустимый кавитационный запас. Продукт находится близко к точке кипения. Давление на входе должно заметно превышать упругость его насыщенных паров. Для этого агрегат ставят ниже уровня жидкости в ёмкости или добавляют подпорный насос.
Торцевое уплотнение насоса для конденсата
В ЦНС для воды вал часто уплотняют сальниковой набивкой. Сальник допускает небольшую капельную протечку. Здесь это неприемлемо: пары углеводородов способны образовать взрывоопасную смесь.
Поэтому на такие агрегаты ставят торцевое уплотнение насоса. Две точно притёртые кольцевые поверхности прижаты друг к другу. Одно кольцо вращается с валом, другое неподвижно. Между ними остаётся тонкая плёнка жидкости, и утечка сводится к минимуму.
Для лёгких углеводородов чаще выбирают двойные уплотнения. Между двумя парами трения подают затворную жидкость под давлением. Даже при износе внутренней пары продукт не выйдет наружу. Состояние узла контролируют по манометру и уровню в бачке затворной системы.
Абразив и сухой ход быстро выводят кольца из строя. Поэтому герметичный узел защищают фильтром и контролем уровня в питающей линии.
Обвязка: арматура, двигатель, автоматика
Надёжность зависит не только от самого агрегата. Важна вся обвязка:
-
• запорная арматура на всасывающей и напорной линиях — отсекает агрегат для ремонта без остановки всей системы;
-
• обратный клапан на нагнетании — защищает ротор от обратного вращения при остановке;
-
• фильтр на входе — задерживает окалину и песок, опасные для уплотнений;
-
• взрывозащищённый электродвигатель и кабельные вводы — их выбирают по классу опасной зоны;
-
• датчики давления, температуры и вибрации — передают данные в АСУ ТП и помогают вовремя заметить неисправность.
Как выбрать ЦНС для газового конденсата
Чтобы использование ЦНС для перекачки газового конденсата было безопасным, подбор начинают с данных о среде и режиме. Для расчёта понадобятся:
-
• требуемая подача и напор;
-
• состав, плотность и температура продукта;
-
• условия на входе и упругость насыщенных паров;
-
• класс взрывоопасной зоны;
-
• режим работы — постоянный или периодический;
-
• тип уплотнения и схема затворной системы;
-
• климатическое исполнение для открытой площадки.
По этим данным инженер определяет типоразмер, число секций и двигатель. Затем проверяет кавитационный запас, материалы проточной части и запас по мощности насоса. Итоговые технические характеристики сверяют с опросным листом. Так газоконденсатный насос получает резерв по параметрам и работает без перегрузок.
