Насоные агрегаты для выдачи сжиженного природного газа из крупнотоннажных хранилищ

1. НАСОНЫЕ АГРЕГАТЫ ДЛЯ ВЫДАЧИ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА ИЗ КРУПНОТОННАЖНЫХ ХРАНИЛИЩ

Давыденко М.И.,
Магистр 1 курса, группа W4105
Научный руководитель: профессор Баранов А.Ю.
Санкт-Петербург 2019 г.

2. Актуальность исследования:

Использование погружного насоса в системах
бункеровки создает ряд
эксплуатационных проблем. Насос должен
создавать достаточный напор для выталкивания СПГ
из резервуара. Слой СПГ толщиной 25 м создает
гидростатическое давление более 0,1 МПа. Для
подъема с глубины 50 м, насос должен иметь напор
более 0,2 МПа.
Скорость выдачи СПГ из одного резервуара
составляет 3 тысячи м3/час.
Обеспечение скорости выдачи СПГ
производится за счет работы двух насосов с подачей
1250-2000 м3/час (0,3 - 0,55 м3/с). Высокие
требования по величине напора и расхода СПГ могут
выполнить только центробежные насосы.

3. Цель исследования:

Анализ опыта эксплуатации хранилищ показывает, что СПГ насосы
являются наиболее критичным узлом, который значительно повышает
производственные риски.
Необходимо выявить наиболее «слабые» места центробежного
насоса для СПГ и разработать всевозможные варианты повышения его
надежности.

4. Задачи исследования:

• Изучить условия работы погружных насосов в хранилищах СПГ;
• Оценить соответствие всех типов насосов эти условиям;
• Проанализировать принципы, снижающие надежность работы
насосов;
• Проанализировать энергоэффективность ПНСПГ.

5. Сравнительная характеристика типов насосов

Роторные насосы
Преимущества роторных насосов:
• высокий КПД
• отсутствие клапанов нагнетания,
всасывания;
• возможность реверса подачи жидкости;
• перекачивание жидкости любой вязкости
и температуры;
• низкий уровень шума и вибрации.
Недостатки роторных насосов:
• Особые требования к свойствам
перекачиваемой жидкости для
обеспечения герметичности
(прилегания подвижных и
неподвижных частей);
• Сложность конструкции, что снижает
надежность и повышает стоимость
• изготовления.

6. Сравнительная характеристика типов насосов

Центробежные насосы
Преимущества центробежных насосов:
• высокий КПД;
• высокая надежность при эксплуатации;
• возможность использования на глубине до
60 м;
• плавное протекание всех переходных
процессов в случае изменения режима
работы гидросистемы;
• способность перекачивать загрязненные
жидкости.
Недостатки центробежных насосов:
• плохо запускаются в отсутствии
жидкости;
• расположены к кавитационному
разрушению лопаток колеса;
• низкая эффективность при малой
подаче жидкости, большом
сопротивлении на сторонах
всасывания нагнетания.

7. Сравнительная характеристика типов насосов

Вихревые насосы
Преимущества вихревых насосов:
• большой напор на выходе;
• отсутствие клапанов;
• возможность использования на
глубине до 20 метров.
Недостатки вихревых насосов:
• низкий КПД.

8. Сравнительная характеристика типов насосов

Характеристики
Вид насоса
КПД
Требования к среде
Устройство и конструкция
Экономичность
Возможность работы при
низких температурах
Объемные:
- роторные
- поршневые
- мембранные
Высокий
Высокий
Высокий
Повышенные (для
герметичности)
Низкие
Высокие
Сложность конструкции, как
следствие, снижение
надежности
Сложность конструкции,
сложность регулирования
Простота и надежность
конструкции
Высокая стоимость
приобретения и
эксплуатации
Да
Высокая стоимость
приобретения и
эксплуатации
Нет
Низкая стоимость
приобретения и
эксплуатации
Нет
Динамические:
Высокая стоимость
- струйные
Низкий (около 30%)
Низкие
Средние (плохо работают с
- центробежные
- осевые
-вихревые
Высокий
жидкостями большой
вязкости)
Простота конструкции
Простата конструкции и
приобретения и
эксплуатации
Низкая стоимость
эксплуатации
приобретения и
эксплуатации
Низкая стоимость
приобретения и
эксплуатации
Низкий
Низкие
Простота конструкции, но
сложность регулирования
Низкий (около 45%)
Высокие (требуют
отсутствия вкраплений
твердых частиц, не
подходят для вязких
веществ)
Сложность устройства и
эксплуатации
Нет
Да
Да
Высокая стоимость
приобретения и
эксплуатации
Да

9. Сравнительная характеристика приводов насосов

Механический привод
Кинематическая схема балансирного
станка-качалки
Использование механического
привода для погружных насосов СПГ
может привести к возникновению
значительных трудности.
• Основные проблемы использования
связаны с тем, что для эксплуатации
механического привода в системе
погружных насосов необходимо
опустить шкиф привода на 50 м, что
является невозможным.

10. Сравнительная характеристика приводов насосов

Пневматический привод
Как видно из рассмотренных
достоинств и недостатков пневмопривода,
его использование в качестве привода для
погружных насосов СПГ систем отгрузки
невозможно.
Это обусловлено в первую очередь
непригодностью применения
пневмопривода в условиях низких
температурах, ввиду обмерзания. Кроме
того, сжатый газ при помещении в такую
холодную среду будет склонен к
конденсации и засорению насоса.
Именно поэтому пневмопривод
также не будет рассматриваться далее в
качестве варианта модернизации привода
для погружного насоса СПГ.
Кинематическая схема балансирного
станка-качалки

11. Сравнительная характеристика приводов насосов

Гидравлический привод
Помимо перечисленных в
таблице преимуществ, гидропривод
может позволить использование в
качестве рабочей жидкости самого
СПГ при условии установки
внутренних криогенных
комплектующих насоса.
Именно поэтому использование гидравлического привода для погружных
насосов позволит исключить высокую аварийность, необходимость использования
подшипников, а также обеспечит использование в качестве рабочей жидкости
перекачиваемый из танкера СПГ.

12.

5
Новая конструкция погружного насоса для отгрузки СПГ
из крупнотоннажных хранилищ
Погружной
центробежный
насос с
гидпроприводом

13. Спасибо за внимание!