Химические нефтяные насосы по API 610

По мере развития химической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей отраслей, усложнялись процессы переработки и добычи нефти. Усложнение процессов связано с ростом требований к глубине переработки, качеству выпускаемой продукции (евро стандарты топлива). Внедрялись новые установки глубокой переработки нефти и получения нефтепродуктов (гидроочистка топлива, крекинг, риформинг, замедленное коксование, изомеризация и т.д.). Происходило увеличение температур и давлений перекачиваемых жидкостей. Дополнительно к усложнению условий работы насосов стали применяться агрессивные химические жидкости (плавиковая кислота, соляная кислота, серная кислота и д.р.).

Также происходило ужесточение экологических норм, норм безопасности и требований к нефтяным насосам и насосному оборудованию в целом. В различных странах создавались собственные стандарты. Это упрощало выбор насосов проектировщиками, позволяло понять “чего ждать” от насосов, выполненных по данному стандарту, через какой промежуток обслуживать насос механику, также отдел материального снабжения мог сравнивать равнозначные по качествам и свойствам насосы.

Пионерами в разработке технологий по переработки нефти являются США, и не удивительно, что именно в США в 1919 году появился организация создавшая стандарт, используемый по всему миру.
Американский институт нефти (API — American Petroleum Institute) — негосударственная организация. Институт занимается вопросами разработки стандартов для нефти и газодобывающей, перерабатывающей отраслей. Информацию об институте и организации в целом, разрабатывающей стандарты для нефтяных насосов по API и другого оборудования, можно посмотреть на www.api.org.

API разработал на данный момент более 450 стандартов для различного оборудования (насосов, компрессоров, арматуры и т.д.) для различных отраслей и процессов нефтепереработки и нефтедобычи. Сейчас API стандарты стали практически международными. API институт сотрудничает с другими стандартизирующими организациями ИСО (ISO www.iso.org).

Американский институт нефти систематически проводит проверку стандартов и постоянно обновляет их, выпуская новые редакции. Суть этих процессов связана с усложнением процессов нефтепереработки и, как следствие, повышением требований к надежности насосов по API.

Основные задачи обновления редакций API стандартов для нефтяных и химических насосов:

• Безопасность процессов нефтепереработки с использованием насосов по API;
• Надежность насосов (увеличение межремонтного пробега);
• Совместимость насосов по API, выполненных различными производителями (материалы корпуса, конструкция и т.д.);
• Стандартизация узлов насосов (камеры торцевого уплотнения насосов и др.);
• Упрощение разработки и проектирования систем и насосов по API.

Для перекачивания холодных и горячих нефтепродуктов температурой до +470 С, бензина, керосина, товарной нефти, сырой нефти, флегмы, дизельного топлива, сжиженных углеводородов (СУГ), ШФЛУ, нефтепродуктов с твердыми включениями и других жидкостей используются насосы, выполненные по стандарту API 610.
Список компаний, сотрудничающих с институтом API, можно посмотреть на www.api.org/resources/members/

API 610 Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical, Natural Gas
(Центробежные насосы для нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности)
API 610 близок к стандарту ИСО (ISO) 13709, описывающему насосы для перекачивания нефти, процессов нефтепереработки и насосов для ГПЗ и газовой промышленности.

API 610 описывает свойства и нормы для насосов с торцевыми уплотнениями, для нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей отраслей. Хотя стандарт разрабатывался для нефтяных насосов, но насосы по API работают и в других процессах и отраслях, где требуется самая высокая надежность (насосы для химических процессов, производство полимеров, производство азота, насосы для энергетики и т.д.).

Стандарт API 610 описывает  материальное исполнение деталей насосов. Ниже приведена краткая таблица классов материалов насосов по API 610.

Элементы деталей насоса по API 610

Класс материала нефтяных центробежных насосов по API 610

I-1

I-2

S-1

S-3

S-4

S-5

S-6

S-8

S-9

C-6

A-7

A-8

D-1

D-2

Корпус насоса

чугун

угл. сталь

угл. сталь

угл. сталь

угл. сталь

угл. сталь

угл. сталь

316 AUS

угл. сталь

12 % хр-стая сталь

AUS

316 AUS

Duplex

Superduplex

Рабочее колесо насоса

чугун

бронза

чугун

ауст-й чугун

угл. сталь

угл. сталь

12 % хр-стая сталь

316 AUS

Сплав Ni-Cu

12 % хр-стая сталь

AUS

316 AUS

Duplex

Superduplex

Вал

угл. сталь

угл. сталь

угл. сталь

угл. сталь

угл. сталь

AISI 4140

AISI 4140

316 AUS

Сплав Ni-Cu

12 % хр-стая сталь

AUS

316 AUS

Duplex

Superduplex

Расшифровка материалов к таблице

Ауст-й чугун: ASTM A436, Тип 1, 2 или 3, UNS F41000, F41002 и F41004 соответственно (аустенитный чугун)-, ASTM A439, Тип D2, UNS F43000 (аустенитное ковкое железо).

12 % хр-стая сталь: сталь типа 1.4313 / 1.4317 /(X 3 Cr NiMo 13-4-1).

AISI 4140: сталь типа 1.7225 (G 4105, Cl SCM 440).

AUS: Аустенитные нержавеющие стали типов 683-13-10/19 по ISO (Типов 302, 303, 304, 316, 321, и 347 по стандарту AISI).

Duplex: Дуплексная сталь типа 1.4517 (GX2 CrNiMoCuN-25-6-3-3 ) и другие варианты.

Superduplex: супердуплексная сталь типа 1.4501(X2CrNiMoCu-WN 25-7-4) и другие варианты.

316 AUS: Аустенитные нержавеющие стали типов 683-13-10/19 по ISO (Типов 302, 303, 304, 316, 321, и 347 по стандарту AISI).

Классы материалов нефтяных насосов API 610

API 610 описывает конструкцию насосов.

Насос по API 610 тип ОН1.

Нефтяной насос по API консольный, одноступенчатый, на лапах, тип — ОН1 (Этот тип только частично отвечает конструктивным требованиям API 610 см. таблицу 1)

Насос по API 610 тип ОН2.

Нефтяной насос по API, консольный, одноступенчатый с опорами.

Укомплектован одним усиленным подшипниковым узлом для распределения нагрузок и сил, влияющих на колесо и вал насоса. Подшипниковый узел без дополнительных опор, что защищает его от деформации при температурных расширениях. Насосы установлен на раме и укомплектован гибкой муфтой, мотором и обвязкой уплотнений.

Насос по API 610 тип ОН3.

Вертикальный нефтяной насос по API одноступенчатые тип — ОН3.

Конструкция насосов вертикальная в линию, от английского термина in line, с креплением подшипникового узла. Подшипниковый узел является единым блоком с рамой крепления мотора. Привод монтируется на опоре, составляющей одно целое с насосом. Насосы укомплектован гибкой муфтой, мотором и обвязкой уплотнений.

Насос по API 610 тип ОН4.

 Вертикальный нефтяной насос по API одноступенчатые тип — ОН4.

Вал этого нефтяного насоса жестко соединен с валом мотора. (Этот тип насоса только частично отвечает конструктивным требованиям API 610 см. таблицу 1)

Насос по API 610 тип ОН5.

Вертикальный нефтяной насос по API одноступенчатые тип — ОН5.

Вал двигателя этого нефтяного насоса соединяется напрямую без муфты с рабочим колесом насоса. (Этот тип насоса только частично отвечает конструктивным требованиям API 610 см. таблицу 1)

Насос по API 610 тип ОН6.

Высокооборотистый вертикальный нефтяной насос по API, одноступенчатый, тип ОН6.

В насосе установлен редуктор, позволяющий создавать более высокие обороты.
Рабочее колесо насоса установлено на валу редуктора без промежуточной муфты.
Редуктор соединен с мотором гибкой муфтой.

Насос по API 610 тип BB1.

Горизонтальный одноступенчатый двухопорный нефтяной насос (возможен вариант с двумя ступенями). Конструкция корпуса разъемная, осевая.

Насос по API 610 тип ВВ2.

Горизонтальный одноступенчатый двухопорный нефтяной насос. Конструкция корпуса разъемная, радиальная.

Так же возможен вариант нефтяного насоса по API 610 тип ВВ2 с двумя ступенями.

Насос по API 610 тип ВВ3.

Горизонтальный нефтяной многоступенчатый насос двойного входа.
Конструкция корпуса разъемная, аксиальная.

Насос по API 610 тип ВВ4.

Горизонтальный нефтяной многоступенчатый, двухопорный насос с одним корпусом.
Конструкция корпуса разъемная, осевая. Корпус насоса состоит из блоков и, в сравнении с с цельным корпусом ВВ3, не так надежен.
(Этот тип насоса только частично отвечает конструктивным требованиям API 610 см. таблицу 1).

Насос по API 610 тип ВВ5.

Двухкорпусный многоступенчатый насос с радиальным разъемом корпуса.

Насос по API 610 тип VS1.

Полупогружной вертикальный нефтяной насос с одним корпусом.
Корпус насоса представляет собой колонну различной высоты, от 1 до 50 и более метров.

Насос по API 610 тип VS2.

Полупогружной вертикальный нефтяной насос с одним корпусом и спиральным отводом. Корпус насоса представляет собой колонну различной высоты, от 1 до 50 и более метров.

Насос по API 610 тип VS3.

Полупогружной вертикальный  осевой нефтяной насос с одним корпусом, спиральным отводом и осевой конструкцией. Корпус насоса представляет собой колонну различной высоты от, 1 до 50 и более метров.

Насос по API 610 тип VS4.

Полупогружной вертикальный нефтяной насос с одним корпусом и спиральным отводом. Корпус насоса представляет собой колонну различной высоты, от 1 до 50 и более метров. Вал насоса может состоять из частей.

Насос по API 610 тип VS5.

Полупогружной вертикальный нефтяной химический насос с одним корпусом. Может выполняться с системой парового или электрического обогрева.

Насос по API 610 тип VS6.

Двухкорпусной полупогружной консольный вертикальный насос с направляющим аппаратом. Корпус насоса представляет собой колонну различной высоты.

Насос по API 610 тип VS7.

Двухкорпусной спиральный вертикальный консольный нефтяной насос.

Описание насоса по API			Конструкция корпуса насоса по API		Типа Насоса API
	Консольный	Гибкая муфта	Горизонтальный	На лапах	OH1
				С опорами	OH2
			вертикальный  патрубки в линию in line, с креплением подшипникова узла		OH3
		жесткая муфта	вертикальный  патрубки в линию in line		OH4
		Без муфты	вертикальный  патрубки в линию in line		OH5
			Высокооборотный  вертикальный патрубки в линию in line		OH6
	Установлен между подшипниками	Одноступенчатый или двухступенчатый	Двухопорный, корпус, разъемный, осевой		BB1
			Корпус разъемный, радиальный		BB2
		Многоступенчатый	Корпус разъемный, аксиальный осевой		BB3
			Корпус, разъемный, радиальный	Однокорпусной	BB4
				Двухкорпусной	BB5
	Вертикальная установка	Однокорпусной	Слив через колонну	Направляющий аппарат	VS1
				Спиральный отвод	VS2
				Осевой поток	VS3
			Раздельный слив	С промежуточным валом	VS4
				Консоль	VS5
		Двухкорпусной	С направляющим аппаратом		VS6
			Со спиральным отводом		VS7
таблица 1 типы нефтяных насосов по API  610

Ниже перечислены основные отличия нефтяного насоса по стандарту API-610 от обычного нефтяного насоса.

1 – Длительный срок службы и межремонтный пробег насоса по API 610.
Минимальный моторесурс нефтяного насоса по API – 20 лет. Межремонтный пробег нефтяного насоса по API 610 – 3 года. Это очень хороший показатель, он критически важен при коротких ремонтных остановках установок на НПЗ. Интересным фактом является, то что в США на НПЗ в большинстве случаев нет резервных насосов, а если и есть то в качестве резерва на складе. Такой подход возможен благодаря высокой надежности насосов по API 610. Применение насосов по API позволяет снизить сервисные затраты в разы.

2 – Специальная конструкция корпуса насоса по API 610
В первую очередь, это относится к прочности корпуса. Корпус должен выдерживать двойные давления от рабочих. Допустимое давление корпуса от 40 bar и более. Также особое внимание уделено толщине стенок корпуса, благодаря чему допустимый коррозионный износ до 3 мм за срок службы насоса, что позволяет быть уверенным в надежности насоса по API даже при перекачивании жидкостей с высокой коррозийной активностью и абразивными включениями.
Наверное, самое большое внимание уделено надежности корпуса насоса при температурных расширениях. Особенно при перекачивании горячих продуктов (до +470’С), при установки насосов под навесом, на улице в условиях Сибири, крайнего Севера и степей Казахстана, где допустимая уличная температура до –60’С а перепады дневных и ночных температур могут достигать 20 градусов С.
В частности, нефтяной консольный насос по API 610 типа ОН2, не может иметь опоры, так же, как и опор под муфтой. Ниже приведен насос не соответствующий API 610 тип ОН2.

Благодаря отсутствию промежуточных опор и осесимметричной конструкции, возникает устойчивость к воздействию высоких температур.

2.1 Фланцы насоса по API 610 сделаны для повышенных нагрузок
У нефтяных насосов по API 610 допустима двойная нагрузка на фланцы, по сравнению со стандартными требованиями для данного корпуса. Это очень важно, особенно в российских условиях, так как у нас трубопроводы крепятся плохо или вообще возникает ситуация, что насос висит на трубопроводе или огромный длинны участок трубопровода просто висит на насосе, создавая повышенные нагрузки на фланцы нефтяного насоса. Обычный нефтяной насос не вынесет такого варварства, а насос по API 610, как говорится, “стерпит”.

3 – Рабочее колесо нефтяного насоса по API 610.
Рабочее колесо нефтяного насоса по API 610 обязательно цельное, литое. Сварные конструкции недопустимы. Что дает увеличение срока службы рабочего колеса и насоса в целом.

3.1 – Сменные кольца износа рабочего колеса и корпуса нефтяного насоса по API 610.

В нефтяных насосах по API 610 обязательно применяются сменные кольца износа рабочего колеса и корпуса. Кольца износа ограничивают рециркуляцию перекачиваемой жидкости, что увеличивает КПД насоса. По мере износа, легче и дешевле заменить кольца, чем ставить новое рабочее колесо насоса. Нет необходимости в ремонте рабочего колеса (проводить наплавки и пр.). Это ведет к снижению сервисных затрат.

4 – Вал нефтяного насоса по API 610.
Вал нефтяного насоса по API 610 значительно толще и прочнее, чем у стандартного нефтяного насоса. У нефтяного насоса по API 610 биение не более 0.025 мм. Максимальный прогиб в точке касания поверхностей трения уплотнений – 0,05 мм. Такие строгие требования к валу насоса увеличивают срок службы торцевого уплотнения нефтяного насоса по API 610.

5 – Вибрация нефтяного насоса по API 610.
Максимально допустимый уровень вибрации насоса по API 610 – 3.0 мм/с. Такой низкий уровень вибрации достигается благодаря балансировки рабочего колеса, центровки вала и общей сбалансированной конструкцию Увеличение срока службы, снижение сервисных затрат

6 – Подшипники нефтяного насоса по API 610.
Корпус подшипникового узла может быть выполнен из нержавеющей стали, для перекачивания агрессивных жидкостей или из низкотемпературной углеродистой стали, что гарантирует его надежность при перепадах температур и высоких нагрузках. Минимальный ресурс подшипников нефтяного насоса по API 610 – 25 000 моточасов, в номинальном режиме. Такой долгий ресурс подшипников увеличивает надежность системы и снижает сервисные затраты. Стандарт API 610 требует высококачественного уплотнения корпуса подшипников. Обязательно либо искробезопасное лабиринтное уплотнение, либо магнитно уплотнение. Щелевые уплотнения для нефтяных насосов по API 610 не допускаются.

7 – Фундаментная плита нефтяного насоса по API 610.

Плита насоса по API 610 должна иметь канавки для стока утечки или поддон для сбора жидкости. Весь продукт утечки должен быть собран в пределах плиты-основания. Монтажные прокладки должны иметь одинаковую плоскостность — 0.150 мм/м. Регулировочная подкладка под приводом должны быть (3.175 мм). Все компоненты насосного агрегата и фланцы должны располагаться “над” плитой-основанием. Бак с промывочной жидкостью может устанавливаться на консоли.

8 – Испытания нефтяного насоса по API 610.

Все элементы корпуса нефтяного насоса по API 610, работающие под давлением, должны проходить гидравлические испытания под давлением, как минимум в 1,5 раза превышающим номинальное рабочее давления. Так, при испытаниях должны использоваться жидкости по свойствам вязкости, плотности и температуры соответствующие рабочим жидкостям. При таких строгих требованиях к испытаниям исключается возможность применения метода – ”авось выдержит”. Так строится гидравлическая кривая насоса по API 610 под конкретную жидкость и выдается заказчику вместе с другими протоколами испытаний. Подобные стенды для испытаний нефтяных насосов по стандарту API 610 есть у ограниченного число компаний производителей насосов.

Рассмотрев все вышесказанное можно подвести итоги:

• Нефтяные насосы по стандарту API 610 обладают повышенной надежностью.
• Нефтяные насосы по стандарту API 610 позволяют сократить расходы на обслуживание и электроэнергию.
• Нефтяные насосы по стандарту API 610 целесообразно применять для работы в тяжелых условиях.

Телефон: 8 800 250-01-54 или 
Skype: zakaz.skype, E-mail: zakaz@promhimtech.ru