Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0227

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0227
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ"
Название доклада
Разработка технических решений совершенствования отечественных центробежных насосных агрегатов с целью импортозамещения в нефтегазовой и химической промышленности
Докладчик
Волков Александр Викторович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Повышение эксплуатационных характеристик (энергоэффективности, надёжности и долговечности) отечественных насосных агрегатов малой мощности.
Создание прототипа малорасходного высоконапорного центробежного насосного агрегата для нефтегазовой и химической промышленности, соответствующего международному стандарту API 610 и имеющего технические характеристики, не уступающие импортным аналогам.
Актуальность и новизна исследования
Насосные агрегаты малой мощности с подачами до 100 куб.м/ч и напором до 120 метров в нефтегазовой и химической промышленности используются широко и количественном выражении представляют значительный сегмент российского рынка насосов. Вместе с тем в настоящее время отечественные предприятия не производят подобных насосных агрегатов и все потребности нефтехимической отрасли удовлетворяются за счет импорта. При этом по данным Российской ассоциации производителей насосов (РАПН) спрос на подобные агрегаты ежегодно растет с темпом 10-15% и к 2018 году превысит в денежном исчислении 10 млрд. рублей. Сегодня основными поставщиками этого сегмента российского рынка являются фирмы KSB (Германия), ALLWEILER (Германия), Wernert-pumpen (Германия), MUNSCH (Германия), Flowserve (США), Goulds Pumps (США), HMD Kontro (Англия). Таким образом, в условиях экономических санкций задача импортозамещения насосных агрегатов малой мощности для нефтегазовой и химической промышленности крайне актуальна.
Описание исследования

Основной задачей ПНИЭР является повышение энергоэффективности отечественных насосных агрегатов малой мощности, в частности их повышение КПД η в широком диапазоне подач, при обеспечении «пологой» характеристики H(Q) (рисунок 1).  Решение этой задачи предлагается обеспечить за счёт минимизации совокупных потерь, включающих гидравлические, объёмные и механические (рисунок 2), путем совершенствования геометрии проточной части как на макроуровне: оптимизации геометрии рабочих каналов с изменением их диффузорности в крыльчатках закрытого, полуоткрытого и открытого типов (рисунок 3), – так и на микро-/наноуровне с использованием гидрофобных покрытий (рисунок 4). Проведение многопараметрической оптимизации будет осуществляться с широким применением САПР и математических методов 3D моделирования. 

Рисунок 1 – Направления совершенствования эксплуатационных характеристик насосов нефтегазовой и химической промышленности

 

Рисунок 2 – Локализация основных видов потерь, минимизируемых за счёт совершенствования проточной части

 

Рисунок 3 – Многопараметрическая оптимизация геометрических параметров проточной части насоса:

а, б, в) – с применением лопастей с увеличенной толщиной на выходе; г) – с добавлением промежуточных лопастей

 

Рисунок 4 – Рабочее колесо после создания гидрофобного покрытия на основе ПАВ (Эффект « листа лотоса»)

 

Обеспечение повышения надежности и долговечности насосных агрегатов представляет также немаловажную задачу и в рамках ПНИЭР может быть достигнуто путем совершенствования конструктивных узлов и технологических процессов их изготовления, а также путем снижения вибрационных нагрузок на детали насоса.

Результаты исследования

В рамках 1-го этапа ПНИЭР (Выбор направлений исследований) выполнены:

– аналитический обзор современной научно-технической, методической и нормативной литературы, затрагивающей исследуемую в рамках ПНИЭР научно-техническую проблему и подтверждающей перспективность выбранных направлений её решения;

– анализ влияния условий работы насосных агрегатов в нефтегазовой и химической промышленности на их конструкцию и гидродинамические характеристики;

– сравнительная оценка энергетических, кавитационных и вибро-акустических характеристик отечественных и импортных насосных агрегатов;

– определены основные показатели конкурентоспособности насосных агрегатов по эксплуатационным характеристикам;

– обозначены направления совершенствования конструкции и технологии изготовления отечественных насосных агрегатов для нефтегазовой и химической промышленности и выбраны типоразмеры насосных агрегатов для дальнейших исследований;

– проведены патентные исследования;

– выполнены разработка эскизной конструкторской документации и изготовление экспериментального энерго-кавитационного стенда;

– разработана эскизная конструкторская документация на стенд исследовательских испытаний центробежных насосов;

– разработаны программы и методики экспериментальных исследований макета насоса-прототипа на энерго-кавитационном стенде;

– разработаны программы и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов насосов усовершенствованной конструкции. 

Практическая значимость исследования
Повышение конкурентноспособности отечественного насосного оборудования для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности в настоящее время требует существенно улучшать эксплуатационные характеристики, принимая за ориентиры соответствующие показатели стандартов API 610 и 685, задаваясь целью превышения энергетической эффективности существующих аналогов и снижения стоимости владения. В связи с этим, решения, полученные в рамках данного ПНИЭР, могут представлять практический интерес как для ведущих отечественных производителей с точки зрения создания нового более совершенного насосного оборудования и доработки конструкций серийно выпускаемого оборудования на стадии производства, так и для эксплуатирующих компаний, заинтересованных в модернизации оборудования, находящегося в эксплуатации. Последнее представляет особый интерес для организаций-эксплуатантов, поскольку позволяет обеспечить относительно быструю и малозатратную совокупность мероприятий по повышению энергоэффективности, надёжности и долговечности насосного оборудования. Потенциальными потребителями разрабатываемой продукции являются ПАО «Транснефть», «Газпромнефть-Хантос», «Р-Н-Юганскнефтегаз», «Ванкорнефть», «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь», «ЛУКОЙЛ-Пермь», «ТНК-ВР», «НГК«Славнефть» и др..