Содержание

Система охлаждения насосных агрегатов и электродвигателей
Оборотное водоснабжение
Принцип действия
Общие сведения
Трубопроводы
Сфера применения
Как внедрить систему?
Преимущества системы оборотного водоснабжения
Установка системы оборотного водоснабжения
Сферы использования систем оборотного водоснабжения
Очистка оборотной воды
Установка обратного осмоса

Система охлаждения насосных агрегатов и электродвигателей

Система оборотного водоснабжения магистральных насосных агрегатов (см. рисунок 5.3) предназначена для обеспечения охлаждения обмоток электродвигателей основных магистральных насосов и маслоохладителей с водяным охлаждением. Охлаждение нагретой воды производится в капельной градирне. Схема оборотного водоснабжения включает в себя градирню 5, два водяных насоса 6, аккумулирующую емкость, трубопроводы подачи 8 и возврата 9 воды, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы и приборы автоматики.

Рисунок 5.3 — Принципиальная схема системы водяного охлаждения насосного агрегата:
1 — нефтяной насос; 2 — подшипник промежуточного вала; 3 — промежуточный вал; 4 — электродвигатель; 5 — градирня; 6 — водяной насос; 7 — маслоохладитель; 8 — нагнетательная линия системы; 9 — всасывающая линия

Для охлаждения насосно-силовых агрегатов используется техническая вода из пожарного водопровода.
Качество воды должно соответствовать следующим нормам:

содержание механических примесей в воде должно составлять не более 25 мг/л;
временная жесткость не более 3 ммоль/кг;
кислоты и другие вредные вещества — отсутствуют;
содержание железа не более 0,2 ммоль/кг;
допустимое содержание масла — следы.

Система оборотного водоснабжения работает следующим образом. Охлажденная в градирне вода забирается водяным насосом и подается в нагнетательную линию водопровода. Она проходит через маслоохладитель (если маслоохладители с водяным охлаждением), а затем подается в рубашки охлаждения электродвигателя, насоса и подшипников промежуточного вала, а оттуда поступает в градирню.

В качестве водяных насосов используются консольные насосы типа КМ 100-80 с подачей Q = 100 м 3 /ч и напором Н = 32 м.

Расчет системы оборотного водоснабжения выполняется в соответствии с уравнением теплового баланса:

q = n (qн + qдв + qтр) + q3 = Qв ρ в Cв Δ tв,

(5.6)

где q — количество тепла, которое необходимо отвести; n — число работающих агрегатов; qн — тепло, которое необходимо отвести от насоса:

qдв — тепло, которое необходимо отвести от двигателя:

qдв = Nдв(1 – ηдв);

(5.8)

qтр— тепло, которое необходимо отвести от передачи:

qтр = Nнтр(1 – ηтр);

(5.9)

Nн, Nдв, Nнтр — мощность насоса, двигателя и передачи соответственно; ηн, ηдв, ηтр — кпд. насоса, двигателя и передачи соответственно; q3 — тепло, отводимое от масла, определяется по формуле (5.3).

Расчет системы оборотного водоснабжения заключается в определении расхода охлаждающей воды, а также потерь напора в системе и подборе насосного оборудования.

Подготовка и пуск системы в работу должны содержать следующее:

Перед пуском система оборотного водоснабжения проверяется на плотность фланцевых соединений и арматуры путем внешнего осмотра,
Необходимо проверить уровень воды в аккумулирующей емкости и при необходимости заполнить ее до верхнего уровня.
Необходимо проверить правильность положения запорной арматуры: все вентили в замкнутой системе вентиляции должны быть открыты, а вне системы — закрыты.
Проверить защиты системы водоснабжения.
Включить насос системы охлаждения.
Осмотреть водопроводы и оборудование системы и убедиться в отсутствии утечек воды. Выявленные утечки устранить.
Убедиться в том, что потери давления в системе не превышают установленного значения, в противном случае произвести очистку фильтрующих сеток на приемном патрубке насоса.
Пуск системы оборотного водоснабжения производится не менее чем за 15 минут до пуска основных насосных агрегатов станции.

В период эксплуатации системы оборотного водоснабжения обслуживающий персонал обязан:

контролировать техническое состояние и параметры работы системы оборотного водоснабжения (давление, температуру воды);
регулярно проверять герметичность фланцевых соединений и запорной арматуры; выявленные утечки устранять;
регулярно осуществлять контроль уровня воды в аккумулирующей емкости, при необходимости производить дополнение воды из водопровода;
проверять охлаждающую воду на отсутствие в ней следов масла; появление масляных пятен свидетельствует о нарушении герметичности водяных маслоохладителей;
выполнять аварийную остановку системы в следующих случаях:
отказ водяных насосов;
падение давления в системе ниже установленного значения;
пожара в насосном зале;
исчезновения напряжения в системе электроснабжения;
сильного шума, треска и вибрации, а также нарушения целостности корпуса водяного насоса;
поломки вала или муфты водяного насоса;
неисправности электродвигателя насоса;
нарушения герметичности водопроводов.

Основные неисправности системы охлаждения, приборы и методы обнаружения, а также возможные причины представлены в таблице 5.3.

— Признаки неработоспособности системы охлаждения

Признак неработоспособности	Приборы и методы контроля	Причина неработоспособности
Перегрев обмоток статора и ротора при прочих устраненных причинах	Термометр сопротивления	Неисправность в системе охлаждения, например, водяного насоса
Течь воды из трубопроводов	Визуальный Для определения места утечки испытать гидравлическим способом давлением 0,5 МПа	Негерметичность трубопроводов
Уменьшение разности между температурой охлажденной воды и воды перед охладителем, перегрев электродвигателей при прочих устраненных причинах	Термометры сопротивления или другого типа	Засорение трубок водоподачи; трубки промыть слабым раствором соляной кислоты (3–5 %) и прочистить специальными щетками
Давление воды в коллекторе водяного насоса менее номинального	По показаниям манометров	Недостаточно воды в емкости Неисправен водяной насос Засорение коллектора

Техническое обслуживание, плановый диагностический контроль и ремонт системы оборотного водоснабжения выполняются со следующей периодичностью: техническое обслуживание и диагностический контроль — 700 ч, текущий ремонт — 4200 ч (не реже 1 раза в год), а капитальный ремонт — 25200 ч (не реже 1 раза в 3 года).

Задание.

1. Изучить теоретическую часть.

2. Начертить схему системы оборотного водоснабжения насосных агрегатов.

3. Описать возможные неисправности в работе системы оборотного водоснабжения.

Оборотное водоснабжение

Благодаря уникальным свойствам и дешевизне вода широко применяется в промышленности как рабочее тело. Ее обработка после использования (очистка, охлаждение) дает возможность создать водоснабжение оборотное с многократным применением. За счет этого водопотребление значительно снижается, а также предупреждается загрязнение окружающей среды. В результате создаются комфортные условия для проживания людей.

Принцип действия

Система водоснабжения должна постоянно восполняться и периодически обновляться. Вода преимущественно используется в качестве охладителя или теплоносителя. В каждом случае ее предварительно охлаждают или подогревают. Перед повторным применением воду могут очищать, поскольку она загрязняется продуктами технологических процессов.

Доля оборотного водоснабжения возрастает во всех отраслях промышленности. Жидкость чаще всего применяют в теплообменной аппаратуре. Вода многократно подвергается нагреву и охлаждению в брызгальных бассейнах или градирнях. Ее большая часть теряется в процессе испарения.

Оборотное водоснабжение предприятии химического производства составляет уже 98 %. Там оно применяется в технологических операциях, где требуется очистка воды от промышленных отходов.

Отделение шлама от воды дает возможность его перерабатывать и извлекать ценные компоненты.

Общие сведения

Оборотное водоснабжение – это такая система обеспечения, при которой отработанная вода, пройдя очистку, снова возвращается к потребителю.

В настоящее время на предприятиях нефтеперерабатывающей отрасли порядка 95-98 % воды поступает именно этим способом. В последнее время многие другие организации используют оборотное водоснабжение. Это, например, химические, металлургические заводы. На этих предприятиях вода загрязнена разными примесями, однако после отстаивания и очистки может вновь использоваться.

Система может комбинироваться и с обычным водопроводом. В этом случае к ней подключают оборудование, в котором используется и чистая, и отработанная вода. Для загрязненных вод устанавливают накопительную емкость. В ней могут размещаться разные фильтры, в том числе, используемые для биологической очистки. Выбор будет зависеть от потребностей конкретного предприятия. Кроме этого, устанавливается насос.

Трубопроводы

Вся система разделяется на несколько секций. Они включают в себя трубопроводы для:

Транспортировки загрязненной воды к накопительной емкости.
Доставки уже очищенной воды к потребляющему ее оборудованию.
Сброса излишков воды.
Сток, через который сливается использованная вода в канализацию. Она, в свою очередь, соединена с системой фильтрации воды и повторной ее подачи.

Следует понимать, что любая система, обеспечивающая оборотное водоснабжение, — это весьма габаритная конструкция. В ней присутствуют трубопроводы разного типа, насосы, фильтры, блоки управления, прочее оборудование, необходимое для работы.

Сфера применения

Где целесообразно устанавливать оборудование для оборотного водоснабжения? Очистные сооружения в настоящее время используются на предприятиях:

Металлургической отрасли. На этих предприятиях устанавливаются самые современные системы фильтрации. Они позволяют очистить воду до такой степени, что в ней вполне можно разводить рыбу. Соответственно, целесообразно использовать ее повторно для экономии водных ресурсов.
Энергетической отрасли. В частности, речь о тепловых и атомных станциях. Охлажденную воду, поступающую в виде пара от турбинных конденсаторов, используют для охлаждения подшипников во вспомогательных механизмах, понижения температуры самих турбин, а также генераторов. Определенный объем технической воды также позволяет восполнить потери в основном рабочем цикле оборудования.
Машиностроительной отрасли. Очищенную и охлажденную воду повторно используют для промывки деталей и при изготовлении электролитных растворов.
Целлюлозно-бумажной, нефтехимической, горнодобывающей отраслей.
Пищевой промышленности. На этих предприятиях отработанная и очищенная вода используется для промывки полуфабрикатов, организации систем охлаждения в холодильных агрегатах, а также в производстве напитков, молочной продукции.

Создание системы оборотного водоснабжения на промышленном предприятии позволяет существенно сократить расход водных ресурсов, минимизировать вред окружающей среде.

В последнее время все чаще системы используются на автомойках. При этом они оборудуются комплексом фильтрационных установок, в числе которых уловители нефтепродуктов, фильтры доочистки, отстойники, биокоагуляторы. В системах используются мощные турбофильтры. Они позволяют отсеять крупный мусор. За счет вращения водяного потока ускоряется процесс осаждения песка и прочих крупных частиц.

Как внедрить систему?

Перед непосредственным созданием системы водоснабжения необходимо изучить технологию производства,провести технологический аудит. Эти мероприятия позволят выявить вероятные источники загрязнения природы, минимизировать объем потребления водных ресурсов.

Результаты проведенных исследований используются при разработке проекта системы. При этом в нем предусматривается не только установка оборудования, но организация безотходного или малоотходного производственного процесса.

При внедрении системы необходимо использовать комплексный подход. Для процессов, связанных с высоким расходом водных ресурсов, должны устанавливаться обоснованная норма потребления и требования к качеству воды.

Сточные воды должны быть разделены в зависимости от типа загрязняющих веществ. К каждому потоку целесообразно подобрать соответствующую фильтрационную систему.

Преимущества системы оборотного водоснабжения

Применение системы оборотного водоснабжения предприятия имеет целый ряд преимуществ:

резкое снижение вредных выбросов – сточные воды являются одной из основных причин ухудшения экологической обстановки. Система оборотного водоснабжения позволяет резко сократить объемы выброса загрязненной воды в окружающую среду, что позволит избежать выплат штрафных санкций за нарушение норм действующего экологического законодательства;
снижение фактического водопотребления – повторное многоразовое употребление воды позволяет сократить ее количественное использование в десятки раз. Это как никогда актуально для предприятий, которые располагаются в маловодных регионах (для Украины – это лесостепные и степные районы). Экономический эффект особенно показателен в тех случаях, когда промышленное предприятие находится на большом расстоянии от водоема (источника водоснабжения). В этом случае приходится создавать целую систему насосных станций, чтобы обеспечить подачу воды, что влечет значительные затраты на оплату используемой электроэнергии;
продление срока эксплуатации оборудования – вода, которая циркулирует в станции оборотного водоснабжения, проходит максимальную очистку от механических и химических примесей. Использование заборной воды требует её специальной предварительной подготовки, ведь в противном случае внутри на стенках теплообменников и трубопроводов может начаться образование кальцинированных наростов (отложений), что в дальнейшем может привести не только к снижению производительности оборудования, но и стать причиной его поломки. Непрерывная водоподготовка заборной воды ведет к увеличению расходов, а отказ от неё – к расходу на техническое обслуживание и ремонт оборудования. Именно поэтому оборотное водоснабжение это способ обеспечить оптимальные условия для функционирования промышленного оборудования;
сокращение потерь ценных компонентов, которые попадают в воду во время производственного процесса. Оборотное водоснабжение дает возможность извлечь их и употребить повторно в целях производства.

Установка системы оборотного водоснабжения

Установка системы оборотного водоснабжения предприятий – достаточно сложный для реализации в технологическом плане процесс, ведь практически для каждого производства приходится подбирать и проектировать системы для очищения и обеззараживания сточных (отработанных) вод.

Необходимо учитывать множество факторов: требуемая производительность системы (какие объемы жидкости придется перерабатывать), степень загрязненности сточных вод, необходимость извлечения ценных (полезных) компонентов для их использования повторно в производстве и т.д. Именно поэтому очень часто применяется двухступенчатая схема очистки воды для оборотного водоснабжения, при которой отдельные участки и цеха, имеющие приблизительно стабильные по составу сточные воды, получают собственные локальные водоочистные сооружения и системы.

После предварительной очистки, удаляющей специфические (характерные именно для этого участка производства или цеха) примеси, сточные воды направляются в общую систему доочистки. Такая схема, несмотря на усложнение процесса, позволяет добиться лучших показателей очистки воды.

Сферы использования систем оборотного водоснабжения

Многие современные производственные процессы требуют использования значительных объемов воды, поэтому оборотное водоснабжение предприятий получает все большее распространение. Такие системы водоснабжения особенно актуальны в следующих отраслях:

предприятия металлургической отрасли – система оборотного водоснабжения активно используется в процессах газоочистки. Вода после использования значительно нагревается и содержит множество инородных включений. Обычно в такой системе используют три степени очистки – охлаждение, отстаивание и фильтрация. После этого вода пригодна для использования повторно в системах газоочистки;
предприятия в области машиностроения – в данной отрасли система оборотного водоснабжения дает возможность довести экономию потребления чистой (заборной) воды до 90%, особенно в процессах гальванизации металлов. При этом вода используется повторно как для приготовления электролитных растворов, так и для промывки деталей;
заводы, задействованные в переработке нефти. Здесь современные технологии позволяют повторно использовать до 98% воды, задействованной в технологических процессах;
пищевая промышленность – очищенную воду можно задействовать для промывания полуфабрикатов, а также в системах охлаждения как теплоноситель;
энергетическая отрасль – прежде всего электростанции, как тепловые, так и АЭС. Вода, которая образовалась как результат охлаждения и конденсации пара, может использоваться для восполнения недостачи для основного рабочего процесса, а также для отвода тепла от подшипников, масла турбин, генераторов и т.д.;
автомобильные мойки – сегодня их функционирование невозможно без установки целого комплекса водоочистных сооружений, состав которых включает отстойники, уловители нефтепродуктов, фильтры доочистки, биокаогуляторы и турбофильтры (вращение водяного потока позволяет отсеять крупные частицы земли, а также выполнить осаждение песка). Оборотное водоснабжение автомойки позволяет в разы сократить количество использованной заборной воды.

Очистка оборотной воды

Очистка механическим способом предназначена для удаления из использованной жидкости твердых минеральных и органических осадков. Механическая очистка основывается на подготовительном этапе промышленных стоков при надобности к биологическому и химическому способу более глубокой очистки.

Механическая очистка включает в себя процеживание жидкости через решетку, пескоулавливател и и систему отстаивания. Модели и диаметр этих оборудований зависят от составляющих деталей, характеристик и производственног о расхода стоков, а также способов химической и биологической обработки.

Установка обратного осмоса

Монтаж обратного осмоса позволит очистить воду в комплексном действии с удалением из нее катионов и анионов, а также других алкалоидных веществ.

Установка обратного осмоса совершает необходимый процесс, который состоит из:

Снижения объема на 75%, содержащих соль источников, подающихся на выпарное оборудование.

Снижает до минимальной степени финансовую затрату на покупку выпарного устройства.

Процесс выпаривания состоит из концентрации обратной жидкости с постепенным удалением частиц железа и кальция. Для полного избавления от канцерогенных взвесей применяют способ выпаривания, доводя процесс до кипения. Вся работа оборудования происходит за счет автоматического блока управления и составляет 24 часа в сутки.