ООО «СМЗ»: 10 лет в нефтепереработке

ООО «Сумский машиностроительный завод» (ООО «СМЗ») создан в 2007 г. на базе предприятия ООО «ДС Союз»», история которого начинается с середины 90-х годов ХХ века в составе АО «Сумский завод «Насосэнергомаш». Тогда это предприятие производило насосное оборудование и запасные части к насосам для тепловой энергетики, металлургии, систем мелиорации, коммунального хозяйства и других отраслей народного хозяйства стран СНГ. За десятилетнюю деятельность ООО «СМЗ» поставил на 17 НПЗ стран СНГ более 200 типоразмеров насосного оборудования нового поколения. 

Насосное оборудование нефтеперерабатывающих производств стран СНГ состоит в основном из центробежных консольных насосов различных конструкций и создавалось в два этапа. Первое поколение – в 50-х годах ХХ века – это «холодные» чугунные типа НК (для нефтепродуктов температурой до 200° С) и «горячие» стальные типа НГК (для нефтепродуктов температурой 200…400 °С). Второе поколение создавалось в 1970–1980-х годах – насосы типа НК и НКВ в стальном исполнении для перекачивания сред с температурным диапазоном от – 80 до + 400 °С. На 2010 г. на всех НПЗ и ГПЗ консольных насосов со сроком службы 30 и более лет было от 18 до 60 %. И если на заре отечественной нефтепереработки наработка на отказ ответственных насосов, например, «печных», требовалась 45 суток, а пропановых – 100 суток, то в современных условиях требуется двух-трехлетний межремонтный пробег оборудования технологических установок, в том числе насосного. Существующий насосный парк не обеспечивал это требование.

В 1990-х годах начались серьезные проблемы с насосным оборудованием, причин которых было много: это и осложнение условий эксплуатации вследствие ухудшения качества нефти и работы на нерасчетных режимах, и качество изготовления насосов; и некачественные ремонты, и качество комплектующих изделий – подшипников, соединительных муфт, уплотнений вала; и невозможность модернизации старых насосов под современные торцовые уплотнения – двойные и тандемные. Все эти причины в совокупности существенно снижали надежность и долговечность насосов. Особенно выделились в части ненадежной работы крупные консольные насосы НК 560/300, НКВ 600/320 и НКВ 1000/320, при этом насос НК 1000/320 из-за повышенной виброактивности на паспортной частоте вращения (3000 об/мин) практически эксплуатировался только на половинной (1500 об/мин) с соответствующим снижением параметров. Кроме того, существующие десятилетиями рекомендации по подрезкам до 20 % диаметра рабочих колес для снижения напора насоса до 36 – 40 % с целью расширения их потребительских свойств на практике оказались неэффективными. Такие глубокие подрезки неэкономичны и ведут к увеличению относительного энергопотребления. Таким образом, остро встал вопрос создания и применения новых проточных частей, обеспечивающих экономичную работу насосов во всем рабочем диапазоне по подаче и приемлемые вибродинамические характеристики.

До конца ХХ века отечественное насосостроение практически не занималось совершенствованием существующего парка насосного оборудования НПЗ. К началу ХХI века в зарубежных стандартах и некоторых отечественных нормативных документах были сформулированы и конкретизированы требования к нефтяным насосам. Наиболее полно эти требования изложены в «рекомендациях» международного стандарта ISO 13709/API 610 8-го и последующих изданий. Основные положения этого стандарта были взяты на вооружение компаниями «ЛУКОЙЛ» и «Роснефть», где были разработаны конкретные технические условия на поставку насосного оборудования на предприятия этих компаний. Отечественное насосное оборудование не в полной мере соответствовало этим рекомендациям. В частности, в этих документов было указано, что для подач более 360 м³/ч необходимо применять только двухопорные насосы по типу ВВ2, ВВ3, ВВ4 или ВВ5, а не консольные по типу ОН1 или ОН2. Кроме того, для перекачивания нефтепродуктов температурой выше 200° С и плотностью менее 700 кг/м³ необходимо применять двухопорные двухкорпусные насосы с радиальными разъемами корпусных деталей по типу ВВ2 и ВВ5. Таким образом, жестко ограничено применение крупных консольных насосов типа НК, НКВ и двухкорпусных многоступенчатых насосов с горизонтальным разъемом корпуса (по типу ВВ1 и ВВ3 API 610), в том числе насосов НПС 200-700 и его разновидностей. Как следствие, отечественный насосный рынок уверенно начал заполняться насосами зарубежных компаний и корпораций.

В январе 2003 г. в Москве Ассоциацией нефтепереработчиков и нефтехимиков было организовано специальное совещание, посвященное данной проблеме. Его инициатором выступил патриарх отечественной нефтепереработки Борис Ильич Микерин - председатель подкомитета Ассоциации, много лет отдавший ремонтно-эксплуатационной службе непосредственно на НПЗ, а впоследствии на руководящих должностях МИННЕФТЕПРОМа бывшего СССР. Он обрисовал создавшееся плачевное положение с насосным оборудование на отечественных заводах и необходимость создания нового поколения насосов в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Именно Борис Ильич предложил сумским насосостроителям разработать нефтяные насосы нового поколения взамен некоторых проблемных.

Там же были определены два нефтеперерабатывающих завода для внедрения в промышленную эксплуатацию нового насосного оборудования – ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» и ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепере-работка», где планировались крупные модернизации технологических установок. Первоначально работы проводились в ОАО «ВНИИАЭН», но наиболее плодотворно они были организованы в ООО «ДС Союз» - ООО «СМЗ». В период 2005–2006 гг. была разработана новая номенклатура нефтяных насосов в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Разработка и создание новых насосов выполнялись под конкретные параметры установок упомянутых НПЗ. Была поставлена также следующая задача: замена устаревших насосов новыми должна обеспечивать двух-трехлетний межремонтный пробег и снижение энергопотребления. В 2007 г. на базе «ДС Союз» было организовано насосное производство ООО «Сумский машиностроительный завод», в котором под руководством рано ушедшего из жизни бессменного директора Кириченко С.Е. планомерно решались задачи по созданию нефтяного насосного оборудования нового поколения и внедрению его в действующие технологические установки. Так, на установке депарафинизации масла №31 «ООО ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка» в 2007 г. были заменены морально устаревшие и физически изношенные насосы 6НГ-7´2 (мощность 100 кВт) вновь созданными насосами АНДМс 40-230 (мощность 45 кВт).

На установке «Дуосол-22» этого НПЗ для деасфальтизации сырья применяется сжиженный пропан 96 %-ной очистки с температурой 45° С и плотностью 460 кг/м³. В процессе деасфальтизации сырья сжиженный пропан специальными насосами подается из конденсационной емкости в нижнюю часть колонны. В качестве «пропановых» насосов здесь были применены центробежные двухопорные двухкорпусные насосы Н 360-500сг и Н 500-500сг производства Ленинградского металлического завода, разработанные в 50-е годы ХХ века. О степени надежности этого оборудования можно судить по тому, что в установке были смонтированы три насоса – один рабочий и два резервных мощностью соответственно 400 и 500 кВт. Эти насосы давно сняты с серийного производства, к началу ХХI века морально устарели, физически износились, стали проблемными и практически неремонтопригодными. Одной из проблем, влияющих на их работу, является высокое давление упругости паров перекачиваемого сжиженного пропана. Для обеспечения бескавитационной работы насоса в этом случае необходимо обеспечивать соответствующее избыточное давление на его входе. Для герметизации вала насоса при таком входном давлении предусмотрена маслосистема со специальными винтовыми насосами для запирания двойных торцовых уплотнений буферной жидкостью – индустриальным маслом. Эта громоздкая и проблемная установка устаревшей конструкции (рис. 1) требовала огромных количеств масла и охлаждающей воды. Кроме того, винтовые насосы и торцовые уплотнения вала (также устаревшей конструкции) не могли обеспечивать надежную работу насосного агрегата.

В ООО «СМЗ» был создан насосный агрегат АНМсг 450-500 мощностью 400 кВт, который в июле 2007 г. введен в промышленную эксплуатацию на месте демонтированного насоса Н 360-500сг. Надежная и безостановочная многомесячная работа нового насосного агрегата подтвердила справедливость всех инженерно-технических решений, заложенных в конструкцию насоса при его разработке. В апреле 2010 г. на этой же установке взамен демонтированного насоса Н 500-500сг был введен в промышленную эксплуатацию насосный агрегат АНМсг 450-500 зав. № 2. На сегодняшний день межремонтный пробег новых насосных агрегатов достиг 4-х лет. Третий практически несколько лет не работающий насосный агрегат Н 500-500сг демонтирован за ненадобностью. Проведенные замены насосов позволили обеспечить параметры, требуемые по технологическому режиму установки, повысили надежность работы всего оборудования и значительно снизили эксплуатационные затраты. На рис.1 – насосные агрегаты на установке «Дуосол-22», а на рис. 2 – насосные агрегаты АНМсг 450-500 зав. № 1, 2 после реконструкции этой установки.

   

Успешный ввод в 2007 г. в промышленную эксплуатацию первого «пропанового» насоса АНМсг 450-500 на установке «Дуосол-22» стал визитной карточкой ООО «Сумский машиностроительный завод» в нефтепереработке стран СНГ. К своему десятилетнему юбилею ООО «СМЗ» поставил на 17 НПЗ Украины, России, Беларуси, Башкортостана и Татарстана более 200 нефтяных насосных агрегатов нового поколения собственных разработок. Насосы выполнены в различных конструктивных исполнениях пo API 610: усовершенствованные консольные АНК, АНКВ по типу ОН2; двухопорные с выносными опорами многоступенчатые секционные АНДМс по типу ВВ4; двухопорные одноступенчатые АНДг по типу ВВ2 и двухопорные двухкорпусные многоступенчатые АНДМг по типу ВВ5. В таблице 1 приведен перечень предприятий, на которые были осуществлены поставки.

Таблица 1

Перечень НПЗ и ГПЗ стран СНГ,

на которые осуществлялись поставки нефтяного насосного оборудования

ООО «Сумский машиностроительный завод» с 2006 по 2018 г.

№ п/п	Наименование НПЗ (ГПЗ)	Компания	Страна
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17	ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка» (ООО «ЛУКОЙЛ-ВНП») ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» (ООО «НОРСИ») ПАО «ЛУКОЙЛ-Одесский НПЗ» ОАО «ЛУКОЙЛ-Коробковский ГПЗ» ООО «Волгоградская ГРЭС» ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания» (ЗАО «РНПК») ОАО «Саратовский НПЗ» ОАО «Новокуйбышевский НПЗ» ОАО «Куйбышевский НПЗ» ОАО «Сызранский НПЗ» ОАО «Нижнекамский НПЗ» ОАО «Новоуфимский НПЗ» (ОАО «НОВОЙЛ», г. Уфа) ПАО «ЛИНИК» (г. Лисичанск) ПАО «Кременчугский НПЗ» ОАО «РИВНЕАЗОТ» ОАО «НАФТАН» (г. Новополоцк) МНПП «Полоцктранснефь «Дружба» (г. Новополоцк)	ЛУКОЙЛ ЛУКОЙЛ ЛУКОЙЛ ЛУКОЙЛ Росэнерго Роснефть Роснефть Роснефть Роснефть Роснефть ТАНЕКО Башнефть Роснефть УкрТатНафта Ostchem Group НАФТАН Полоцктранснефть	РФ РФ Украина РФ РФ РФ РФ РФ РФ РФ Татарстан, РФ Башкортостан, РФ РФ Украина Украина Респ. Беларусь Респ. Беларусь

В 2015 г. в ПАО «Институт транспорта нефти» (ПАО «ИТН» г. Киев) разработан проект нового магистрального нефтепродуктопровода (МНПП) «Полоцктранснефть «Дружба», позволяющего транспортировать нефтепродукты (дизельное топливо, автомобильные бензины) непосредственно с НПЗ ОАО «НАФТАН» (Республика Беларусь). Особенностью запроектированного МНПП является то, что насосное оборудование с оптимальными параметрами должно обеспечивать объемы перекачки на всех стадиях его строительства. По проекту насосная станция должна быть оснащена тремя насосными агрегатами – двумя рабочими и одним резервным. Максимальное давление на выходе насосных станций – 74 бар – обеспечивается режимом последовательной работы двух насосных агрегатов. При таких условиях три насосных агрегата в насосной станции должны работать и параллельно, и последовательно. Ниже в таблице 2 приведен перечень режимов их работы.

Таблица 2

Параметры / режимы	1-й пусковой		2-й пусковой		7-й пусковой
Производительность Q, м3/ч	160	160	155	176	222	222	260
Напор H, м	515	500	900	1000	900	770	1000
Перекачиваемая среда	ДТ	АБ	ДТ	АБ	ДТ	АБ	ДТ/АБ

 

За последние годы во многих американских и европейских компаниях сформировалось мнение, что стоимость первоначальных капиталовложений при приобретении оптимальной насосной системы не будет иметь решающее значение. Решающим фактором станет стоимость срока службы системы – ССС. На основании исследований американского Института гидравлики (Hydraulic Institute – HI) и Europump, в ССС превалируют затраты на потребляемую электроэнергию. Исходя из этих соображений, а именно – снижения стоимости срока службы насосной станции за счет снижения энергопотребления, проектантом были поставлены жесткие требования к конструкции насосных агрегатов, величине их установленной мощности и к вспомогательным системам. Особенности эксплуатационных требований к этим насосным агрегатам были следующими:

1. Возможность последовательной работы двух рабочих насосных агрегатов, причем каждый из трех агрегатов может быть, как рабочим, так и резервным по технологическому регламенту насосной станции. Вследствие этого уплотнение вала каждого насоса должно быть выбрано на максимально возможное давление в магистрали.

2. В отличие от существующих насосных станций МНПП в проектируемой насосной не предусмотрено наличие охлаждающей жидкости.

3. В отличие от существующих насосных станций МНПП с серийными насосными агрегатами АНМ 250-475 с одной маслоустановкой на три насосных агрегата, в проектируемой насосной маслоустановка не предусмотрена.

4. Приводные электродвигатели должны иметь исполнение под систему частотного регулирования, применение которой планируется на последующих этапах эксплуатации. Обеспечение требуемых режимов работы МНПП будет более экономичным при частотном регулировании подачи магистральных насосов. Но это требование ставит жесткие условия к характеристикам магистрального насоса и его КПД, так как при применении ПЧ приводной электродвигатель должен выбираться с 10 – 15-типроцентным запасом от максимальной потребляемой мощности. А проектом предусмотрена мощность приводных электродвигателей не более 400 кВт, тогда как серийные магистральные насосы типа НМ 250-475 комплектуются электродвигателями мощностью 500 кВт.

Для обеспечения требуемых параметров ООО «СМЗ» создал и поставил на насосную станцию три насосных агрегата АНДМс 250-480 с приводными электродвигателями мощностью 400 кВт. Поставленные насосы относятся к новому поколению нефтяных насосов, разработанных в ООО «СМЗ» в соответствие с рекомендациями действующих отечественных нормативных документов и международных стандартов ISO 13709/API 610 и ISO 21049/API 682. Их особенностями в условиях насосной станции МНПП являются следующими:

1. Так как каждый насосный агрегат может работать в режиме последовательной работы, уплотнения валов насосов (производства ЗАО «ТРЭМ-инжиниринг») выбраны из расчета максимального давления в магистрали.

2. В связи с тем, что по проекту в насосной станции не предусмотрена маслосистема, роторы насосов оснащены опорными подшипниками скольжения с кольцевой картерной смазкой.

3. В связи с тем, что по проекту в насосной станции не предусмотрено наличие охлаждающей жидкости, охлаждение термосифонных бачков уплотнительных комплексов организовано перекачиваемой средой, а корпусов подшипниковых узлов – принудительное воздушное.

4. В сравнении с серийными насосными агрегатами АНМ 250-475 улучшены энергоэффективность и вибродинамические характеристики за счет применения оптимизированной проточной части насоса.

В декабре 2016 г. на МНПП проведены гидроиспытания и пробные пуски насосных агрегатов, а в мае 2017 г. магистральный нефтепродуктопровод ОАО «Полоцктранснефть «Дружба» введен в промышленную эксплуатацию. Все эксплуатационные характеристики насосных агрегатов соответствуют паспортным. На рис. 3 приведен насосный агрегат АНДМс 250-480 +на стенде испытательной лаборатории ООО «СМЗ», а на рис. 4 и 5 – насосная станция МНПП и комплектующее её насосное оборудование в работе. 

   

   

Нефтяные насосы нового поколения и насосные агрегаты на их основе производства ООО «СМЗ» находят всё более широкое применение на НПЗ стран СНГ. Положительный опыт их промышленной эксплуатации уверенно позволяет рекомендовать новую номенклатуру как для замены физически изношенных насосов, так и для оснащения вновь строящихся и модернизируемых установок.

Ввод в промышленную эксплуатацию большого количества новых нефтяных насосов ООО «СМЗ» послужил толчком для модернизации некоторыми отечественными производителями серийной насосной техники с целью обеспечения требований стандартов API. Например, ОАО «Волгограднефтемаш» модернизировал всю свою номенклатуру консольных насосов, восстановил серийное производство двухопорных насосов типа НТ, совместно с НПЦ «Динамика» создал автоматизированный стенд для энергетических и кавитационных испытаний насосов. Бобруйский машиностроительный завод (Республика Беларусь) также модернизировал несколько типоразмеров консольных насосов типа НК и выполнил реконструкцию проблемных насосов типа НПС – опытные образцы некоторых из них введены в работу на Саратовском НПЗ.

Диденко Н.Я., директор,

Швиндин А.И., заместитель директора по научной работе, к.т.н.,

Шепилов С.А., заместитель директора по производству

(ООО «Сумский машиностроительный завод»)