Problematika čerpání ropy
Ropa se na území bývalé federace dostává dvěma cestami, ze západu – ropovodem Ingolstad a z východu ropovodem Družba.
Transport Družbou čerpadla na stanicích byl a je prováděn čerpadly QGK a NGK. Jde o čerpadla zkonstruovaná na přelomu 60/70 – tých let v Hale bývalé NDR.
QGK jsou vícestupňová podélně dělená čerpadla s vnitřním přepouštěním pro vyvážení axiálního tahu. Na jednotlivých přečerpávacích stanicích jsou určeny v podstatě pro pomocné účely. Hlavními čerpadly jsou NGK – jednostupňová čerpadla podélně dělená s dvouvtokovými koly.
Řada NGK byla tvořena třemi velikostmi, největší z nich byla řešena klasicky – s dvojitou spirálou, první dvě poněkud netypicky, jednou skříní, do které se vkládaly dvě kombinace oběžného kola a lopatkového rozvaděče. Tímto se dosáhlo dvou průtoků, optima 1600 a 2200 m3/hod.
Design čerpadla pro parametry 1600 m3/hod byl v základní filosofii NGK navržen v roce 2006, tedy před vnikem společnosti.
Následné výsledky testů prokázaly přítomnost dosud nepoznaného jevu u dvouvtokových čerpadel – masivní kmitání v axiálním směru zejména v režimu minimálních průtoků ….
Vše vedlo k nutnosti interiér předělat, prováděly se numerické simulace proudových a tlakových polí, pozornost se rovněž věnovala průzkumu originální hydrauliky NGK.
Výsledky druhého interiéru byly povzbudivé, po změně přístupu k uložení rotoru včetně hřídelových těsnění vzniklo čerpadlo, povzbudivých vlastností.
Jak už to ale bývá, i tyto vlastnosti mají svou vadu na kráse, vada spočívá ve vzniku extrémních tlakových pulsací při čerpání do uzavřeného výtlaku, tlakové pulzace rozkmitávají hlavní uzavírací armaturu do hodnot, hrozící její devastací. Tento problém se řešil změnou algoritmu spouštění čerpadlo – armatury při současném otevření obtoku, obtok se musel zabudovat do potrubního systému.
Vlastnosti čerpadla mimo tento režim jsou takové, že si vyloženě zaslouží hlubokou analýzu problému.
Vznik společnosti nám umožnil přistoupit k novému způsobu řešení čerpadel těchto parametrů na základě podrobné komplexní analýzy.
Použití lopatkových rozvaděčů zejména u napájecích čerpadel vysokých výkonů bohužel jednoznačně potvrzuje existenci velkých tlakových pulzací v oblasti extrémně malých průtoků.
Obtoky jsou nedílnou součástí aplikací. Někteří výrobci šli dále, buď interiér navrhli jako dvojité spirály (USA – vícestupňové napáječky) popř. úsilí věnovali do problematiky potlačení odtrhování proudu kapaliny (něco jako pumpáž u kompresorů popř. proudových motorů).
Takto řešené rozvaděče jsou tvarově úplně odlišné, u velkých velikostí připomínají průběhy dvojitých spirál.
Vývoj jednostupňových napájecích čerpadel vedl vždy k použití dvojitých spirál, kdy kromě výraznému ztužení skříně se k tomuto řešení přistupovalo právě pro snížení pulsací (měřeno – dokladováno).
Výstup z měření fy KSB, Sulzer uskutečněné na těchto čerpadlech (příkony řádově 8 – 10MW) jsou natolik průkazné, že jsme se pustili do řešení tohoto problému navrhnout interiér čerpadla, který odstraní problém tlakových pulzací v extrémně malých průtocích a odstraní nutnost zásahu do způsobu spouštění a nutnost dodatečné instalace obtoku.
Zároveň interiér takový, že nebude vyžadovat nově tvarované dílce, bude stejný pro čerpadla s lopatkovým rozvaděčem i pro čerpadla s dvojitou spirálou.
Dosavadní výsledky jsou natolik povzbudivé, že umožňují rozšířit práce i na poslední velikost řady NGK (tam již samotní tvůrci zvolili dvojitou spirálu) včetně nových přístupů k řešení uložení rotoru:
- použití magnetických ložisek, aplikace těchto ložisek byly dá-li se to tak říci pozorovány již v polovině 90-tých let u jednotek s příkonem nad 4 MW na ropovodech na území USA – World pumps
- použití ložisek s vynášecími kroužky bezpečná konstrukce při doběhu v důsledku odstavení olejového systému.