Длительная дискуссия о возможности применения двойных и типа тандем торцевых уплотнений с холодильником вместо сильфонных уплотнений для перекачки горячих сред с температурой до 400º С закончилась применением некоторыми производителями холодильника в конструкциях сильфонных уплотнений.
Не секрет, что сильфонные уплотнения работают в более жестких условиях, чем уплотнения с встроенным холодильником, позволяющим использовать в качестве вторичных уплотнений эластомеры. Затворная жидкость по факту «кипит» и температура в бачке может достигать 150° С и выше. Для обеспечения дополнительного теплосъёма в районе сильфонного торцевого уплотнения выдана рекомендация применять дополнительный теплообменник (план 23 или 21). Для решения тепловой задачи при использовании сильфонных уплотнений при высоких температурах ГОСТ 32600-2013 предписывает применять сосуд-резервуар затворной жидкости из нержавеющей стали объёмом не менее 20 литров при диаметре уплотняемого вала более 60 мм.
В СССР, а потом и в России на предприятиях нефтепереработки ещё задолго до появления зарубежных сильфонных уплотнений в течение многих лет для горячих сред (до 400°С) с великолепным результатом применялись и по сей день применяются торцовые уплотнения со встроенным холодильником. Наличие встроенного холодильника снижает температуру в районе уплотнения до приемлемых значений, что позволяет использовать в качестве вторичных уплотнений эластомеры. Температура в месте расположения резиновых колец в торцовых уплотнениях не превышает 100°С. Затворная жидкость также не подвергается воздействию высоких температур.
Для охлаждения узлов насосов часто используется техническая вода, склонная к образованию биологических и коррозионных отложений на стенках охлаждающих каналов при воздействии высоких температур перекачиваемой среды. С целью повышения технологичности очистки поверхностей от данных отложений НПЦ «АНОД» производит разъемный холодильник , с использованием прокладок из терморасширенного графита, выдерживающих высокую температуру. Все каналы холодильника в разобранном состоянии легкодоступны для очистки от накипи и отложений, количество разборок-сборок холодильника не ограничено.
За двадцать пять лет активного применения уплотнений с холодильником и уплотнений с сильфоном на российских нефтеперерабатывающих предприятиях нами проведено несколько сравнительных анализов работы данных уплотнений. Средний межремонтный пробег сильфонных уплотнений российских и зарубежных производителей на «горячих» насосах составил 1860 ч, при этом у торцевых уплотнений с холодильником межремонтный пробег превысил 23 000 ч. Представляем объединенный сводный анализ стоимости жизненного цикла эксплуатации торцевого уплотнения типа «Тандем» с холодильником и торцевого сильфонного уплотнения на вал диаметром 60 мм за 10 лет эксплуатации. Стоимость при покупке того и другого уплотнения примерно одинакова.
Таблица 1. Расчет стоимости эксплуатации сильфонного торцового уплотнения на вал диаметром 60 мм за 10 лет эксплуатации
| п/п | Наименование статей затрат на эксплуатацию торцового уплотнения | Стоимость в % | Периодичность возникновения затрат | Общая сумма затрат в % от стоимости уплотнения за 10 лет эксплуатации |
| 1 | Стоимость сильфонного торцового уплотнения на вал диаметром 60 мм | 100,0 % | однократно (при закупке) | 100,0 % |
| 2 | Стоимость изделий и запасных частей | |||
| 2.1 | Комплект сильфонных узлов | 57 % | трижды в течение срока эксплуатации | 171 % |
| 2.2 | Стоимость комплекта прокладок из терморасширенного графита к торцовому сильфонному уплотнению на вал диаметром 60 мм | 2,6 % | десять раз в течение срока эксплуатации (при каждом плановом ремонте течение срока эксплуатации — 12 раз за 10 лет) | 31,2 % |
| 3 | Стоимость планового ремонта | 1,9 % | 1 раз в 10 месяцев при наработке 7200ч (12 раз за 10 лет). | 22,8 % |
| 4 | Расходы по обслуживанию торцового уплотнения за 10 лет эксплуатации: | 225 % | ||
| 5 | Итоговая стоимость эксплуатации торцового уплотнения | 325 % | ||
- В расчет стоимости цена торцевого уплотнения с сильфоном бралась без учета нового конструктива сильфонного уплотнения с холодильником.
Таблица 2. Расчет стоимости эксплуатации торцового уплотнения типа тандем с холодильником на вал диаметром 60 мм за 10 лет эксплуатации.
| п/п № | Наименование статей затрат на эксплуатацию торцового уплотнения | Стоимость в % | Периодичность возникновения затрат | Общая сумма затрат в % от стоимости уплотнения за 10 лет эксплуатации. |
| 1 | Стоимость торцового уплотнения | 100,0 % | однократно (при закупке) | 100,0 % |
| 2 | Стоимость изделий и запасных частей | |||
| 2.1 | Стоимость комплекта пар трения к торцовому уплотнению | 11,2 % | дважды в течение срока эксплуатации | 22,4 % |
| 2.2 | Стоимость комплекта резиновых уплотнительных колец к торцовому уплотнению | 2,1 % | трижды в течение срока эксплуатации | 6,3 % |
| 2.3 | Стоимость комплекта пружин к торцовому уплотнению | 0,6 % | дважды в течение срока эксплуатации | 1,2 % |
| 2.4 | Холодильник к торцовому уплотнению | 34,8 % | однократно (через 5 лет эксплуатации) | 38,4 % |
| 3 | Стоимость плановых ремонтов | Затраты на переборку уплотнения при наработке 7200ч. | 23,2 % | |
| 4 | Расходы по обслуживанию торцового уплотнения за 10 лет эксплуатации: | 91,5 % | ||
| 5 | Итоговая стоимость эксплуатации торцового уплотнения | 191,5% | ||
Как видно из сравнительного анализа Итоговая стоимость сильфонного уплотнения больше на 133,5% стоимости торцевого уплотнения с холодильником, кроме того эксплуатация первого требует более частых ремонтов.
Хочется отметить, что в настоящее время многие механики стали «свободными» от АPI 682 в виду отсутствия его поддержки на территории России Американским Институтом нефти и газа. По данному стандарту брался за основу только зарубежный опыт, а все хорошее, что было наработано в нашей стране, не могло быть учтено. Созданием надежных уплотнений для горячих сред с температурой продукта до 400°С для нефтеперерабатывающей промышленности типа УТТХ и УТДХ НПЦ «АНОД» сумел преодолеть монополию западных компаний на уплотнения для данных сред и не позволил им продавать уплотнения по завышенным ценам (сильфонные уплотнения для горячих сред в нефтеперерабатывающей промышленности еще в 90-х годах прошлого столетия продавались предприятиям России по цене 8-12 тысяч долларов).