Архив рубрики: Без рубрики

Анализ стоимости 10 лет эксплуатации торцевого уплотнения с холодильником и сильфонного торцевого уплотнения на вал диаметром 60 мм

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).

Участие в Нефтегаз-2022

НПЦ «АНОД» примет участие в выставке Нефтегаз-2022. Приглашаем посетить наш стенд №22С31.

В этом году НПЦ «АНОД» отмечает свое 30-летие.

Компания специализируется на  проектировании и производстве торцевых уплотнений, в том числе сухих газодинамических уплотнений, подшипников скольжения, модернизации центробежных насосных агрегатов с применением БПУ (блоков подшипниковых уплотнительных).

В  условиях действия санкций мы предлагаем оборудование полностью отечественного  производства.

В связи с большим количеством обращений в наш адрес по выпускаемой продукции , в том числе по замене импортных аналогов,  для оперативного ответа  просим  запросы направлять с заполненными опросными листами.

На выставке вы сможете обсудить с нашими специалистами конкретные вопросы, уточнить особенности оборудования именно для вашего производства, обсудить поставку и стоимость продукции.

Ждем вас с 18 по 21 апреля на нашем стенде №22С31 во 2 зале 2-го павильона, ЦВК «Экспоцентр», Москва, Краснопресненская наб.,14

Износ графитового кольца, называемый эффект грампластинки

Вид сухого газодинамического уплотнения после проведенного восстановительного ремонта

Компания ООО НПЦ «АНОД» получила в ремонт комплект сухих газодинамических уплотнений производства фирмы «JohnCrane» эксплуатирующихся в газотранспортном подразделении ООО «Газпром трансгаз Ухта».

Технические характеристики уплотнений:

  • Тип уплотнений: тандем, реверсивного вращения.
  • Диаметр вала, мм: 185.
  • Давление, динам. ,МПа: 5,9 — 6,3.
  • Давление, стат., МПа: 5,1 — 5,5.
  • Номинальное число оборотов ротора компрессора в минуту: 5250.
  • Материал колец пар трения: карбид вольфрама/графит.
  • Перекачиваемая среда: природный газ.

Уплотнения были загрязнены, графитовые кольца пар трения имели износ в виде концентрических рисок, так называемый «эффект грампластинки». Данный вид повреждения возникает при попадании мелкодисперсной пыли в рабочий зазор между парами трения. Пример данного вида повреждения виден на фото 2.

Износ графитового кольца, называемый «эффект грампластинки»

Износ графитового кольца, называемый «эффект грампластинки»

Фото 2. Износ графитового кольца, называемый «эффект грампластинки».

Полимерные и резиновые уплотнительные кольца потеряли эластичность. Металлические ленты допуска обжаты (выполняет функцию центрирования вращающихся деталей относительно друг друга). В ходе ремонта уплотнения были очищены от загрязнений. Проведена замена пружин, крепежных элементов, полимерных и резиновых уплотняющих колец, металлических лент допуска. Поврежденные кольца пар трения восстановлены. После успешного проведения заводских испытаний в декабре 2021 г. уплотнения были переданы заказчику для дальнейшей эксплуатации.

Восстановительный ремонт уплотнений фирмы «DRESSER-RAND»

Восстановительный ремонт уплотнений фирмы «DRESSER-RAND»

Технические характеристики уплотнений:

  • Диаметр вала, мм: 111-124.
  • Температура газа, max (°C): 180.
  • Расчетное давление, динам. ,МПа: 0,82-2,5.
  • Расчетное давление, стат., МПа: 3,43.
  • Номинальное число оборотов ротора компрессора в минуту: 12100.
  • Материал колец пар трения: карбид вольфрама/графит.
  • Перекачиваемая среда: попутный нефтяной газ.

  Проблемой уплотнений, которые эксплуатируются в составе компрессоров на газоперерабатывающих заводах и участвующие в перекачке попутного нефтяного газа, является очень сильное загрязнение углеводородными отложениями, что в свою очередь ведет к их быстрому выходу из строя. Данный случай не стал исключением. Уплотнения были сильно загрязнены, графитовые кольца пар трения имели повреждения, а вращающиеся кольца сильно изношены. Резиновые уплотнительные кольца потеряли эластичность из-за воздействия на них высокой температуры от перекачиваемого продукта. В ходе ремонта уплотнения были очищены от загрязнений. Проведена замена пружин, крепежных элементов, резиновых уплотняющих колец. В барьерные уплотнения установлены новые сегментные кольца. Проведена замена колец пар трения. После успешного проведения заводских испытаний в декабре 2021 г. уплотнения были переданы заказчику. Цель проведение ремонта в кратчайшие сроки была достигнута.

 

Тандемное уплотнения с сухой газодинамической ступенью для насосов, перекачивающих сжиженный газ

В 2020 году для насосов LDB 10-25*9-A перекачивающих сжиженный газ специалистами НПЦ «АНОД» был спроектирован и изготовлен ряд типоразмеров тандемных уплотнений с «сухой» газодинамической атмосферной ступенью.

Данные уплотнения спроектированы в соответствии со стандартом API682 (применяемый план трубной обвязки API plan 14+74+76).

Процессная пара трения уплотнения работает на перекачивающей среде (сжиженный газ). Атмосферная ступень, которая является сухим газодинамическим уплотнением, работает на затворном газе (на азоте).

На фото ниже представлена газодинамическая атмосферная ступень.

Также особенностью данных тандемных уплотнений с «сухой» газодинамической атмосферной ступенью является дополнительная промежуточная защитная ступень в виде сегментного графитового кольца, подвижного в радиальном направлении.

Эта ступень является дополнительным барьером и даёт возможность создать буферную зону очищенного затворного газа (азота) перед сухой парой трения, отводя весь объём утечки сжиженного газа в дренажную линию.

Технические характеристики уплотнений:

  • Тип уплотнения: тандемное,с «сухой» газодинамической атмосферной ступенью
  • Диаметр вала, мм: 45, 55, 65, 75
  • Расположение вала: вертикальное
  • Перекачиваемая среда: сжиженный газ
  • Температура газа, °С: от -20 до +45
  • Давление, МПа: 0,6
  • Затворный газ: азот
  • Частота вращения ротора, об/мин: 3000
  • Материал колец пар трения: карбид кремния/силицированный графит

В декабре 2020 г. данные уплотнения успешно прошли испытания на динамическом стенде (фото ниже) и были переданы заказчику для дальнейшей эксплуатации.

Динамические испытания тандемных уплотнений с «сухой» газодинамической атмосферной ступенью.

 

Уплотнительные кольца рассчитаны на работу всухую и не нуждаются в смазке.

Щелевое газовое уплотнение 170 УЩГ

Щелевое газовое уплотнение 170 УЩГ

НПЦ «АНОД» спроектировал и изготовил партию щелевых газовых уплотнений 170УЩГ для нагнетателя, который обеспечивает транспортировку технологического газа по газоходным трактам и оборудованию участка производства серной кислоты.

Данный тип уплотнений используется преимущественно для герметизации вентиляторов, конденсаторов, мешалок, редукторов, паровых турбин и т.д. Они могут эксплуатироваться при различных условиях: от полного вакуума до давления в 30 бар, от медленно вращающихся валов до скоростей скольжения в 150 м/с, в диапазоне рабочих температур от -190°C до +600°C, а также в средах от простого воздуха до высокотоксичных и/или абразивных газов. Материалы уплотнительных колец рассчитаны на работу всухую и не нуждаются в смазке.

Щелевое газовое уплотнение состоит из разъемного по горизонтали корпуса и набора уплотнительных колец. Уплотнительные кольца разрезаны радиально на три части и установлены в корпусе с сохранением подвижности в радиальном направлении.

Подготовленный затворный газ подается в уплотнение с давлением, превышающим давление перекачиваемого газа и поступает в полость между процессными (3 кольца) и атмосферными кольцами (2 кольца). Часть затворного газа, проходя через уплотнительный зазор между графитовыми кольцами и валом компрессора, попадает в камеру сжатия компрессора, тем самым перекачиваемый газ «запирается» затворным газом. Другая часть затворного газа поступает в сторону подшипниковой камеры (сторона атмосферы), тем самымпрепятствуя попаданию масла с подшипников в уплотнение.

Восстановительный ремонт сухих газодинамических уплотнений(СГДУ) производства фирм JohnCrane, EagleBurgmann, ТРЭМ-Казань

В конце 2020 г. компания ООО НПЦ «АНОД» получила на восстановительный ремонт партию сухих газодинамических уплотнений производства фирм JohnCrane,EagleBurgmann, ТРЭМ-Казань, эксплуатирующихся на ГПЗ. Практически во всех СГДУ были разрушены пары трения, металлические детали покрыты коррозией и имели повреждения от разрушения пар трения.

Характерные разрушения деталей уплотнения.

Характерные разрушения деталей уплотнений

Характерные разрушения деталей уплотнений

Технические характеристики уплотнений:

  • Тип уплотнений: тандем реверсивного и однонаправленного вращения
  • Диаметр вала, мм: 98…118
  • Температура газа, °С: -40…. +190
  • Давление динамическое, МПа: 0,3…2,07
  • Давление статическое, МПа: 1,6….7,8
  • Номинальное число оборотов ротора в минуту: 12800…13500
  • Материал колец пар трения: карбид кремния/графит
  • Перекачиваемая среда: попутный нефтяной газ

Для восстановления уплотнений был проделан большой объем работы. На все разрушенные и поврежденные детали уплотнений была изготовлена конструкторско- чертежная документация и в дальнейшем детали изготовлены в «металле». Разрушенные пары трения также изготовлены вновь, нанесены газодинамические канавки и алмазоподобное покрытие. Были подобраны и заменены вторичные уплотняющие элементы, винты, пружины. Для испытаний уплотнений была разработана и изготовлена вся необходимая оснастка.

Уплотнения после восстановительного ремонта

Уплотнения после восстановительного ремонта

Уплотнения после восстановительного ремонта

Уплотнения после восстановительного ремонта

Уплотнения после восстановительного ремонта

Уплотнения после восстановительного ремонта

 

Для испытаний уплотнений была разработана и изготовлена вся необходимая оснастка.  После успешного прохождения динамических испытаний уплотнения были отправлены заказчику для дальнейшей эксплуатации.