Целью настоящей статьи является ознакомление руководящих работников и ведущих специалистов ТЭЦ, ГРЭС, МП «ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ» с возможностью использования существующих и новых систем торцевых уплотнений в соответствии с требованиями правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности складов нефти и нефтепродуктов» (с изменениями на 15 января 2018 года).
Рассмотрим различные виды торцевых уплотнений валов насосов, помогающих решить указанные проблемы с соблюдением требований надежности и безопасности при приемлемой стоимости.

Одинарные торцевые уплотнения

Это первые торцевые уплотнения, которые пришли на смену сальниковым. Они применяются на насосах и агрегатах, перекачивающих химически нейтральные и нетоксичные жидкости, в том числе мазут. Имея одну пару колец трения, минимальное количество комплектующих деталей, уплотнения показали хорошие ресурсные характеристики и существенно меньшие утечки перекачиваемой среды. К настоящему времени  в НПЦ «АНОД»  разработана и получила широкое применение серия торцовых уплотнений для насосных агрегатов, эксплуатирующихся в мазутном хозяйстве, а именно марок 4Н-5х2, 5Н-5х2, 5Н-5х4, 8НД-6х1, 8НД-9х2, 8НД-10х5,10НДВ-6х1, 10НД-6х1, 4НК-5х1 6НК-6х1, 6НК-9х1, от ОНД 200-150-125 до ОНД 440-400-350 и многих других. Конструкция одинарного торцового уплотнений сегодняшнего дня позволяет исключить выход торцового уплотнения из строя и, как следствие, протечку мазута, в том числе и при наиболее тяжелых режимах работы насосного агрегата, а именно,  ввод его из состояния резерва в рабочее, причем, непосредственно со щита управления.
    Недостатком одинарных уплотнений является невозможность предотвращения утечки при разрушении колец пары трения. В этой ситуации обнаружение и локализация утечки зависят от человеческого фактора. 

Одинарные торцевые уплотнения с дополнительным (резервным) уплотнением

    Такие уплотнения относятся к комбинированным. Конструкция торцового уплотнения исключает выход  перекачиваемого продукта в атмосферу. Данный вид уплотнений нашел широкое применение на насосном оборудовании перекачивающим нефть и нефтепродукты, относящимся к продуктам 3 и 4 класса промышленной  безопасности. Коллективом НПЦ «АНОД» разработаны и изготавливаются комбинированные уплотнения, в которых  контурная ступень выполняет функцию одинарного торцового уплотнения, а подвижное кольцо и фланец, функцию дополнительного уплотнения. При выходе из строя контурной ступени включается в работу подвижное кольцо, которое под воздействием  давления, перекачиваемого насосом продукта, поджимается к фланцу и, таким образом, герметизирует атмосферную сторону торцового уплотнения, предотвращая неконтролируемую утечку продукта. 
     Для обеспечения безопасной работы данного типа торцовых уплотнений разработаны и изготавливаются системы вспомогательные СВТ. В зависимости от комплектации системы приборами КИП , отключение насосного агрегата может осуществляться, как по факту повышения давления в полости торцового уплотнения, так и по превышению допустимого уровня в бачке для сбора контролируемых протечек. Также, в зависимости от комплектации системы приборами КИП отключение может быть произведено, как в автоматическом режиме, так и персоналом дежурной смены. Системы СВТ позволяют автоматизировать процесс управления группой насосных агрегатов непосредственно с щита управления., подключая резервный и отключая текущий насос.

Двухступенчатые торцевые уплотнения типа УТД (двойные) и УТТ (тандем)

Двойное торцовое уплотнение применяется в насосах и насосных агрегатах, уплотняемыми средами в которых являются нефтепродукты, сжиженные углеводородные газы, жидкости, содержащие вредные химические вещества, выход которых в атмосферу должен быть исключен.  Эксплуатация данного типа уплотнения  возможно только при наличии системы обеспечения безопасной работоспособности торцового уплотнения и контроля за его работой. Комплектация приборами и арматурой, вышеназванных систем, формируется в соответствии с разработанными НПЦ «АНОД» планами обвязки двойного торцового уплотнения, которые и рекомендуются Заказчику при проведении поставки.
    Двойное торцовое уплотнение представляет собой модуль, в корпусе которого установлены навстречу друг другу две ступени одинарных торцевых уплотнений. Пара трения  первой ступени (контурная) работает под перепадом давления затворной жидкости и уплотняемой среды, а пара трения второй ступени (атмосферная) — под перепадом давления затворной жидкости и атмосферы. Давление затворной жидкости превышает на 0,1…0,3 МПа давление уплотняемой среды в сальниковой камере. В связи с этим, в случае выхода из строя  контурной ступени, затворная жидкость  передавит перекачиваемый продукт в сальниковой камере насоса, но  разгерметизация атмосферной ступени, при наличии имеющегося давления затворной жидкости а полости торцового уплотнения, не произойдет. В случае выхода из строя атмосферной пары затворная жидкость попадет в атмосферу, при этом разгерметизации контурной пары также не произойдет, по выше обозначенной причине. Датчики контроля  уровня затворной жидкости в бачке-холодильнике, входящие в состав КИП обвязки торцового уплотнения и настроенные на  недопустимые значения по его снижению, дадут команду , либо звуковую для персонала, либо на автоматическое отключение насосного агрегата, в зависимости от плана обвязки торцового уплотнения.  В качестве затворной жидкости применяются жидкости совместимые, по своему химическому составу, с уплотняемым продуктом  Затворная жидкость,  выполняет функцию барьера, смазки и охлаждения трущихся колец пар трения. В конструкции торцового уплотнения имеется кольцо с винтовой нарезкой (импеллер), которое обеспечивает циркуляцию затворной жидкости в системе.  Охлаждение  затворной жидкости  выполняет бачок-холодильник со встроенным в него змеевиком. В качестве охлаждающей жидкости используются не агрессивные среды, как правило техническая вода. Кроме контроля уровня затворной жидкости в бачке, контролируется ее температура  и давление в бачке-холодильнике .При изменение параметров температуры и давления от установочных, также требуется отключение насосного агрегата  для выяснения причин, вызвавших эти изменения. В зависимости от выбранного плана обвязки двойного торцового уплотнения контроль за показанием приборов по температуре (повышение) и давлению (повышению и падению), отключению насосного агрегата ,в случае необходимости, может осуществляться, как персоналом дежурной смены визуально, так и в автоматическом режиме.
    Особенностью двойных торцовых уплотнений производства НПЦ «АНОД» является сохранение его работоспособности до момента отключения насосного агрегата по факту снижения давления затворной жидкости ниже давления уплотняемой среды. Имеющаяся в конструкции уплотнения реверсивная ступень позволяет не только исключить выход, перекачиваемого насосом продукта, но и сохранить целостность торцового уплотнения.
После устранения причин, повлиявших на снижение давления, насосный агрегат можно вводить в работу без проведения ремонта торцового уплотнения. работы, и отсутствии реверсивной ступени Ремонт торцового уплотнения без реверсивной ступени, при вышеназванном режиме, неизбежен.

Двойное торцевое уплотнение типа тандем

    Двойные торцовые уплотнения типа «Тандем» также применяется в насосах и агрегатах, уплотняемыми средами в которых являются нефтепродукты, сжиженные углеводородные газы, жидкости, содержащие вредные химические вещества. Наиболее эффективно их использование на оборудовании, при эксплуатации которого недопустимо попадание затворной жидкости в перекачиваемый продукт. Эксплуатация данного типа уплотнения,  также как и  двойного торцового уплотнения, не возможна без наличии систем обеспечения безопасной работоспособности торцового уплотнения и контроля за его работой. Данный тип торцового уплотнения представляет собой модуль, в корпусе которого установлены последовательно две ступени одинарных торцевых уплотнений. Пара трения  первой ступени (контурная) работает под перепадом давления  уплотняемой среды и затворной жидкости, а пара трения второй ступени (атмосферная) — под перепадом давления затворной жидкости и атмосферы. Контурная пара работает в среде перекачиваемого продукта, а атмосферная в среде затворной жидкости..В конструкции торцового уплотнения со стороны атмосферной ступени имеется импеллер, с помощью которого  осуществляется циркуляция затворной жидкости в системе. Затворная жидкость,  выполняет функцию смазки и охлаждения трущихся колец пар трения атмосферной ступени.  В качестве затворной жидкости применяются жидкости совместимые, по своему химическому составу, с уплотняемым продуктом.  Охлаждение  затворной жидкости  выполняет бачок-холодильник со встроенным в него змеевиком. Давление затворной жидкости в полости атмосферной ступени регламентируется высотой столба жидкости, а именно, высотой монтажа бачка-холодильника относительно торцового уплотнения. В качестве охлаждающей жидкости используются не агрессивные и нетоксичные среды, как правило техническая вода. 
    В случае выхода из строя контурной пары, перекачиваемый продукт начнет поступать в полость бачка. При повышении уровня и давления в бачке датчики уровня и давления вспомогательной системы дадут сигнал на отключение насосного агрегата.  
    В случае выхода пары трения атмосферной ступени затворная жидкость  будет выходить наружу.  Датчики уровня вспомогательной системы дадут сигнал на отключение насосного агрегата  по снижению уровня затворной жидкости в бачке. 
    Кроме контроля уровня затворной жидкости и давления в бачке-холодильнике, контролируется ее температура. В случае повышения температуры затворной жидкости, по отношению к установочной, также требуется отключение насосного агрегата  для выяснения причин, вызвавших ее повышение. В зависимости от выбранного плана обвязки двойного торцового уплотнения контроль за показанием приборов по температуре (повышение),  давлению (повышению) и падению уровня затворной жидкости, в том числе и отключение  насосного агрегата, может осуществляться, как персоналом дежурной смены визуально, так и в автоматическом режиме.
 Двойные торцовые уплотнения, в том числе и типа «Тандем», изготовленные на нашем предприятии, уже более 20 лет успешно эксплуатируются в нефтеперерабатывающей промышленности и предприятиях энергетического комплекса России и Ближнего Зарубежья, обеспечивая надежную защиту взрывоопасных объектов и сохраняя качество перекачиваемого насосами продукта.. Процесс контроля состояния уплотнения и управления отсечной арматурой автоматизирован на базе разработанных вариантов  комплектации КИП. Двухступенчатые уплотнения имеют развитые обслуживающие системы, требуют более высокой квалификации обслуживающего персонала и культуры эксплуатации насосного оборудования.

Блоки подшипниковые уплотнительные (БПУ)

БПУ были разработаны с целью модернизации для повышения межремонтного пробега, снижения вибрации, уменьшения числа отказов. центробежных насосов. При модернизации штатные опорно-уплотнительные системы с подшипниками качения заменяются на специально разработанные подшипниковые-уплотнительные блоки (БПУ). БПУ объединяет в едином корпусе как опорную, так и уплотнительную системы и упрощенно выглядит как двойное торцевое уплотнение, между уплотнительными ступенями которого помещены два упорных и два радиальных подшипника скольжения. Обслуживающие БПУ системы аналогичны применяемым для двухступенчатых торцевых уплотнений. Ввиду существенного улучшения условий работы элементов конструкции блока, многократно увеличен ресурс и межремонтный пробег насоса. В связи с уменьшением отказов уплотнений возросла и безопасность эксплуатации насосов. Значительно сократились и затраты на их обслуживание и ремонт.
Обращаем Ваше  внимание на необходимость заполнения , разработанной нашими специалистами, исходя из многолетнего опыта проектирования и изготовления торцовых уплотнений, формы опросного листа, а именно, листа заказа торцового уплотнения. Форма листа заказа достаточно проста для заполнения специалистами предприятий, эксплуатирующих насосное оборудование. Опыт работы показал, что монтаж торцового уплотнения, изготовленного по проекту к одной и той же марке насоса, не всегда возможен. Это обусловлено тем, что насосы одной и той же марки выпускались заводами-изготовителями с различными диаметрами вала в месте установки торцового уплотнения, сальниковой камеры, различными привязочными размерами шпилек крепления грундбукс, которые используются и для крепления торцовых уплотнений.к корпусу насоса.  Также, в процессе неоднократных ремонтов при  длительной эксплуатации насосов, размеры, необходимые для монтажа торцового уплотнения, изменялись. В связи с этими факторами, для исключения финансовых затрат на необходимость какой-либо доработки изделий по факту их поставки Заказчику, и была разработана данная форма опросного листа, на основании анализа данных которого, и подбирается проект торцового уплотнения, полностью соответствующий конкретной единице оборудования по параметрам перекачиваемого продукта и  размерам для его монтажа на насос. В случае отсутствия в архиве нашего предприятия проекта торцового уплотнения к насосу, на который «Лист заказа торцового уплотнения» оформлен, в течение короткого времени проект торцового уплотнения будет разработан.