Архив рубрики: Блоки подшипниковые уплотнительные

Модернизация масляной системы высокого давления в компрессорах путем применения двойных торцевых уплотнений

В ранее опубликованных материалах ООО НПЦ «АНОД» представил ряд статей, посвященных тенденциям развития уплотнительной техники, используемой в нагнетателях и компрессорах, перекачивающих природный газ. В них предложены последние разработки торцовых уплотнений и принципиальные схемы их применения в составе компрессорной установки. Основное внимание было уделено использованию двойных торцовых уплотнений и перспективных блоков подшипниковых уплотнительных (БПУ).
С внедрением в масляные системы компрессоров двойных торцовых уплотнений взамен лабиринтных и щелевых уплотнений достигнуты высокие показатели по межремонтному периоду: в среднем наработка на отказ составляет 25000 ч. При этом значительно снижены утечки масла – с 0,3…0,6 до 0,05…0,1 л/ч на одно уплотнение.
Данная система позволяет реализовать заветную мечту газовиков: при остановах агрегата не требуется сброс перекачиваемого газа из контура нагнетателя.
Изменения коснулись и схемы циркуляции масла через уплотнения.
Традиционной и наиболее распространенной является схема масляной системы, в которой из емкости с запасом масла (маслобака) забирается масло, находящееся под атмосферным давлением. Затем давление поднимается насосами до величины, необходимой для запирания перекачиваемой среды. Смазав и охладив уплотнение, масло сливается в маслобак опять при атмосферном давлении.
При этом потребляемая мощность винтовых насосов высокого давления, используемых в нагнетателях 10 МВт и 16МВт обычно составляет 55 Квт.
Очевидно, что в системе немало единиц оборудования, работающего при высоком давлении. Это бак высокого давления (аккумулятор масла), арматура, трубопроводы и КИП, что позволяет их использовать в предлагаемой нами схеме с двойными торцовыми уплотнениями.

Торцевые уплотнения, купить торцевое уплотнение, торцевое уплотнение вала, уплотнение вала, торцовые уплотнения, торцовые уплотнения валов, анод уплотнения, механическое уплотнение, импортозамещение в России, импортозамещение в промышленности, газовое уплотнение, уплотнение компрессоров, утг, уплотнение масляное

Cхема маслоснабжения с использованием двойных торцовых уплотнений типа УТД

В представленной на рис. 1 схеме масло циркулирует по замкнутому контуру при высоком давлении без сброса его в бак с атмосферным давлением, преодолевая только сопротивление трассы циркуляции. Давление в системе обеспечивается перекачиваемым газом, а мощность насосов расходуется только на прокачку масла при перепаде давления на контурной ступени уплотнения около 0,3 МПа.
Для охлаждения масла в схеме используется теплообменник типа АВО – аппарат воздушного охлаждения, в остальном используется оборудование масляных систем, применяемое в существующих схемах.
Система смазки подшипников компрессора работает по схеме с низким давлением масла аналогично принятой для смазки подшипников привода компрессора.

Предлагаемая схема маслоснабжения компрессоров может быть реализована при создании новых компрессоров или при выполнении модернизации оборудования, находящегося в эксплуатации. При этом доработок роторов не требуется, двойные торцовые уплотнения устанавливаются вместо существующих уплотнений (щелевых или торцовых). В корпусах компрессоров требуется выполнение канала для отвода масла из уплотнения.
Целесообразность использования двойных торцовых уплотнений подтвердила эксплуатация их на КС Касимовского ПХГ, где введенные в эксплуатацию в 2003 г., эти уплотнения проработали без отказов и ремонтов 25000 ч при более 300 пусках/остановах. Утечка масла, определенная в процессе испытаний, составила 0,022 л/ч, что в 6 раз меньше, чем в одинарных уплотнениях.
Реализация такой системы позволяет также:

  • уменьшить затраты на техническое обслуживание;
  • упростить ряд операций по монтажу, наладке и регулировке уплотнений на объекте; исключаются из конструкции дросселирующие узлы и необходимость тщательной подгонки плавающих колец с минимальными радиальными зазорами;
  • обеспечить лучшие вибрационные характеристики в результате эффективного демпфирования колебаний ротора в широком спектре частот;
  • исключить использование винтовых насосов высокого давления;
  • не сбрасывать перекачиваемый газ из контура компрессора и прилегающих трубопроводов при остановах агрегата.

Достоверность и реализуемость предлагаемых решений подтверждается расчетами и опытом эксплуатации двойных уплотнений как в компрессорах, так и в центробежных насосах. Компрессоры Д203ГЦ1-710, изготовленные Сумским МНПО им. М.В. Фрунзе и оснащенные двойными торцовыми уплотнениями 130УТДГ2, эксплуатируются на СОГ-4 (КС «Ямбургская»). При остановке компрессоров в «Резерв» или для технического обслуживания двигателя газ из корпуса нагнетателя не сбрасывается.
Проведенный расчет характеристик и параметров уплотнительных ступеней одного двойного уплотнения компрессора показывает, что общее количество выделяемого тепла составляет 6…7 КВт в зависимости от режимов работы. При отводе этого тепла масло подогревается на 150С при расходе всего 1м³/ч на каждое уплотнение и 2-х м³/ч — на нагнетатель. При принятых потерях в масляной системе около 0,8 МПа мощность насосов на прокачку 2-х уплотнений нагнетателя составит всего 1 КВт.
При скорости потока масла в трубах около 1 м/с достаточно подвести к каждому уплотнению трубопровод с внутренним диаметром Ду 25, а общий трубопровод на два уплотнения выполнить из труб Ду 35, что вполне реализуемо и оставляет перспективы для оптимизации трассы циркуляции.
Расчет аппарата воздушного охлаждения (АВО) показывает, что при температуре охлаждающего воздуха 300С размеры АВО составят 1000х1000х2000 мм. Мощность вентилятора для прокачки воздуха составит 1,5 КВт. При снижении окружающей температуры до 100С вентилятор может быть остановлен, а отвод тепла будет осуществляться при естественной циркуляции воздуха. Ориентировочная стоимость АВО на тепловую мощность около 15 КВт составляет 0,7-0,8 млн. руб в ценах 2012 года.
Таким образом, основная экономия от применения масляной схемы с двойными торцовыми уплотнениями и замкнутой системой высокого давления будет состоять из экономии электроэнергии на прокачку масла через уплотнения (общая электрическая мощность насосов и АВО масла до 4 КВт вместо 55 КВт до модернизации), исключения сброса газа из контура при останове агрегата на техническое обслуживание двигателя и вспомогательного оборудования, сокращения потерь от простоев компрессора, связанных с его остановками на ремонт и профилактическое обслуживание.
При средней наработке нагнетателя 5000 часов в год окупаемость всей масляной системы по предлагаемой схеме составит 2 года, а ежегодная экономия только за счет уменьшения потребления электроэнергии составит 1 млн. руб.

Торцевые уплотнения, купить торцевое уплотнение, торцевое уплотнение вала, уплотнение вала, торцовые уплотнения, торцовые уплотнения валов, анод уплотнения, механическое уплотнение, импортозамещение в России, импортозамещение в промышленности, газовое уплотнение, уплотнение компрессоров, утг, уплотнение масляное

Схема масляной системы с использованием блоков подшипниковых уплотнительных БПУ

На рис.2 представлена принципиально новая концепция масляной системы с использованием блоков подшипниковых уплотнительных (БПУ), аналогично используемым в насосах серии 5-АНГК, производства НПЦ «АНОД», хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации. Блоки БПУ компрессора представляют собой цилиндрические корпуса, содержат опорные и упорные подшипники скольжения, изолированные по торцам от атмосферы и перекачиваемого газа одинарными торцовыми уплотнениями. Система находится под давлением перекачиваемого газа, избыточное давление масла над давлением газа обеспечивается напором циркуляционного насоса. В системе предусматривается теплообменник охлаждения масла. Система имеет меньший состав оборудования по сравнению со схемой на рис.1.
Использование модулей БПУ, по опыту применения их в насосах, позволит:

  • создать новую модификацию компрессоров, при этом максимально использовать существующее оборудование масляных систем;
  • уменьшить затраты на техническое обслуживание, упростить наладку и монтаж блоков, упростив ряд операций по монтажу и регулировке на объекте, (блоки поступают на место эксплуатации в состоянии монтажной готовности);
  • уменьшить эксплуатационные затраты;
  • обеспечить лучшие вибрационные характеристики ввиду демпфирования колебаний ротора в широком спектре частот;
  • увеличить ресурс и межремонтный пробег компрессора, в том числе, за счет применения карбидокремниевых подшипников, невосприимчивых к наличию механических примесей в жидкости, в которой они работают;
  • заменить масло, как затворную и смазывающую жидкость, негорючими, незамерзающими смесями на основе водных растворов, что позволит сделать систему пожаробезопасной, уменьшить эксплуатационные расходы.

Предлагаемые принципиальные схемы масляных систем нагнетателей газа, применение компрессоров с блоками подшипниковыми уплотнительными показывают перспективность их дальнейшей разработки и совершенствования. Использование БПУ при минимальном количестве вспомогательных систем и оборудования обеспечивает высокий КПД системы, позволяет повысить надежность оборудования, увеличить общий ресурс до 100 тыс. часов и наработку на отказ до 5 лет, удовлетворить современным требованиям экономичности и экологичности при исключении утечек перекачиваемого газа в окружающую среду.

Отзыв Славнефть ЯНОС о модернизации насоса НКВ600-320

насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов, замена насоса

Отзыв Славнефть ЯНОС о модернизации насоса НКВ600-320 с применением блока БПУ

Об эксплуатации БПУ.

В ответ на Ваш запрос сообщаю, что блок подшипниковый уплотнительный (БПУ), изготовленный ООО Научно-производственным центром «АНОД», смонтирован на центробежном консольном насосе марки НКВ 600/320 поз. Н-49 в качестве опорно-уплотнительного узла на установке АВТ-3 цеха № 1 ОАО «Славнефть-ЯНОС» в январе 2007 г. Рабочая среда — маз>т. Температура — 365° С. Давление на выходе — 20 кгс/см2.

С момента пуска насоса БПУ работает в штатном режиме:

  1. Т затв. жидкости — 48° С
  2. Р затв. жидкости — 7 кг/см2
  3. Затворная охлаждающая жидкость — диз. топливо
  4. Пропуски продукта, затворной жидкости — отсутствуют

Наработка с момента пуска составила 30265 часов. Остановки для включения резервных насосов осуществлялись в среднем 3 раза в год. За время работы БПУ замечаний не было, ремонтов не было. До установки БПУ насос сдавался в ремонт каждые 3…4 месяца по превышению уровня вибрации, который составлял не менее 9 мм/сек. В настоящее время вибрационное состояние насосного агрегата оценивается как допустимое.

Силовое равновесие конденсатных насосов КС 50-55, КС 50-110 и КС 80-155 с блоками БПУ

В составе предприятий энергетического и теплоэнергетического комплекса России и стран бывшего СССР часто встречаются насосы КС 50-55, КС 50-110 и
КС 80-155. Это семейство центробежных горизонтальных секционных насосов предназначено для перекачивания воды и водного конденсата в различных схемах теплосиловых и отопительных установок. Данный тип насосов производят несколько отечественных предприятий и предприятий ближнего зарубежья.

Основная проблема, возникающая при эксплуатации этих насосов, это малый межремонтный пробег. Причем после нескольких ремонтов, а на некоторых предприятиях количество ремонтов исчисляется десятками, насос попадает в состояние, когда его отремонтировать надолго невозможно. Причина этому целый комплекс качественных отрицательных изменений, произошедших с насосом. Прежде всего, в список причин входят: прогиб вала, износ посадочных мест подшипников, износ щелевых уплотнений, а, следовательно, и трудность точной центровки вала и деталей проточной части. Все это приводит к тому, что нарушается расчетное силовое воздействие на подшипниковые узлы, а силовые нагрузки многократно превышают нагрузки, заложенные конструктором. Штатный силовой узел насоса (с подшипниками качения) не создан для такого силового воздействия, начинается процесс его интенсивного разрушения. Следующий выход в ремонт становится вопросом времени. Обычные методы ремонта такой насос не восстанавливают в полной мере.

насос кс 50 55, насос кс 50 110, насос кс 80 155, насос ксв 125 140, насос кс, конденсатный насос, центробежный насос, насос горизонтальный секционный ,ремонт модернизация оборудования, модернизация производственного оборудования, ремонт насосов

Модернизированный насос КС 80-155 с применением БПУ (блока подшипникового уплотнительного)

ООО НПЦ «АНОД» разработал и успешно применяет на практике решение указанной проблемы путем модернизации данного типа насосов с помощью установки БПУ (блока подшипникового уплотнительного). Первый этап модернизации — это восстановительные работы проточной части: заменяются изношенные детали, не поддающиеся восстановлению, зазоры щелевых уплотнений приводятся в норму, восстанавливаются диаметры дроссельных отверстий и посадочные поверхности корпусов. Целью первого этапа является создание силового уравновешенного состояния насоса.

Второй этап – это замена штатного силового узла на более мощный силовой узел БПУ. БПУ состоит из подшипников скольжения и торцового уплотнения. Смазка и охлаждение рабочих поверхностей БПУ осуществляется проливкой сторонним конденсатом. При одних и тех же габаритах несущая способность подшипника скольжения в несколько раз больше несущей способности подшипника качения. Кроме того, подшипники скольжения значительно лучше гасят вибрацию и при расчетных нагрузках эксплуатируются практически без износа.

Так, суть модернизации сводится к приведению насоса в силовое равновесие и одновременно установке более мощного силового узла. Данное компоновочное решение дает блестящие результаты. Надежность работы насоса повышается многократно. Примером может служить проведенная НПЦ «АНОД» модернизация наоса КС 80-155 на Тобольской ТЭЦ. Установка с модернизированным насосом находилась в эксплуатации с 2005 по 2009 год. Безремонтный период работы насоса составил более 40 000 часов.

Таким образом, можно уверенно сказать, что существует комплексная технология восстановления работоспособности насосов группы КС, не сводящаяся к простой замене изношенных частей. Технические решения, заложенные в основу модернизации, проводимой НПЦ «АНОД», затрагивают причинно-следственные изменения в схеме силовых нагрузок, действующих на насос, а не борются с их последствиями. Итогом усовершенствования насоса является многократное повышение надежности, улучшение герметичности насоса (исключен подсос воздуха и активная кислородная коррозия) и как следствие увеличение межремонтного периода. А этот фактор позволяет экономически окупить данную модернизацию за три – четыре года. Причем, принципы, заложенные в основу модернизации, универсальны и успешно использованы в проектах для других типов центробежных насосов применяемых в энергетике (КСВ 125-140, КСВ 320-160, КСВ 500-220, 2КОШ80-250).

 

 

Нефтяной подпорный насос НПВН 3600-90 с блоком БПУ

Смазка и охлаждение упорного и верхнего подшипников осуществляется нефтью

вертикальный насос, вертикальный нефтяной насос, магистральный вертикальный насос, насос НПВН, насос для перекачки нефти, купить насос, перекачка нефтепродуктов, насос для перекачки нефтепродуктов, подпорный вертикальный насос, агрегат насосный подпорный вертикальный

Агрегат насосный подпорный вертикальный нефтяной НПВН 3600-90 с силовым узлом БПУ

Хорошим примером решения стоящих перед страной задач является подход к  разработке нового отечественного насосного оборудования.  Остановимся и разберем  пример разработки насоса  НПВН 3600-90 для компании «Транснефть». Данный насос предназначен для подачи нефти в системах магистральных трубопроводов. Насос  НПВН 3600-90 был спроектирован НПО “Гидромаш. Заложенные характеристики насоса: Подача 3600м3/ч, напор 90м, частота 1000 об/мин, мощность ЭД 1250 кВт.
 

При разработке данного  типа насосов основными проблемными местами являются:

  • постоянная осевая сила 15 тонн из-за конструктивных особенностей насоса;
  • требования смазки и охлаждение подшипников перекачиваемой нефтью;
  • требования к наработке на отказ подшипникового узла не менее 25000ч.

Разработкаи изготовление силового узла к  насосу  была не случайно отдана НПЦ “АНОД”.
НПЦ  “АНОД” имеет  уникальный опыт  в проектировании силовых узлов для высоконагруженных машин. Изделия предприятия работают на большинстве предприятий нефте-  и нефтехимического комплекса России и ближнего зарубежья.      При проектировании силового узла для насоса  НПВН 3600-90 предприятие предложило современное конструктивное решение – силовой узел спроектирован по принципу БПУ. Компоновка БПУ включает в себя  упорный подшипник скольжения  с сегментами из карбида кремния, верхний и нижний радиальные подшипники, дроссельное устройство, торцовое уплотнение с защитной ступенью. Упорный подшипник такой формы имеет подвижную геометрию и лучше приспосабливается к динамике рабочего режима.
Еще одной особенностью конструкции является  нижний радиальный подшипник, что  позволяет работать подшипнику как импеллеру.

Смазка и охлаждение упорного и верхнего подшипников осуществляется нефтью, с напора насоса через фильтрующее устройство. Нижний радиальный подшипник смазывается нефтью подходящей к нему после предвключенного колеса и сбрасывается на всас через сверление в валу.

При эксплуатации данные по вибрации оказались лучше планируемых —  2 мм/с,  вместо  3-4  мм/с,  являющимися хорошими показателями для данного типа насосов.  Кроме того используемая конструкция подшипников практически не имеет усталостного износа и следовательно роста вибрации в течение всего  срока службы насоса.

Насос с БПУ прошел стендовые испытания в Москве на территории НПО “Гидромаш”, и приемо-сдаточные испытания на станции “Транснефти” по перекачки нефти около г. Ноябрьск, и  в данный момент времени успешно эксплуатируется в Транснефти.

Модернизация консольных насосов типа НК, НКВ и ТКА

Подавляющее большинство консольных насосов для перекачки нефтепродуктов, находящихся в настоящее время в эксплуатации, разработано в середине 20 века, а производство насосов ведется по десятилетиями отработанным конструктивным решениям и технологиям. Поэтому, в первую очередь подверглись доработке с применением БПУ самые распространенные в нефтепереработке и нефтехимии консольные насосы НК, НКВ, ТКА. Разработаны типоразмеры блоков практически на всю линейку консольных насосов с приводной мощностью от 10 до 800 кВт.

насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов

Схема модернизации консольного насоса с применением БПУ

В качестве примера рассмотрим модернизацию крупного консольного насоса, перекачивающего горячий мазут с температурой 360 градусов. О работе этой модели насоса отрицательно отзываются многие механики. Межремонтные пробеги исчисляются несколькими месяцами. Суть модернизации заключается в том, что вместо штатного силового узла насоса с подшипниками качения установлен блок подшипниковый уплотнительный (БПУ), БПУ объединяет в едином корпусе два одинарных торцовых уплотнения — контурное и атмосферное, между которыми установлены радиальные и осевой подшипники скольжения .
С января 2007 года идет стабильная непрерывная работа модернизированного консольного насоса НКВ 600/320 с БПУ.

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕРНИЗАЦИИ

  • Увеличение срока службы насоса.
  • Увеличение межремонтного периода.
  • Сокращение затрат на обслуживание и ремонт.
  • Отказ от смазочных масел.
  • Улучшение виброакустических характеристик.

ОСОБЕННОСТИ

  • Торцевые уплотнения и подшипники скольжения объединены в блок и имеют единую систему обеспечения работоспособности и аварийной защиты.
  • Не требуется доработка проточной части насоса и рамы.
  • Два одинарных уплотнения выполняют функцию двойного уплотнения, герметизируя подшипниковый блок с двух сторон.
  • Опорные и упорный подшипники скольжения размещены в камере, образованной корпусом блока и уплотнениями и находятся в чистой затворной жидкости, что обеспечивает их стабильную работу.
  • В схемах 1 и 2 для смазки и охлаждения блока подается чистая затворная жидкость от постороннего источника.
  • В схемах 3 и 4 подача затворной жидкости осуществляется через бачок, её циркуляция обеспечивается встроенными импеллерами блока.
  • Консоль вала значительно уменьшена по сравнению с исходным насосом.
  • При температуре перекачиваемой среды от 150°С до 400°С в сальниковую камеру насоса устанавливается холодильник, который снижает температурный прострел по валу (схемы 2 и 4).
насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов

Консольный насос НКВ после модернизации с блоком БПУ

Модернизированный насос оснащается современными и надежными приборами КИПиА, в которые входят термометры, датчик перепада давления, уровнемер.
Вместе с подшипниковыми уплотнительными блоками поставляются пластинчатые муфты.

Модернизация применима практически к любым консольным нефтяным насосам, независимо от производителя.

 

Насосы ХХI века — какие они?

Подавляющее большинство насосов, находящихся в настоящее время в эксплуатации, разработано в середине ХХ века, а производство насосов ведется по десятилетиями отработанным конструктивным решениям и технологиям с достаточно ограниченной номенклатурой и рабочими полями насосов.

Однако на сегодняшний день развитие технологических процессов идет по пути постоянного увеличения требований к насосам, повышения их экономичности при работе в широких диапазонах полей Q – H. Это вызывает необходимость решить вопрос работоспособности насосов в условиях повышенных механических и тепловых нагрузок подвижных соединениях деталей, в том числе, при разработке и использовании новых антифрикционных материалов, совершенствовании конструкции узлов трения.

Важность работ по данному направлению подтверждается повышенным интересом к данной теме зарубежных фирм. Так, компания John Crane в 2009г. объявила о покупке Orion Corporation – ведущего американского разработчика и производителя гидродинамических подшипников для предприятий различных секторов промышленности, в связи с чем можно ожидать скорого появления насосов, оборудованных торцовыми уплотнениями и подшипниками скольжения. Компания SULZER реализует концепцию реконструкции питательных насосов, которая предусматривает совершенствование проточных частей насосов, внедрение торцовых уплотнений, разгрузочных поршней и подшипников скольжения, работающих на перекачиваемой воде.

Благодаря накопленному опыту работы по проектированию и эксплуатации пар трения, в том числе и в торцовых уплотнениях, специалисты ООО Научно-производственного центра «АНОД» получили возможность разработать насосы нового поколения с увеличенным межремонтным пробегом при жестких условиях эксплуатации. Взамен штатного силового узла насоса с подшипниками качения были разработаны несколько модификаций блоков подшипниковых уплотнительных (БПУ) на подшипниках скольжения и торцовых уплотнениях. БПУ применяются на насосах нефтегазовой, нефтехимической и энергетической отраслей промышленности.

Результатами применения БПУ стали следующие показатели:

  • улучшаются вибрационные характеристики насосов (жесткость вала увеличилась);
  • исключается масляная система подшипников качения;
  • сокращаются затраты на обслуживание и ремонт;
  • достигается межремонтный период не менее 3…5 лет;
  • повышается КПД (экономичность) насосных агрегатов на 3…7%;
  • уменьшаются габариты насоса.Результаты эксплуатации насосов новой модификации на предприятиях энергетического комплекса, нефтепереработки и химических производств показали высокую надежность агрегатов. Данный вид насосов приобретает заслуженную репутацию, спрос на них постоянно растет.

    насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник

    Насосный агрегат 5-АНГК

Пронин Игорь Константинович, начальник отдела маркетинга ООО НПЦ «АНОД»
Скворцов Николай Васильевич, технический консультант ООО НПЦ «АНОД»