Очень непростой ремонт СГДУ (примеры повреждения и износа СГДУ)

При плановом останове центробежного компрессора часто требуется произвести замену сухих газодинамических уплотнений (СГДУ) в виду их наработки до среднего/капитального ремонта.

Для оценки состояния СГДУ необходимо провести ревизию, т.е. разобрать, очистить от загрязнений и провести осмотр с фотофиксацией всех деталей СГДУ и особенно их повреждений, зафиксировать и проанализировать износ колец пар трения, дать оценку пригодности к дальнейшей эксплуатации. По результатам ревизии составляется инспекционный отчёт и дефектная ведомость, в которой указывается весь перечень необходимых работ для восстановления работоспособности данного уплотнения.

Такой краткий перечень работ по ремонту СГДУ стал восприниматься некоторыми специалистами организаций, эксплуатирующих центробежные компрессоры, как простой и несложный ремонт, не требующий особых знаний и компетенций. Как правило СГДУ демонтируется из компрессора работающей системой СГДУ, т.е. без явных признаков нештатной работы СГДУ. Поэтому может сложиться впечатление, что СГДУ необходимо лишь протереть сухой салфеткой и монтировать обратно.

Чтобы показать действительную картину состояния ремонтируемых СГУ специалистами сервисной службы ООО НПЦ «АНОД», мы подобрали несколько примеров состояния СГДУ после их демонтажа во время планового ремонта центробежного компрессора.

Дефект: износ рабочей поверхности торца (подпружиненное стационарное кольцо)

Материал: графит

Причины: загрязнения рабочих поверхностей пары трения, частые пуски-остановы, выработка ресурса СГДУ.

Примечание: дефект имеет «накопительный» эффект и может привести к мгновенному разрушению колец пары трения во время работы компрессора с сильным загрязнением и повреждениям внутренних полостей уплотнительной камеры и смежных с ней узлов (подшипников, внутренних лабиринтов, и пр.)

Износ рабочей поверхности торца

Дефект: износ рабочей поверхности седла (вращающееся кольцо)

Материал: карбид кремния

Причины: загрязнения рабочих поверхностей пары трения (газодинамических канавок), частые пуски-остановы, выработка ресурса СГДУ.

Износ рабочей поверхности седла

Дефект: коррозия ответственных поверхностей деталей СГДУ

Причина: воздействия химически агрессивного перекачиваемого продукта, нарушение условий эксплуатации СГДУ.

Примечание: не устранённая коррозия поверхностей приводит к нарушению подвижности и разрушению деталей СГДУ (торец, вторичные уплотнительные элементы, пружины, и пр.)

Коррозия ответственных поверхностей деталей СГДУ

Дефект: разрушение колец атмосферной пары трения.

Причина: загрязнения рабочих поверхностей пары трения, частые пуски-остановы, выработка ресурса СГДУ.

Примечание: часто такой дефект сложно выявить при нормально работающей процессной паре трения СГДУ.

Разрушение колец атмосферной пары трения

Дефект: разрушение пружин, установленных за торцом.

Причина: коррозия, термическое воздействие, неправильная сборка.

Примечание: при частичном разрушении пружин может сказаться на объёме утечки перекачиваемого газа. При продолжительной эксплуатации приводит к износу колец пар трения и их разрушению.

Разрушение пружин, установленных за торцом

Дефект: разрушение центрирующей пружины, установленной под седлом.

Причина: высокий крутящий момент во время страгивания при пуске и останове.

Примечание: после возникновения дефекта может нарушится позиционирование седла во втулке вала, нарушится балансировка СГДУ,что со временем приведёт в износу рабочих поверхностей колец пары трения.

Разрушение центрирующей пружины, установленной под седлом

Важно: Указанные выше дефекты часто не обнаруживаются во время эксплуатации СГДУ. Выявить их можно только во время ревизии СГДУ. Поэтому нельзя делать вывод о состоянии СГДУ по отсутствию отказов во время работы.

Тотальное разрушения всего уплотнения

Для его восстановления необходима конструкторская проработка каждой детали.Проведение точных замеров для создания чертежей с глубоким пониманием функциональной роли каждой детали СГДУ и принципов их совместной работы в составе одного СГДУ.

СГДУ, восстановленное после критического разрушения

Уплотнение успешно прошло приемо-сдаточные испытания в присутствии заказчика и отправлено на дальнейшую эксплуатацию.

Вывод:

Ремонт СГДУ представляет собой симбиоз из грамотно проведённой ревизии СГДУ с глубоким анализом выявленных дефектов, кропотливой конструкторской проработки, использования высокоточного измерительного и обрабатывающего оборудования и применения дорогостоящих материалов и комплектующих, а также протирки сухой салфеткой на завершающем этапе ремонта.

П.С.: После прекращения поставок запчастей из Европы, некоторые российские компании, ранее выполнявшие ремонт и обслуживание СГУ иностранного производства, в настоящий момент не могут освоить технологии замены материалов, нанесения специальных покрытий, изготовления отдельных деталей и узлов и, как следствие, обеспечить качественный ремонт узлов СГДУ.

ООО НПЦ «АНОД» со дня основания направления СГДУ обеспечил собственное производство комплектующими и материалами российского производства и в настоящий момент не изменил ни ценовую политику, ни сроки поставок продукции, ввиду налаженных партнёрских отношений с российскими компаниями.

Движение к совершенству длиною в 30 лет

В этом году ООО «Научно-производственный центр «АНОД» (НПЦ «АНОД») отмечает юбилей — 30 лет со дня создания группой молодых, творческих инженеров компании инновационного типа.

Торцевые уплотнения

Одним из приоритетных направлений деятельности ООО НПЦ «АНОД» является проектирование и производство механических уплотнений вращающихся валов различных устройств. За 30 лет разработано 1600 проектов уплотнений, выпущено более 60 000 уплотнений на насосы, компрессоры и перемешивающие устройства различных отраслей промышленности, которые эксплуатируются в различных средах, на больших давлениях, при температурах свыше 400°С. Более 4000 «малорасходных» уплотнений установлены на компрессорах ПАО «ГАЗПРОМ», что помогло сэкономить в эксплуатации сотни миллионов рублей. За годы работы НПЦ «АНОД» стал одним из лидеров рынка уплотнений в России и ближнем зарубежье, освоив все типы уплотнений, включая сухие газодинамические уплотнения, считающиеся вершиной современных уплотнений. Надежность и экономическая эффективность механических уплотнений компании проверена временем.

Модернизированные насосы с БПУ

Другим направлением деятельности является проектирование подшипников скольжения на основе своих изобретений и конструкций, используя новые материалы с уникальными свойствами. За прошедшие годы были созданы и эффективно эксплуатируются тысячи подшипников скольжения в различных отраслях промышленности, многие из которых обладают уникальными характеристиками в различных условиях работы. Так, например, в ПАО «Транснефть» в течение многих лет бесперебойно эксплуатируется подпорный нефтяной насос с новой компоновкой на подшипниках скольжения, смазываемых перекачиваемой нефтью. Такой насос не имеет аналогов в России, а также в ближнем и дальнем зарубежье. Коллектив НПЦ «АНОД» не останавливается на достигнутом, подтверждая в полной мере свое название научного и производственного центра, проявляет техническую изобретательность, смелость и новаторство.

Системы сухих газодинамических уплотнений СГДУ

Технические решения, применяемые в процессе своей деятельности, имеют высочайший, часто уникальный уровень. Так, например, решая проблемы эксплуатирующихся насосов, конструкторами НПЦ «АНОД» был разработан новый для насосов узел — блок подшипниковый уплотнительный (БПУ). Найденное конструктивное решение совместного размещения подшипников скольжения с торцевыми уплотнениями в одном корпусе дает ряд преимуществ опорно-уплотнительной системе насоса, позволяя многократно увеличить межремонтный пробег, понизить уровень вибрации, зачастую увеличить КПД и уменьшить энергопотребление. Длительные сроки эксплуатации без ремонтов и большой экономический эффект от использования БПУ позволяет по-другому взглянуть на компоновку современных насосов, отойти от старых схем, получить огромный экономический эффект в масштабах страны. К настоящему времени разработано 90 проектов БПУ для различных отраслей промышленности, изготовлено и модернизировано более 600 насосов.

Торцовые уплотнения, подшипники скольжения, блоки подшипниковые уплотнительные и насосные агрегаты являются звеньями одной логичной цепочки развития предприятия.

Кроме блестящей конструкторской мысли основой всего выпускаемого оборудования остается неизменное качество и надежность, выходящее из рук профессиональных сотрудников предприятия.

Следуя государственной политике импортозамещения, НПЦ «АНОД» в настоящее время производит большую номенклатуру уплотнений, подшипников скольжения, БПУ, систем обслуживания уплотнений и подшипников для замены зарубежного оборудования. Во многих случаях эти изделия превосходят зарубежные аналоги.

Около 500 предприятий нефтегазового комплекса, химической и нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности, энергетики, атомной энергетики эксплуатируют продукцию производства НПЦ «АНОД».

Известные российские компании заслуженно остановили свой выбор на сотрудничестве с НПЦ «АНОД» – компания сохраняет свои традиции новаторства в поиске свежих решений, улучшает качество, стремясь быть на шаг впереди от своих конкурентов.

Сегодня, в год своего 30-летия, НПЦ«АНОД» — это сложившийся, устоявшийся коллектив, достигший многого. Может показаться, что самое время отдохнуть, использовать наработанный потенциал, однако настоящее очень быстро становится прошлым. Всё что не развивается и не меняется, обречено стать забытым и исчезнуть. Поэтому компания не останавливается на достигнутом, а постоянно совершенствуется, находит новые решения, новые сферы применения своего опыта и технических возможностей.

НПЦ «АНОД» заинтересован в налаживании новых деловых связей. Если Вам близок наш подход к бизнесу и наши ключевые принципы, мы будем рады видеть Вас в нашей команде. Мы готовы предложить сотрудничество в решении самых сложных задач производителям оборудования и эксплуатирующим предприятиям. Так же, мы будем рады видеть новые амбициозные задачи от наших постоянных партнеров.

Поздравляем коллектив сотрудников НПЦ «АНОД» с их замечательной юбилейной датой!

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 400^ºС 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»

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»

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.