Архив рубрики: сухие газовые уплотнения

Так ли прост ремонт СГДУ, как может показаться (примеры повреждения и износа сухих газодинамических уплотнений)

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 с  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 ОООНПЦ «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

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.

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 седла

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.)

Износ рабочей поверхности седла

Износ рабочей поверхности седла

 

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

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

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

Разрушение центрирующей пружины, установленной под седлом

 

 Важно:

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

Тотальное разрушения всего уплотнения

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

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.

Износ графитового кольца, так называемый эффект грампластинки

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

Вид сухого газодинамического уплотнения после проведенного восстановительного ремонта

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»

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.

Уплотнения с сухой газодинамической ступенью типа тандем для перекачивающих сжиженный газ насосов

  В 2020 году для насосов LDB 10-25*9-A, перекачивающих сжиженный газ, специалистами ООО 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.

Газодинамическая атмосферная ступень уплотнения типа тандем

Газодинамическая атмосферная ступень уплотнения типа тандем

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
Динамические испытания тандемных уплотнений с «сухой» газодинамической атмосферной ступенью

Динамические испытания тандемных уплотнений с «сухой» газодинамической атмосферной ступенью

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

Done for you. Двойные торцевые уплотнения для ПАО «Транснефть».

В рамках программы импортозамещения компанией ООО НПЦ «АНОД» в 2020 году было спроектировано и изготовлено торцевое уплотнение 195УТД 00.00 взамен уплотнению EagleBurgmann SHPVI-D/217-E1. Данные торцевые  уплотнения  эксплуатируются в составе магистральных насосных агрегатов SULZERHPDM 600-615.

Технические характеристики торцевого уплотнения 195УТД 00.00:

  • тип уплотнения……………………………………..торцевое, двойное
  • диаметр уплотняемого вала, мм……………………195
  • частота вращения вала, об/мин…………………….1540-2840
  • рабочее положение вала насоса……………………горизонтальное
  • уплотняемая среда…………………………………..нефть
  • предельное давление среды, Р, Мпа……………….7,8
  • температура, ۫ С ,не более……………………………50
  • затворная жидкость…………………………………..дистиллированная вода
  • давление затворной жидкости, МПа……………….Р+(0,1-0,3)
  • температура на выходе из уплотнения, ۫ С ,не более……………….65
  • утечки затворной жидкости, см3/ч, не более………500
  • максимальное осевое смещение вала, мм………….3
  • масса уплотнения, кг…………………………………120

    Для оснащения насоса SULZERбылоизготовлено и испытано два уплотнения 195УТД 00.00. Испытания уплотнений проводились в соответствии с ранее утвержденной программой и методикой испытаний. После проведения динамических испытаний на испытательном стенде торцевые уплотнения 195УТД 00.00 были смонтированы в насос SULZERHPDM 600-615 на действующей нефтеперекачивающей станции ПАО «Транснефть».

В августе 2021 г. данный агрегат был остановлен для проведения ревизии уплотнений. Параметры работы торцевых уплотнений в ходе испытаний не имели отклонений от нормативных значений. Входе проведенной ревизии было установлено, что уплотнения находятся в удовлетворительном состояниии допущены к дальнейшей  эксплуатация на насосах SULZERHPDM 600-615.

 Состояние колец пар трения уплотнения 195УТД 00.00 после прохождения контрольной эксплуатации на насосе SULZERHPDM 600-615.

 
Состояние колец пар трения уплотнения 195УТД 00.00 после прохождения контрольной эксплуатации на насосе SULZERHPDM 600-615

Состояние колец пар трения уплотнения 195УТД 00.00 после прохождения контрольной эксплуатации на насосе SULZERHPDM 600-615

Сконструировано и изготовлено сухое газодинамическое уплотнение 130УТТС 00.00.

В ООО НПЦ «АНОД» для нужд АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» для компрессора 193ГЦ1-330/4-17М126 (производитель ПАО «Сумское НПО им. М.В. Фрунзе») было сконструировано и изготовлено сухое газодинамическое уплотнение 130УТТС 00.00.

Сухое газодинамическое уплотнение 130УТТС

Сухое газодинамическое уплотнение 130УТТС

Технические характеристики уплотнения:

  • Тип уплотнения: тандемное, реверсивного вращения
  • Диаметр вала: 130 мм.
  • Частота вращения вала: номинальная — 9150 об/мин, максимальная — 11760 об/мин.
  • Давление: 3,8 МПа.
  • Температура газа: от +10°C до +150°C
  • Материал колец пары трения: карбид кремния с алмазоподобным покрытием.
  • Перекачиваемая среда: природный газ.

Конструкция уплотнения соответствует РД №03/08 – 09 от 26.06.2018 «Типовые технические требования к газодинамическим уплотнениям центробежных компрессоров и систем, обеспечивающим их работоспособность». Уплотнение 130УТТС 00.00 имеет улучшенную конструкцию в плане удобства его сборки/разборки (не требуется дополнительных приспособлений), чего нельзя сказать об уплотнениях других производителей, в т.ч. иностранных. Для изготовления данного уплотнения применялись материалы и комплектующие российского производства, что соответствует курсу политики импортозамещения. В апреле 2020 г. после прохождения испытаний на динамическом стенде уплотнения 130УТТС были переданы Заказчику для дальнейшей эксплуатации.