Архив автора: zelenkova

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.

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

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.

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

Добавить комментарий

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

Смазка и охлаждение упорного и верхнего подшипников осуществляется нефтью

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, торцевое 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. Ноябрьска, и в данный момент времени успешно эксплуатируется в Транснефти.

Модернизация насоса ХБЕ

Добавить комментарий

В 2008 году в НПЦ «АНОД» обратилось предприятие АХЕМА (Литва) с просьбой решить проблему аммиачных насосов ХБ 160/210, перекачивающих водный раствор аммиака. Насосы секционные, двухопорные на подшипниках качения, расположенных в выносных опорах; в качестве уплотнений вала — сальниковая набивка, проточная часть выполнена из нержавеющей стали.

В результате эксплуатации, многочисленных ремонтов и разборок состояние посадочных мест, подшипниковых узлов, щелевых уплотнений рабочих колес, сальниковых узлов было попросту «убитое». Перед модернизацией насоса были восстановлены посадочные места, щелевые уплотнения, заменены рабочие колеса.

В процессе разработки проекта модернизации было решено:

Отказаться от использования подшипников качения, применить подшипники скольжения специальной конструкции, работающие на перекачиваемой среде. Для этих целей использовать специальный щелочестойкий карбид кремния. Ресурс подшипников скольжения нашей конструкции сопоставим с ресурсом проточной части, т.е не менее 60 000 часов.
Вместо сальниковых узлов применить современные торцовые уплотнения специальной конструкции.
Исключить из насоса разгрузочный барабан, разгрузку осуществить за счет специального размера торцового уплотнения. В результате исключается паразитный расход перекачиваемой среды через байпасную щель разгрузочного барабана, что приводит к экономии потребления электроэнергии до 3% .

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

Насос ХБ 160-210.
а) до модернизации
б) после модернизации с применением БПУ

В пространстве, который занимал разгрузочный барабан, расположили опорный подшипник, второй опорный подшипник — с противоположной стороны в районе сальниковой камеры. Межопорное расстояние при том же диаметре вала уменьшили почти на 500 мм. Жёсткость вала увеличилась более чем в 2 раза. Улучшились вибрационные характеристики насоса.

Рама насосного агрегата осталась неизменной, появилось пространство для установки современной пластинчатой муфты. Дизайн насоса стал безупречен.

После монтажа на объекте и пуска модернизированного насоса переносным виброметром зафиксировали виброскорость менее 1 мм/сек. Снизилась токовая величина загрузки электродвигателя.

Сегодня на предприятии АХЕМА работают уже 3 модернизированных насоса. Ремонт за 3 года эксплуатации не проводился. Вибрационное состояние, характеристики насосов не изменились по сравнению с первоначальным состоянием.

Вопросы эксплуатации подшипников скольжения в центробежных насосах и компрессорах

Добавить комментарий

Вопросы эксплуатации осевых и радиальных подшипников скольжения в центробежных насосах и компрессорах.

В созданных радиальных карбидокремниевых подшипниках керамические элементы испытывают только нагрузки на сжатие при сохранении стабильного радиального зазора в паре трения на всех режимах, а осевой (упорный) подшипник скольжения выполняется моноблочной конструкции и не содержит многозвенных механизмов, свойственных традиционным конструкциям

Рост единичных мощностей оборудования энергетической, металлургической, химической и других отраслей промышленности определил целесообразность использования узлов механизмов, использующих скольжение взаимно контактирующих поверхностей. Это радиальные и упорные подшипники скольжения, гидравлические пяты, торцовые уплотнения.
В использовании пар скольжения определяющую роль играют следующие преимущества:

простота конструкции (подшипник скольжения состоит из трёх элементов – вкладыша, части поверхности вала и слоя масла между ними),
высокая надёжность при наличии динамически неустойчивых, нестационарных режимов эксплуатации,
возможность применения при высоких скоростях вращения вала,
долговечность.

Достижение высоких эксплуатационных показателей требует решения ряда проблемных вопросов, углублённых исследований и анализа, в том числе:

влияние зазора в подшипниках скольжения;
вибрация маслянного клина и автоколебания;
правильность установки подшипников;
некруглость шейки вала;
возникновение и влияние кавитационных процессов,
вибродиагностические методы контроля и оценки технического состояния пар трения.

Сложность и объем задач, требующих решения, существенно определяются многообразием условий эксплуатации. Наиболее востребованными в настоящее время являются самоустанавливающиеся сегментные подшипники, много клиновые опорные и упорные подшипники. Разработкой и выпуском таких подшипников занимаются многие компании, такие как JohnCrane, ZOLLERN, фирма «ТРИЗ».

Являясь одной из ведущих фирм в России по инновационным разработкам в области торцевых уплотнений и подшипников скольжения, ООО НПЦ «АНОД» также принимает участие в разработках различных вариантов конструкций подшипников скольжения.

подшипник скольжения, завод подшипников скольжения, продажа подшипников скольжения, осевой подшипник, радиальный подшипник, опорный подшипник, упорный подшипник, anod

Подшипники скольжения

Каковы же конструктивные особенности разработок НПЦ «АНОД» и что они дают? В качестве материалов пар трения в подшипниках скольжения отработаны современные износостойкие материалы: карбид кремния, силицированный графит, углеграфит, карбид вольфрама в различных комбинациях. Карбидокремниевые подшипники скольжения работоспособны практически в любой жидкости, включая воду, невосприимчивы к наличию механических примесей в жидкости и при удельных нагрузках до 20 кг/см2 практически не имеют износа.

В ООО НПЦ «АНОД» созданы радиальные карбидокремниевые подшипники, работающие при температуре смазывающей жидкости до 200˚С.

Необходимо отметить специфические физические свойства используемых конструкционных материалов:

существенная разность коэффициентов термического расширения карбида кремния и стали;
карбид кремния хорошо работает на сжатие и практически не работает на растяжение и изгиб.

Учитывая эти особенности, выпускаются подшипники, в которых керамические элементы испытывают только нагрузки на сжатие при сохранении стабильного радиального зазора в паре трения на всех режимах.

Предложена “втулочно-пальцевая” конструкция радиального подшипника, в котором поверхность скольжения образована отдельными элементами, “пальцами”, из карбида кремния. Данная конструкция, благодаря наличию промежутков между “пальцами”, гарантирует надежную смазку подшипника и эффективный теплоотвод от трущихся элементов. При сохранении постоянного зазора в трущихся парах, работоспособность такого подшипника обеспечивается при температурах от -60 +300°С. “Пальцы” могут располагаться как параллельно оси вращения вала, так и под углом к ней, улучшая вибрационную характеристику подшипника.

Осевой (упорный) подшипник скольжения выполняется моноблочной конструкции и не содержит многозвенных механизмов, свойственных традиционным конструкциям типа «кингсберри». Подвижность рабочих сегментов обеспечивается за счет упругих деформаций несущих фрагментов сегментного блока. Конструкция избавлена от высоких контактных напряжений, постоянного трения и износа, сохраняет заложенные характеристики пар трения в процессе эксплуатации, обладает высокими показателями технологичности, надежности и гарантированного срока службы. Сегодня в промышленной эксплуатации находятся изготовленные НПЦ АНОД подшипники с удельной нагрузкой 35…40 кг/см2 , а опытную проверку (стендовые испытания) прошли подшипники с удельной нагрузкой 48…50 кг/см2.

Таким образом, по подшипникам скольжения достигнуты следующие эксплуатационные показатели:

Высокая несущая способность;
Простота и надёжность конструкции;
Технологичность изготовления;
Моноблочное исполнение;
5 – летний межремонтный пробег;
Скорость скольжения, до 100 м/с;
Удельная нагрузка, до 50 кгс/см2;
Диаметр вала, от 50 до 200 мм.
Рабочая среда: любая жидкость.

В настоящее время прошли ревизии подшипниковых узлов насосов (изготовления ООО НПЦ «АНОД» на подшипниках скольжения) после 6 лет эксплуатации. Состояние поверхностей скольжения – состояние нового изделия. Минимальный набор приборов контроля (давление, уровень, температура, вибрация) и внимание обслуживающего персонала позволили получить отменные результаты. Наработка более 40 000 часов на первых изделиях. Суммарная наработка всех подшипников скольжения, изготовленных НПЦ АНОД, составляет более 8 000 000 часов.

Блок подшипниковый уплотнительный с подшипниками скольжения и торцевыми уплотнениями

Анализ результатов эксплуатации насосных агрегатов показал, что наиболее уязвимыми узлами насосов являются опорно-уплотнительные системы. С целью решения проблем, связанных с недостатками в работе этих двух систем, был разработан и освоен в производстве БПУ – блок подшипниковый уплотнительный, БПУ объединяет в едином корпусе разнесенные ступени двойного торцового уплотнения с размещенными между ними упорными и радиальными подшипниками скольжения. Такое размещение уплотнений и подшипников позволяет осуществить их охлаждение и смазку как затворной жидкостью, так и перекачиваемой средой.

В результате:

увеличена жёсткость консольного участка вала за счет максимально возможного приближения радиального подшипника к рабочему колесу и увеличения расстояния между подшипниками;
существенно улучшены вибрационные характеристики насоса;
исключена автономная масляная система смазки подшипников, так как БПУ имеет общую систему обеспечения работоспособности для подшипников скольжения и торцовых уплотнений;
улучшены условия работы трущихся поверхностей подшипников скольжения и торцовых уплотнений, так как охлаждение и смазка их осуществляются чистой затворной жидкостью.
увеличен межремонтный пробег;
подшипники скольжения способны работать практически на любой среде;
осуществляется непосредственный контроль над температурой смазки;
простая схема проведения вибродиагностики;
имеется возможность диагностирования состояния проточной части по величине и направлению осевой силы.

Проводимые работы позволили обеспечить надёжное функционирование наиболее нагруженной части оборудования предприятий энергетического комплекса, нефтепереработки и химических производств в части подшипников скольжения и БПУ при следующих показателях:

простота и надёжность конструкции, моноблочное исполнение, возможность испытания отдельного опорного уплотнительного узла в заводских условиях и последующей поставки заказчику без разборки на составные части;
частота вращения вала, об/мин до 5 000;
скорость скольжения, м/с до 100;
удельная нагрузка на сегменты, кг/см2 до 50;
рабочая среда: масло, вода углеводороды.

Из изложенного не следует, что НПЦ «АНОД» удалось решить все проблемные вопросы эксплуатации. Однако, по многим насущным задачам заказчиков были найдены и реализованы в разработках конструктивные и технологические решения, позволившие повысить надёжность, срок службы и ресурс работы оборудования, повысить его экономичность.

Современные торцевые уплотнения вала центробежных компрессоров и нагнетателей

Добавить комментарий

Современные торцевые уплотнения вала центробежных компрессоров и нагнетателей

Эксплуатационная надежность турбокомпрессорных машин в значительной степени зависит от работы уплотнительных узлов, герметизирующих вращающийся ротор. Одной из важнейших проблем современного машиностроения является задача создания надежных и герметичных уплотнений роторов центробежных компрессоров. Это обусловлено, с одной стороны, высокими давлениями уплотняемой среды и окружными скоростями в уплотняющем контакте, с другой стороны – очень жесткими требованиями к герметичности и надежности, которые повышаются вместе с ростом параметров.
Традиционно для этой цели используются бесконтактные уплотнения (щелевые, лабиринтные, плавающие кольца и др.). Наиболее применяемые в компрессорах уплотнения с наружным и внутренним плавающими кольцами, между которыми подается запирающее масло под расчетным давлением, достаточно надежны, но не лишены недостатков:

большие безвозвратные потери масла, особенно при пусках;
низкий ресурс плавающих колец;
повышенная загазованность масла в баке;
колебания перепада давления на внутреннем кольце.

Более перспективными являются торцовые уплотнения, которые обладают высокой герметизирующей способностью, т. е. уровень протечек через них в несколько раз ниже.

Это связано с тем, что гарантированный зазор между уплотняющими поверхностями колец находится в пределах 2…5 мкм, в отличие от щелевых, где зазор достигает десятых долей миллиметра.

Современные двойные уплотнения экономят газ

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

Двойное торцевое газовое уплотнение 100УТДГ

НПЦ «АНОД» в своих уплотнениях для нагнетателей и компрессоров применяет принципиально новые решения в уплотнительной технике, апробированные в оборудовании атомной энергетики, что обеспечивает высокие показатели надежности: длительный ресурс и минимальный уровень протечек.
В ноябре 2001 года НПЦ «АНОД» совместно с АОЗТ «НИКТИТ» (г. Санкт-Петербург) провел стендовые испытания специально разработанного и изготовленного комплекта уплотнений вала центробежного нагнетателя Н47-74-1 в составе агрегата ГПА–4РМ. Высокие параметры работы нагнетателя и небольшой осевой габарит посадочного места заставили применить особые конструктивные решения при проектировании уплотнения. Уплотнение блочной конструкции, двойное, с принудительной циркуляцией затворного масла. С целью обеспечения надежности и высокой герметичности на частотах вращения ротора (7000…11000 об/мин) антифрикционные кольца выполнены из материала с высоким модулем упругости — карбида кремния. Одной из особенностей уплотнения является то, что оно рассчитано на работу в стояночном режиме при давлении до 10 МПа. Агрегат, установленный на КС Касимовского ПХГ, наработал 25 000 часов при более 300 пусках — остановах, безвозвратные потери масла составляют 0,022 кг/час, что на порядок ниже заявленных в техническом задании.

В 2011 году пущены в эксплуатацию холодильные компрессоры Д203ГЦ1-710 на станции охлаждения газа СОГ-4 КС «Ямбургская». Компрессоры изготовлены Сумским МНПО им М. В. Фрунзе и оснащены двойными торцовыми уплотнениями 130УТДГ2. Уплотнения реализовали заветную мечту газовиков: они рассчитаны на работу в длительном стояночном режиме без сброса газа из полости нагнетателя и без включения масляного насоса для поддержания давления масла.
В случае использования двойных торцовых уплотнений 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.
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 одинарных торцовых). В корпусах компрессоров требуется выполнение канала для отвода масла из уплотнения.

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;
уменьшить мощность винтовых насосов высокого давления;
не сбрасывать перекачиваемый газ из контура компрессора и прилегающих трубопроводов при остановах агрегата.

Опыт проектирования и эксплуатации с 1996 года

Схема одинарного торцевого газового уплотнения 150УТГ

Отличительной особенностью уплотнений НПЦ «АНОД» с гидрозатвором является не только минимальный уровень протечек (0,05…0,1 кг/ч) масла в перекачиваемый газ, но и высокая его стабильность, независимо от перепада давления, частоты вращения ротора и температуры. Такие высокие показатели качества и надежности обусловлены конструктивными особенностями уплотнений, обеспечивающими постоянство формы и величины зазора в уплотняющем стыке. Поскольку конструкция уплотнения представляет собой сложную систему, состоящую из многих деталей, жестко соединенных между собой и находящуюся под воздействием многих факторов (давления, температуры, центробежных сил, реакции опорных колец и пр.), задача сохранения расчетной формы уплотняющего зазора становится практически неразрешимой. Поэтому, между находящимися в контакте кольцами пары трения и взаимодействующими деталями конструкции сохраняется только связь, необходимая для нормального функционирования узла.

Основными факторами, воздействующими на элементы уплотнения центробежных нагнетателей и компрессоров, являются частота вращения ротора, вибрация, осевые перемещения ротора, перепад давления между запирающим маслом и уплотняемым газом, температура уплотняемого газа.
При разработке уплотнений для такого класса механизмов НПЦ «АНОД» придерживается следующих принципов проектирования:

минимальные диаметральные размеры вращающихся элементов, что значительно снижает потери на трение,
поперечное сечение кольца — квадрат или прямоугольник, исходные поверхности колец, при этом, практически не искажаются под действием статического давления, температуры и центробежных сил,
для защиты вращающегося кольца от действия центробежных сил рекомендуется посадка его в опорный элемент с расчетным натягом по наружному диаметру, а также использование бандажа из металла с близким по величине коэффициентом термического расширения, установленного на вращающееся кольцо,
допуск параллельности рабочих поверхностей кольца пары трения составляет 0,005…0,008 мм,
отсутствует биение опорного торца вращающегося элемента с установленным в нем кольцом пары трения,
вращающееся кольцо пары трения имеет угловую подвижность для компенсации перекосов ротора в радиальных опорах при переходных режимах работы нагнетателя (компрессора),
перепад давления между запирающим маслом и уплотняемым газом составляет от 0,1 до 0,6 МПа,
тепло-гидравлический расчет для определения расхода запирающего масла через затворную камеру выполняется с учетом мощности тепловыделения уплотнением и температурных условий в месте размещения уплотнения;
выполняется прочностной расчет уплотнения с целью анализа напряженно-деформированного состояния элементов от действия давления среды, температуры, механических нагрузок и центробежных сил (программа ANSYS).
блочное исполнение (в состоянии монтажной готовности);
выполняется подбор материалов (металл, резина, пара трения);
установка в оборудование без какой-либо доработки посадочных мест в корпусе и на валу;
поставка уплотнений в комплекте с инструментом и приспособлениями для монтажа.

НПЦ «АНОД» с 1996 года занимается оснащением масляными уплотнениями центробежных нагнетателей магистральных газопроводов ОАО «ГАЗПРОМ». В настоящее время НПЦ «АНОД» тиражирует уплотнения вала для нагнетателей типа: 235-21-1 (130УТГ1), 235-28-1(150УТГ), 370-14-1(120УТГ), 370-18-1(140УТГ), 520-12-1(145УТГ), 650-21-2(200УТГ). Для каждого типа нагнетателя проектировалось уплотнение с элементами унификации: типоразмеры резиновых колец, размеры колец пары трения, крепежные изделия. В настоящее время более 2000 уплотнений производства НПЦ «АНОД» эксплуатируются в составе нагнетателей газоперекачивающего оборудования предприятий ОАО «ГАЗПРОМ». Согласно справкам этих предприятий усредненная величина безвозвратных потерь масла в перекачиваемый газ составляет 0,12…0,2 кг/час на нагнетатель, а годовая экономия турбинного масла исчисляется десятками тонн. Блочное исполнение уплотнений, применение инструмента и специальной оснастки гарантирует качественный и безошибочный монтаж.

Одинарное торцевое газовое уплотнение 130УТГ1

Следует отметить, что уплотнения успешно работают в диапазоне окружных скоростей 40…50 м/с, перепада давления «масло-газ» до 6 кгс/см2 и давлении перекачиваемого газа до 80 кгс/см2 при уровне протечек масла 0,05…0,1 кг/ч. Конструкция уплотнений обеспечивает ресурс уплотнений до 50 000 часов при мелком ремонте: замена резиновых колец, замена деталей поводкового устройства, при необходимости — притирка пар трения.

Материал пар трения – карбид кремния. Температуростойкая резина марки СБ-26 гарантирует работоспособность уплотнения в течение назначенного ресурса уплотнения.

Одна из значимых работ НПЦ «АНОД» – разработка торцовых уплотнений типа 110УТГП, предназначенных для замены щелевых уплотнений в высокооборотных (8300 об/мин.) нагнетателях природного газа НЦ-6,3. Уплотнение представляет собой блок, состоящий из корпуса со сквозными отверстиями для прохода масла, передней и задней крышек. Внутри блока размещаются: основное — торцовое одинарное, и вспомогательное – щелевое, уплотнения. Торцовое уплотнение имеет подвижный уплотняющий контакт между двумя кольцами пары трения, одно из которых размещено во вращающейся вместе с валом втулке, а другое – неподвижное, установлено в обойме, поджимаемой комплектом пружин.

Схема одинарного торцового уплотнения газового 98УТГ

Вспомогательное щелевое уплотнение выполнено в виде обоймы, содержащей два плавающих кольца, внутренний диаметр которых образует с хвостовиком вращающейся втулки радиально-щелевое уплотнение. Каждое плавающее кольцо торцевым пояском контактирует с притертой поверхностью закаленного седла Г-образной формы, имеет возможность перемещаться в радиальном и осевом направлениях и подвешено на 4 радиально установленные пружины сжатия. Внутренняя поверхность плавающих колец имеет баббитовую наплавку, а ответная поверхность хвостовика вращающейся втулки – износостойкое покрытие.
Основное торцовое и вспомогательное щелевое уплотнения разделяет кольцевая затворная камера, в которую поступает запирающее масло под давлением, превышающим давление перекачиваемого газа на величину перепада «масло – газ» — 0,1…0,6 МПа, обеспечиваемого регулятором перепада давления (РПД).
Отличительной особенностью данного щелевого уплотнения является то, что осевая длина плавающего кольца уменьшена до 0,15 диаметра вала, что позволило уменьшить массу кольца и избавиться от реакции на перекосы вала. При этом перепад давления между затворной камерой и атмосферой делится поровну между двумя кольцами, поэтому осевая сила, действующая на каждое кольцо, снижается вдвое, а значит, меньше удельное контактное давление на торцовом уплотняющем пояске. Пружины сжатия, на которые подвешено плавающее кольцо концентрично оси вращения ротора, расставлены таким образом, что гидродинамические центрирующие силы превалируют по величине над силами трения в торцовом стыке, а собственная частота кольца существенно повышается. Радиальный зазор между плавающим кольцом и вращающейся втулкой выбирается из условия обеспечения расхода запирающего масла достаточного для охлаждения основного и щелевого уплотнений.
Благодаря конструктивным мерам (уменьшение диаметра вращающихся деталей основного уплотнения, применение новых материалов) затраты на трение вращающихся элементов с кольцами пар трения сведены к минимуму и составляют не более 3,5 кВт на уплотнение. Вращающаяся втулка уплотнения фиксируется на роторе специальным цанговым зажимом. Все элементы уплотнения, устанавливаемые на ротор нагнетателя, изготовлены с высокой точностью и не требуют балансировки в составе ротора.
Для проверки правильности концепции разработки и изготовления опытного комплекта (2 шт.) были проведены испытания по специальной программе в составе нагнетателя НЦ — 6,3 – 56/1,45 в Приокском ЛПУМГ ООО «Газпромтрансгаз Н. Новгород». Испытания подтвердили работоспособность разработанного уплотнения в штатных условиях и были получены следующие результаты:

протечки масла в газ на нагнетатель составили 0,24 кг/ч,
полное отсутствие загазованности масла,
высокая стабильность установленного 0,15 МПа перепада давления «масло – газ»,
подогрев масла тепловыделениями уплотнения 22…25ºС,
износ баббитовой наплавки плавающих колец и колец пар трения торцового уплотнения отсутствует,
производительность насоса подачи запирающего масла нагнетателя достаточна для обеспечения температурного режима уплотнений.

Схема комбинированного торцевого газового уплотнения 110УТГП

Первый комплект уплотнений 110УТГП эксплуатируется в составе нагнетателя НЦ-6,3-56/1,45 на КС «Ворсменская» Приокского ЛПУМГ ООО «Газпром трансгаз Н. Новгород» с 10.05.2000 года.

В феврале 2002 года уплотнения прошли межведомственные испытания со следующими результатами: протечки масла в газ на нагнетатель составили 0,24 кг/ч против 0,4…0,8 со штатным уплотнением. Наработка агрегата на настоящий момент составляет более 40 000 часов. Единственная ревизия данных уплотнений проводилась после наработки 36 000 часов. Были заменены резиновые уплотнительные кольца и притерты кольца пары трения.
Конструкция данного уплотнения, как и всех прочих, защищена патентом РФ.
Результаты эксплуатации уплотнения вала нагнетателя НЦ-6,3-56/1,45 доказывают, что разработка торцовых уплотнений с большими окружными скоростями (более 50 м/с) и низким уровнем утечек затворного масла — разрешимая задача.

Схема комбинированного торцевого газового уплотнения 160УТГП1

На базе опыта, полученного в процессе разработки конструкции уплотнения для нагнетателя НЦ-6,3-56/1,45, НПЦ «АНОД» по заданию НПО «ИСКРА» (г. Пермь) разработал и поставил 8 комплектов торцовых уплотнений типа 150УТГП и 150УТГП1 к сменным проточным частям СПЧ76/1,44 и СПЧ76/1,35 нагнетателей ГПА-Ц-16 (ноябрь 2001г., декабрь 2002г.) для КС «Кунгурская», КС «Новокомсомольская», КС «Ныдинская». Конструктивный подход остался прежним, т.е. уплотнительный узел состоит из уплотнения одинарного торцового и вспомогательного щелевого с двумя плавающими кольцами. Приемо-сдаточные испытания первых двух комплектов уплотнений для СПЧ76/1,44 выполнены на стенде предприятия «Компрессорный Комплекс» (г. Санкт-Петербург) при перепаде давления «масло – газ» (0,3…0,4 МПа) на номинальной частоте вращения ротора в течение 12 часов.
С высокими показателями надежности работают уплотнения 150УТГП3 00.00 в составе агрегатов ГПУ-16 на линейной ГКС Пильнинского ЛПУМГ ООО «Газпром трансгаз Н. Новгород». Наработка первых комплектов уплотнений превышает 40 000 часов, удельный расход масла на нагнетатель — не более 0,2 кг/ч. Колебания перепада давления «масло-газ» — в пределах 0,04…0,06 кг/см2.
В 2012 годуреализована программа на КС Ставропольского УПХГ по полной замене щелевых уплотнений на торцовые типа 125УТГП в нагнетателях Ц-6,3/51 и Ц-6,3/100. Основные требования, предъявляемые к нагнетателям, эксплуатирующимся на станциях ПХГ — это минимальные утечки масла и повышенная надежность оборудования.
Наряду с проектированием и изготовлением масляных уплотнений в НПЦ «АНОД» ведутся работы в новом направлении – освоении производства сухих газодинамических уплотнений (СГУ) совместно с предприятием «Грейс-инжиниринг». В настоящее время предлагаем поставку запасных частей, выполнение ремонта, обслуживания и испытаний систем СГУ любых производителей, включая зарубежных.
Работы НПЦ «АНОД» в области уплотнительной техники доказывают возможность применения торцовых уплотнений на окружных скоростях до 80м/с, давлении — до 10,0МПа и температуре уплотняемой среды — до 200°С. Уплотнения с гидрозатвором менее критичны к перекосам ротора в подшипниковых опорах и высоким уровням вибрации (до 50 мкм). Уровень протечек масла в перекачиваемый газ уплотнений производства НПЦ «АНОД» почти на порядок меньше чем у существующих уплотнений. При многих преимуществах известных сухих уплотнений, малорасходные уплотнения с гидрозатвором способны с достаточной надежностью и малыми затратами герметизировать валы высокооборотных механизмов и, таким образом, продлить эксплуатацию достаточно большой части парка газоперекачивающего оборудования ОАО «ГАЗПРОМ» и компрессоров предприятий нефтехимических производств.

Сокращаем затраты на эксплуатацию и ремонт оборудования

С 1996 года НПЦ «АНОД» изготовил и поставил газотранспортным предприятиям ОАО «Газпром» более 2000 комплектов торцовых уплотнений для ГПА.
За указанный период конструкция торцовых уплотнений постоянно модернизировалась в целях повышения надежности и исходя из появления новых современных материалов.
В 2012 году в целях повышения качества и увеличения межремонтного ресурса конструкция уплотнений типа УТГ и УТГП была модернизирована. Был сменен поставщик основных комплектующих деталей — колец из карбидо-кремниевого материала на иностранную фирму, одного из мировых лидеров по их изготовлению, т. к. отечественные производители указанных изделий не обеспечивают необходимое качество материала. Исходя из пожеланий предприятий, эксплуатирующих ГПА, комплектуем каждое уплотнение дополнительным комплектом монтажных РТИ (резиновых колец).
В связи с вышеизложенными и во исполнение Плана мероприятий Председателя Правительства РФ Д. А. Медведева № 6732п-П9 от 11.11.2013г. и письма ОАО «Газпром» исх. № 03-2293 от 12.12.2013 НПЦ «АНОД» предлагает особо обратить внимание на возможность уменьшения издержек на ремонт ГПА и рассмотреть вопрос проведения ремонтов имеющихся в эксплуатации торцовых уплотнений с одновременным выполнением их модернизации. Стоимость ремонта и модернизации торцовых уплотнений значительно ниже цен новых уплотнений.