Повышение эффективности работы насосного оборудования и запорно-регулирующей арматуры за счет применения уплотнительных материалов на основе терморасширенного графита

НАСОСЫ И АРМАТУРА

A.A. Плесовских, ОАО «Юганскнефтегаз» НК «Роснефть»

повышение эффективности работы насосного оборудования и запорно-регулирующей арматуры за счет применения уплотнительных материалов на основе терморасширенного графита

Эксплуатационная безопасность, срок службы и экономичность оборудования в значительной мере зависит от безотказного функционирования сальниковых уплотнений.

В связи с этим основные требования, которые предъявляются к сальниковым уплотнениям: обеспечение герметичности в течение всего межремонтного периода, минимальные потери на трение, отсутствие коррозии штоков, а так же большой ресурс, позволяющий существенно увеличить межремонтный период.

В связи с этим материал набивок должен обладать: термостойкостью, стабильностью механических свойств и объема в течение всего срока эксплуатации, износостойкостью и сопротивлением экструдированию, низким коэффициентом трения, химической инертностью и нетоксичностью. Также немаловажными являются стоимость и доступность набивок. Применяющиеся длительное время для уплотнения сальниковых узлов арматуры и насосного оборудования материалы не могут отвечать указанным требованиям в полной мере. С начала 90-х годов началось применение для уплотнения соединений арматуры колец, изготовленных из терморасширенного графита (ТРГ). Опыт эксплуатации терморасширенного графита в качестве материала для уплотнения арматуры показал, что он наиболее полно отвечает требованиям обеспечения герметичности узлов армату-

ры, так как материал не выгорает, не стареет, не затвердевает, его свойства не изменяются в процессе длительной эксплуатации, мягкость и низкий коэффициент трения позволяют увеличить ресурс и межремонтный период, коррозионная активность уплотнений из ТРГ существенно ниже асбестовых. Его применение особенно эффективно в арматуре, эксплуатируемой при больших давлениях и температуре. Терморасширенный графит (ТРГ) является материалом нового поколения. Обладая всеми положительными качествами графита - термостойкостью, химической стойкостью, низким коэффициентом трения, терморасширенный графит имеет пластичность, позволяющую формовать изделия из него без введения какого-либо связующего. На пластичность расширенного графита не оказывают влияния ни повышенные температуры, ни термоцикли-рование, ни время. Характеристики изделий из ТРГ:

• Уплотнения из ТРГ очень надежны и не требуют дополнительного обслуживания.

• В отличие от асбеста, теряющего с течением времени эластичность, массу и объем (что требует периодического дополнительного уплотнения соединений), изделия из ТРГ лишены

этих недостатков.

• В отличие от фторопласта, не выдерживающего высоких температур и давлений, изделия из ТРГ работают при температурах до 5600С и выше (в зависимости от условий эксплуатации) и давлении 400 атм.

• В отличие от углеродных набивок, выдерживающих большие температуры, но проницаемых для газов и жидкостей, изделия из ТРГ абсолютно непроницаемы уже при плотности 1 г/см3.

• Изделия из ТРГ многофункциональны: они пригодны для работы в кислотах, щелочах и других агрессивных жидкостях и растворах; органических растворителях; нефти и питьевой воде, следовательно, отпадает необходимость держать на складах набивки и уплотнения различного назначения.

• Ресурс работы по пути скольжения для асбеста составляет 600 метров, для изделий из ТРГ - 10 000 метров.

• Терморасширенный графит очень мягок, поэтому оказывает минимальное воздействие на соприкасающиеся с ним металлические поверхности (шток задвижки, вал насоса и др.).

В настоящее время для производства

ТРГ используется крупночешуйчатый

графит. Природно-кристаллический

графит окисляют в химическом реак-

Таблица 1. Сравнение эксплуатационных характеристик набивок различных марок и набивки из ТРГ

Материал набивки Среда Ресурс скольжения по стали, метров Срок эксплуатации, лет Ресурс

Давление, МПа Температура, Общ. срок В составе изделия Гарантированный Полный средний

АГИ 25 565 300 20 15 3000 11000

АФТ 31 250 150 5 3 1500 6000

АП 4,5 300 100 5 3 1000 3000

ТРГ 40 565 10000 Не ограничен Не ограничен 10000 30000

40 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

\\ № 9 \\ сентябрь \ 2006

The modern face of German Engineering

9

Технические изобретения, как правило, более известны, чем их авторы. Сегодня наши Tiger-tec - режущие сплавы и Xtra-tec - инструменты знает каждый специалист. Самое же главное - это люди, стоящие за нашими высококачественными продуктами. Только благодаря их ноу хау инжиниринга, опыту, технической поддержке и увлеченности каждый проект по обработке металлов резанием завершается очередным успехом. Мы называем это: «Современный подход к решению инженерных задач в Германии».

Филиал кампании Мантанаарка Валыар Варкцойг Газш(Х- а Рассии

191124 Санкт-Петербург Синопская набережная, д. 50 А Тел: +7 812 334 54 56 Факс: +7 812 334 54 92 Email: info.wru@walter-ag.com

WALTER

НАСОСЫ И АРМАТУРА

Таблица 2. Влияние содержания механических примесей в перекачиваемой жидкости и марки сальниковой набивки на работу насоса

Параметр ЦППН-8

Марка применяемой набивки

АФТ АП АГИ АФТ АП АГИ

Марка насоса Ц НС 300x480 Ц НС 300х300

Периодичность замены сальниковых колец, час. 184 336 327 920 1440 1260

Периодичность замены роторной гайки, час. 1361 1688 2316 4600 5200 5200

Периодичность проведения капитального ремонта, час. 1985 3454 3988 6000-8000

Плановый МРП, час 10000 8600

Среднее содержание мех. примесей в жидкости, мг/л. 455 128

торе с концентрированной серной кислотой в присутствии перекиси водорода . Перекись водорода необходима для обогащения смеси атомарным кислородом, который «подтравливает» поверхность частиц графита, способствуя внедрению серной кислоты в межслоевое пространство кристаллической решетки.

Процесс термического расширения заключается в том, что окисленный графит подвергают термоудару со скоростью нагрева 400^600°/сек. Благодаря высокой скорости нагрева происходит

резкое выделение газообразных продуктов разложения внедренной серной кислоты из кристаллической решетки графита. В результате межслой-ное расстояние увеличивается ~ в 300 раз, и маленькая чешуйка графита принимает форму «червячка» длиной 610 мм. В процессе термообработки происходит выделение паров воды, сернистого и серного ангидридов. Отделение этих веществ должно происходить быстро и при температурах выше 4000С в связи с возможностью конденсации и адсорбции вышеука-

занных продуктов разложения на распушенном (расширенном) графите при более низких температурах, что приведет к увеличению коррозионной активности материала. Именно качественное разделение графита и газовой фазы при температуре значительно выше 4000С позволяет обеспечивать содержание серы менее 0,15% в ТРГ. Это приводит к снижению кислотности получаемого материала до нейтральной и слабощелочной среды (для водной вытяжки рН>7,0), что обеспечивает уменьшение коррозионной активности изделий из ТРГ (коррозии металлических поверхностей в месте контакта с уплотнительным материалом). Расширенный графит обладает хорошо развитой поверхностью и благодаря этому он хорошо прокатывается в фольгу и прессуется. Процесс прокатки можно разделить на три стадии. На первой стадии из свободно насыпанного терморасширенного графита формируется графитовый мат с низкой плотностью, на второй стадии мат прокатывается до необходимого размера, на третьей стадии происходит калибровка. Преимущество крупночешуйчатого

о Е

ИОНЕРНОЕ

О Б

Е с т в О

РЯЗАНСКОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

Пневмоприводы ПЗ для клиновых задвижек предназначены для установки на клиновые задвижки с выдвижным шпинделем и управления процессом открытия-закрытия задвижек в дистанционном режиме. Пневмоприводы ПЗ выпускаются для задвижек диаметром 50...600 мм с условным давлением 1,6—6,3 Мпа.

Агрегаты электронасосные мембранные дозировочные АЭМД предназначены для объемного дозирования высокоагрессивных, токсичных и вредных текучих сред и жидкостей.

Агрегаты выпускаются на подачу 1,0...10000 л/час, напором до 25 МПа

Широкая гамма регулирующих и отсечных клапанов условным диаметром от 10 до 250 мм и условным давлением до 32 МПа, предназначены для регулирования расхода потока рабочей среды в системах автоматического управления технологическими процессами

Также Вас заинтересуют поплавковые уровнемеры УПП и УПТ, устройства контроля и регулирования электрического режима и уровня раздела сред в технологических аппаратах ЭЛИТА, системы дистанционного зажигания факела СЗФ и СЭГФ, машина трения четырехшариковая ЧМТ-1 и многое другое.

390046, РОССИЯ, г. Рязань, ул. Введенская, 115 тел./факс: +7 (4912) 44-53-23, 25-39-11, 24-14-43

производство трубопроводной арматуры

Россия, 141400, Моск. обл., г. Химки, ул. Репина, б Тел./факс: (495) 572-2488, 572-3644, 573-8451 E-mail: info@giras.ru http://www.giras.ru

ЛАУРЕАТ ПРЕМИИ

«РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ОЛИМП»

КРАНЫ ШАРОВЫЕ: ЭМ 6-300 мм, РМ до 25 МПа

муфтовые, фланцевые, межфланцевые, под приварку, штуцерные Ы с обогревом, с контролем протечек

с ручным электрическим и пневматическим управлением

материал корпуса: углеродистая, холодостойкая и нержавеющая сталь

ЗАДВИЖКИ ШИБЕРНЫЕ: ОМ 50-300 мм, РМ до 16 МПа

ГАРАНТИЯ КАЧЕСТВА:  100% испытания продукции

2 года гарантии

графита состоит в том, что при его расширении образуются крупные «червячки», которые легче и качественнее прессуются. Это объясняется тем, что «червячки» имеют большую площадь поверхности, следовательно, увеличивается сила сцепления между частицами. Фольга, полученная при прокатке крупных «червячков» имеет лучшие механические свойства (прочность и пластичность), что существенно сказывается на качестве конечной продукции: колец, нитей и др. Прокатанную фольгу разрезают с помощью дисковых ножниц на тонкие ленточки необходимой ширины и сматывают на кассеты. Таким образом, получают заготовки для прессования колец и получения нити для плетения сальниковой набивки. Основные факторы, негативно влияющие на работу насосов - это высокое содержание газа и большое содержание механических примесей в перекачиваемой жидкости (особенно на тех месторождениях, где производится ГРП). Рассмотрев влияние использования различных марок сальниковых уплотнений, применяемых на насосах марки ЦНС 300х120-600, на периодичность их замены и на продолжительность меж-

ремонтного периода насосов ЦППН-8 (в режиме ДНС) и ДНС-3 ЦППН-1 (таблица 2) можно сделать вывод, что использование сальниковой набивки на основе асбеста в данных условиях приводит к быстрому износу роторной гайки и частой замене сальниковых колец. Этот факт обусловлен физико-химическими свойствами данных типов сальниковой набивки, а также свойствами перекачиваемой жидкости. В частности высокое содержание крупных механических примесей (частицы до 1.4 мм в эмульсии, поступающей на ЦППН-8), попадающих в сальниковую камеру, приводит к повышенному трению сальника по валу и является основной причиной быстрого износа сальника, а так же роторной гайки и рубашки вала. Таким образом, набивки на основе асбеста не обеспечивают стабильную эксплуатацию насосного оборудования. Количество ремонтов по причине необходимости замены роторной гайки или рубашки вала в некоторых случаях в 3 - 4 раз выше нормы. Испытание сальниковой набивки на основе терморасширенного графита в условиях ДНС-3 (ЦППН-1 УПНиГ ОАО «Юганскнефтегаз») показало достаточно высокие результаты. Набивка от-

работала на насосе около 7000 часов без замены, при этом износ роторной гайки и рубашки вала были минимальными, что при использовании набивок на основе асбеста невозможно. В цехе подготовки и перекачки нефти №8 ОАО «Юганскнефтегаз» была установлена сальниковая набивка на основе ТРГ на «коренной» задвижке Ду 500 Ру 64. После установки данной набивки пропуск нефти по сальнику прекратился. По настоящее время нет необходимости в замене либо подтяжке сальника.

Набивки ТРГ предназначены для работы на паре и воде, нефти и нефтепродуктах, агрессивных химических средах, их наличие на складе гарантирует решение практически всех проблем связанных с процессами герметизации. В связи с этим нет необходимости приобретать и хранить на складе много различных уплотнительных материалов - резин, фторопластов, асбеста, ХБ и прочих. Более дорогая набивка ТРГ позволяет экономить деньги за счет существенного снижения общего потребления набивок, уменьшения затрат на эксплуатацию и безаварийной работы оборудования.

WWW.NEFTEGAS.INFO

\\ насосы и арматура \\ 43