Архив метки: сухие газовые уплотнения

Ремонт СГДУ — так ли это просто… (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.)

Коррозия ответственных поверхностей деталей СГДУ

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

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. 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

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.

Восстановительный ремонт СГДУ (сухих газодинамических уплотнений)

В ноябре 2021 г. компания ООО НПЦ «АНОД» получила на восстановительный ремонт партию сухих газодинамических уплотнений производства фирмы EagleBurgmann, эксплуатирующихся на ООО «Южно-Приобский ГПЗ».

Фото 1. Внешний вид СГДУ после проведенного ремонта

Технические характеристики уплотнений:

  • Тип уплотнений: тандем, однонаправленного вращения.
  • Диаметр вала, мм: 98.
  • Температура газа, max (°C): -40…. +190.
  • Давление, динам. ,МПа: 1,7.
  • Давление, стат., МПа: 7,8.
  • Номинальное число оборотов ротора компрессора в минуту: 13100.
  • Материал колец пар трения: карбид кремния.
  • Перекачиваемая среда: попутный нефтяной газ.

Уплотнения были загрязнены, кольца пар трения имели износ. Некоторые металлические детали имели эрозионное повреждение. Полимерные уплотнительные кольца потеряли эластичность. В ходе ремонта уплотнения были очищены от загрязнений. Проведена замена пружин, крепежных элементов, полимерных уплотняющих колец. Поврежденные металлические детали изготовлены вновь. Был проведен ремонт колец пар трения с последующим нанесением алмазоподобного покрытия и газодинамических канавок (фото 2).

Фото 2. Нанесение газодинамических канавок на вращающееся кольцо пары трения

После успешного проведения заводских испытаний в декабре 2021 г. уплотнения были переданы заказчику для дальнейшей эксплуатации.

Износ и повреждения  пар трения в виде сколов от противопроворотных штифтов

Компания ООО НПЦ «АНОД» получила в ремонт комплект сухих газодинамических уплотнений производства фирмы «ТРЭМ-Казань» эксплуатирующихся на газотранспортном подразделении  ООО «Газпром трансгаз Ухта».

Внешний вид сухого газодинамического уплотнения после проведенного ремонта

Фото 1. Внешний вид сухого газодинамического уплотнения после проведенного ремонта

Технические характеристики уплотнений:

  • Тип уплотнений: тандем, реверсивного вращения.
  • Диаметр вала, мм: 188.
  • Давление, динам. ,МПа: 5,51 — 7,21.
  • Давление, стат., МПа: 6,03 — 7,9
  • Номинальное число оборотов ротора компрессора в минуту: 5250.
  • Материал колец пар трения: карбид кремния.
  • Перекачиваемая среда: природный газ.

Уплотнения были загрязнены, кольца пар трения имели износ и повреждения в виде сколов от противопроворотных штифтов. Полимерные и резиновые уплотнительные кольца потеряли эластичность.В ходе ремонта уплотнения были очищены от загрязнений. Проведена замена пружин, крепежных элементов, полимерных и резиновых уплотняющих колец. Поврежденные металлические детали изготовлены вновь, на некоторые из них было нанесено специальное покрытие, позволяющее увеличить срок эксплуатации уплотнения. Пример такой детали показан на фото 2.

Динамическая втулка сухого газодинамического уплотнения с износом на рабочей поверхности.

Фото 2. Динамическая втулка сухого газодинамического уплотнения с износом на рабочей поверхности.

Поврежденные кольца пар трения заменены на новые с последующим нанесением алмазоподобного покрытия. После успешного проведения заводских испытаний в декабре 2021 г. уплотнения были переданы заказчику для дальнейшей эксплуатации.

Тандемные уплотнения с сухой газодинамической ступенью НПЦ АНОД для насосов, перекачивающих сжиженный газ

  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

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
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.

Ремонт сухих газодинамических уплотнений

Компания ООО НПЦ «АНОД» в конце августа 2019 г. получила в ремонт третий комплект сухих газодинамических уплотнений «EagleBurgmann» DGS21/220-TA1(2)-U, эксплуатирующиеся в центробежном компрессоре «MAN TURBO» эксплуатирующемся в ПАО «Газпром».

сухие уплотнения, сухое газовое уплотнение, газовое уплотнение, уплотнение компрессоров, сухие газодинамические уплотнения, уплотнение нагнетателя, торцевое уплотнение компрессора, уплотнение вала компрессора, сухое торцевое уплотнение
Сухие газодинамические уплотнения после ремонта

Технические характеристики уплотнения:
Диаметр вала: 200 мм.
Температура газа min/max (°C): -20/150
Расчетное давление, динам. (бар): 54
Расчетное давление, стат. (бар): 74
Расчетная темп. матер. min/max (°C): -50/200
Номинальное число оборотов в минуту: 3700
Тип вращения роторной части: реверсивное.
Материал колец пар трения: карбид кремния
Перекачиваемая среда: природный газ.

На момент поступления в ремонт уплотнения находились в неудовлетворительном состоянии. Рабочие поверхности пар трения изношены. Сегментные кольца барьерного уплотнения имели критический износ, что повлекло загрязнение основных катриджей уплотнений турбинным маслом. Вторичные уплотнительные элементы потеряли эластичность. Пружины деформированы.
Уплотнения были очищены от загрязнений. Была проведена замена пружин, крепежных элементов, вторичных уплотняющих колец и сегментных колец барьерных уплотнений. Проведен ремонт колец пар трения (притирка,восстановление геометрии газодинамических канавок, нанесение алмазоподобного покрытия). После успешного проведения статического и динамического испытаний комплект уплотнений в ноябре 2019 г. был передан Заказчику для дальнейшей эксплуатации. Срок ремонта данных уплотнений составил чуть больше двух месяцев. Ранее компанией ООО НПЦ «АНОД» уже были отремонтированы 2 комплекта подобных уплотнений, уплотнения в данный момент находятся в эксплуатации.