Торцовые уплотнения модульного типа, уплотнительные комплексы.

   В нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности, на производственно - технологических линиях используются среды, утечки в атмосферу которых, по условиям техники безопасности и охраны окружающей среды, недопустимы. Обсуждая вопрос об обеспечении герметичности вала насоса, следует говорить не просто о выборе или разработке уплотнения, а о создании уплотнительного комплекса.

   Уплотнительный комплекс насосов, перекачивающих указанные среды, состоит из уплотнительного узла модульного типа и системы обеспечения. Разработка хорошего уплотнительного узла при плохой системе обеспечения (и наоборот) не дает возможности говорить об успешности обеспечения надежного уплотнения вращающегося вала.

   Уплотнительный узел модульного типа (в нефтепереработке допускаются лишь модульные конструкции) состоит из основного и вспомогательных (одного или нескольких) торцовых уплотнений. Основное уплотнение выполняет функции герметизации рабочей среды. В двойных торцовых уплотнениях основным является внутреннее, контактирующее с рабочей средой. Наиболее распространенными, экономически оправданными и рекомендуемыми требованиями API 682 к применению является компоновка одинарных  уплотнений в двойные по схеме "тандем".  Вспомогательные - это уплотнения щелевого или контактного типа, устанавливаемые в зависимости от их назначения.

   Система обеспечения предназначена для создания оптимальных условий работы торцевых уплотнений (давления, температуры и других параметров) и включает : теплообменник, средства контроля и автоматики, систему трубопроводов обвязки.

   Теплообменник обеспечивает охлаждение буферной (без давления) или затворной (под давлением) жидкости, отводящей фрикционное тепло от пар трения.

   Средства контроля и автоматики позволяют контролировать в системе давление, температуру и уровень затворной жидкости. Система трубопроводов обвязки обеспечивает циркуляцию затворной жидкости и охлаждающей воды. Наиболее типичные системы обеспечения двойных торцовых уплотнений монтируются в схемы по Plan 52, 53 (API 680). Различаются схемы лишь наличием давления в теплообменнике. В Plan 52 теплообменник безнапорный, в Plan 52 - под давлением.

   Основа разработки оптимального уплотнительного комплекса - требования и положения ОСТа 26-06-2028-96 "Насосы общепромышленного назначения. Требования безопасности". Действие стандарта распространяется на центробежные насосы, устанавливаемые во взрыво- и пожароопасных зонах.

   Стандарт определяет требования безопасности к насосам с целью охраны жизни и здоровья человека и окружающей среды.

   Однако с момента разработки в институте "ВНИИГидромаш" данного основополагающего для промышленности стандарта прошло уже несколько десятилетий, и стандарт требует расширения и доработки. Что касается уплотнения для насоса, то в этом стандарте должны появиться такие понятия как: "уплотнительный комплекс" и "системы обеспечения уплотнительного узла".

   Процедура разработки уплотнительного комплекса включает в себя несколько этапов:

1.   Первый этап - изучение условий эксплуатации - является определяющим. Тщательное изучение конкретных условий эксплуатации уплотнений на данной технологической позиции насоса, анализ эксплуатации предыдущих конструкций, проводимый в тесном контакте с механиком предприятия, изучение специфики отрасли промышленности, знание российских и международных стандартов - вот что дает основу для разработки уплотнительного комплекса и в то же время накладывает определенные ограничения на конструкцию.

2.   Следующий этап - выбор типа торцового уплотнения. Основными критериями при этом являются параметры перекачиваемой жидкости: температура и давление в камере уплотнения.

   Все типы рекомендуемых международными стандартами модульных уплотнений можно разделить на 3 основные группы:

• тип А - с вращающимся поджимным узлом;
• тип В - с вращающимся металлическим сильфоном;
• тип С - с неподвижным металлическим сильфоном.

   Уплотнения типа А, с вращающимся поджимным узлом, применяются в насосах, перекачивающих жидкости с температурой до 150 - 200°С. Поджимающее усилие в стыке пар трения обеспечивается набором мелких пружин. В качестве вторичных уплотнений используется О-образные кольца из фторкаучука. Данная конструкция уплотнений наиболее распространена и широко применяется в мировой практике.

   Уплотнения типа В и С, с соответственно вращающимся или неподвижным поджимным узлом, в виде металлического сильфона, применяются в насосах, перекачивающих среды с температурой от 150 - 200°С до 400°С. В качестве вторичных уплотнений в данной конструкции используется терморасширенный графит.

3.   Компоновка уплотнительного узла.

   Предусматриваются 3 основных компоновки уплотнительного узла:

• Компоновка 1 - одинарное торцевое уплотнение со вспомогательным уплотнением.Стандартная компоновка 1 уплотнительного узла представляет собой одинарное внутреннее, гидравлически разгруженное, торцовое уплотнение модульного типа с вращающимся поджимным узлом. Стандартные уплотнения - это уплотнения типа А с использованием набора мелких пружин.
• Компоновка 2 - двойное уплотнение (схема "тандем") без давления буферной жидкости. Данная компоновка представляет собой уплотнительный узел из 2-х одинарных  уплотнений, выполненный в качестве единого модуля с подачей буферной жидкости без давления в пространство между одинарными уплотнениями. Это могут быть последовательно установленные внутренние уплотнения с двумя вращающимися поджимными узлами и двумя ответными кольцами пары трения. Торцовые уплотнения могут быть любого типа (А,В,С).
• Компоновка 3 - двойное уплотнение с двойной гидравлической разгрузкой (схема "тандем") под давлением затворной жидкости.

   Выбор компоновки зависит от требований стандарта по безопасности, температуры и давления перекачиваемой жидкости, наличия твердых включений в рабочей жидкости.

   В соответствии с требованиями российских и международных стандартов в НПК "Герметика" разработаны и изготавливаются уплотнительные комплексы, конструкции которых назначаются на базе разных теплообменников при их различной комплектации, а также узлов одинарных торцовых уплотнений марок 351.Н, 361.Н, 338Н или узлов двойных марок 351/Т.Н. и 338/Т.Н.

Торговые марки одинарных торцевых уплотнений 351.Н, 338.Н

Назначение:   

   -торцовые уплотения  выполняются в соответствии с требованиями API, для условий нефтеперерабатывающих заводов.

Уплотняемые жидкости:   

   - нефть, нефтепродукты и другие жидкости, согласно рекомендациям и ограничениям по ОСТ 26.06.2028-96.

Основные характеристики узла уплотнения:   

   - конструкция модульного типа

   - установка на гладком валу

   - гидравлически разгруженное

   - вращающийся поджимной узел

   - пружина в рабочей среде (351.Н)

   - импеллер (351.Н) - зависимости от выбора схемы API 680.

   - унифицировано для всех нефтяных насосов

   - соответствует API 682.

   - возможно использование для всех схем циркуляции по API 680.

Конструктивные особенности:

• модульная конструкция повышает степень готовности насоса к эксплуатации
• уплотнения полностью адаптированы по присоединительным размерам к нефтяным насосам и не требуют доработки деталей насосов.
• уплотнения снабжены всеми функциональными отверстиями, необходимыми для наиболее типичных подсоединений согласно API.
• каждое уплотнение в сборе испытано на стенде в динамическом режиме и не требует регулировки или разборки перед монтажом.
• легко и просто устанавливается, исключая ошибки при монтаже.

Давление - до 35 кгс/см²; температура - от - 30° С до +150 (210)° С (351.Н) и до + 400 ° С(338.Н); диаметр валов - 30 - 120 мм (351.Н) и 50-90 мм (338.Н).

Исполнение по материалам:   

    - металлические детали - нержавеющая сталь марок К, Е; сильфон - сталь К, хастеллой (338.Н), пружина - сталь К,Е, хастеллой (351.Н), вторичное уплотнение - резина на основе фторкаучука (351.Н), терморасширенный графит (328.Н), материалы пар трения - углеграфит с пропиткой, карбид кремния, карбид вольфрама.

Торговые марки двойных торцевых уплотнений 351/Т.Н, 338/Т.Н

Назначение:   

    - торцовое уплотнение компоновки "тандем", разработанное в соответствии с требованиями API, для условий нефтеперерабатывающих заводов.

Уплотняемые жидкости:   

    - нефть, нефтепродукты, сжиженные углеводородные газы, органические растворители, химически активные среды и другие жидкости, по химико-физическим свойствам сходные с вышеуказанными.

Основные характеристики:   

    - конструкция модульного типа

    - гидравлически разгруженное

    - устанавливается на гладком валу

    - вращающийся поджимной узел

    - импеллер на торцовом уплотнении втрой ступени

    - унифицировано для всех нефтяных насосов

    - соответствует API 682

    - возможно использование для всех схем циркуляции по API 680.

Конструктивные особенности:

• модульная конструкция повышает степень готовности насоса к эксплуатации;
• по присоединительным размерам уплотнения полностью адаптированы к нефтяным и не требуют доработки деталей насосов;
• уплотнения снабжены всеми функциональными отверстиями, необходимыми для наиболее типичных подсоединений согласно API;
• каждое уплотнение в сборе испытано на стенде в динамическом режиме и не требует регулировки или разборки перед монтажом.
• легко и просто устанавливается, исключая ошибки при монтаже.

Давление - до 35 кгс/см²; температура - от - 30° С до +150 (210)° С (351.Н) и до + 400 ° С(338.Н); диаметр валов - 30 - 120 мм (351.Н) и 50-90 мм (338.Н).

Исполнение по материалам:   

    - металлические детали - нержавеющая сталь марок К, Е; сильфон - сталь К, хастеллой (338.Н), пружина - сталь К,Е, хастеллой (351.Н), вторичное уплотнение - резина на основе фторкаучука (351.Н), терморасширенный графит (328.Н), материалы пар трения - углеграфит с пропиткой, карбид кремния, карбид вольфрама.

   При условии правильной эксплуатации оборудования, соблюдении всех предписанных регламентом режимов - срок безаварийной работы уплотнения может исчисляться годами.

   Из всего вышесказанного следует, что правильный выбор конструкции уплотнения вала насоса - процесс достаточно сложный.

   И не всегда специалисты предприятий, занимающиеся эксплуатацией насосных установок или подбором торцовых уплотнений, могут правильно оценить все критерии и параметры. Как свидетельствует практика, выбор уплотнений осуществляется по принципу: замена на подобное либо схожее по конструкции или, что еще проще, -дешевле прежнего.

   И в заключение следует подчеркнуть, что НПК "Герметика" обладает достаточным опытом по проведению обследований парка торцовых уплотнений в целях оптимизации его состава и сокращения номенклатуры запасных частей. Предприятие занимается разработкой новых конструкций применительно к конкретным условиям.

   Мы готовы разработать концепцию выбора торцевых уплотнений для условий отдельного предприятия, цеха или установки, а также оказать помощь Вашим специалистам в выборе оптимальных конструкций.