Page 33 - IE_1_2025_по разворотам

С. В. Олейников, к.т.н., ассоциированный профессор
Л. А.Садыкова, к.т.н., ассоциированный профессор, Западно-Казахстанский инновационно-технологический университет, Казахстан, г. Уральск

БЕЗОПАСНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ

СУХИХ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ УПЛОТНЕНИЙ Рис.2

Схема одноступенчатого СГДУ
НА ЦЕНТРОБЕЖНОМ КОМПРЕССОРЕ загрязнения дорогостоящего катализатора, используемого в ре-

акторах каталитического риформинга на НПЗ. Так, на установке
каталитического риформинга, утечки масла при перекачке водо-
родосодержащего газа сокращают срок службы рениево-плати-
нового катализатора примерно в 3 раза. А учитывая стоимость
такого катализатора, становится ясно, что стоимость катализата
для производства высокооктанового бензина значительно уве-
ПРОАНАЛИЗИРОВАНЫ ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ УПЛОТНЕНИЙ НА ЦЕНТРОБЕЖНЫХ личивается. Что, собственно, сказывается и на конечной продук-
КОМПРЕССОРНЫХ АГРЕГАТАХ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ КАЗАХСТАНА. РАССМОТРЕНЫ ции Атырауского нефтеперерабатывающего завода (АНПЗ).
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ТАКИМИ УПЛОТНЕНИЯМИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ИХ НАДЕЖНУЮ В отличие от «масляных» уплотнений, в «сухих» уплотнениях
И БЕЗОПАСНУЮ ЭКСПЛУАТАЦИЮ НА ПРИМЕРЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА ЦК-1 АТЫРАУСКОГО непосредственного контакта между уплотняющими втулками во
время работы нет и, соответственно, отсутствует нагрев.
НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА.
Описание работы сухого газодинамического уплотнения
(СГДУ). Принцип работы газодинамической ступени, представ-
ленной на рис. 2 заключается в следующем: аксиально-подвиж-
бщеизвестно, что центробежные компрес- ное кольцо 2 совместно с вращающимся кольцом 1 образуют
соры различного типа и назначения широко торцовый уплотнительный зазор. Область высокого давления
применяются в нефтегазовой отрасли для пе- газа P0 отделяется от области низкого давления P2 резиновыми
Орекачки газообразных углеводородных газов. уплотнительными кольцами 3 и 4. Кольцо 4 не препятствует осе-
При этом, одной из наиболее остро стоящих технических вой подвижности кольца 2. На вращающемся кольце 1 лазером
проблем у таких компрессоров, является проблема на- выполнены спиральные канавки глубиной 5 ÷ 10 мкм и углом
дежности уплотнений вала ротора. наклона φ1 и φ2 к наружному радиусу. Рис.3
До 2004 года большинство центробежных компрессоров Следует отметить, что формы канавок, предлагаемые фир- Принципиальная схема системы сухих газодинамических уплотнений
выпускались с торцевыми уплотнениями масляного типа мами-производителями СГДУ, могут быть различными, в зави-
(рис. 1), когда запирание пар трения (неподвижный 1 и симости от таких параметров компрессоров, как скоростных,
вращающийся 2 картриджи) осуществлялось давлением реверсивное или не реверсивное исполнение компрессора, дав-
масла, подаваемого под давлением на 1,5 ÷ 2,0 % выше, не- лением перекачиваемого газа и т.д. В частности, приведенная на
Л. А.Садыкова В отличие от «масляных»
жели давление перекачиваемого газа. рис. 2 форма канавок однонаправленного вращения вала ком-
Однако, проблема при использовании традиционных прессора, получила наибольшее распространение у фирм-произ- уплотнений, в «сухих»
«масляных» уплотнений, состоит в риске перегрева кар- водителей СГДУ: ЗАО «НИИтурбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа», уплотнениях
триджей из-за высоких окружных скоростей, особенно, «JohnCrane», ЗАО «ТРЭМ Инжиниринг», ООО НПФ «Грейс-ин- непосредственного контакта
если при этом и давление среды высокое. Например, при- жиниринг», «EagleBurgmann» и др.
родный газ под давлением 70 кгс/см² и при частоте вра- При вращении кольца 1 (направление вращения показано на между уплотняющими
щения 6500 об/мин очень сложно уплотнить обычным Рис.1 схеме стрелкой с угловой скоростью ω) на тыльных стенках ка- втулками во время работы нет
«масляным» уплотнением. При таких высоких значениях Схема масляного уплотнения навок возникают аэродинамические силы, которые захватывают и, соответственно, отсутствует
давления и скоростей, торцевое уплотнение должно иметь газ из полости с давлением P0 и перемещают его вдоль осей кана-
высокий нормированный уровень протечек между поло- вок к центру. Газодинамическое давление в канавках возрастает нагрев.
стями А и В (рис. 1) для предотвращения перегрева и вы- одних потребителей это «всего лишь» стоимость масла, ча- до некоторого наибольшего значения Pк > P0, распространяясь и
хода из строя картриджей, а, следовательно, всего уплот- сто 1-3 бочки в сутки, как например, в системе масляных за пределы канавок. Далее давление уменьшается в направлении
нения. уплотнений компрессоров RF 2BB-30 фирмы Купер-Бессе- к центру, постепенно достигая значения давления за уплотнени- Долговечность пар трения достигается за счет обеспечения ра-
Основная часть протечек «масло — газ» собирается и мер, работающих в составе газоперекачивающих агрегатов ем P2 . Вследствие влияния аэродинамических сил, действующих бочего зазора между вращающимся 1 и аксиально-подвижным
С. В. Олейников
возвращается в маслобак с последующим выводом газа УМГ «Уральск». между кольцами газодинамической ступени, аксиально-подвиж- кольцом 2 величиной h = 2÷4 мкм, обеспечивающего «сухое»
в факельный резервуар или на свечу. А вот с маслом воз- Утечки масла для некоторых технологических процес- ное кольцо отодвигается от вращающегося кольца («подвсплы- газодинамическое трение в рабочем режиме. При остановках
никает другая проблема. Какое-то количество барьерной сов, создавали свои проблемы, решение которых требова- вает»), образуя уплотнительный зазор h, проходя через который компрессора, герметизация достигается за счет плотного приле-
жидкости (масла) попадает в компримируемый газ. Для ло значительных финансовых затрат. Например, потери от уплотняемый газ составляет утечку Q. гания торцевых поверхностей диска и кольца.

30 I ВЕСНА 2025 ВЕСНА 2025 I 31