Page 34 - IE_1_2025_по разворотам

• обеспечивается полная герметичность на стоянке и незначи- Стандарт API СТД 617 определяет минимальные требования и Визуально отслеживать
тельные утечки газа при вращении вала, примерно в 10 раз
меньше, нежели с масляными уплотнениями;
• отсутствует необходимость смазки пары трения маслом или
другой жидкостью за счет использования газовой смазки (га-
рантированный зазор 2 ÷ 4 мкм обеспечивается нагнетанием
газа в уплотнительную щель);
• не требуется существенной доработки корпуса и вала при за-
мене штатного уплотнения на СГДУ;
• упрощается маслосистема (полностью демонтируется масля-
ная система высокого давления, обеспечивающая запирание
трущихся пар), снижаются невосполнимые потери масла и
расход электрической энергии на привод насосов масляной
системы (выводится из эксплуатации электродвигатель мощ-
ностью 37 кВт с непрерывным режимом работы в 8000 часов);
• высокая безопасность и длительный ресурс (срок службы до
100000 ч против 8000 ч для масляных уплотнений);
• незначительные потери мощности на трение;
Рис.4 • снижаются эксплуатационные затраты (регламент — через
Двойное (тандемное) СГДУ ЗАО «ТРЭМ Инжиниринг» 12000 ч);
• исключается попадание масла в перекачиваемый компрессо-
ром газ. В этом случае выдерживается нормативный срок ис-
На Атырауском нефтеперерабатывающем заводе (АНПЗ) пользования катализатора – 15 лет, против 5 при использова-
при непосредственном участии специалистов ТОО «БатысТех- нии масляного уплотнения.
Сервис» провели модернизацию центробежного компрессора С целью унификации, уплотняющие устройства и подшипни-
ЦК-1 установки каталитического риформинга (установка ЛГ-35- ковые узлы со стороны всасывания I и со стороны нагнетания II
11/300-95) цеха №3 с заменой масляных торцевых уплотнений изготавливаются одной конструкции и типоразмера.
«сухими» двойными газодинамическими уплотнениями фирмы При работе компрессора, в его рабочей полости Е давление
«ТРЭМ Инжиниринг», которые обеспечивают повышенную на- перекачиваемого газа возрастает от 3,5÷4,0 МПа на всасе до 5,0
дежность. МПа на выходе. По задуммисной линии часть углеводородного
Принципиальная схема системы СГДУ на ЦК-1, приведена на (УВ) из нагнетающей линии подается в полости А со стороны
рис. 3а. СГДУ состоит из двух ступеней уплотнений: первая (так всасывания I и нагнетания II в виде буферного газа.
называемая рабочая) разделяет полости А и В, вторая ступень Основной рабочей ступенью СГДУ является первая ступень,
(страховочная) полости В и С. Каждая ступень включает враща- именно она обеспечивает герметизацию торцевого уплотнения.
ющую часть, установленную на валу 2, и неподвижную, установ- Вторая ступень является резервной, обеспечивающей гермети-
ленную в корпусе компрессора 1. зацию в так называемом «аварийном режиме». Буферный газ, в
Герметизацию обеспечивает пара трения: вращающийся диск качестве которого выступает перекачиваемый водородосодер-
3А, 3В и аксиально-подвижное кольцо 4А, 4В. жащий газ, служит для «запирания» первой (рабочей) ступени.
Преимущества использования СГДУ по сравнению с масляной Он подается в рабочую полость А с давлением чуть выше дав-
системой уплотнений: ления перекачиваемого газа у ступицы ротора. Утечки буферно-
го газа из полости В через пару трения 3А ÷ 4А сбрасываются
в факельную систему для утилизации (используется в качестве
топливного газа или сжигается на факеле).
«Запирание» второй (страховочной) ступени осуществляется
давлением утечек буферного газа в полости В, а для надежного
отсечения от атмосферы – используется разделительный инерт-
ный газ, подаваемый в полость D. В качестве разделительного
газа используется азот, установки для производства которого,
имеются практически на всех НПЗ. Разделительный газ совмест-
но с некоторыми утечками буферного газа, сбрасываются на све-
чи.
Поскольку сухие газодинамические уплотнения используются,
в основном, для уплотнения валов компрессоров (нагнетателей),
то они изготавливаются по требованиям стандарта для компрес-
соров API 617 «Осевые и центробежные компрессоры и детан-
дер-компрессоры». Некоторые технические требования также
указаны в стандарте API 682 (стандарт по торцовым уплотнени-
ям), так как сухие уплотнения используются также и для уплот-
Рис.5 нения валов насосов.
Схема сигнализаций и блокировок СГДУ
32 I ВЕСНА 2025
дает рекомендации для осевых компрессоров, одновальных и ин-
тегрально-редукторных центробежных компрессоров и детан- техническое состояние
дер-компрессоров специального назначения, которые обрабаты- уплотнений, от которых
вают газ или технологический воздух в нефтяной, химической и в значительной степени зависит
газовой промышленности. Эта часть API 617 определяет общие
требования, применимые ко всем таким машинам. безопасность эксплуатации
Применение газодинамических уплотнений для уплотнения компрессоров, невозможно
валов компрессоров значительно возросло за последние 20 лет вследствие закрытой
ввиду целого ряда преимуществ для потребителя.
Вышеуказанные сухие уплотнения могут иметь следующие конструкции СГДУ.
конфигурации:
• Тандемные уплотнения — как с дополнительным лабиринт- работу и для стравливания газа из отключенного фильтра перед
ным уплотнением, так и без него; заменой его фильтрующего элемента. Манометров, контроли-
• Двойные уплотнения — как с дополнительным лабиринтным рующих давление в фильтрах, регулирующий клапан с ручным,
уплотнением, так и без него; пневматическим или электрическим приводом для поддержа-
• Тройные уплотнения для особо чистых процессов (сочетание ния заданного перепада давлений или расхода буферного газа
уплотнений тандемного и двойного типа для предотвращения на уплотнения и датчиков перепада давлений на диафрагмах или
попадания азота в перемещаемый газ и исключения протечки расхода буферного газа на каждое уплотнение.
перемещаемого газа в подшипниковый узел или в атмосферу). Подсистема подачи разделительного газа в лабиринтные или
Пример двойного СГДУ производства ЗАО «ТРЭМ Инжини- щелевые уплотнения должна включать фильтр, регулятор дав-
ринг» показан на рис. 4. ления типа «после себя» с байпасным краном, датчик давления
Все газодинамические уплотнения проходят стендовые испы- разделительного газа на входе в уплотнения с выдачей сигнала
тания на рабочих параметрах, а также разгонные испытания на при снижении давления ниже нормы и регулирующие вентили
параметрах, превосходящие рабочие. Процедура испытания со- для настройки давления подачи газа на каждое уплотнение.
ответствует стандарту API617. На испытания приглашаются, как Подсистема отвода утечек из внутренних ступеней уплотне-
правило, представители Заказчика, на оборудовании которого ний должна включать датчики давления утечек с выдачей ава-
планируется установка данного уплотнения. рийных сигналов по превышению заданного значения, датчики
Следует отметить, что визуально отслеживать техническое перепада давлений на диафрагмах или расходомеры с выдачей
состояние уплотнений, от которых в значительной степени за- предупредительных сигналов по минимальным и максимальным
висит безопасность эксплуатации компрессоров, невозможно значениям.
вследствие закрытой конструкции СГДУ. Кроме того, работа Таким образом, общую картину управления СГДУ можно
компрессора в соответствии с производственной необходимо- представить следующей схемой (рис.5), которая показывает раз-
стью, требует смены технологических режимов, что, в свою оче- мещение приборов, параметры сигнализаций и аварийных оста-
редь, требует соответствующих изменений в подаче буферного новов (блокировок).
и разделительного газа. Таким образом, установка СГДУ на дей- Для технологических объектов нефтеперерабатывающих заво-
ствующие компрессоры, требует не только механической их до- дов (НПЗ), как объектов автоматизации, характерно существо-
работки, но и модернизации системы автоматической защиты и вание двух ветвей направления автоматизации, решающих об-
управления. щую задачу управления объектом:
Оборудование системы управления, входящей в состав СГДУ • поддержание основных технологических параметров, различ-
должно обеспечивать три основные функции: ных по функциональному назначению установок и оборудо-
1. дистанционный контроль и поддержание параметров рабо- вания, обеспечивающих фракционирование нефти, очистку
ты СГДУ в заданных пределах; получаемых компонентов, компаундирование в заданных пре-
2. выдачу в систему управления компрессором унифицирован- делах и т.д.;
ных выходных сигналов предупредительной сигнализации; • обеспечение промышленной безопасности технологического
3. автоматических аварийных остановов и блокировок по процесса, заключающееся в блокировке или даже в аварийном
опасно образующим факторам. останове оборудования при возникновении нештатных ситуа-
В общем случае система управления уплотнениями состоит из ций в технологическом процессе.
трех функциональных подсистем: Система контроля и управления узлами сухих газодинамиче-
• подачи буферного газа на уплотнения; ских уплотнений (СГДУ), установленных на центробежном ком-
• подачи разделительного газа в лабиринтные или щелевые прессоре ЦК-1 Атырауского НПЗ, подчинена решению именно
уплотнения; второго типа задач, т.е. обеспечения безопасности работы ком-
• отвода утечек из внутренних (рабочих) ступеней уплотнений. прессора после проведенной модернизации по замене масляной
Подсистема подачи буферного газа на уплотнения должна системы запора торцевых уплотнений компрессора на сухие га-
включать фильтр с байпасным краном или фильтры с крановой зодинамические уплотнения (СГДУ).
обвязкой, позволяющей производить переключение с одного Предложенная система контроля режимов работы узлов СГДУ
фильтра на другой в процессе работы. Датчик перепада давлений обеспечивает минимум необходимой и достаточной информа-
на работающем фильтре с выдачей сигнала о достижении пре- ции, позволяю щей в полуавтоматическом режиме эксплуатиро-
дельного значения. Краны с трубопроводной обвязкой для за- вать центробежный компрессор после модернизации, обеспечи-
полнения газом неработающего фильтра перед включением его в вая его безопасную эксплуатацию.
ВЕСНА 2025 I 33