Сухие газодинамические уплотнения компрессора

Видео:Как работает торцевое уплотнение? / Центробежный насосСкачать

Что такое сухое газодинамическое уплотнение? Что такое Стандарт API 617?

Сухие газодинамические уплотнения похожи на торцевые уплотнения, но механического контакта между уплотняющими втулками при нормальной работе нет. Поэтому такие уплотнения нашли свое применение в высокоскоростных машинах, например, в компрессорах перекачки природного газа.

Проблема при использовании традиционных «масляных» уплотнений, т.е., обычных торцевых уплотнений в двойном режиме по Плану 54, состоит в риске перегрева из-за высоких окружных скоростей, особенно, если при этом и давление среды высокое. Природный газ под давлением 70 кгс/см2 и при частоте вращения 6500 об/мин очень сложно уплотнить обычным «масляным» уплотнением. При таких высоких значениях pv, торцевое уплотнение должно иметь высокий нормированный уровень протечек для предотвращения перегрева и отказа. Основная часть протечек собирается и возвращается в маслобак, но не вся. Какое-то количество барьерной жидкости попадает в компримируемый газ. Для одних потребителей это «всего лишь» стоимость масла, часто 1-3 бочки в день. Для других потребителей это другие потери, например, потери от загрязнения дорогостоящего катализатора (водородные компрессоры на НПЗ).

В отличие от «масляных» уплотний, в «сухих» уплотнениях контакта между уплотняющими втулками нет и, соответственно, нет нагрева. Между уплотняющими втулками имеется малый зазор из-за «всплывания» втулки с канавками над гладкой втулкой. В двойном уплотнений барьерный газ азот попадает в процесс. Если попадание азота в процесс недопустимо, то используется либо тандемное, либо тройное уплотнение.

Все изготовленные и даже лишь отремонтированные уплотнения подвергаются испытаниям по процедуре, описанной в стандарте API 617. Во время испытаний проверяется отсутствие контакта уплотняющих втулок в различных режимах, а также обеспечивается требуемый уровень расхода (протечек) газа.

Так как сухие газодинамические уплотнения используются, в основном, для уплотнения валов компрессоров (нагнетателей), то они изготавливаются по требованиям стандарта для компрессоров API 617. Некоторые технические требования также указаны в стандарте API 682 (стандарт по торцовым уплотнениям), так как сухие уплотнения используются также и для уплотнения валов насосов.

Говоря о насосах, применение в насосах сухих уплотнений пока что весьма ограничено из-за более высокой цены, в то время как применение сухих уплотнений в компрессорах стало преобладающим.

© 2005 — 2020 TREM Engineering SC ®. All rights reserved.
TREM Engineering — mechanical shaft seals for pumps; mechanical seals and dry gas seals for compressors.

Видео:Многоступенчатый центробежный компрессорСкачать

Компрессорное оборудование с сухими газодинамическими уплотнениями (СГУ)

Ныне большинство новых нагнетателей, входящих в ГПА создаются с применением СГУ.

В газовой промышленности для транспортировки природного газа на дожимающих (ДКС) и линейных компрессорных станциях (КС) магистральных газопроводов (МГП) используются газоперекачивающие агрегаты (ГПА), имеющие в комплектации нагнетатели с сухими газодинамическими уплотнениями (СГУ).

Ныне большинство новых нагнетателей, входящих в ГПА, создаются с применением СГУ.

СГУ активно включаются в состав нагнетателей при реконструкции и модернизации ГПА.

Конструктивно СГУ могут быть одиночными, либо двойными, расположенных в одном картридже.

При этом, первичный газовый затвор действует как основной, а вторичный является резервным.

Напомним, что затраты на компрессор за весь период его работы складывается из инвестиционной стоимости оборудования, затрат на расходные материалы и техническое обслуживание.

Отфильтрованный природный газ (уплотняющий или буферный) подается в полость между картриджем уплотнения и внутренним лабиринтом.

Большая часть этого газа перетекает назад в компрессор по внутреннему лабиринту, обеспечивая отсутствие жидкости и механических частиц в уплотняющей полости, которые могут повредить газовый затвор.

Небольшая часть подаваемого газа поступает через уплотняющий зазор в полость между картриджами 1 й и 2 й ступени.

Эта полость вентилируется, и утечка отводится на свечу.

Картридж 2 й ступени уплотняется газовой утечкой из 1 й ступени или разделительным газом, используется в качестве опции при повышенных требованиях к безопасности техпроцесса или действует в качестве резервного уплотнения.

Читайте также: Пневмореле для компрессора 380в

Барьерное уплотнение предназначено для изоляции газового уплотнения от подшипниковой камеры и предотвращения попадания масла на уплотнительные поверхности и служит последним рубежом защиты на случай катастрофических разрушений газовых затворов 1 й и 2 й ступени.

Конструктивно барьерное уплотнение выполняется в виде лабиринтного уплотнения или сегментного графитового кольца.

Уплотнение достигается за счет подачи буферного воздуха.

Графитовое кольцо, из-за меньшего зазора с валом компрессора, дает преимущество за счет более низких требований к расходу буферного воздуха по сравнению с лабиринтными барьерными уплотнениями.

Использование СГУ в составе ГПА требует установки оборудования, обеспечивающего подачу уплотняющего (буферного) газа с заданными параметрами к картриджам СГУ на всех режимах работы ГПА и барьерного воздуха с заданными параметрами к барьерным уплотнениям.

Источник уплотняющего природного газа должен обеспечить превышение давления уплотняющего газа над расчетным давлением (Р1+Д) на величину не менее 3,5 кгс/см 2 на всех режимах работы ГПА, в тч аварийной и нормальной остановке, запуска ГПА, работу на режиме «Кольцо», режимы с малыми степенями сжатия, в точке подключения для обеспечения адекватного регулирования величины перепада «газ-газ».

Система фильтрации должна обеспечивать отсутствие в уплотняющем газе механических примесей более 10 мкм, 99,7% фильтрации по влаге в точке подключения, что должно предотвратить конденсацию влаги внутри полости установки картриджа и на самой уплотняющей паре из-за эффекта Джоуля — Томпсона при последовательном прохождении уплотняющего газа через запорную арматуру, уплотнительный зазор и свечи.

В системах СГУ, применяемых ныне на объектах газовой промышленности на нагнетателях ГПА для обеспечения требуемого перепада между давлением буферного газа и полостью всасывания, буферный газ отбирается из коллектора нагнетания (если на КС работает по крайней мере один ГПА), иначе природный газ отбирается на входе в ГПА.

Снижение требуемого перепада давления или его отсутствие на всех режимах работы ГПА вызывает прорыв неочищенного газа с нагнетания компрессора к СГУ и вывод его из строя.

Применение дожимной компрессорной установки (ДКУ) позволяет повысить автономность ГПА, надежность работы СГУ и увеличить ресурс ГПА.

На практике также используются газодинамические торцовые уплотнения , традиционные масляные подшипники, малорасходные торцовые масляные уплотнения и щелевые уплотнения.

Видео:Ремонт и динамические испытания сухих газодинамических уплотнений (СГДУ)Скачать

Продукция

Решения, предлагаемые ООО «ТРЭМ-Казань» для предприятий, эксплуатирующих компрессорную технику, носят, в большинстве случаев, индивидуальный характер, и зависят от модели центробежного компрессора или нагнетателя и условий его работы.

Система газодинамических уплотнений состоит из, собственно, уплотнений и системы регулирования и контроля работы уплотнений (стойки управления).

Сухие газодинамические уплотнения производятся для широкого диапазона основных размеров и рабочих параметров:
— для диаметров вала под уплотнения от 42 мм до 260 мм;
— для уплотняемого давления до 25,0 Мпа.

Принцип работы и конструктивные исполнения газодинамических уплотнений

Принцип работы сухого газодинамического уплотнения (ГДУ) основан на образовании газового зазора под действием газостатодинамических сил между торцовыми поверхностями вращающегося диска и невращающегося кольца, которые образуют пару трения (ступень уплотнения). Величина зазора очень мала и зависит от величины возникающего газостатодинамического усилия, и для различных уплотнений и условий эксплуатации составляет в среднем 2…5 мкм. Столь малая величина зазора позволяет свести до минимума утечку газа из полости высокого давления в окружающее пространство и, в то же время, этот зазор исключает механический контакт между уплотнительными поверхностями, что обеспечивает теоретически неограниченный срок службы основных деталей уплотнения. Так как уплотнения предназначены для бесконтактной работы, то всегда следует ожидать небольшие утечки газа через уплотнение из внутренней полости компрессора, как в динамике, так и в статике. И поэтому, задача проектирования уплотнений сводится к тому, чтобы при работе обеспечить минимально возможный зазор в уплотнительной паре.

Читайте также: Снять диск компрессора кондиционера

Требуемая величина зазора обеспечивается точно обработанной геометрической формой всех элементов уплотнения, в особенности, диска и кольца, профилированием спиральных канавок на твердосплавном диске (Рис. 2) и применяемыми материалами.

Рис. 1 — Эскиз ГДУ тандемного типа

Вращающийся диск (поз. 4) изготавливают из твердосплавных материалов, таких как карбид вольфрама, карбид кремния, нитрид кремния. Диск закрепляется на роторной части уплотнения (поз. 2), которая, в свою очередь, крепится на валу и вращается вместе с ним. На уплотнительной торцовой поверхности диска выполнены спиральные канавки (однонаправленные или реверсивные) глубиной несколько микрометров.

Невращающееся кольцо (поз. 3) изготавливают из графита с антифрикционными пропитками или карбида кремния со специальным покрытием. Кольцо закрепляется в корпусе статорной части уплотнения (поз. 1), оно подвижно в осевом направлении и прижимается к диску пружинами (поз. 5). Пружины передают усилие через упорное кольцо на резиновое кольцо, которое, в свою очередь, передает усилие на графитовое кольцо.

Когда ротор компрессора вместе с диском начинает вращаться, уплотняемый газ с периферии диска захватывается канавками и втягивается внутрь, к основанию канавки. Набегающий поток газа в конце канавки наталкивается на её основание, которое создает сопротивление потоку, и за счет этого происходит приращение давления. Созданное давление разъединяет соприкасающиеся торцовые поверхности графитового кольца и диска. Графитовое кольцо «всплывает» на газовом слое. Через образовавшийся зазор, называемый уплотнительным, между диском и графитовым кольцом дросселируется небольшое количество рабочего газа. Эта утечка газа выбрасывается на свечу

По конструктивному исполнению сухие уплотнения подразделяются на одинарные, двухсторонние и двойные (тандемные). В большинстве случаев, в компрессорах применяются двойные тандемные уплотнения.

Двойное уплотнение тандемного типа представляет собой единый сборочный узел, в котором последовательно расположены две уплотнительные пары (ступени). Первая (внутренняя) ступень уплотнения обеспечивает герметизацию технологического газа при рабочем давлении (давление всасывания), при этом небольшая часть газа (утечка) проходит через первую ступень и отводится на свечу. Вторая (внутренняя) ступень уплотняет утечку с первой ступени и служит дублирующим резервным уплотнением на случай выхода из строя первой ступени уплотнения. В некоторых случаях, когда сжимаемый газ имеет высокое содержание сероводорода, двойное уплотнение дополняют внутренним промежуточным лабиринтом, где во вторую ступень подают азот, который, проходя под промежуточным лабиринтом, смешивается с утечкой после первой ступени и вместе с ней отводится на факел, тем самым, обеспечивая гарантированную герметизацию утечки с первой ступени.

С целью исключения попадания масла из подшипников на ступени ГДУ, а также исключения образования взрывоопасной смеси уплотняемого газа с воздухом, сухие уплотнения снабжают маслоотбойным кольцом (поз 7) и концевым разделительным лабиринтом, в который под незначительным давлением подается разделительный газ, как правило, азот или воздух.

Каждое газодинамическое уплотнение проходит ряд стендовых испытаний, которые включают в себя доводочные и приемо-сдаточные испытания (ПСИ). Испытания ГДУ проводятся на стенде динамических испытаний по программе и методике приемо-сдаточных испытаний ГДУ соответствующей стандарту API 617 «Осевые и центробежные компрессоры и детандер-компрессоры для нефтяной, химической и газовой промышленности».

При положительных результатах испытаний уплотнения разбираются, проверяется состояние рабочих поверхностей пар трения и, если нет замечаний, производится сборка уплотнений и контрольные статические испытания.

Стойка управления работой газодинамических уплотнений (СУ ГДУ)

Система сухих газодинамических уплотнений включает в себя как собственно уплотнения, так и систему регулирования и контроля работы уплотнений (Рис. 3), и она предназначена для подачи

фильтрованного уплотняемого (буферного) газа на уплотнения и контроля работы сухих уплотнений.

Подача очищенного газа в уплотнения является одним из основных условий продолжительной работоспособности уплотнений. Этим газом в большинстве случаях является сам сжимаемый в компрессоре газ, который отбирается с нагнетания или же со ступени высокого давления. Затем этот газ направляется в блок фильтров системы регулирования, где он очищается и происходит регулирование его давления до установленного уровня. Далее очищенный газ подается в полость перед первой ступенью каждого уплотнения.

Читайте также: Автомобильный компрессор для подкачки шин поршневой

Контроль за состоянием как первой, так и второй ступеней уплотнения осуществляется с помощью приборов в линии отвода утечек с первой ступени. Контроль ведётся по расходу утечек и давлению в этой линии. Система монтируется на раме и устанавливается рядом с компрессором.

Конструктивно стойка управления ГДУ выполнена в виде рамы, на которой установлены датчики, регулирующая и переключающая арматура, трубопроводы с ответными фланцами, штуцерами и запорной арматурой для присоединения к технологическим трубопроводам. Импульсные линии выполняются с использованием трубок и арматуры фирмы “Swagelok”. Все датчики давления и перепада давлений приобретаются в фирме «Метран». Взрывозащита датчиков обеспечена для категории смеси IIA по группе Т1 ГОСТ Р 51330 типа «искробезопасная цепь» EExiaIIAT1. По согласованию с Заказчиком Стойка Управления может быть изготовлена в соответствии с типом взрывозащиты Exd.

Все показывающие приборы и индикаторы выведены на лицевую панель стойки. Подсоединение датчиков стойки к внешним электрическим цепям предусмотрено через взрывозащищенные соединительные коробки, установленные и обвязанные в составе стойки управления. Вся арматура, датчики, детали трубопро­водов (фланцы, отводы, переходы и т.д.), трубопроводы подачи и отвода газовых потоков «СУ ГДУ — ГДУ — СУ ГДУ», выполняются из коррозионностойкой стали.

Каждая стойка управления перед отгрузкой Заказчику подвергается проверке на плотность воздухом с давлением на 25% превышающим максимальное рабочее давление.

На все средства измерения, оборудование КИПиА во взрывозащищенном исполнении, электрические цепи и электрическую обвязку, вместе с отгрузочной и эксплуатационной документацией, прилагаются паспорта, руководства по эксплуатации приборов и сертификаты соответствия.

Общие требования к Системе ГДУ

Требования к обеспечению промышленной безопасности:

Система ГДУ для компрессоров и нагнетателей природного газа включающая: ГДУ и СУ ГДУ по конструктивному исполнению, примененным материалам, качеству изготовления отвечает требованиям ГОСТов РФ, нормативно технической документации и изготавливается в соответствие с ТУ3619-001-57225061-2015.

Показатели безотказности, долговечности и надежности:

Система ГДУ по конструктивному исполнению, примененным материалам, качеству изготовления обеспечивает следующие показатели безотказности, долговеч­ности и надежности:

• Гарантийная наработка, ч, не менее 12500
• Наработка на отказ, ч, не менее 12500
• Средний ресурс до капитального ремонта, ч, не менее 50000
• Средний полный ресурс, ч, не менее 100000

Преимущества ГДУ по сравнению с масляными уплотнениями:

• Увеличение межремонтного пробега компрессора без технического обслуживания и ремонтов на период до 2-5 лет (до 5 лет непрерывной работы по API617);
• Исключение возможности попадания масла в проточную часть компрессора позволяет не снижать качество перекачиваемого газа и существенно (до 90%) снизить безвозвратные потери масла;
• Увеличение гарантируемого срока службы смазочного масла в связи с исключением контакта масла с рабочим газом;
• Уменьшение потерь рабочего газа, примерно на 2 порядка, из-за прекращения его сброса из маслоловушек и газоотделителя;
• Снижение потребляемой мощности на привод маслонасоса высокого давления (

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/suhie-gazodinamicheskie-uplotneniya-kompressora

  📹 Видео

  Центробежный компрессорСкачать

  

  Какие факторы следует учитывать при выборе двойных торцевых уплотнений и уплотнений типа тандемСкачать

  

  Как работает центробежный газовый компрессорСкачать

  

  Устройство уплотнений штоков компрессораСкачать

  

  Сухое газодинамическое уплотнение СГДУ производства АНОДСкачать

  

  Сухие газовые уплотнения. Покрытие MODENGY для снижения трения и устранения шума при работе #shortsСкачать

  

  Разборка СГУ и Ротора ЦБК НЦ-16М /120-04Скачать

  

  Разборка СГУ Центробежного компрессора С 4022TAU SolarСкачать

  

  Пятиступенчатые центробежные компрессоры Dresser RandСкачать

  

  Устройство и причины выхода из строя турбокомпрессораСкачать

  

  Про лабиринтное уплотнение /Скачать

  

  Сепаратор газовыйСкачать

  

  Лабиринтные уплотнения производства AESSEAL freeСкачать

  

  Сухой ход торцевого уплотнения / Dry runningСкачать

  

  Поршневой компрессорСкачать

  

  Как работает центробежный насос? Основные типы конструкций центробежных насосовСкачать

  

  Детандер-компрессор для переработки природного газа.Скачать