Сухие газодинамические уплотнения делают в трех основных исполнениях: одинарном, тандемном и двойном. Выбор зависит от опасности газа, давления и компоновки машины. Как проходят реинжиниринг и замена импортных аналогов, описано по ссылке: https://ozds.msk.ru/reinzhiniring-i-izgotovlenie-sgu-kak-sozdayutsya-uplotneniya-dlya-zameny-importnyh-analogov/.
Содержание
Материал разбит на такие разделы:
- Зачем нужны разные исполнения СГУ
- Как работает СГДУ
- Преимущества сухих газовых уплотнений
- Какие бывают исполнения СГУ
- Как выбрать исполнение
- Для какого оборудования делают разные исполнения
- Чем отличается изготовление разных исполнений
- Этапы изготовления СГУ
- Материалы пар трения
- Система буферного и барьерного газа
- Контроль качества и испытания
- Замена импортных аналогов
- Типичные ошибки при выборе
- Как выбрать производителя
- Сроки и стоимость
- Частые вопросы
Каждый раздел отвечает на отдельный вопрос инженера или закупщика.
Зачем нужны разные исполнения СГУ
Сухие газовые уплотнения стоят на валах компрессоров и другого оборудования. Условия работы у машин разные. Где-то газ безопасен, а где-то токсичен или взрывоопасен. Поэтому один тип уплотнения подходит не для всех агрегатов. Сухие газодинамические уплотнения рассчитывают под конкретную машину. Такие уплотнения обеспечивают герметичность без масла.
Исполнение определяет число ступеней и схему подачи газа. От него зависят утечки, безопасность и размеры узла. Изготовление СГУ начинается с выбора исполнения. Затем рассчитывают кольца, канавки и зазор. Газодинамические расчеты выполняют в специальных программах. Сухих уплотнений без расчета не бывает.
Как работает СГДУ
СГДУ состоит из вращающегося седла и неподвижного торца. На седле нанесены спиральные канавки. При вращении они нагнетают газ в зазор. Давление растет, и торец отходит от седла. Зазор составляет 2–5 мкм.
Между кольцами возникает газовая пленка. Контакт отсутствует, поэтому износ минимален. Контакт возможен лишь при пуске и остановке. Буферный газ подают под давлением выше давления уплотняемой среды. Он защищает подшипниковые узлы. Подготовку газа обеспечивает система фильтрации. Работа системы постоянна.
Преимущества сухих газовых уплотнений
Сухие газовые уплотнения заменяют масляные схемы. Они проще и надежнее в эксплуатации. Масляная система требует насосов, маслобаков и охладителей. СГДУ такого оборудования не нужны. Сухие уплотнения упрощают оборудование станции. Торцевые уплотнения этого типа обеспечивают высокую надежность.
Главные плюсы:
- газ не загрязняется маслом;
- потери газа через вал малы;
- энергопотребление ниже;
- межремонтный период длиннее;
- обслуживание проще.
По данным научных работ, затраты на создание СГДУ примерно вдвое выше, чем на классические узлы. Но эксплуатационные расходы примерно в шесть раз ниже. Поэтому уплотнения быстро окупаются. Высокая экономия достигается за счет отсутствия масляного контура. Высокие обороты и давление уплотнения выдерживают.
Какие бывают исполнения СГУ
Для газовых центробежных компрессоров наибольшее распространение получили четыре конструкции. Это одноступенчатое, двухступенчатое (тандемное), трехступенчатое и двустороннее исполнение «спина к спине». Основные отличия собраны в таблице.
| Исполнение | Устройство | Где применяют |
|---|---|---|
| Одинарное | Одна газодинамическая ступень, барьерное уплотнение | Безопасные газы: воздух, азот |
| Тандемное | Две ступени подряд, возможен промежуточный лабиринт | Природный газ, нефтяные и химические среды |
| Трехступенчатое | Три ступени с барьерным газом | Повышенные требования к безопасности |
| Двойное «спина к спине» | Две ступени с подачей буферного газа между ними | Опасные и токсичные среды |
Одинарное исполнение
Одинарные уплотнения СГДУ чаще всего ставят в компрессорах воздуха и азота. Утечка таких газов в окружающую среду не опасна. Исполнение подходит и тогда, когда мало места. Осевой размер посадочного места не позволяет поставить другую конструкцию.
Если нужно исключить утечку, со стороны подшипника ставят барьерное лабиринтное уплотнение. Утечки отводят на факельную линию. Так узел остается простым и безопасным.
Тандемное исполнение
Тандем уплотнений состоит из двух газодинамических ступеней. Первая ступень держит основной перепад давления. Вторая работает как резерв. Если первая ступень разрушится, газ не попадет в камеры подшипников и машинный зал.
Такое исполнение называют двухступенчатым. Между ступенями иногда ставят промежуточный лабиринт. Для полной герметизации при работе с водородосодержащим газом, этиленом и пропиленом применяют тандем с промежуточным лабиринтным уплотнением.
Двойное исполнение «спина к спине»
Двойное уплотнение СГДУ состоит из двух ступеней, развернутых друг к другу. Между ними подают буферный газ. Он идет в обе стороны. Технологический газ не выходит наружу.
Важно! В двойном исполнении буферный газ частично попадает в сжимаемую среду. Он должен быть совместим с рабочим газом. Его давление выше давления уплотняемой среды.
Как выбрать исполнение
Выбор исполнения уплотнений зависит от свойств газа и требований безопасности. Сухие уплотнения подбирают по типу машины. Начинают с вопроса, опасна ли утечка в атмосферу. Затем смотрят на давление, температуру и место в корпусе.
Критерии выбора:
- токсичность и взрывоопасность уплотняемой среды;
- давление и перепад давления;
- скорость вращения и диаметр вала;
- осевой размер посадочного места;
- наличие линии утечек и факельной линии;
- требования заказчика к безопасности.
Если агрегат старый, исполнение СГДУ берут по образцу узла. Тип уплотнения подтверждают расчетом. Инженеры сверяют его с условиями эксплуатации.
Для какого оборудования делают разные исполнения
Основной потребитель СГДУ — центробежные компрессоры. Сухие уплотнения ставят и на нагнетателях природного газа. Их применяют на паровых турбинах и турбодетандерах. Подходят они и для центробежных насосов. Для каждого типа машины условия работы свои.
Компрессоры газовой промышленности работают на высоком давлении. Там часто выбирают тандем. Для компрессоров воздуха хватает одинарного исполнения. Оборудование химических производств требует двойного уплотнения с буферным газом. Нефтяные компании выбирают схему по составу газа.
Решение принимают по паспорту агрегата. Проверяют диаметр вала, скорость вращения и давление. Опытная компания подскажет исполнение, но окончательный выбор остается за заказчиком.
Чем отличается изготовление разных исполнений
Технология изготовления у всех исполнений общая. Различается объем работ. Чем больше ступеней, тем больше колец и деталей. Растет и число проверок.
| Параметр | Одинарное | Тандем | Двойное |
|---|---|---|---|
| Число пар трения | Одна | Две | Две |
| Подача газа | Буферный и барьерный | Буферный и барьерный | Буферный между ступенями |
| Объем испытаний | Меньше | Больше | Больше |
| Сложность изготовления | Ниже | Выше | Выше |
Для тандема и двойного уплотнения изготавливают несколько комплектов колец. Уплотнительные кольца и уплотнительные пружины подбирают отдельно. Уплотнительные поверхности проверяют на каждом шаге. Каждую пару притирают и проверяют отдельно. Затем узел собирают и испытывают целиком.
Этапы изготовления СГУ
Технологический процесс состоит из нескольких шагов. Каждый шаг завершается контролем.
| Этап | Что делают |
|---|---|
| Расчет | Определяют канавки, зазор и исполнение |
| Заготовки | Проверяют материалы и размеры |
| Механообработка | Обрабатывают детали на станках с ЧПУ |
| Канавки | Наносят профиль на седло |
| Притирка | Доводят рабочие торцы |
| Балансировка | Выравнивают вращающиеся детали |
| Сборка и стенд | Собирают узел и проверяют |
Притирка и балансировка
Притирка делает рабочие поверхности ровными. Неплоскостность пары должна быть менее 1 мкм. Отклонение дает натиры и перегрев. Вращающиеся детали затем балансируют статически и динамически.
Материалы пар трения
Материалы зависят от давления и среды. Кольца могут касаться при пуске и остановке. Поэтому пары делают из разных материалов или наносят покрытие.
| Пара трения | Условия применения |
|---|---|
| Карбид кремния и карбид кремния | Давление выше 10 МПа |
| Карбид вольфрама и углеграфит | Давление до 10 МПа |
| Карбид кремния с алмазоподобным покрытием | Частые пуски и остановки |
Эти данные подтверждены научными работами по СГДУ. Вторичные уплотнения делают из эластомеров. Торцевые уплотнения не требуют смазки. Уплотнительных ступеней может быть несколько. Корпусные детали точат из нержавеющей стали.
Система буферного и барьерного газа
Любое исполнение работает только с чистым газом. Буферный газ проходит систему фильтрации. Барьерный газ, азот или воздух, отделяет полость уплотнения от масляной полости опоры.
Контрольно-измерительные панели следят за давлением и расходом газа. Работа панелей обеспечивает безопасную эксплуатацию. Система сигнализации обеспечивает защиту узла. При отклонении подают сигнал. Утечки отводят на свечу или факел.
Контроль качества и испытания
Контроль уплотнений идет на каждой операции. Для СГДУ это обязательное требование. Измеряют размеры, шероховатость и плоскостность. Поверхности осматривают под микроскопом.
Готовый узел испытывают на стенде. Стенд создает рабочее давление и частоту вращения. Специалисты измеряют утечки, температуру и вибрации. Седла проверяют при оборотах на 20% выше рабочих. Заказчик получает паспорт и протокол испытаний уплотнений. Компания-изготовитель хранит данные испытаний.
Замена импортных аналогов
Часто уплотнение делают взамен зарубежного узла. Инженеры обмеряют образец и воспроизводят исполнение. Посадочные размеры сохраняют. Вал и корпус остаются прежними.
Такой реинжиниринг применяют для узлов John Crane, Dresser Rand и других производителей. Аналог для компрессоров проходит те же испытания, что и новое уплотнение.
Типичные ошибки при выборе
Ошибка в исполнении приводит к утечкам и простою. Чаще всего ее причина — неполные данные об оборудовании. Основные ошибки перечислены ниже.
- одинарное уплотнение выбрано для опасного газа;
- не учтен осевой размер посадочного места;
- буферный газ несовместим с рабочей средой;
- не продуманы линии отвода утечек;
- система подготовки газа не проверена.
Чтобы избежать этих ошибок, перед заказом сверяют данные с чертежом. Если документов нет, подойдет образец узла.
Как выбрать производителя
Для сложных исполнений важна инженерная компетенция. Компания должна уметь считать газодинамику и проектировать кольца. Нужны станки с ЧПУ, измерительные машины и балансировочное оборудование. Собственный стенд обеспечивает проверку каждого узла.
Полный цикл работ экономит время. Один исполнитель ведет расчет, изготовление и испытания. Он же делает ремонт и модернизацию. Важно! Запросите паспорт, протоколы испытаний и сертификаты на материалы.
Сроки и стоимость
Срок изготовления зависит от исполнения и размера узла. Работы по уплотнениям тоже занимают время. Одинарные уплотнения делают быстрее. Для тандема и двойного исполнения нужно больше деталей и проверок. Стоимость определяют материалы, схема и объем испытаний. Цену называют после согласования чертежа.
Частые вопросы
Чем тандем отличается от двойного уплотнения?
В тандеме ступени работают последовательно. В двойном исполнении они развернуты друг к другу, а между ними подают буферный газ.
Когда хватает одинарного исполнения?
Когда утечка газа не опасна. Это воздух, азот и подобные среды.
Подходят ли СГДУ для насосов?
Да. Сухие газовые уплотнения применяют и на центробежных насосах. Исполнение выбирают отдельно.
Можно ли изготовить СГДУ по образцу?
Да. Инженеры снимают размеры с образца и определяют исполнение. Затем рассчитывают уплотнения под условия агрегата. Новые уплотнения СГДУ ставят на штатное место.
Сколько служит узел?
Срок службы сухих уплотнений составляет несколько лет. Он зависит от чистоты газа и числа пусков. Чистый газ и высокая точность монтажа продлевают ресурс.
Понравилась запись? Поделись с друзьями и поддержи сайт:
