Сухие газовые уплотнения: движение к цели инновационным путем

Нефте и газоперерабатывающая промышленность постоянно вынуждена решать непростую задачу поддержания компонентов оборудования для трубопроводов СПГ (сжиженного природного газа) в оптимальном рабочем состоянии. Сложность обусловлена ростом температуры в используемых жидкостных насосах и возникающими вследствие этого проблемами для уплотнений.

С таким оборудованием работает, например, завод в Хьюстоне (Техас). Здесь потоки смесей СПГ разделяются на чистые фракции, такие как этан, пропан, бутан, изобутилен и бензин. Центральные компоненты системы – инъекционные насосы для этана, работающие в диапазоне давления от 28 бар (410 PSI) до 76 бар (1 100 PSI). Температура этана на всасывающем патрубке не должна быть выше 16 °C (60 °F), чтобы на уплотнениях валов не превышалось удельное давление пара.

Однако вследствие климатических особенностей данного региона, зачастую происходит значительный рост температуры: этан испаряется, как следствие – выход уплотнений из строя и потери продукции. Насос для жидкого метана является самым слабым местом. Решением проблемы стало торцовое уплотнение с покрытием DiamondFace, изначально разработанное для чистых газообразных сред: EagleBurgmann DF-DGS6.

Нестандартный подход: Сухие газовые уплотнения

Сухие газовые уплотнения DGS (Dry Gas Seals) при применении в компрессорном оборудовании в качестве уплотнений вала продемонстрировали исключительную надежность. В их широкие уплотнительные поверхности интегрированы структурированные (одно- или двунаправленные) газовые канавки. Благодаря этим канавкам происходит размыкание уплотнительных поверхностей и обеспечивается их бесконтактная работа. Так же как в уплотнениях с жидкостной смазкой, сухой ход разрушительно сказывается на парах трения. В сухих газовых уплотнениях контакт поверхностей скольжения ведет к их преждевременному износу и, в конечном счете, к выходу уплотнения из строя.

Эксплуатация компрессорного оборудования сопряжена с рабочими состояниями, которые являются критическими для уплотнений: выбег (медленное, регулируемое вращение компрессора по инерции), медленное вращение (работа с пониженной скоростью) и периодическое проворачивание (вала на 90 ° с определенными интервалами). Поверхности скольжения, которые при нормальных условиях разомкнуты, на этих стадиях контактируют друг с другом, что может приводить к их повреждениям.

Для решения проблем, возникающих, в том числе, в подобных ситуациях, компания EagleBurgmann разработала и успешно внедрила сухие газовые уплотнения серии DGS с инновационным алмазным покрытием поверхностей скольжения.

Ключ к успеху: DiamondFace

EagleBurgmann DiamondFace – это микрокристаллическое алмазное покрытие для торцовых уплотнений. Оно отличается исключительной твердостью, отличными износозащитными свойствами, превосходной теплопроводностью, высочайшей химической стойкостью и низким коэффициентом трения. Адгезия слоя покрытия превосходит все известные требования, предъявляемые на практике. Благодаря этому срок службы торцовых уплотнений возрастает в разы, интервалы между техобслуживанием увеличиваются, а стоимость жизненного цикла значительно снижается.

DF-(P)DGS6 – решение для легколетучих сред

Насос для этана, используемый в Хьюстоне, был переоснащен: на него было установлено уплотнение DF-DGS6, и в июле 2011 г. он был введен в эксплуатацию. Это уплотнение позволяет надежно и безопасно исключить утечки среды как в жидком, так и в газообразном состоянии. В переходных состояниях, когда возможен сухой ход и контакт поверхностей скольжения, покрытие DiamondFace, нанесенное на эти поверхности, защищает уплотнение от повреждений.

Также удалось упростить режим эксплуатации: уплотнения работают без промывки (схема 02 по API). Отпала необходимость в использовавшихся ранее фильтрах и, следовательно, в их техобслуживании.

Спустя несколько месяцев пользователь сообщил, что утечка газообразной среды в факельную систему сократилась на 83 %. Впоследствии этот показатель достиг более 90 %.

Через восемь месяцев эксплуатации насос был остановлен и открыт для ремонта рабочего колеса. В рамках этих работ, по желанию пользователя, было решено провести динамические испытания уплотнения, чтобы сравнить их результаты с исходными показателями. Уплотнение было демонтировано и обследовано в центре EagleBurgmann USA в Хьюстоне. На подвижных кольцах не было обнаружено следов эксплуатации. Они были как новые. Компоненты уплотнения DF-DGS6 были очищены, и после сборки оно прошло всестороннее тестирование на стенде для динамических испытаний. Так как уплотнение находилось в безупречном состоянии и демонстрировало превосходные показатели (в частности, процент утечки был ниже значения, полученного в ходе приемочного испытания), оператор снова установил его в насос без дополнительных мероприятий. С того момента работа уплотнений не вызывает никаких нареканий. С решением DF-(P)DGS6 сроки службы более 5 лет стали реальными.

На сегодняшний день более 150 уплотнений EagleBurgmann типа DF-(P)DGS6 ("P" = модификация для высокого давления)  успешно эксплуатируются на различных установках для СПГ по всему миру. С недавнего времени они используются и в системах для CO2.

DF-(P)DGS6
DF-(P)DGS6

Узнать больше о нашем DF-(P)DGS6 (на английском)

Stay informed with Excellence in Practice