Авторы: С.В. Березин, Р. Кампаньелло (компания Fluiten).

Опубликовано в журнале Химическая техника №12/2018

Работа с пожароопасными и агрессивными жидкостями на предприятиях химической и нефтехимической промышленности всегда является наиболее сложной как для эксплуатирующих предприятий, так и для производителей торцовых уплотнений, так как эксплуатация оборудования с такими средами является наиболее травмоопасной и может привести к повреждению оборудования и загрязнению окружающей среды.

В стандарте API 682 рассматриваются различные возможности по снижению утечек и выбросов в окружающую среду. Предлагаются решения, альтернативные уже ставшими традиционным двойным под давлением и тандемным (двойным без давления) торцовым уплотнениям. В результате была разработана технология комбинированного двойного торцового уплотнения (обозначается как 2CW-CS согласно 4-й редакции стандарта API 682). В таком исполнении внутренняя (продуктовая) пара трения является контактной и смачиваемой (промывка осуществляется перекачиваемой средой), а внешняя (резервная, атмосферная) пара трения работает «всухую» с подачей буферного газа (в некоторых случаях и без него).

Расположение дроссельной втулки: 01, 02 – вторичные уплотнения; 09, 10 – пара трения
Расположение дроссельной втулки:
01, 02 – вторичные уплотнения; 09, 10 – пара трения

Необходимо также отдельно отметить работу неподвижной дроссельной втулки, установленной в стационарной части торцового уплотнения, которая позволяет изолировать контактные поверхности пары трения от нормальной утечки через внутреннюю пару трения и перенаправить утечку в дренаж или в вентиляционное отверстие внешней пары трения.

С помощью внешней пары трения, работающей «всухую», удается достичь следующего:

  • удержать утечку перекачиваемой жидкости в случае выхода из строя внутренней пары трения. Согласно 4-й редакции стандарта API 682 внешнее уплотнение должно обеспечивать до 8 ч стабильной работы на перекачиваемой среде в случае выхода из строя внутренней пары трения;
  • перенаправить утечку через внутреннюю пару трения в выбранный план промывки, при этом снизив утечку в атмосферу;
  • упростить конструкцию торцового уплотнения, снизить затраты на установку и техническое обслуживание, включая отсутствие необходимости периодической дозаправки системы промывки

Такими техническими решениями компании Fluiten являются торцовые уплотнения модели BM6L для насосов, выполненных по стандарту API 610, соответствующие 2-й категории (согласно стандарту API 682), а также модели CB8L для насосов, выполненных по стандарту ISO или ANSI, соответствующие 1-й категории. В обеих моделях используется технология Fluigrid, при которой на контактные поверхности пар трения лазером наносятся микроканалы, снижающие тепловыделение и тем самым уменьшающие износ. Форма микроканалов рассчитывается методом конечных элементов техническим отделом компании Fluiten при помощи использования самого актуального программного обеспечения. Сами каналы наносятся с помощью лазера в технологической лаборатории компании.

Для таких уплотнений могут быть использованы следующие планы промывки по стандарту API 682:

  • Планы 65A и 65B: для сред, конденсирующихся при атмосферном давлении, когда требуется контроль утечки. Детектор утечек сигнализирует при возникновении повышенной утечки через внутреннюю пару трения торцового уплотнения;
  • План 72: подача азота под давлением, немного превышающим атмосферное, позволяет разбавить нормальную утечку через внутреннюю пару трения. Данный план промывки может быть использован как отдельно, так и совместно с планом промывки 75 или 76;
  • План 75: детектор утечек перекачиваемого продукта (который может находиться как в жидком, так и в газообразном состоянии при температуре окружающего воздуха);
  • План 76: вспомогательная система используется, если перекачиваемая среда не конденсируется при температуре окружающего воздуха
Торцовое уплотнение 2CW-CS с контактной смачиваемой первичной парой трения и вспомогательным уплотнением сухого хода
Торцовое уплотнение 2CW-CS с контактной смачиваемой первичной парой трения и вспомогательным уплотнением сухого хода

Похожие технические решения, предложенные компанией Fluiten еще 20 лет назад, были одними из первых для достижения надежности и безопасности торцовых уплотнений. Применение таких торцовых уплотнений в дальнейшем в нефтегазовой промышленности было ограничено довольно скудными на тот момент познаниями в области сухих газовых уплотнений.

После того, как сухие газовые уплотнения стали рассматриваться стандартом API 682 в качестве реальной и эффективной альтернативы, эксплуатирующие предприятия стали предъявлять к производителям торцовых уплотнение требования поставки данной продукции с целью сокращения затрат на закупку, а также на установку и техническое обслуживание. Особо необходимо отметить, что для данных торцовых уплотнений не требуются постоянный подвод и контроль давления барьерной жидкости (как, например, для планов промывки 52 и 53B).

Еще на заре становления технологии сухих газовых уплотнений для применения в насосах компания Fluiten получила запрос от своего заказчика – международно известной компании – на разработку решения, позволяющего обеспечить надежную работу всей системы при полном выходе из строя внутренней пары трения торцового уплотнения. Согласно запросу, торцовое уплотнения должно иметь возможность надежно работать только на перекачиваемой среде до 12 ч, что даже превышает требуемое API значение. Данная особенность позволила бы эксплуатирующему персоналу произвести все мероприятия по предотвращению утечки в атмосферу и избежать как травм персонала, так и повреждения оборудования.

Компания Fluiten сразу же предложила решение – торцовое уплотнение со вспомогательным уплотнением сухого хода. Все конструктивные особенности такого уплотнения были рассчитаны с помощью метода конечных элементов и затем испытаны в лаборатории Fluiten.

Испытания подтвердили надежность применения. Заказчик был доволен результатом и разработками компании Fluiten. Данный проект стал еще одним ключевым моментом в развитии технологии сухих газовых уплотнений.

Fluiten Italia SpA

Sergey Berezin +7 985 506 34 70

sergey.berezin@fluiten.it www.fluiten.it