Карта сайта
Огнезащита объектов
Герметизация оборудования
Общее
Научные публикации XXI века


Схема проезда

+7 (495) 939-35-92
+7 (495) 939-33-16

Публикации

Российские высокоэффективные уплотнения ГРАФЛЕКС

Ильин Е.Т., зам. генерального директора по технической политике,
НПО УНИХИМТЕК, к.т.н.

В уплотнениях штоков арматуры, фланцевых соединений, сальниковых уплотнений центробежных насосов до недавнего времени применялись уплотнительные материалы, изготовленные на основе асбеста. Многолетняя эксплуатация этих материалов показала, что они имеют ряд существенных недостатков:

  • выгорание компонентов, уплотнительного материала, вызывающее ослабление затяжки уплотнения, и как следствие, потерю герметичности узла уплотнения;
  • электрохимическая коррозия деталей оборудования, контактирующих с уплотнительным материалом;
  • для обеспечения герметичности узла уплотнения требуется большая высота сальниковой камеры;
  • асбестовые набивки имеют большой коэффициент трения, что требует увеличения мощности электропривода и приводит к существенному износу защитной втулки вала насосов и штоков арматуры.

В настоящее время во всем мире широкое применение нашли уплотняющие материалы из терморасширенного графита (ТРГ), материалы на основе тефлонов (политетрафторэтилена - ПТФЭ) и высокопрочных волокон, а также композиты на базе ТРГ и ПТФЭ. Эти материалы могут работать в широком диапазоне температур и давлений, имеет практически неограниченный срок службы, не стареют в процессе эксплуатации.

НПО УНИХИМТЕК производит уплотнительные материалы и изделия нового поколения под общей маркой ГРАФЛЕКС. Следует особенно подчеркнуть, что предприятия, входящие в объединение УНИХИМТЕК, осуществляют полный цикл производства, начиная от переработки сырья до изготовления готовой продукции. Это позволяет поддерживать высокое качество продукции на всех стадиях производства и влиять на потребительские свойства изделий.

ГРАФЛЕКС - это сальниковые уплотнения для арматуры, насосов и фланцевых соединений (сальниковые набивки и кольца, уплотнительные комплекты), фланцевые прокладочные изделия, графитовая фольга, армированный и неармированный графитовый лист.

Использование уплотнений ГРАФЛЕКС позволяет снизить расход уплотняющего материала на каждый сальниковый узел при сохранении его надежной герметизации. Так количество уплотнительных колец, рекомендуемых для укладки в сальниковую камеру арматуры, в зависимости от параметров и условий ее работы сокращается до 4-6, вместо ранее применявшихся 8-18. В частности, для запорной арматуры, работающей при давлении Pраб (10 МПа (включительно), необходимо устанавливать четыре уплотнительных кольца ГРАФЛЕКС, в запорной и регулирующей арматуре на условное давление Рраб (10 МПа и условный проход Dу (100 мм - четыре уплотнительных прессованных кольца из ТРГ-ГРАФЛЕКС и два замыкающих кольца.

Сокращение количества уплотняющих колец дает возможность заводам изготовителям арматуры уменьшить глубину сальниковой камеры и тем самым понизить металлоемкость арматуры. Вновь выпускаемая арматура (в частности ОАО ЧЗМ и ОАО Пензатяжпромарматура) уже имеет конструкцию сальниковых камер, предназначенную для применения уплотнений ГРАФЛЕКС. Как правило, сальниковая камера арматуры, находящейся в эксплуатации имеет большую глубину, позволяющую устанавливать количество колец большее, чем требуется при использовании уплотнений ГРАФЛЕКС. В этом случае в сальниковые узлы необходимо устанавливать в камеру специальную втулку-проставку. Особо следует отметить, что установка в сальниковую камеру большего числа колец при применении ГРАФЛЕКС не допускается, так как избыточное количество колец невозможно качественно обжать, а недожатые нижние кольца при перемещении штока могут ослабить усилие затяжки сальникового уплотнения и привести к нарушению герметичности.

В таблице 1 приведены средние сроки службы уплотнений для различных типов арматуры, полученные на основания опыта эксплуатации арматуры высокого давления на тепловых электрических станциях за последние десять лет.

Таблица 1.
Сравнительные эксплуатационные характеристики уплотнений арматуры.
Характеристики Срок службы уплотнения, месяцев
Асбест ГРАФЛЕКС
Запорная арматура:
Вентили 6-12 24-48
Задвижки на паре 4-6 24-48
Задвижки на воде до 12 до 48
Регулирующая арматура:
Регулирующие клапаны 5-8 12-24
Клапаны впрыска 3-4 12

Уплотнительные материалы ГРАФЛЕКС эффективно используются при уплотнении сальников центробежных насосов и поршневых насосов, работающих с различными средами. Надежность и долговечность эксплуатации плунжерных и центробежных насосов, работающих на феноле, растворителях, битуме и других рабочих средах, проверена на ряде предприятий ТЭК, в частности, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах.

Некоторые результаты, свидетельствующие об эффективности использования уплотнений ГРАФЛЕКС, представлены в таблице 2.

Таблица 2.
Практические результаты применения уплотнений ГРАФЛЕКС (примеры)
Тип оборудования Среда Температура среды, °С Тип уплотнения Срок службы уплотнений ГРАФЛЕКС/ ранее применявшихся
Центробежный насос Нефтепродукты (тяжелый газойль) 400 Комплект колец ГРАФЛЕКС 2,5 суток/ 8-12 часов
Центробежный насос Растворители и органические вещества 60-80 Комплект колец ГРАФЛЕКС 4 месяца/ 21 сутки
Центробежный насос Битум 450 Комплект колец ГРАФЛЕКС 6 месяцев/ 2-3 недели
Центробежный насос Растворители и органические вещества 120 Набивка НГФ-ХБ 3 месяца/ 14 суток
Плунжерный насос Нефтепродукты (парафин) 150 Комплект колец ГРАФЛЕКС 4 месяца/20 суток
Арматура Раствор экстрактов (фенол, масло, смола) 250 Комплект колец ГРАФЛЕКС 1 год/30 суток

Анализ условий эксплуатации материалов показывает, что для уплотнения сальника требуется в 1.5-2 раза меньше материала ГРАФЛЕКС, чем асбеста, так как для обеспечения герметичности используется меньшее количество уплотняющих элементов. Увеличение срока службы уплотняющего материала снижает общую его потребность в уплотняющем материале в 2,5-4 раз. В итоге происходит общее сокращение потребления материала в 3-8 раз.

Изменение затрат на материалы за год, в случае замены асбеста на ГРАФЛЕКС можно оценить по выражению:
Новое поколение высокоэффективных уплотнений

где Сасб, Сгр. -, цена асбестового уплотнения и уплотнения ГРАФЛЕКС соответственно, руб/кг;
Gасб, Gгр. расход материала на сальниковое уплотнение из асбеста и ГРАФЛЕКС соответственно, кг;
nасб, nгр - срок службы уплотнений из асбеста и ГРАФЛЕКС, соответственно, недель
nгод - число недель в году.

В качестве примера, рассмотрим изменение затрат на материалы для центробежного насоса, используемого для перекачки битума на Сызранском НПЗ с учетом реальных сроков службы уплотнений.
Новое поколение высокоэффективных уплотнений

Таким образом, несмотря на значительно более высокую цену уплотнений ГРАФЛЕКС ( Сгр=1350 руб/кг, а Сасб=150 руб/кг) в итоге экономия затрат на материал за год составляет 168 рублей на один насос. Но этим эффективность нового поколения не исчерпывается.

Высокая теплопроводность ГРАФЛЕКС и низкий коэффициент трения позволяют обеспечить работу сальниковых узлов центробежных насосов без протечек перекачиваемой среды через уплотнения (в отдельных случаях предусматривается протечка в пределах 1 капля в мин). Применение обычных набивок требует обеспечения протечки небольшого количества перекачиваемой среды (5-10 капель в минуту) для предотвращения разогрева сальникового узла, что соответствует утечкам среды около 0,5-1,0 л/час (реально протечки могут достигать 3 л/ч). За год (7000-8000 часов) такие утечки составляют от 4 до 8 тонн продукта.

Экономический эффект при этом можно оценить по выражению:
Новое поколение высокоэффективных уплотнений

где Gпот - утечки перекачиваемой жидкости, т/год;
Спр - цена 1тоны перекачиваемой жидкости, руб/т.

С учетом цены нефти - 3000 руб/т в этом случае составит от 12000 руб/год до 24000 руб/год, что практически в 100 раз превосходит затраты на материалы.

Снижение коэффициента трения при использовании уплотнений ГРАФЛЕКС более чем в три раза позволяет получить снижение затрат энергии на привод насоса. Эти затраты также в несколько раз перекрывают расходы на приобретение уплотнительного материала ГРАФЛЕКС. Для современных центробежных насосов механический КПД, который учитывает потери энергии от трения в уплотнениях, подшипниках и дискового трения ηм=0.92-0.99. Наибольшее влияние на величину ηм оказывает конструкция и тип сальникового уплотнения. Затраты энергии, идущей на преодоление сил механического трения в сальнике составляют около αс=50% от суммарных механических потерь.

Для этого случая величину снижения потребляемой мощности рассмотрим на следующем примере: для насоса, с мощностью привода Nэ=100 кВт замена традиционного сальникового уплотнения на уплотнение из материала ГРАФЛЕКС позволяет на 2/3 сократить потери энергии в сальниковом узле. Если предположить, что исходный механический КПД насоса равен ηм=0,95, то в результате получим следующую величину экономии мощности:
Новое поколение высокоэффективных уплотнений

Казалось бы, ничтожная величина. Однако, при продолжительности эксплуатации насоса τ=7000 часов в год, можно получить экономию электроэнергии:

Эг = 1,6675·7000 = 11672,5 кВт.

При цене электроэнергии 50 копеек, экономия составит Sэк.э=5836 рублей. Для сравнения комплект сальниковой набивки на такой насос в среднем стоит около 500 рублей.

Еще больший эффект получается, если учесть увеличение срока службы защитной втулки вала. Опыт эксплуатации показал, что при применении традиционных набивок после одного года эксплуатации необходима либо проточка или чаще всего замена защитной втулки. Применение набивок ГРАФЛЕКС позволяет сохранять работоспособность втулки в течение 3-4 лет эксплуатации.

Copyright 2006 Унихимтек
Все права защищены
Контактная информация
Политика конфиденциальности

Создание сайта
H3 Creative Group