Кроме производства традиционных видов уплотнений на основе терморасширенного графита (ТРГ) компания «Силур» специализируется на разработке уплотнительных материалов и конструкций уплотнений с новыми эксплуатационными свойствами, о которых пойдет речь в данном докладе.
Одна из самых значимых разработок – волновая прокладка (рис. 1). Хотя она уже достаточно давно внедрена и активно применяется, но тем не менее существует новая и весьма интересная информация, касающаяся испытаний данной конструкции. Конструктивно волновые прокладки представляют собой волновое металлическое основание, плакированное сверху и снизу терморасширенным графитом. Для изготовления волнового основания специальным образом подбирается материал и геометрия волны, для того чтобы основание, выступая в роли некой пружины, обеспечивало прокладке дополнительную упругость.
Отсюда и ее основные преимущества по сравнению с другими видами уплотнений: – повышенная прочность и упругость; – отличная компенсация перекосов; – прекрасная работа в условиях термоциклирования.
В арматуростроении основное применение волновой прокладки (когда ее плюсы наиболее значимы) – это фланцевое соединение «корпус-крышка» арматуры.
На сегодняшний день есть множество положительных примеров установки волновых прокладок, подтвержденных актами, в различных условиях эксплуатации. Одним из последних положительных опытов применения являются испытания волновых прокладок в АО «НИЦ АЭС» (г. Кашира), проведённые для получения лицензии концерна «Росэнергоатом». Испытания прокладок проводились в условиях циклического изменения температуры и давления:
• от 40 до 285 °С и от 0,1 до 8,5 МПа – в количестве 150 циклов;
• от 40 до 350 °С и от 0,1 до 17 МПа – в количестве 4-х циклов;
• с последующим проведением гидравлических испытаний водой при 25 МПа.
В результате прокладки остались герметичны в полном объеме испытаний. Испытаниям подверглась прокладка во фланцевом соединении «выступ-впадина» с условным проходом Ду 100. Возможно, кто-то скажет, что испытания на столь малом условном проходе не показательны, однако выбор размера определялся исходя из максимально возможной скорости «нагрева – охлаждения», чего невозможно достичь на фланцах больших размеров или при испытании задвижки в целом. Даже у нас – производителей – замирало сердце при очередном сотрясании испытуемого фланцевого соединения, разогретого до высокой температуры и мгновенно охлаждаемого холодной проточной водой. Таким образом, мы ещё раз подтвердили высокие эксплуатационные свойства волновой прокладки, и снова хотим призвать арматуростроителей обратить внимание на ее уникальные особенности.
В процессе работы мы часто сталкиваемся с жалобами производителей арматуры на высокий коэффициент трения сальника ТРГ, увеличивающийся при длительной остановке. Здесь нужно отметить, что тип перемещения штока (возвратно-поступательный, вращательный, винтовой) также влияет на усилие страгивания и количество циклов «открытия-закрытия» арматуры. Для решения данной проблемы нами разработан материал ТРГ с пониженным коэффициентом трения и подобраны сальниковые комплекты для разных вариантов движения штока. Новые сальники прошли тестирование в условиях нашего испытательного участка, и успешно применяются в энергетике и нефтепереработке.
На рисунке 2 изображены изменения момента страгивания в зависимости от сделанных циклов «закрыто-открыто» на примере вентиля производства НПО «Флейм» DN 10, PN 37,3 МПа для традиционного и нового сальников.
По оси «Х» представлены циклы, по оси «Y» – момент страгивания на штоке. Кроме того, показаны остановки, при которых арматура стояла, и наличие протечки в сальниковой камере.
На рисунке 3 слева изображен шток после наработки циклов при использовании стандартного терморасширенного графита. Видны налипания графита на шток. На рисунке 3 справа показан шток с использованием колец с пониженным коэффициентом трения. Шток приобрел блестящий графитовый цвет, значительных налипаний графита на шток нет.
Пример использования колец с пониженным коэффициентом трения – клапан запорный угловой Ру 20 Ду 65 (ЗАО «Курганспецарматура») (рис. 4).
Наблюдались следующие недостатки:
– высокий момент страгивания – свыше 1000 Н*м;
– дополнительное увеличение момента страгивания после длительной остановки – свыше 1 500 Н*м.
В результате установки комплекта с пониженным коэффициентом трения наблюдается снижение момента страгивания до 200 Н*м, а после длительной остановки момент не увеличивается.
Во время внепланового ремонта 3-го энергоблока Пермской ГРЭС (08 декабря 2017 г.) на регуляторе впрыска котла 3RL55S002 (рис. 5) для обеспечения плавности хода штока приходилось уменьшать усилие обжатия сальникового комплекта, из-за чего происходило преждевременное парение сальника после останова-пуска котла.
Как правило, сальник перенабивался 1 раз в 2-3 месяца. Для решения проблемы были установлены сальниковые кольца с пониженным коэффициентом трения. На сегодняшний день сальник находится в эксплуатации более 14 месяцев, нареканий по его работе нет. Составлен акт испытаний о том, что клапан работает в штатном режиме (рис. 6).
В период капитального ремонта в апреле 2018 г. на впускном клапане ПВД RL40S301 (рис. 7) был установлен комплект с пониженным коэффициентом трения, потому что клапан, укомплектованный штатным сальником ТРГ, не открывался при заданном давлении. При гидравлических испытаниях ПВД впускной клапан с новым сальником открылся при требуемом давлении.
На сегодняшний день арматура работает без перегрузок в штатном режиме, замечаний нет, составлен акт испытаний (рис. 8).
По итогам работы на тепловые станции Башкирской генерирующей компании (БГК), Дальневосточной генерирующей компании (ДГК), Рефтенской ГРЭС поставлены промышленные партии сальников ТРГ с пониженным коэффициентом трения.
В настоящее время на стенде ООО «Силур» проводятся испытания клапана игольчатого Ду 10 Ру 250 производства ООО «МК Нижний Новгород» (рис. 9).
Имелись следующие недостатки:
– высокий момент страгивания при высоких давлениях эксплуатации;
– увеличение момента после длительной остановки.
В результате наблюдалось снижение момента более чем в три раза (с 30 Н*м до 8…10 Н*м), а момент страгивания после длительной остановки не увеличивался.
Компанией «Силур» разработана и освоена технология производства ламинатных уплотнений «ТРГ-нержавеющая сталь» для использования в уплотнении диска трехэксцентриковых затворов с рабочей температурой до 560 °С.
По запросу ОАО «Нефтехимремонт-1» для ОАО «Новойл» (г. Уфа) были восстановлены дисковые затворы производства АО «ПТПА» Ду 500, 600 и 800 (рис. 10) в количестве 6 штук и переданы в эксплуатацию.
Если 10 лет назад это уплотнение предназначалось исключительно для импортной арматуры Samson, Synklad, IDT, то на настоящий момент многие российские производители освоили изготовление собственных трехэксцентриковых дисковых затворов.
Сегодня наша компания может не только восстанавливать старые импортные затворы, но и по чертежам отечественных арматуростоителей производить новые.
Еще одна тема, которую хотелось бы затронуть в настоящем докладе, – «Интеллектуальная прокладка».
Интеллектуальная прокладка – прокладка из терморасширенного графита с внедренными в её объём оптоволоконными датчиками (ВБР) на основе волоконно-брэгговских решеток, разработанная совместно с пермской компанией ООО «Инверсия-Сенсор», специализирующейся на работах в области фотоники.
Прокладка, изображенная на рисунке 11, представляет собой сэндвич из двух неармированных прокладок, в середине которого проходит оптоволокно с датчиками.
В качестве источника в ВБР используется световой пучок, что делает интеллектуальную прокладку взрывобезопасной и невосприимчивой к электромагнитным помехам.
Интеллектуальная прокладка позволяет наблюдать: – перекос при затяжке уплотнения; – подачу давления в систему; – раскрытие фланцев; – разрушение или протечку уплотнения.
В настоящий момент на интеллектуальную прокладку подана заявка на изобретение.
На рисунке 12 изображено влияние удельного давления и подачи давления в систему на параметры интеллектуальной прокладки.
На регистрирующем приборе, показывающем параметры интеллектуальной прокладки видно, как происходит обжатие, подача давления в систему и последующее разрушение уплотнения. Увеличение высоты пика говорит о раскрытии фланца. А смещение пика вправо говорит о приближении либо к протечке, либо к разрушению уплотнения.
Испытания волновой прокладки с внедренными в нее оптоволоконными датчиками также показали положительный результат. Все то, что мы видели в неармированной прокладке (затяжку, возможный перекос, подачу давления, раскрытие фланцев и, главное, ситуацию, предшествую протечке или разрушению прокладки), мы могли наблюдать и в волновой прокладке.
Данные прокладки могут и должны применяться на особо ответственных и опасных производствах, особенно в атомной энергетике.
