• Тимаков Евгений Юрьевич, директор ООО «СургутГазАрматура+» (Алексин, Тульская область);
• Трофимов Евгений Васильевич, генеральный директор ООО «Орггазнефть» (Москва);
• Суринович Валерий Кириллович, эксперт высшей квалификации в системе ЭПБ (Москва);
• Фоменко Татьяна Александровна, заместитель генерального директора ООО «Орггазнефть» (Москва)
В статье обсуждается инновационный способ восстановления утраченной в процессе эксплуатации герметичности шарового запорного крана отечественного и импортного производства. Способ основан на принудительном гидравлическом разрушении образовавшихся в зазоре «а» (рис. 1) загрязнений, препятствующих перемещению подвижного седла под действием пружины. Эти загрязнения могут образовываться под влиянием некоторых эксплуатационных факторов, а также примесей, содержащихся в транспортируемом газе по ГОСТ Р 56001- 2014 (приложение В, с. 60). При этом мягкое уплотнение, которое неподвижно закреплено на подвижном элементе, обеспечивает постоянный контакт шар – седло, и кран снова становится герметичным. Способ гарантирует восстановление герметичности и может повторяться неограниченное число раз при своевременном обнаружении начальной негерметичности шарового запорного крана.
Масштабы использования ТПА в ПАО «Газпром» значительны (более 550 тысяч единиц диаметром от 50 до 1400 мм), что требует разработки и внедрения дополнительных технологических, технических и административных предложений по обеспечению необходимого уровня технического состояния арматуры на весь период ее эксплуатации на МГ без вырезки из газопровода.
ТПА, как всякий технический объект на МГ, нуждается в периодическом техническом обслуживании и регулярном диагностировании для оценки ее технического состояния. На МГ эксплуатируются в основном шаровые запорные краны с «мягким» уплотнением (отечественные ТПА выпускались с нормами герметичности по ГОСТ 9544-75 и ГОСТ Р 56001-14 с классами герметичности «В», «Д» и «А») ввиду их высоких технологических качеств и простоты конструктивного исполнения [1].
Опыт эксплуатации шаровой запорной арматуры на КС и ЛЧ МГ показывает, что ее техническое состояние однозначно определяется герметичностью затвора, которая зависит от периодичности и полноты ее технического обслуживания. Опыт эксплуатации ТПА показывает, что вследствие потери герметичности в целом по ПАО «Газпром» вырезается 40 % всей заменяемой на МГ шаровой запорной арматуры (на отдельных газотранспортных организациях эта величина составляет около 60 %) [1]. Нарушение начальной герметичности шарового запорного крана и дальнейшее ее развитие в неустранимую негерметичность происходит в силу ряда технологических, эксплуатационных и конструктивных особенностей шаровой запорной арматуры отечественного и импортного производства [2].
Следует отметить, что в России введен новый ГОСТ Р 27.202-2013, [3], который расширяет понятие «надежность», и в нем наряду с безопасностью и работоспособностью технических устройств на федеральном уровне вводится как нормативный показатель эффективность технического обслуживания и ремонта. Эта технологическая процедура в области эксплуатации технических устройств становится обязательной, и затраты на эту процедуру должны относиться на себестоимость транспортирования газа.
В процессе проведения работ по устранению негерметичности шаровой запорной арматуры удалось установить [4], что нарушение герметичности шарового крана происходит в основном из-за конструктивного исполнения запорного узла шаровой запорной арматуры отечественного и импортного производства (рис. 1). Это нарушение герметичности крана не связано с процессом выполнения планового технического обслуживания шарового запорного крана: это свойство присуще только шаровому запорному крану.
В запорных шаровых кранах в силу их конструктивного исполнения может происходить образование «загрязнений» в кольцевом зазоре «а» (рис. 1). Эти загрязнения могут образовываться под действием длительных эксплуатационных факторов на МГ, а также примесей, допустимых в транспортируемом газе в виде жидких углеводородов (конденсат), этиленгликоля, турбинного масла, метанола, воды и механических примесей с массовой концентрацией до 0,01 г/м3 и размером отдельных частиц до 1 мм [5].
В кольцевом зазоре «а» (рис. 1) под действием пружины 4 происходит перемещение подвижного седла 3, в котором запрессовано «мягкое» уплотнение 8. Контакт шара 2 и «мягкого» уплотнения 8 под действием пружины 4 образуют необходимую герметичность в кране. В результате нарушения контакта шар – седло при эксплуатации шарового крана возникает начальная негерметичность, которая при своевременном ее обнаружении устраняется способом принудительного гидравлического расхаживания подвижного элемента крана. После выполнения процедуры восстановления герметичности затвора крана он набивается высоковязкой уплотнительной пастой отечественного производства: кран готов к нормальному функционированию. Необходимость вырезки крана из МГ отпадает, и эта процедура восстановления герметичности шарового крана может повторяться неограниченное число раз. Следует особо отметить, что этот тип образования негерметичности не зависит от периодичности выполнения технического обслуживания крана.
Сегодня существует понимание того, что ТПА – это сложный технический объект диагностирования и, в частности, таковым является установление негерметичности шарового запорного крана. Опыт многолетнего использования шаровых запорных кранов на МГ показывает, что проблема диагностирования негерметичности запорного шарового крана далека от разрешения и заметных работ в этом направлении практически не ведется. Нам представляется, что появление прорывных методов и технологий для диагностирования негерметичности шаровых запорных кранов ожидать не следует.
Для предложенного нами инновационного способа установления негерметичности шарового запорного крана было использовано качественное определение негерметичности эксплуатируемых в отрасли шаровых кранов с использованием существующей дренажной трубки из полости шарового крана. Методика работы по восстановлению герметичности шаровой запорной (и запорно-регулирующей) арматуры изложена в работе [6].
За период 2018-2022 годов эксплуатационного опробования предложенного инновационного способа восстановлена герметичность 283 единиц шаровых запорных кранов различных диаметров отечественного и импортного производства в «Газпром трансгаз Самара», «Газпром трансгаз Ухта», «Газпром трансгаз Санкт-Петербург», а также восстановлена герметичность 32 из 33 единиц запорно-регулирующей арматуры зарубежного производства в Волгоградском управлении подземного хранения газа ПАО «Газпром ПХГ».
Выводы и предложения
1.Авторы убеждены, что предложенный инновационный способ восстановления герметичности затвора шаровых запорных кранов различных диаметров может стать экономически и экологически разумной альтернативой технологической операции по восстановлению герметичности запорного шарового крана взамен его вырезки из эксплуатируемого МГ, не нарушая его функционирования.
2. Эффективность восстановления герметичности затвора шаровых запорных кранов разных диаметров на работающих МГ, по нашей оценке, составила не ниже 95 % (восстановлена герметичность 283 кранов, включая 32 запорно-регулирующих).
3. Предложенный способ не отменяет проведения периодического технического обслуживания ТПА, и во многих случаях он может быть совмещен с техобслуживанием ТПА (по усмотрению эксплуатации).
4. Целесообразно внести предложенный способ отдельной главой в СТО Газпром 2-2.3-385-2009, и он может применяться как самостоятельная технологическая операция по восстановлению герметичности крана в случае необходимости.
Литература
1. Е.В. Трофимов, Е.Ю. Тимаков, Т.А. Фоменко и др. О технических требованиях к перспективному облику шаровой запорной арматуры для ПАО «Газпром» на основе анализа ее многолетней эксплуатации и с учетом нормативных изменений по обеспечению герметичности запорной арматуры // Вестник арматуростроителя. – 2021. – № 3 (65). – С. 6-7.
2. Е.В. Трофимов, Е.Ю. Тимаков, Т.А. Фоменко, В.К. Суринович. О новых подходах к эксплуатационному обслуживанию и техническому диагностированию трубопроводной арматуры на линейной части и компрессионных станциях ПАО «Газпром» // Вестник арматуростроителя. – 2020. – № 6 (62). – С. 22-23.
3. ГОСТ Р 27.202-2012 Надежность в технике. Управление надежностью. Стоимость жизненного цикла. IEC 603-3-3 (2004) (NEQ).
4. Е.В. Трофимов, Е.Ю. Тимаков О некоторых подходах к поддержанию долгосрочной герметичности шаровых запорных кранов на магистральных газопроводах ПАО «Газпром» в условиях выработки ее ресурса // Газовая промышленность. – 2020. – № 6 (801). – С.82-85.
5. ГОСТ Р 56001-2014 Арматура трубопроводная для объектов газовой промышленности. Общие технические требования. – С. 72.
6. Е.В. Трофимов, Е.Ю. Тимаков, Т.А. Фоменко и др. Возможность эксплуатации существующей шаровой запорной арматуры на магистральном газопроводе без образования негерметичности в затворе // Вестник арматуростроителя. – 2020. – № 2 (58). С. 28-29.
