Для обеспечения надежной и экономичной эксплуатации энергооборудования важнейшее значение имеет герметичность сальниковых уплотнений арматуры. Анализ карт отказов энергооборудования показывает, что 40% вынужденных остановов из-за повреждений арматуры вызывается пропусками среды через сальниковые уплотнения.
В связи с этим основными требованиями, которые предъявляются к сальниковым уплотнениям, являются следующие: обеспечение герметичности в течение всего межремонтного периода, минимальные потери на трение, отсутствие коррозии штоков, а также большой ресурс, позволяющий существенно увеличить межремонтный период.
Длительное время для уплотнения сальниковых узлов и фланцевых соединений арматуры в основном применялись материалы, изготовленные на основе асбеста: асбестовый шнур и паронит. Эксплуатация этих материалов показала, что они имеют ряд существенных недостатков:
• с течением времени под воздействием высокой температуры они твердеют, теряют массу при выгорании, что вызывает ослабление затяжки уплотнения и, как следствие, потерю герметичности узла уплотнений. Потеря массы асбестовых набивок требует и большого начального их объема, что приводит к увеличению глубины сальниковой камеры, габаритов и массы арматуры;
• электрохимическая коррозия деталей оборудования, контактирующих с уплотнительным материалом.
Опыт эксплуатации терморасширенного графита в качестве материала для уплотнения арматуры показал, что он наиболее полно отвечает требованиям обеспечения герметичности узлов арматуры, так как материал не выгорает, не стареет, не затвердевает, его свойства не изменяются в процессе длительной эксплуатации, мягкость и низкий коэффициент трения позволяют увеличить ресурс и межремонтный период. Коррозионная активность уплотнений из ТРГ существенно ниже асбестовых. Их применение особенно эффективно в арматуре, эксплуатируемой при больших давлениях и температуре.
В руководящем документе РД 153-34.1-39.605-2002 содержится требование о том, что в узлах уплотнения штока, бесфланцевого соединения корпуса с крышкой и поршневой камеры сервоприводов главных предохранительных клапанов с рабочим давлением среды свыше 6,3 МПа должны применяться только уплотнительные изделия из ТРГ.
В этом документе содержатся требования к конструкции узлов уплотнений, приведена величина зазоров между штоком и подсальниковым кольцом и грундбуксой. Принципиальное значение имеет требование о том, чтобы в сальниковой камере было не больше шести колец.
Для возможности применения сальниковых колец в установленной на ТЭЦ арматуре старых выпусков предложено торцы грундбуксы и кольца сальникового выполнять плоскими без скосов под 150. Зазоры между штоком (шпинделем) и сопрягаемыми с ним кольцом сальника и грундбуксой не должны превышать 0,02 S, где S ― ширина сальниковой камеры. Чистота поверхности штока в зоне контакта с сальниковой набивкой должна быть не хуже 0,16.
Для обеспечения герметичности сальникового уплотнения штока в сальниковую камеру достаточно уложить 4–6 уплотнительных колец. В этом случае в арматуре старых выпусков высота уплотнительного комплекта меньше глубины сальниковой камеры. Поэтому для возможности набивки сальникового уплотнения в сальниковую камеру под набивку следует установить промежуточную втулку из стали 30Х13, высота которой зависит от глубины сальниковой камеры. В РД для арматуры ЧЗЭМ для каждого типоразмера арматуры старых выпусков рекомендовано конкретное значение высоты подсальникового кольца.
Для уплотнения корпусного сальника в камеру корпуса достаточно уложить два кольца из терморасширенного графита. Кольца должны иметь по углам обтюраторы из металлической фольги. При этом нижнее кольцо может быть как с обтюратором, так и без него, а верхнее кольцо должно обязательно иметь сверху обтюратор. Диаметр отверстия в корпусе под установку колец должен быть выполнен с допуском Н 11, а диаметр буртика крышки ― с допуском f 9.
Важное значение для обеспечения герметичности узла имеет требование документа о применении для изготовления штоков (шпинделей) материалов с высоким содержанием хрома; 30Х13, 14Х17Н2, ЭИ 961Ш или титановых сплавов, так как используемые ЧЗЭМ для изготовления штоков стали 25Х1М1Ф и 38ХМЮА имеют низкие коррозионно-эрозионные свойства.
Вместе с тем опыт эксплуатации показал, что применение уплотнительных колец из ТРГ не всегда обеспечивает длительную герметичность узлов уплотнения. В первую очередь это связано с недостаточным знанием ремонтным персоналом электростанций требований к конструкции узлов уплотнений при применении колец из ТРГ. Однако, несмотря на то, что 2002 году было выпущено Информационное письмо № ИП- 11-02-02(ТП), в котором ТЭС были поставлены в известность о выпуске РД по уплотнениям арматуры и насосов, ремонт- ный и эксплуатационный персонал в большинстве случаев незнаком с требованиями указанных документов. Уплотнительные кольца ТРГ устанавливаются в не реконструированную под их применение арматуру. Не выдерживаются в узлах уплотнений требуемые зазоры, не отвечают требованиям РД материалы штоков (шпинделей). В упомянутых РД и в руководствах по эксплуатации отдельных видов арматуры указываются оптимальные крутящие моменты, которые необходимы для обтяжки сальников, но у ремонтного персонала даже на мощных ТЭС отсутствуют моментные ключи, необходимые для выполнения требований по затяжке сальниковых уплотнений. Сальники, как и в старые времена, затягиваются «под кувалду».
Ниже показаны основные причины разгерметизации сальниковых уплотнений, названные персоналом ТЭС в картах отказов.
1. Исчерпание ресурса материала, механический износ материала.
2. Задиры на штоке клапана.
3. Вибрация штоков при работе на больших перепадах давлений.
4. Коррозия штоков.
5. Нарушение технологии установки сальниковых колец из графлекса.
6. Несоответствие геометрических размеров уплотняющих поверхностей графлексового сальника и сальниковой камеры.
7. Применение штоков из материала низкого качества, приведшее к эрозионному износу штока.
8. Износ штока, установленного с максимально допустимым отклонением.
9. Биение цилиндрической поверхности штока.
10. Повышенный зазор между штоком и грундбуксой (0,7 мм вместо 0,4 мм).
11. Деформация обтюратора.
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ПРИОБРЕТЕНИЯ АРМАТУРЫ
Структурные преобразования в экономике обусловили появление на рынке товаров и услуг наряду с известными фирмами, имеющими солидную деловую репутацию, многочисленных новых, в том числе посреднических, которые не в состоянии обеспечить требуемое качество товаров и услуг и не способны нести финансовую ответственность за ненадлежащее исполнение своих обязательств.
Действующая система лицензирования не может оградить энергопредприятия от услуг таких фирм. Учитывая особые требования, предъявляемые к надежности работы энергооборудования, и значительные финансовые потери, которые несут предприятия из-за остановов оборудования по вине недобросовестных поставщиков товаров и услуг, РАО «ЕЭС России» еще в 1998 году издало Приказ № 229, согласно которому руководителям акционерных обществ энергетики и электрификации и руководителям энергопредприятий было предписано осуществлять покупку отечественного и импортного энергетического оборудования, включая арматуру, в том числе сертифицированного в Системе сертификации ГОСТ Р, только при наличии экспертного заключения на соответствие функциональных показателей условиям эксплуатации и действующим отраслевым требованиям.
Для возможности оценки соответствия арматуры требованиям энергетики были разработаны «Общие технические требования к арматуре ТЭС. «ОТТ-ТЭС-2000». Так как вся арматура, входящая в систему управления технологическими процессами, оснащается электроприводами, то в ОТТ изложены требования как к арматуре, так и к электроприводам.
В документе отражен большой опыт по наладке и эксплуатации энергооборудования на электростанциях.
Согласно Федеральному закону № 116-ФЗ от 21.07.97 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и «Правилам применения технических устройств на опасных производственных объектах», утверж- денным постановлением Правительства Российской Федерации от 25 декабря 1998 г., оборудование, подконтрольное Ростехнадзору России, в том числе и экспортируемая продукция, должно соответствовать нормативной документации России и быть разрешено Ростехнадзором к промышленному применению. Разрешение выдается по результатам рассмотрения заключения организации, имеющей аккредитацию Ростехнадзора России
К сожалению, в последние годы энергопредприятия при приобретении новой арматуры не учитывают требования указанных документов. Основным критерием при приобретении арматуры являются не ее потребительские свойства, а исключительно цена. Такой подход приводит к тому, что в процессе эксплуатации происходят вынужденные остановы основного оборудования, вызванные несоответствием приобретенной арматуры реальным условиям ее эксплуатации на узлах ТЭС. При этом электростанция затраты несет несравненно большие, чем суммы, которые она выгадала, приобретя дешевую арматуру.
Литература, на которую есть ссылки в полной версии пособия:
1. СНИП 11-35-76
2. Справочник по трубопроводам тепловых электростанций ― Энергоатом- издат, 1983.
3. Общие технические требования к арматуре ТЭС (ОТТ ТЭС-2000).
РД 153-34.1-39.504-00. СПО ОРГРЭС, 2000 г.
4. Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. ПБ 03-573-03.
5. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. ПБ 10-574-03.
6. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. ПБ 03-576-03.
7. Инструкция по организации эксплуатации, порядку и срокам проверки предохранительных устройств котлов.
8. Инструкция по организации эксплуатации, порядку и срокам проверки предохранительных устройств сосудов аппаратов и трубопроводов.
9. Какузин В.Б., Невзгодин В.С. Характеристика материалов, применяемых для изготовления деталей затвора и штоков арматуры и методы их упрочнения. ― Энергетик № 7, 2013.
10. РД 153-34.1-39.605-2002.
11. Потапов А.А., Какузин В.Б. и др. Автоматическое регулирование температуры промперегрева котлоагрегата ТГМП-344А. ― Электрические станции, № 12, 2001.
12. Какузин В. Б. Опыт эксплуатации регулирующих клапанов впрыска на котлах ТЭС. ― Теплоэнергетика, № 4, 2002 г.
13. Какузин В. Б., Ольшанский Ю. П. Пути повышения надежности энергетической арматуры. Учебно-методическое пособие. ― Институт повышения квалификации государственных служащих. ― М., 2007.
14. ГОСТ 52720, ГОСТ 28338, ГОСТ 356-80, ГОСТ 9544-75, ГОСТ 9544 93, ГОСТ 9544-2005, ГОСТ 54808-2011, ГОСТ 12.2.085. Сосуды, работающие под давлением. Клапаны предохранительные. Общие требования безопасности.
Опубликовано в «Вестнике арматурщика» № 4 (24) 2015
