Технические науки 4. Транспорт

Бикбов В.А., к.т.н. Годовский Д.А.

Уфимский государственный нефтяной технический университет, Россия

Перспективы применения СГУ в нагнетателях природного газа

Масляные системы уплотнений были одними из первых уплотнений валов нагнетателей природного газа, но прогресс не стоит на месте: появляются новые системы уплотнений. Одной из таких уплотнительных систем являются «сухие» газовые уплотнения (СГУ).

Многолетний опыт эксплуатации жидкостных (масляных) систем уплотнения показал их низкую надежность и высокие эксплуатационные затраты. Сравнительный анализ жидкостных и «сухих» уплотнений показал следующие преимущества СГУ:

1. Бесспорным преимуществом применения «сухих» уплотнений является повышение уровня безопасности технологического процесса по сравнению с использованием масляных уплотнений. Опасность возникновения пожара в маслосистеме компрессора связана с возможностью разуплотнения или разрушения трубопроводов уплотнительного масла из-за наличия вибрации на насосе уплотнительного масла. Возникающий при этом фонтан мелкораспыленного масла создает в помещении легковоспламеняемый аэрозоль. При таком пожаре основным негативным фактором является высокая вероятность человеческих жертв. Кроме того, как правило, происходят значительные повреждения зданий и оборудования, экономический ущерб от которых часто в несколько раз превышает стоимость системы СГУ.

2. На уровень безопасности большое влияние оказывает также количество отказов, особенно если отказ приводит к остановке (частично или полностью) всего производства. В значительной мере это относятся к уплотнительным системам валов машин под давлением.

Международная практика и результаты наблюдений (с 1990 г.) показывают, что отказы систем СГУ практически отсутствуют благодаря общей высокой надежности самой конструкции и полноценной страховочной ступени уплотнения. Все отмеченные отказы происходили или при пуско-наладочных работах, что является обычным контролируемым процессом, или из-за грубого нарушения технологии эксплуатации. Отказы же систем жидкостных уплотнений многочисленны.

3. Одно из преимуществ СГУ — снижение опасности попадания перекачиваемой компрессором среды в помещение цеха. Это связано с тем, что сухие уплотнения (в отличие от масляных) не требуют внешних источников энергии. Им не опасны такие аварийные ситуации, как прекращение подачи электроэнергии, пара, воздуха в КИПиА. Даже в случае прекращения подачи буферного газа СГУ обеспечивает герметизацию перекачиваемой среды в корпусе компрессора.

4. Кроме перечисленных факторов можно также отметить исключение из работы нескольких единиц динамического оборудования, обеспечивающих работу системы масляных уплотнений. В системах СГУ не используется дополнительное динамическое оборудование, в связи, с чем уменьшается опасность травм и ожогов обслуживающего персонала и снижается уровень шума.

5. Прекращение загрязнения сжимаемого газа маслом. Замасливание проточной части нагнетателя, теплообменников и трубопроводов является весьма нежелательным для технологических процессов. Так, в результате загрязнения газа маслом пропускная способность газопровода снижается на 1-2%. При применении торцевых масляных уплотнений наличие масла высокого давления, кроме того, может привести к утечкам масла в отсеках нагнетателя и снижает общую экологическую чистоту производства.

6. Снижение расхода электроэнергии. Ввиду того, что для сухих уплотнителей не требуется дополнительных насосных систем высокого давления для циркуляции масла, при их установке нет «побочного» оборудования, потребляющего электроэнергию. Системы с масляными уплотнениями могут потреблять от 50 до 100 кВт ч электроэнергии, в то время как системы СГУ используют не более 5 кВт ч. Эффект от применения сухих газовых уплотнений усиливается в нагнетателях с газотурбинным приводом, так как при снижении потребляемой нагнетателем мощности на 1% расход топлива на газовой турбине уменьшается на несколько процентов. Таким образом, несмотря на эффект от падения мощности ГТУ из-за отбора буферного воздуха, ГПА, оснащенные системами СГУ, имеют лучшие энергетические характеристики.

7. Техническое обслуживание сухих уплотнений минимальное (один раз в 1-3 года для отечественных разработок и 3-5 лет для импортных), причем предусматривается визуальный осмотр и замена при необходимости фильтрующих элементов и О – образных колец уплотнений. Ресурс сухого уплотнения рассчитан на весь срок работы нагнетателя. В системах с торцевыми масляными уплотнениями сложное вспомогательное оборудование масляного хозяйства требует проведения значительного объема ремонтных работ и работ по техническому обслуживанию.

Таким образом, экономия газа на собственные нужды является основным экономическим фактором, оправдывающим применение систем СГУ в газовой промышленности. По предварительным оценкам срок окупаемости систем с газовыми уплотнителями составляет от 8 до 24 месяцев. Необходимо отметить, что снижение утечек перекачиваемого газа помимо технологических и экономических факторов частично решает проблемы экологического характера. Метан является «парниковым» газом и его значительные выбросы в атмосферу крайне нежелательны и опасны.