Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уплотнители нового поколения для трубопроводных систем и оборудования

М.А. Мордясов

Проблематика

Проектирование, строительство, эксплуатация коммунальных и промышленных трубопроводных систем включает ряд вопросов, имеющих высокую значимость для любой трубопроводной сети. К таким вопросам относится обеспечение герметичности множества разъемных стыков, подсоединений оборудования и приборов (насосов, задвижек, обратных клапанов, водо- и теплосчетчиков, водоразборной арматуры и др.), а также вращающихся элементов запорных устройств и валов насосно-компрессорного оборудования. В условиях практической эксплуатации такие соединения и стыки должны обеспечивать надежную герметизацию, а также «разумное» удобство «монтажа-демонтажа», установленных приборов и оборудования при их ремонте или замене на более совершенные. Ответственным аспектом при выполнении таких работ являются уплотнители, которые могут «прикипать», рваться, плохо герметизировать стыки, разъемы и валы, а также иметь ряд других недостатков. Перечисленные недостатки характерны для уплотнителей предыдущих поколений. Они изготавливаются из различных резин (нередко не сертифицированных и использующих диапазон «исходного» материала от автомобильных камер до транспортерных лент), а также из паронита, асбесто-графита и др.

В последние годы, внутренние и наружные системы подачи и распределения воды (систем ПРВ) централизованного водо- и теплоснабжения, все чаще монтируются из современных материалов и труб: полиэтилена, полипропилена, композитных металлополимерных труб и др. В еще большей степени «осовременены» локальные системы водо- и теплоснабжения. Во всех таких случаях широко используются современные регуляторы температуры, давления, приборы учета расходов воды и тепла на резьбовых и фланцевых разъемах. Несмотря на имеющуюся тенденцию к сварке полимерных труб и запрессовыванию фитингов, количество разъемно-стыковых соединений на уплотнителях практически не уменьшается. При этом современное оборудование и стыковые соединения требуют не «льняной пряди» обмакнутой в «сурик», а новых адекватных уплотнителей, которые будут соответствовать трубопроводным системам и оборудованию нынешних поколений.

Важным концепт-требованием к новым уплотнителям является и то, что они должны эффективно «закрывать вопрос» и при работе на стыках и оборудовании старого состава и исполнения.

Ориентируясь на фактическое развитие ситуации, авторы предприняли попытку показать потенциал современных уплотнителей (на базе продукции передовых «западных» производителей). В принципе, это должно стать соответствующим ориентиром (и стимулом) для отечественных разработчиков современных уплотнителей.

Характеристики современных уплотнителей

Свыше 10 лет на мировом рынке с успехом применяются универсальные уплотнительные материалы нового поколения на основе эспандированного политетрафторэтилена (тефлона). Эти материалы, зарегистрированные под марками GORE-TEX и GORE-GFO.

Материалы марки GORE-TEX изготавливаются в виде шнуров, лент, пластин или колец унифицированных размеров и сечений. Растянутая структура волокон и различные наполнители обусловливают высокие эксплуатационные характеристики материалов для фланцевых соединений, уплотнителей крышек, люков и др.:

q диапазон температур - от -240 до +270 єС,

q давление - до 250 бар,

q химическая стойкость - универсальная: рН от 0 до 14,

q механические свойства - высокая пластичность, способность к сглаживанию неровностей и перекосов фланцев, отсутствие холодной текучести, долговечность,

q технологичность - легкость и удобство монтажа (наличие самоклеющегося слоя) и демонтажа,

q качество расходования - практически полная безотходность,

q пожарная безопасность - негорючесть (самозатухающие),

q контактная безопасность - асбестонесодержащие, физиологически безопасные.

Различные модификации материалов GORE-TEX позволяют найти технические решения в тех случаях, когда применение традиционных уплотнений малоэффективно или вообще затруднено, в частности, при наличии значительных неровностей, узких уплотняемых поверхностей или больших температурных перепадах, например, в теплообменниках. Для полной защиты различных поверхностей от агрессивных сред, когда необходимо избежать щелевой коррозии, применяются материалы, выпускаемые в виде лент толщиной 0,25-3,00 мм. В трудноразъемных соединениях, например, в разветвленных сетях трубопроводов, используются стандартизированные готовые кольца или уплотнительные материалы с мультиаксиально эспандированной структурой. Эти изделия выпускаются в виде пластин или готовых профилей заданной конфигурации.

Для запорно-регулировочной арматуры (вентилей, задвижек, клапанов) и медленно вращающихся валов (окружная скорость вращения до 0,7 м/с и давлении до 50 бар) разработаны сальниковые прокладки, выпускаемые в виде шнуров круглого сечения. Благодаря очень низкому коэффициенту трения тефлона, а также специальной структуре «прокладки» достигается легкость хода штока в процессе открывания-закрывания задвижки. Высокая гибкость и пластичность материала создают оптимальную герметизацию при использовании этих материалов даже в изношенной арматуре.

При тяжелых или экстремальных условиях эксплуатации, материалы GORE-TEX могут стать практически единственным вариантом корректного решения многих проблем, а в некритических условиях срок их службы на несколько порядков выше продолжительности работы традиционных уплотнителей. Как правило, долговечность этих материалов превосходит долговечность самого узла. То есть, при правильном выборе модификации уплотняющего материала и квалифицированном монтаже работает принцип «поставил и забыл».

Материалы марки GORE-GFO разработаны для применения в динамических условиях (вращающиеся валы), однако ряд модификаций набивок предназначен и для запорной арматуры.

уплотнитель расход ремонт трубопроводный

Рис. Совокупные потери в сальниковой камере и приводном двигателе насоса при различных набивках 1 - асбест с графитом (АГ1), 2 - кевлар+арамид, 3 - Р1(GFO).

В традиционных набивках из-за искусственных и натуральных волокон смазочные компоненты расположены только на поверхности и быстро вымываются, что приводит к выходу из строя набивки и оборудования. Кроме этого, при наличии в набивке асбеста, неизбежен дополнительный абразивный износ вращающихся деталей. В отличие от этого набивка GORE-GFO - цельная пряжа из компонентов с отличной смазочной и теплопроводной способностью, асбестонесодержащая. Плетеная набивка GORE-GFO SEQUEL успешно применяется в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения и теплоснабжения, а также в химической, целлюлозно-бумажной, фармацевтической и пищевой промышленности.

Качество всех изделий фирм GORE и ProPack гарантировано международным сертификатом ISO 9001. Имеются разрешения Госгортехнадзора и Санэпиднадзора РФ, заключение «Сантехмонтажа» на применение данных материалов во взрывоопасных производствах химической, нефтеперерабатывающей и других смежных областях, в пищевой промышленности и системах водоснабжения и водоотведения, на объектах энергетического комплекса и др. Положительное «Заключение» на уплотнители фирм GORE и ProPack получено и от «Центра независимого технического аудита, экспертизы и сертификации» (ЦНТАЭС).

Экономический аспект

Согласно усредненным статистическим данным по расходам на ремонт оборудования потери при замене уплотнителей следующие:

63% - потери из-за простоя при замене (перенабивки) уплотнений

21% - расходы на замену деталей оборудования

13% - рабочие расходы на установку уплотнений

3% - расходы на уплотнительные материалы

приведены данные, показывающие, что несмотря на «высокую» первоначальную стоимость набивки, сокращение расходов достигается уже при 10%-ном увеличении срока службы насосно-компрессорного оборудования.

За счет снижения механических потерь на трение в сальниковом узле и повышения КПД приводного двигателя достигается значительная экономия электроэнергии. Преимущество использования набивки Р1(GFO) для сальниковой камеры насоса видно из рис. 5.

Опыт применения

В качестве конкретного примера можно привести соответствующие показатели работы 15 водоотливных установках, оборудованных насосными агрегатами типа «Д» и «СМ» Московского метрополитена, на которых вместо традиционной сальниковой набивки типа «ЛП» была апробирована набивка GORE-GFO в 1996 г. Тяжелые условия работы насосного оборудования, установленного под землей (повышенная влажность в помещениях, частые пуски и остановки, гидравлические удары, вероятность работы на холостом ходу и т.д.), приводили к необходимости частой замены прежних сальниковых уплотнений. Последнее предопределяло существенные трудовые затраты. Периодичность замены сальниковых набивок составляла от 7 дней до 3 месяцев. В настоящее время уплотнения Р1(GFO) работают без замечаний от 4 до 7 лет (реализуется принцип «поставил-забыл»). За этот период насосные агрегаты подвергались технической ревизии с частой разработкой. При этом уплотнения Р1 (GFO) использовались по несколько раз (повторно), а качество их работы практически не снизилось.

Положительный опыт применения материалов GORE-TEX имеется на предприятиях различного профиля в России и других странах СНГ. Так, например, с 1993 г. материалы GORE-TEX и Р1(GFO) находятся в эксплуатации на Северной и Восточной водопроводных станциях Москвы, на Омской ТЭЦ-4. Эти уплотнители прошли успешные испытания в НИИ «Энергосетьпроект», на заводе «Компонент», в лаборатории ракетно-космического предприятия им. Хруничева, НИИ «Синтез» и в других организациях.

Размещено на Allbest.ru