Использование торцевых уплотнений в нефтегазовой отрасли: надежность при экстремальных условиях

Нефтегазовая отрасль является одной из наиболее важных в экономике страны. При этом используемые технологии и оборудование должны обеспечивать как эффективность, так и безопасность работы. Также большое значение имеет срок службы и надежность. В значительной мере на эти параметры влияет использование в насосах и другом оборудовании торцевых уплотнений, которые предотвращают утечку, выдерживают экстремальные условия эксплуатации. Подробнее расскажем в статье.

Обзор торцевых уплотнений

В основе конструкции уплотнений два кольца. Одно устанавливается на вал и вращается с ним, второе фиксируется на корпусе. На практике в нефтегазовой отрасли используются чаще всего двойные торцевые уплотнения, поскольку они более надежны и устойчивы к воздействию высокого давления, температур и других факторов. В них используются две пары колец, которые могут располагаться по схемам «тандем» (один за другим), «спина к спине» или «лицом к лицу» — это позволяет повысить надежность работы.

Более удобны картриджные торцевые уплотнения, в которых вся конструкция собрана в единый блок и не нуждается в дополнительной настройке при установке, что снижает риск ошибок и ускоряет процесс техобслуживания.

В зависимости от рабочей среды и используемой смазки выделяют сухие (газовые) торцевые уплотнения, предназначенные для работы с газом, и влажные (мокрые), используемые при работе с жидкостями.

Также отличаются используемые материалы уплотнений, наличие дополнительных блоков (датчики давления, устройства промывки, охлаждения и т.д.) — это позволяет контролировать состояние оборудования, уменьшить износ, снизить риск поломок.

Экстремальные условия в нефтегазовой отрасли

Специфика процессов добычи и переработки нефти и газа предъявляет повышенные требования как к людям, так и к оборудованию. Зачастую работа ведется в условиях вечной мерзлоты, при низких температурах и сильных ветрах, сами нефть и газ токсичны и создают риск взрывов и возгораний, оборудование работает под высоким давлением, при низких или высоких температурах. Также важно учитывать влияние отрасли на экологическую обстановку и минимизировать возможный вред для окружающей среды.

Нефтегазовые торцевые уплотнения, соответственно, должны выдерживать влияние экстремальных условий, включая высокие и низкие температуры, токсичность сред, риски возгораний, используемое при добыче и переработке высокое давление и т.д. При этом они должны соответствовать комплексу требований:

• Безопасность (предотвращение утечек).
• Стабильность и эффективность работы оборудования.
• Длительный срок службы.
• Защита окружающей среды.

Надежность и факторы влияния

Одним из наиболее важных показателей для оценки торцевых уплотнений является их надежность — реальный срок службы и риск утечек, который зависит от износа, появления повреждений и других дефектов. На это могут влиять:

• Условия эксплуатации — поскольку в нефтегазовой отрасли они зачастую экстремальны, при выборе любых комплектующих необходимо обращать внимание на их устойчивость к высоким и низким температурам, давлению, скорости вращения вала, воздействию различных агрессивных сред (кислоты, щелочи, абразивы и др.).
• Неправильная установка и ошибки обслуживания — вибрация, недостаточная смазка и другие дефекты могут приводить к повреждению уплотнений и ухудшению качества их работы.
• Простои — если насос, компрессор или другое оборудование, где используются торцевые уплотнения, длительное время не эксплуатируется, возможно залипание и выход из строя элементов конструкции.

Поэтому очень важно правильно выбирать уплотнения по типу, конструкции, используемым материалам, при установке и эксплуатации выполнять рекомендации производителя, регулировать настройки, если появилась чрезмерная вибрация или биение вала, своевременно проводить обслуживание всех блоков и узлов.

Стандарты и регуляции

Учитывая специфику нефтегазовой отрасли, высокий уровень опасности, экстремальные условия эксплуатации, при выборе торцевых уплотнений следует руководствоваться следующими российскими и международными стандартами:

• ISO 21049 (ГОСТ 32600-2013) — содержит технические требования и рекомендации к уплотнительным системам насосов в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности.
• ISO 3069 — регламентирует размеры полостей торцевых уплотнений под герметизирующие уплотнения.
• API 682 — применяется при выборе и эксплуатации уплотнений в центробежных насосах, прежде всего в нефтяной, газовой и химической промышленности.
• EN 12756 (DIN 24960) — определяет установочные размеры торцевых уплотнений, уплотнительной камеры, другие параметры и требования, а также обозначения материалов.

Заключение

Нефтегаз — отрасль, в которой каждая деталь требует внимания. Торцевые уплотнения должны обеспечивать герметизацию при перекачивании жидкостей и газов, снижение трения и высокую производительность оборудования в целом, а также безопасность для окружающей среды и экологической обстановки. Поэтому при их выборе и эксплуатации важно учитывать все параметры и факторы и соблюдать правила.