СГУ центробежных компрессоров и нагнетателей природного газа

компрессорВ зависимости от состава уплотняемого газа, геометрических и режимных параметров компрессора узел СГУ может состоять из одной или нескольких уплотнительных ступеней. Имеется целый ряд компоновочных решений узлов СГУ. Наиболее распространенные из них: одинарное уплотнение, двойное уплотнение «спина-к-спине», двойное последовательное уплотнение «тандем»

Одинарное уплотнение

02Наиболее простое уплотнение, состоящее из одной уплотнительной ступени.

одинарное1

Применяется для уплотнения неопасных, нетоксичных газов давлением до 80 кг/см2. Уплотнение может комплектоваться концевым лабиринтом.

Двойное уплотнение «спина-к-спине»

03Состоит из двух уплотнительных ступеней, расположенных по схеме «спина к спине». Эта схема обычно применяется в случаях, если перед уплотнением возможно спина_к_спиневозникновение вакуума, или если для подачи в уплотнение в качестве буферного газа используется инертный газ, утечку которого внутрь компрессора необходимо ограничить. Уплотнение может комплектоваться концевым лабиринтом.

Двойное последовательное уплотнение «тандем»

04Состоит из двух последовательно расположенных уплотнительных ступеней. Эта схема наиболее распространена на компрессорах предприятий химической, нефтехимической и газовой промышленности, где сжимаются опасные и токс

ичные газы.

узел_СГУ_б

Уплотнение может комплектоваться межступенчатым и концевым лабиринтом.

Материалы (корпусных деталей, уплотнительных пар, вторичных уплотнений и т.д.), применяемые в узлах СГУ, подбираются из условия устойчивости к воздействию коррозии уплотняемой среды.

 

Технические характеристики: 

    • уплотняемое давление — до 280 кг/см2;
    • температура в области уплотнений — до 250 ºС;
    • скорость на периферии вращающегося седла — до 200 м/сек;
    • диаметр вала под уплотнением — до 250 мм.

При превышении какого-либо из указанных параметров могут применяться специальные (нестандартные) уплотнения.

Повышение надежности и долговечности:

    • упразднение большого количества сложного и, как следствие, ненадежного оборудования системы уплотнительного масла (маслонасосы высокого давления, узлы масляных уплотнений с ограниченным ресурсом, регуляторы перепада давления, маслоловушки, дегазаторы…);
    • принцип действия основных элементов — уплотнительных пар и их конструкция таковы, что они автоматически реагируют на изменение режимных параметров работы компрессора и сохраняют свою работоспособность в условиях, даже являющихся аварийными для самого компрессорного агрегата;
    • отсутствие контакта уплотнительных пар при работе исключает их износ и увеличивает срок службы уплотнения (более 12 лет).

Преимущества в обслуживании:

    • отсутствует трудоемкий процесс обслуживания масляных систем уплотнений (замена масла, ремонт насосов и сопутствующего оборудования, ревизия всей системы);
    • техническое обслуживание системы сухих газовых уплотнений включает: визуальный осмотр состояния рабочих пар, замена уплотнительных О-колец и демпферов (1 раз / 1…4 года), замена засорившихся фильтроэлементов, стандартная периодическая поверка контрольно-измерительных приборов. Т.е. обслуживание сводится к простым и легко выполнимым операциям, осуществляемым за очень короткий промежуток времени;
    • сборка, разборка, монтаж и демонтаж узлов СГУ просты, удобны и осуществляются за короткий промежуток времени.

 

Теория СГУ

Общие сведения о системах СГУ


Конструкция уплотнительной ступени (СГУ)

Уплотнительная ступень СГУ состоит из статорной и роторной частей. Главным компонентом уплотнительной ступени является уплотнительная пара: седло и торец. Седло закрепляется на валу компрессора и вращается вместе с ним. На уплотнительной поверхности седла выполняются динамические каналы (однонаправленные или реверсивные) глубиной несколько микрон. Торец не вращается, но подвижен в осевом направлении. Он устанавливается в корпусе компрессора, закрепляется от проворота и прижимается к седлу набором пружин.

Принцип действия уплотнительной пары СГУ однонаправленного вращения

Традиционные газовые динамические уплотнения характеризуются тем, что в статике седло и торец плотно прижаты друг к другу (зазор = 0) за счет разности газовых сил Fpa1 и Fpa2, действующих на торец в осевом направлении. Газовый клин между торцовыми поверхностями торца и седла, который обеспечивает бесконтактную работу уплотнения появляется при вращении седла с динамическими канавками. Когда ротор компрессора вместе с седлом начинает вращаться, уплотняемый газ захватывается и разгоняется канавками. В конце канавки газ встречается с уплотнительной перегородкой. При этом давление в уплотнительном зазоре увеличивается и торец отжимается от седла. Торец «всплывает» на газовом клине величиной несколько микрон. Через образовавшийся уплотнительный зазор между седлом и торцом дросселируется малое количество рабочего газа. Эта утечка утилизируется, или выбрасывается на свечу.

Принцип действия уплотнительной пары СГУ реверсивного вращения

Уплотнительная пара реверсивного вращения характеризуются тем, что газовый клин между торцом и седлом появляется при подаче давления в уплотнение без вращения вала. Это обеспечивает отсутствие контакта между торцом и седлом при любой частоте вращения вала.

Сухие газовые уплотнения насосов

1283858283_nasosyНаиболее распространенная компоновочная схема узлов СГУ для насосов — двойные «спина-к-спине» с двусторонним седлом.
Особенностью конструкции является сохранение герметичности уплотнения при прекращении подачи буферного газа. В зависимости от состава уплотняемой среды и буферного газа, система СГУ может комплектоваться концевым лабиринтом и внутренним винтовым уплотнением.1282222264_1279539790_124.png

Материалы (корпусных деталей, уплотнительных пар, вторичных уплотнений и т.д.), применяемые в узлах СГУ, подбираются из условия устойчивости к воздействию коррозии уплотняемой среды.

Технические характеристики:

  • уплотняемое давление — до 20 кг/см2;
  • температура в области уплотнений — до 250 ºС (спец.исполнение до 450 ºC);
  • скорость на периферии вращающегося седла — до 80 м/сек;
  • диаметр вала под уплотнением — до 200 мм.

Преимущества систем СГУ центробежных насосов:

  • 100% герметизация перекачиваемой жидкости (что особенно целесообразно при герметизации летучих жидкостей);
  • отсутствие загрязнения перекачиваемой среды буферной жидкостью (что особенно целесообразно в случаях, когда требуется обеспечение высокой чистоты перекачиваемой среды);
  • сокращение потерь энергии, затрачиваемой на преодоление трения в уплотнении (за счет отсутствия жидкостного трения потери энергии в СГУ в десятки раз ниже, чем в жидкостных уплотнениях);
  • увеличение срока службы уплотнения, экономия на ремонте и замене запасных частей (поскольку между рабочими поверхностями уплотнительной пары устанавливается газовый зазор, износ уплотнительной пары практически отсутствует при бесперебойной подаче буферного газа);
  • снижение расходов на затворную систему буферной среды (поскольку система буферного газа гораздо проще жидкостной и не требует значительных расходов на ее подготовку);
  • устранение затрат на воду (поскольку СГУ не требует промывки в процессе работы);
  • сохранение герметичности при обратном давлении (при сбоях в подаче буферного газа уплотнение сохраняет работоспособность и предотвращает утечку перекачиваемой жидкости в атмосферу);
  • возможна поставка уплотнений в реверсивном (двунаправленном по вращению) исполнении узлов уплотнений.

Сухие газовые уплотнения ректоров-мешалок

Фото5-2Наиболее распространенная компоновочная схема узлов СГУ для реакторов-мешалок — двойные «спина-к-спине». В зависимости от состава уплотняемой среды и буферного газа, система СГУ может комплектоваться концевым лабиринтом и внутренним винтовым уплотнением. Специально разработаны уплотнения для реакторов-мешалок с малой частотой вращения ротора.

Материалы (корпусных деталей, уплотнительных пар, вторичных уплотнений и т.д.), применяемые в узлах СГУ, подбираются из условия устойчивости к воздействию коррозии уплотняемой среды.

1279539811_125

Технические характеристики:

  • уплотняемое давление — до 40 кг/см2;
  • температура в области уплотнений — до 250 ºС (спец. исполнение до 450 ºC);
  • диаметр вала под уплотнением — до 200 мм;
  • Частота вращения – от 0,5 об/мин.

Преимущества систем СГУ реакторов-мешалок:

  • 100% герметизация процесса перемешивающейся смеси;
  • сокращение потерь энергии, затрачиваемой на преодоление трения в уплотнении;
  • увеличение срока службы уплотнения и экономия на ремонте и замене запасных частей;
  • снижение расходов на затворную систему буферной среды;
  • возможна поставка уплотнений в реверсивном (двунаправленном по вращению) исполнении узлов уплотнений, что упрощает их монтаж, позволяет уменьшить время обслуживания и снизить вероятность ошибки при монтаже.

Сухие газовые уплотнения паровых турбин

Схема-турбинатурбинаНаиболее распространенная компоновочная схема узлов СГУ для паровых турбин: одинарное уплотнение со специальными конструктивными решениями, обеспечивающими работоспособность в широком диапазоне температур. Уплотнение работает на собственном паре турбины, либо на очищенном паре (если в собственном паре имеется большое количество примесей).

Технические характеристики:

  • уплотняемое давление — до 85 кг/см2;
  • температура в области уплотнений — до 480 ºС;
  • скорость на периферии вращающегося седла — до 130 м/сек;
  • диаметр вала под уплотнением — до 300 мм.