Verstärkter Bau der Dichtungseinheit der Doppelstirndichtung lässt Gas aus dem Lader-Hohlraum und aus den danebenliegenden Rohrleistungen beim Stillstand nicht wegnehmen, sowie gewährleistet sicheres Funktionieren unter instabilen Kennwerten der Verdichter an den Erdgaskompressorenstationen bei der Gasgewinnung.
Chefkonstrukteur von der OOO (GmbH) NPZ ANOD
Kuldyschew Alexander Kontstantinowitsch (Kuldyshev Aleksander Konstantinovich)
Die ООО (GmbH) NPZ ANOD liefert seit 1995 Stirndichtungen aus dem eigenen Haus an die Unternehmen der PAO (öffentlichen AG) Gasprom für Erdgaslader und Verdichter. 1996 wurde das Unternehmen ins Register der Lieferanten der Ausrüstung für die PAO (öffentliche AG) Gasprom eingetragen.
Die Betriebssicherheit der Turbinenverdichteranlagen hängt in großem Maße von der Funktion der Dichtungseinheiten ab, die den sich rotierenden Läufer dichten. Eine der wichtigsten Aufgaben des modernen Maschinenbaus ist die Herstellung von sicheren und undurchlässigen Dichtungen von Läufern der Kreisverdichter. Es ist einerseits durch den Hochdruck des zu verdichtenden Mediums und erhöhte Umlaufgeschwindigkeiten im verdichtenden Kontakt, und andererseits - durch sehr strenge Forderungen an Dichtheit und Robustheit, die sich zusammen mit der Steigerung der Kennwerte erhöhen, bedingt.
Traditionell werden für diesen Zweck berührungslose Dichtungen (Spaltdichtungen, Labyrinthdichtungen, schwimmende Ringe u.a.) verwendet. Die am meisten in der Dichtern eingesetzten Dichtungen mit den äußeren und inneren schwimmenden Ringen, zwischen denen das Sperröl unter dem Nenndruck gefördert wird, sind ausreichend sicher, aber besitzen doch bestimmte Mängel:
• große unersetzliche Öl-Verluste, insbesondere beim Anlass;
• niedrige Betriebsdauer der schwimmenden Ringe;
• erhöhte Gasführung des Öls im Behälter;
• Abweichungen des Druckabfalls im Innenring;
• Verschleiß der Rotorzapfen bei der Berührung der Stator-Elemente (schwimmenden Ringe).
Perspektiver sind Stirndichtungen, die eine hohe abdichtende Fähigkeit besitzen, bei denen die garantierte Spalte zwischen den Dichtflächen der Ringe im Bereich von 2…5 µm liegt, zum Unterschied von den Spaltdichtungen, wo die Spalte Millimeter-Zehntel erreicht.
Als kennzeichnende Besonderheit der Dichtungen des NPZ ANOD mit dem Flüssigkeitsverschluss, die Geringverbraucher genannt werden, gilt nicht nur der Mindeststand der Öl-Leckagen ins gepumpte Gas (0,05…0,1 kg/h), sondern auch seine hohe Stabilität, unabhängig von der Druckdifferenz, der Läufer-Umdrehungsgeschwindigkeit und der Temperatur. So hohe Kennwerte von Qualität und Sicherheit sind durch bauliche Besonderheiten der Dichtungen bedingt, die die Formbeständigkeit und die Spaltgröße in der dichtenden Fuge sicherstellen.
Das NPZ ANOD beschäftigt sich 24 Jahre lang mit der Ausstattung der Kreiselverdichter der Erdgasleitungen von der PAO Gasprom mit den Öldichtungen. Zurzeit produziert das NPZ ANOD serienmäßig Einfachdichtungen der Welle für folgende Lader: 235-21-1 (131УТГ), 235-28-1(150УТГ3), 370-14-1(120УТГ), 370-18-1(170УТГ), 520-12-1(145УТГ) und kombinierte Dichtungen mit schwimmenden Ringen für folgende Lader Ц-6,3 (110УТГП, 125УТГП2), НЦ-16 (150УТГП6, 160УТГП1). Zurzeit werden mehr als 2000 Dichtungen von dem NPZ ANOD in der Zusammensetzung der Lader der Gasverdichteranlagen der Unternehmen der PAO Gasprom eingesetzt. Laut den Bescheinigungen dieser Unternehmen beträgt der gemittelte Wert der unersetzlichen Öl-Verluste ins gepumpte Gas 0,12…0,2 kg/h pro Lader, und die jährliche Ersparung des Dampfturbinenöld beträgt Tausende von Tonnen. Es ist zu erwähnen, dass die Dichtungen erfolgreich im Bereich der Umlaufgeschwindigkeiten von 40…80 m/s, der Druckdifferenz „Öl-Gas“ bis 6 kgf/cm2 und des Drucks des gepumpten Gases bis 80 kgf/cm2 unter dem Öl-Leck-Stand von 0,05…0,1 kg/h funktionieren.
Eine der wesentlichsten Arbeiten des NPZ ANOD ist die Entwicklung der Stirndichtungen, Typ 110УТГП/110UTGP, die für den Ersatz der Spaltdichtungen in den hochdrehzahligen (8300 U/Min.) Erdgaslader НЦ-6,3/NZ-6,3 bestimmt sind. Die Dichtungen stellen eine Einheit dar, die aus einem Gehäuse mit den Durchbohrungen für den Öldurchfluss, den Vorder- und Hinterdeckeln bestehen. Im Inneren der Einheit befinden sich: Hauptelemente - Stirneinfachdichtung, und Nebenelemente – Spaltelemente. Dabei besitzt die Stirndichtung ein bewegliches dichtendes Kontakt zwischen zwei Ringen der Reibpaarung, einer davon befindet sich in der zusammen mit der Welle rotierenden Buchse, und der andere ist unbeweglich, befindet sich in der Schelle, die mit einem Federsatz gedruckt wird.
Eine Nebenspaltdichtung ist als eine Schelle erfüllt, die zwei schwimmende Ringe enthält, deren Innendurchmesser mit dem Endzapfen der rotierenden Hülse eine radiale Spaltdichtung bilden. Als Kennzeichen dieser Spaltdichtung gilt die Tatsache, dass die Achsenlänge des schwimmenden Rings bis 0,15 des Wellendurchmessers reduziert ist, das die Reduzierung der Masse des Rings ermöglichte und ließ sich von der Reaktion auf den Wellenversatz befreien.
Dank den Konstruktiionsmaßnahmen (Reduzierung des Durchschnitts der rotierenden Teile der Hauptdichtung, Einsatz der neuen Stoffe) wurden die Reibungsaufwendungen der rotierenden Elemente mit den Ringen der Reibpaarungen minimalisiert und betragen höchstens 3,5 kW pro Dichtung.
Der erste Dichtungssatz 110УТГП/110UTGP wird in der Zusammensetzung des Laders НЦ-6,3-56/1,45 (NZ-6,3-56/1,45) an der Verdichterstation „Worsmenskaja“ der linearen Produktionsverwaltung der Erdgasleitungen der ООО (GmbH) Gasprotransgas N. Nowgorod seit 10.05.2000 eingesetzt.
Aufgrund der während der Entwicklung der Dichtungskonstruktion für den Lader НЦ-6,3-56/1,45 (NZ-6,3-56/1,45) gesammelten Erfahrung entwickelte das NPZ ANOD im Auftrag von NPO ISKRA (Perm) und lieferte 8 Sätze der Stirndichtungen 150УТГП 00.00 (150UTGP 00.00) zu den austauschbaren Strömungsteilen СПЧ76/1,44 (SPTsch76/1,44) und СПЧ76/1,35 (SPTsch 76/1,35) der Lader ГПА-Ц-16 (GPA-Z-16).
Gleichartige in Bezug auf die Bauweise Dichtungen 150УТГП (150UTGP) und 150УТГП1 (150UNGP1) wurden an die Aggregate ГПА-Ц-16 (GPA-Z-16) mit den austauschbaren Strömungsteilen СПЧ76/1,44 (SPTsch76/1,44) und СПЧ76/1,35 (SPTsch 76/1,35) (November 2001, Dezember 2002) an der Verdichterstation Kungurskaja, an der Verdichterstation Nowokomsomolskaja, an der Verdichterstation Nydinskaja geliefert. Mit den hohen Sicherheitskennwerten funktionieren Dichtungen 150УТГП4 00.00 (150UTGP4 00.00) in der Zusammensetzung von Aggregaten des Erdgasverarbeitungswerks (GPU)-16 an der linearen Erdgaskompressorstation LPUMG Pilninskij der ООО (GmbH) Gasprom transgas von N. Nowgorod“.
Es wurde ein Programm an der Verdichterstation von Stawropoler UPHG in Bezug auf den kompletten Ersatz der Spaltstirndichtungen 125УТГП (125UTGP) in den Ladern Ц-6,3/51 (Z-6,3/51) und Ц-6,3/100 (Z-6,3/100) realisiert. Hauptforderungen, gestellt an die Lader, die an den Stationen des Untertagespeichers eingesetzt werden, sind die minimalen Öllecken und erhöhte Sicherheit der Ausrüstung.
Das NPZ ANOD zusammen mit der AOZT (geschlossenen AG) NIKTIT (Sankt-Petersburg) führte Standardprüfungen der speziell entwickelten und hergestellten Doppelstirndichtungen der Welle des Kreiselverdichters Н47-74-1 (N47-74-1) in der Zusammensetzung des Aggregats ГПА–4РМ (GPA-4PM) durch. Eine der Besonderheiten der Doppeldichtungen ist die Tatsache, dass sie für das Funktionieren im Standbetrieb unter dem Druck von 10 MPa entwickelt wurden. Das an der Verdichterstation des Kasimowoer Untertagespeichers installierte Aggregat funktionierte 25.000 Stunden mit mehr als 300 Anlassen - Abschaltungen, unersetzliche Öl-Verluste betragen 0,022 kg/h, was in Zehnerpotenz niedriger, als die im Lastenheft erklärten Kennwerte ist.
2011 wurden Kältemittelverdichter Д203ГЦ1-710 (D203GZ1-710) an der Station für Gaskühlung SOG-4, Verdichterstation Jamburgskaja in Betrieb genommen. Die Verdichter wurden von der Sumaer MNPO namens М. Frunze hergestellt und sind mit den Doppelstirndichtungen 130УТДГ2 (130UTDG2.) ausgerüstet. Die Dichtungen sind auch für den Einsatz im dauernden Standbetrieb ohne Herausnehmen des Gases aus dem Hohlraum des Laders.
Die Arbeiten von NPZ ANOD auf dem Gebiet der Verdichtungstechnik beweisen die Möglichkeit des Einsatzes der Stirndichtungen unter Umfangsgeschwindigkeiten bis 80 m/s, Druck bis 10,0 MPa und Temperatur des zu verdichtenden Mediums bis 200°С. Die Dichtungen mit dem Flüssigkeitsverschluss sind weniger kritisch in Bezug auf die Rotor-Verkantung in den Lagerungen und den hohen Schwingungspegel (bis 50 µm). Der Öl-Leckstand ins gepumpte Gas bei den Dichtungen des NPZ ANOD ist fast im Zehnerpotenz niedriger, als bei den Dichtungen von anderen Herstellern. Diese Dichtungen sind imstande, mit der ausreichenden Sicherheit und niedrigen Aufwänden die Wellen der hochdrehzahligen Mechanismen abzudichten und auf solche Weise den Betrieb eines großen Teils des Parks der Gasverarbeitungsausrüstung von PAO GASPROM und der Verdichter der Betriebe der petrolchemischen Produktionen zu verlängern.
Als Ergebnis der erfolgreichen Zusammenarbeit unseres Unternehmens mit den Kasaner Betrieben NIIturbikompressor und Kasankompressormasch war der Einsatz von UTGP-Doppelstirndichtungen mit verschiedenen Bautypen in den Doppelgehäuse-Verdichteranlagen, die für die Verdichterstationen der Erdgasbetriebe und der Erdgasverarbeitungswerke. Neue Techniklösungen, die an den Stirndichtungen der dritten Generation eingesetzt werden, gewährleisteten ihre hohe Sicherheit und Wirtschaftlichkeit. Diese Verdichtungen schließen die Berührung der Verdichterläufer und der unbeweglichen Stator-Elemente der Dichtungen (schwimmende Ringe, Labyrinthe) aus, was die Rotorzapfen gegen Beschädigungen bei der Entstehung von Notfallsituationen mit den Verdichtern schützt. Moderne UNG-, UNGP-, UNDG-Dichtungen werden mit den Reibungsschutzringen der Reibpaarungen aus dem Stoff mit einem hohen Elastizitätsmodul – inländischem Siliciumkarbid komplettiert. Die Mitnehmermechanismen gewährleisten stoßfreie Funktion im dynamischen Betrieb.
Es sind die Vorteile der Doppelstirndichtungen zu betonen: keine Drosselbaugruppen im Bau schließen die Notwendigkeit der sorgfältigen Anpassung der schwimmenden Ringe mit den minimalen radialen Spalten aus; die Verbesserung des Schwingungsverhaltens im Ergebnis der wirkungsvollen Erschütterungsdämpfung des Läufers im einem breiten Frequenz-Spektrum, Optimierung der hydrodynamischen Entleerung der Dichtungselemente
Die Realisierung eines solchen Systems ermöglichte:
- das gepumpte Gas aus dem Kreislauf des Verdichters und der benachbarten Rohrleitungen bei der Abschaltung des Aggregates nicht wegzunehmen;
- eine stufenlose Abschaltung des Aggregates ohne Funktionieren der Überdruckpumpen im Laufe von höchstens 10 Minuten mit dem möglichen nachfolgenden Anlauf des Aggregates zu gewährleisten;
- den Ölverbrauch in einem breiten Bereich durch die Dichtung ohne Ausbau zu regeln;
- die Montage, Inbetriebnahme und Anpassung der Dichtungen am Objekt zu vereinfachen;
- durch den Einsatz der Digitaltechniken die Regelung und die Kontrolle der Funktion des Hochdruck-Ölsystems zu automatisieren, wodurch das automatische Regelungssystem der Gasverdichteranlage rechtzeitig auf die Notfallsituationen reagiert.
