highly1

ВЫСОКОНАДЕЖНЫЕ ПОДШИПНИКИ качения SKF и варианты применения на предприятиях нефтехимической промышленности

На нефтехимических предприятиях требуется высокая надежность нефтеперерабатывающих установок. SKF обладает обширным опытом работы в данном сегменте рынка – от установки оборудования до его техобслуживания и модернизации.

Технология

SKF предлагает широкий ассортимент продукции и услуг для предприятий нефтехимической промышленности, начиная с подшипников качения и систем смазывания до систем мониторинга состояния оборудования и соответствующих услуг.

SKF может произвести необходимую модернизацию на базе комплексной технической платформы для ротационного оборудования (рис. 2). Кроме того, значительного повышения надежности и ресурса подшипников можно добиться за счет использования компонентов, выполненных из усовершенствованных материалов, например, гибридных подшипников (с керамическими телами качения), сверхпрочных изделий из нержавеющей стали.

К наиболее эффективным решениям можно также отнести применение покрытий NoWear с низким коэффициентом трения, изоляционных покрытий INSOCOAT для защиты от электротока, антикоррозионных покрытий и разнообразных материалов для изготовления сепараторов, таких как полиэфирэфиркетон или штампованных латунных сепараторов, применяемых в условиях малых нагрузок. Подобные решения для подшипников и узлов способны предотвратить возникновение общей коррозии, химической и контактной коррозии, ухудшение характеристик смазочного материала, смазывание ненужных механизмов, износ, дентинг частиц, электрическую эрозию, заклинивание и другие повреждения корпусов и роторов.

Модернизация подшипниковых систем

Модернизация систем валов на предприятиях нефтехимической отрасли с помощью новых усовершенствованных подшипников качения зачастую диктуется необходимостью повышения надежности, эксплуатационной готовности и безопасности технологических процессов в комплексе с жесткой экономией капитальных затрат.

Реализация грамотной стратегии проектирования предусматривает устранение отказов оборудования, сокращение незапланированного техобслуживания, капитальных затрат, а также продление ресурса оборудования. Вот лишь некоторые из подходов к решению данной проблемы:

Модернизация ненадежных механизмов – как правило, этот подход заключается в модернизации одного или нескольких критичных механизмов, эксплуатация которых приводит к значительным производственным потерям, вызванным простоями, частыми отказами оборудования или высокими штрафами за выброс вредных веществ, например, при работе с компрессорами для извлечения остаточного газа или химическими реакторами.
Модернизация всего парка оборудования – данный подход зачастую предусматривает производство работ, необходимых в том случае, если средний межремонтный интервал большого парка компрессоров или насосов слишком мал по сравнению с тем же параметром, например, при эксплуатации компрессорных установок для сбора газов и насосных установок для перегонки нефти.
Проектирование на основе оценки рисков – эта возможность проведения профилактического техобслуживания для выявления рисков при эксплуатации нового критически важного оборудования из перечня ненадежных механизмов, таких как глубоководные насосы и компрессоры подкачки нефти.
Проектирование на основе низких капитальных затрат – данный подход предусматривает использование недорогого оборудования за счет применения высоконадежных подшипников в ранее неисследованных условиях эксплуатации, например, в маслозаполненных винтовых компрессорах с опорами на подшипниках качения при чрезвычайно высокой концентрации высокосернистого нефтяного газа.

Продление ресурса оборудования – цель данного подхода состоит в продлении ресурса и надежности существующего оборудования, например, с целью повышения производительности или обеспечения эксплуатации в новых технологических условиях. Как правило, в целях оптимизации затрат заказчиков производится оценка расходов по проекту с помощью программы SKF Documented Solutions Program (DSP).

Подшипники: материалы, конструкция и варианты монтажа

Подшипниковые системы, как правило, состоят из «фиксирующего» и «плавающего» подшипников. «Фиксирующий» подшипник в большинстве случаев состоит из двух подшипников, один из которых воспринимает только радиальные нагрузки, а второй – только осевые. На рис. 3 представлена типичная схема размещения подшипников, характерная для многих стандартных маслозаполненных винтовых компрессоров.

В качестве «фиксирующих» подшипников для высокопроизводительных компрессоров, насосов и электроприводов обычно используются шарикоподшипники.

Это либо спаренные радиально-упорные шарикоподшипники (O-образная схема), либо радиально-упорные шарикоподшипники с четырехточечным контактом, либо радиальные шарикоподшипники.

SKF поставляет указанные виды шарикоподшипников, выполненных из стандартной закаленной подшипниковой стали или снабженных подшипниковыми кольцами, изготовленными из сверхпрочной закаленной нержавеющий стали, для условий эксплуатации, требующих обеспечения высокого уровня надежности.

«Плавающий» подшипник – это, как правило, цилиндрический роликоподшипник (рис. 3) и один или несколько шарикоподшипников, со свободной посадкой в корпусе для восприятия. При таком варианте могут применяться цилиндрические роликоподшипники с керамическими элементами качения больших типоразмеров с лучшими характеристиками работоспособности и подходящими для большинства современных маслозаполненных винтовых компрессоров.

В ряде случаев по причине ограничений производственного характера считается целесообразными модернизировать такой вариант применения цилиндрических роликоподшипников, используя стальные элементы качения с покрытием NoWear или заменив такой вариант конструкцией с шарикоподшипниками, свободно перемещающимися в осевом направлении.

Кроме того, SKF разработаны тороидальные роликоподшипники CARB для установки в узлы, в которых могут возникать линейные удлинения валов и осевые перекосы. Подшипники CARB могут быть изготовлены из нержавеющей стали и снабжаться покрытием NoWear на телах качения. Наиболее эффективный вариант предусматривает установку одного подшипника CARB в плавающую опору и одного радиально-упорного шарикоподшипника с четырехточечным контактом совместно с подшипником CARB в фиксирующей опоре (рис. 4, сверху). В случае комбинации высоких осевых и радиальных нагрузок используются согласованные комплекты радиально-упорных шарикоподшипников (рис. 4, снизу). Такие варианты подходят, например, для применения в насосах для откачки технологической воды, эксплуатация которых сопровождается большими радиальными нагрузками.

Например, у девяти насосов для откачивания технологической воды средний межремонтный интервал был увеличен с 2,2 тыс. часов до более, чем 7 тыс. часов, благодаря применению такого варианта монтажа подшипников SKF.

Также существуют различные варианты радиального и осевого расположения подшипников с применением шарнирных подшипников или подшипников с самоустанавливающимися сегментами, иногда в комплексе с подшипниками качения, которые берут на себя осевые нагрузки.

Разработка и применение сверхпрочного стального подшипника во многих случаях (например, при высокой концентрации высокосернистого нефтяного газа) позволила заменить эти громоздкие конструкции подшипников с большим коэффициентом трения, обладающие ограниченными возможностями воспринимать осевые нагрузки и функционировать при недостаточном смазывании, – на гибридные радиально-упорные шарикоподшипники, кольца которых изготовлены из сверхпрочной нержавеющей стали.

Для работы в условиях сверхнизких и высоких температур SKF разработала специальный закаленный вариант базовой версии сверхпрочной нержавеющей стали. Это позволило обеспечить стабильность размеров подшипников при работе в условиях сверхнизких и высоких температур, а также повысить их прочность при более высокой температуре. Из такой стали изготавливаются специальные подшипники SKF для низкотемпературных насосов, предназначенных для перекачки различных сжиженных газов, таких как сжиженный нефтяной газ (СНГ), сжиженный этиленовый газ (СЭГ), сжиженный природный газ (СПГ) и жидкий водород (LH2). Модернизация непрерывно работающих низкотемпературных насосов (рис. 1) привела к увеличению среднего времени между отказами более чем на 300% по сравнению с результатом, получаемым при использовании традиционных подшипников качения, полностью выполненных из нержавеющей стали.

Техобслуживание на основе мониторинга состояния и обеспечение надежности

В составе технологического оборудования, применяемого на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, например, в составе насосов, компрессоров и химических реакторов, широко используются подшипники качения. К такому оборудованию относятся как основные установки с резервными блоками, так и технологически значимые установки, используемые в условиях, предъявляющих высочайшие требования к оборудованию, где использование резервных блоков не представляется возможным. Благодаря своей выделенной группе по обеспечению надежности систем, компания SKF имеет четкое представление о том, каким образом с помощью мониторинга состояния оборудования могут быть выявлены потенциальные проблемы. Мониторинг состояния ротационного оборудования может производиться посредством анализа сигналов в комплексе с анализом частот с использованием фильтров и прочих устройств, предназначенных для усиления сигналов, поступающих от подшипников или других механизмов оборудования, или сигналов, связанных с технологическими процессами.

Подобная информация о вибрациях может использоваться для подтверждения необходимости проведения техобслуживания уже на уровне вибраций, то есть до того, как оборудованию будут нанесены серьезные вторичные повреждения.

Пример, представленный на рис. 5, демонстрирует анализ вибраций ротационного компрессора для обработки светильных газов, смешанных с парами лигроина, используемого на одном из южноамериканских нефтеперегонных предприятий.

SKF также производит оценку рисков и реализует программы проведения техобслуживания по обеспечению надежности для технологических установок посредством сервисных компаний, оказывающих соответствующие услуги предприятиям нефтегазовой отрасли.

Пример модернизации установки переработки высокосернистого нефтяного газа

В северной провинции Альберта, Канада, ведется несколько крупномасштабных проектов, предусматривающих извлечение нефтеносного песка и его очистку.

Один из подобных проектов проводится совместным предприятием Syncrude; производительность его составляет 315 тысяч баррелей в день. Тяжелые углеводороды, извлеченные из нефтеносного песка, содержат серу. Для выделения более легких углеводородов применяется установка гидрокрекинга, но при этом также выделяется сероводород (H2S), который необходимо удалить (удаление производится с помощью установки очистки). Однако при этом образуется остаточный газ, который необходимо сжать до перехода к следующей стадии переработки. В рамках технологического процесса Syncrude сжатие воздуха осуществляется с помощью маслозаполненного винтового компрессора. Подобная конструкция имеет целый ряд технических и экономических преимуществ по сравнению с другими вариантами использования компрессоров, например, поршневых или винтовых компрессоров с сухим сжатием, которые являются дорогостоящим оборудованием с трудоемким техобслуживанием и сложной процедурой выявления неисправностей. В результате изменения технологического процесса концентрация остаточного сероводорода значительно увеличилась до 30-40%, и это привело к серьезным нарушениям работы винтового компрессора вследствие повреждения подшипника, которое было вызвано возникновением трещин дорожек и элементов качения под воздействием избыточной нагрузки. Подобные отказы подшипников привели к дорогостоящим неполадкам оборудования нефтеперерабатывающего предприятия в результате отключений и отказов компрессора, вызванных вибрациями и отказами подшипников.

Инженерным составом предприятия Syncrude было принято решение о поиске усовершенствования подшипниковой системы и условий эксплуатации. В сотрудничестве с компанией SKF и Авторизованным Дистрибьютором SKF компанией BC Bearings началась разработка комплексного решения с применением ряда новых технологий, создание новых материалов для подшипников.

Модернизация предусматривала применение новой сверхпрочной подшипниковой стали и разработку конструкции крупногабаритных гибридных радиально-упорных шарикоподшипников с четырехточечным контактом и цилиндрических роликоподшипников (рис. 6). Подобное решение продемонстрировало отличные результаты в отношении ресурса подшипника (продление среднего времени между отказами было увеличено с 3 800 часов до более 23 тысяч часов безотказной работы) и уменьшения вибрации, а также обеспечило надежный процесс смазывания. Это позволило существенно повысить ресурс оборудования и эксплуатационную готовность процессов очистки нефтепродуктов, а также сократить объем выбросов сернистого газа (SO2), вызванных применением факельных систем.

Во многих других случаях возможно использование готовых подшипниковых решений от SKF (например, подшипников SKF Explorer, подшипников PumPac 40° и 15°, подшипников с токоизоляцией INSOCOAT, полимерных сепараторов PEEK и т.д.) для насосов, компрессоров и приводов, а также гибридных подшипников с кольцами из стандартной подшипниковой стали или стандартных подшипников с низкофрикционными покрытием роликов.

Таким образом, SKF имеет в своем арсенале весь необходимый ассортимент продукции для оснащения ротационного оборудования предприятий нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности усовершенствованными подшипниковыми решениями для выполнения непрерывно растущих требований к надежности, эксплуатационной готовности и безопасности.

 

 

 

 

 

 

Материалы по теме