Газовая промышленность № 06 2020

Когда населенный пункт или промышленное предприятие необходимо снабдить природным газом, перед ПАО «Газпром» и дочерними обществами встает задача по обеспечению его бесперебойной подачи от магистральных газопроводов до конечных потребителей. На решение данного вопроса затрачивается множество ресурсов, связанных с подбором, совместимостью и запуском в эксплуатацию оборудования различных производителей.

«Объединенная металлургическая компания» продолжает развивать комплексные современные решения. Одно из направлений деятельности предприятия – проектирование, производство, поставка и ввод в эксплуатацию блочно-модульного оборудования для объектов нефтяной, газовой и энергетической отраслей промышленности. Изготовление продукции осуществляется на производственных мощностях завода «Трубодеталь» (г. Челябинск, входит в состав АО «ОМК», г. Москва) при поддержке собственного инженерно-технологического центра (ИТЦ) в г. Уфе. Совместное сотрудничество позволило разработать новейшую блочно-модульную автоматизированную газораспределительную станцию нового поколения (АГРС НП).

ХАРАКТЕРИСТИКИ АГРС НП

Станция предназначена для бесперебойной и безопасной подачи природного газа с заданными параметрами к населенным пунктам, промышленным предприятиям и другим потребителям в необходимом объеме. Оборудование позволяет автоматически снижать давление газа до заданного уровня, регулировать количество подаваемого газа, обеспечивать его фильтрацию, обезвоживание, подогрев, поддерживать постоянное давление на выходе при нестабильном потреблении, учитывать количество потребленного газа и передавать данные о режиме работы оборудования на центральный диспетчерский пункт.

Среди прочего АГРС НП ОМК обладает рядом существенных преимуществ:

– возможность ступенчатого прироста мощностей. По мере роста потребления газа к станции можно добавлять дополнительные съемные технологические модули, наращивая мощность, а в случае снижения потребления – уменьшать их количество;

– оснащение комплекса турбодетандером – устройством для выработки электрической энергии, использующим поток природного газа;

– способность работать полностью в автономном режиме без присутствия оператора. Данное техническое решение особенно важно, если объект удален от крупных городов и тех мест, где есть линии электропередач;

– расширенная гарантия на оборудование до 5 лет.

Еще одним дополнительным преимуществом АГРС НП производства ОМК стал увеличенный срок безопасной эксплуатации – 50 лет. В результате газовые предприятия смогут получить дополнительный экономический эффект и снизить расходы на обслуживание станции.

Станция состоит из следующего оборудования:

– блок переключений – обеспечивает коммерческий учет расхода газа, отбор газа на собственные нужды, снабжен обводной линией, а также предусматривает возможность подключения одоризационной установки;

– блок операторный – обеспечивает автономную работу станции через систему автоматического управления;

– блок технологический – в нем размещены узлы очистки, узел предотвращения гидратообразования и узел редуцирования, турбодетандерная установка;

– блок подготовки теплоносителя – обеспечивает работу трех действующих технологических блоков и одного резервного (суммарной производительностью до 10 тыс. нм3 / ч);

– блок сепаратора-пробкоуловителя (по требованию заказчика) – предназначен для улавливания из потока газа пробок воды и конденсата, идущих по трубопроводу как сплошным сечением, так и в виде расслоенного потока.

Завод «Трубодеталь» совместно с ИТЦ продолжает проводить мероприятия по усовершенствованию и дальнейшему развитию АГРС НП. На сегодняшний день ведутся работы по созданию математической модели станции с возможностью предиктивной аналитики и электронным паспортом объекта. Наличие данной опции позволит прогнозировать состояние станции и в случае необходимости переходить к выполнению ремонта по техническому состоянию. Помимо этого, будут проводиться онлайн-мониторинг и анализ состояния станции, а также сбор статистики по наработке.

Первый опытно-промышленный блок АО «Трубодеталь» представило на VII Петербургском международном газовом форуме в октябре 2017 г. После выставки блочная конструкция была направлена на испытательный полигон ОАО «Оргэнергогаз» (г. Саратов).

В июне 2018 г. АГРС успешно прошла испытания на полигоне АО «Газпром Оргэнергогаз» в Саратове. Комиссия по допуску к применению на объектах ПАО «Газпром» трубопроводной арматуры и оборудования ГРС рекомендовала использовать эту продукцию в комплексе или отдельными блоками.

Каждая блочно-модульная АГРС собирается индивидуально по техническим требованиям заказчика с возможностью регулировки входного, выходного давления и диапазона расходов газа.

Комплекс завода «Трубодеталь» обладает широкими производственными возможностями, включая лабораторию неразрушающего контроля, метрологическую службу, собственный железнодорожный терминал, погрузочное оборудование и др., что позволяет в полном объеме удовлетворять потребности компаний нефтегазовой отрасли.

Появление новых продуктов и технологий, улучшение качества изделий обязывает современного руководителя и технического специалиста отслеживать эти процессы в своей сфере деятельности и внедрять их для повышения конкурентоспособности. Газовая отрасль не исключение, и даже монопольное положение в России не снимает проблему конкурентоспособности в целом, с учетом все более агрессивной политики других игроков на мировом газовом рынке.

Основной аспект, который рассматривается в данной статье, – свойства и преимущества уплотнительных паст и пластичных смазок на основе ультрадисперсного политетрафторэтилена (PTFE).

Политетрафторэтилен, более известный под такими торговыми наименованиями, как фторопласт или тефлон, давно и широко применяется в газовой промышленности. Непревзойденная химическая стойкость, термостабильность, негорючесть, абсолютная инертность и великолепные трибологические характеристики позволяют использовать PTFE для изготовления большого ассортимента специальной продукции: прокладок, набивок, вкладышей подшипников, фильтровальных тканей, внутреннего покрытия насосов, труб, клапанов, в качестве изоляции для проводов и кабелей и т. д.

В нефтегазовой отрасли России, в отличие от конкурирующих стран, использование специальных PTFE-смазок и паст до недавних пор было ограниченно и основывалось на применении импортных продуктов таких фирм, как Вaker Hughes, Jet-Lube, BESTOLIFE Corporation и др. Объяснялось это тем фактом, что в СССР, а затем и в России не производился PTFE-порошок необходимого качества. Обычным химическим путем ультрадисперсный PTFE с требуемыми характеристиками получить невозможно. За рубежом для этих целей был разработан так называемый лучевой метод производства. Суть данного метода заключается в обработке первичного фторопласта на промышленном ускорителе электронов с последующей диспергацией в высокоскоростных струйных мельницах. Такой продукт обладает способностью загущать любые жидкости на порядок лучше, чем порошок, полученный химическим путем. В отличие от обычного фторопласта он может образовывать прочную и стабильную структуру уплотнительных паст и пластичных смазок.

ОТЕЧЕСТВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО

В России проблемой инновационного производства порошка PTFE в конце 1990‑х гг. начала заниматься группа сотрудников ЗАО «Томимпэкс», затем данное направление было передано ООО «Фторполимерные технологии». Результатом упорной работы стало появление собственной отечественной лучевой технологии производства ультрадисперсного PTFE. В 2002 г. полученный порошок PTFE был зарегистрирован под торговой маркой «ТОМФЛОН» и запущено производство первых оригинальных российских PTFE-смазок и паст с аналогичным наименованием.

Достоинство паст и смазок «ТОМФЛОН» быстро оценили практически во всех отраслях промышленности, но их использование в нефтегазовом секторе оказалось особенно эффективным. Так, арматурные пасты и смазки на основе PTFE, в отличие от паст и смазок на основе графита, не имеют тенденции к спеканию под воздействием нагрузок, температур и агрессивной среды. Свойства графита, полезные в порошковой металлургии, крайне негативны при использовании его в арматуре различного типа. Плотные отложения графитового порошка вызывают необходимость более частого обслуживания арматуры, использование специальных промывочных составов снижает срок службы оборудования. Фторопластовые пасты и смазки лишены этих недостатков, и, несмотря на более высокую цену, имеется ощутимый положительный экономический эффект от их использования.

При сравнении с арматурными пастами и смазками на основе аэросила мы также наблюдаем преимущества продукции на основе PTFE. Так, аэросильные пасты и смазки обладают повышенной абразивностью и имеют невысокую механическую стабильность. С течением времени под воздействием нагрузок и агрессивной внешней среды они разжижаются и теряют свои герметизирующие свойства. Именно поэтому в США все большее распространение находит практика применения полутвердых смазок на основе аэросила в виде «карандашей», где процентное содержание данного вещества в разы превышает традиционное. Но такое улучшение имеет и обратную сторону: значительно усложняется процесс обслуживания арматуры, особенно в зимний период. Резко возрастает износ металлических и еще в большей степени резиновых и пластиковых деталей. Смазки на основе ультрадисперсного PTFE лишены перечисленных недостатков: со временем они не теряют стабильности и герметизирующих свойств, сохраняется удобство в обслуживании арматуры при нанесении смазочного материала.

Применение порошка «ТОМФЛОН» в качестве присадки к традиционным смазкам также значительно улучшает их смазывающие и противоизносные характеристики. Например, введение в состав смазки ЦИАТИМ-221 ультрадисперсного PTFE почти в два раза увеличивает нагрузку сваривания и значительно уменьшает диаметр пятна износа. Необходимо отметить, что в настоящее время в России ни одно предприятие не выпускает ЦИАТИМ-221 в соответствии с ГОСТ 9433–80. Хотя, судя по тендерным заявкам, совокупная реализация данного продукта исчисляется десятками тонн. Согласно ГОСТ 9433–80 и технологической карте, разработанной Центральным институтом авиационных топлив и масел (сейчас АО «ВНИИ НП»), ЦИАТИМ-221 на 80 % должна состоять из полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС 132–24. Единственные производители данного продукта не только в России, но и в мире на данный момент – АО «Алтайский Химпром» имени Верещагина и ГНЦ РФ АО «ГНИИХТЭОС». Цена на ПЭС 132–24 колеблется от 2300 до 2800 руб. / кг. Нетрудно посчитать, что изготовленная в соответствии с ГОСТ смазка с учетом цены на сырье, производственных издержек, налогов и минимальной прибыли не может стоить ниже 3000 руб. / кг. Средняя же цена победителей большинства торгов редко превышает 1000 руб. Очевидно, что рабочие свойства таких смазок значительно хуже продукта, произведенного в соответствии с требованиями ГОСТ 9433–80.

В 2004 г. была разработана смазка ЦИАТИМ-221F по ТУ 0254‑030‑12435252‑04, в которой смесь кремнийорганических масел максимально воспроизводила достоинства ЦИАТИМ-221. Новая смазка почти не уступала по морозостойкости оригиналу, обладала высокой химстойкостью и инертностью по отношению к резине и полимерам. При этом она превосходила прототип по трибологическим характеристикам и соотношению «цена – качество». В дальнейшем в целях минимизации изготовления контрафакта ЦИАТИМ-221F стала производиться и под товарным знаком «ТОМФЛОН СК 170».

В заключение хотелось бы поблагодарить за доверие и сотрудничество наших партнеров в нефтегазовом секторе России: ООО «Газпром добыча Ямбург», ООО «Газпром добыча Оренбург», ООО «Газпром добыча шельф Южно-Сахалинск», ПАО «Сургутнефтегаз», АО «Арктикгаз», ООО «Газпром трансгаз Краснодар», Астраханский газоперерабатывающий завод – филиал ООО «Газпром переработка», АО НПО «Тяжпромарматура», ОАО «АК «Корвет», ООО НПО «Нефтегаздеталь», ООО Завод «Калининградгазавтоматика», ООО «Инвестгазавтоматика», ООО Фирма «Саратовгазпри-боравтоматика», ООО «НПО «Газ-техномаш», ООО Завод «Газпром-маш», Великолукский завод «Транснефтемаш», ОАО «Завод «НефтеПромМаш», ООО «Фирма «Радиус-Сервис», ООО «ВНИИБТ-Буровой инструмент», АО НПП «РосНефтеГазИнструмент», ООО «НПФ Кубаньнефтемаш», АО «Верхнечонскнефтегаз», Нижневартовский филиал ООО «Везерфорд».

ООО «БРОЕН» разрабатывает собственную линейку пневмо- и пневмогидравлических приводов, которые применяются в дистанционно управляемой трубопроводной арматуре. Пневматические устройства управления дают возможность работать от энергии транспортируемого газа или из отдельной линии импульсного газа, что позволяет обходиться без мощных силовых электрических цепей, используя для управления только слаботочные.

Рассмотрим конструктивные особенности пневмогидропривода «БРОЕН» на высокое давление. Основные узлы: механизм перестановки поршневого типа двойного действия; пневмосистема, включающая фильтр – осушитель газа, узел управления и трубная обвязка; гидросистема с ручным насосом-дублером, расширительным гидробаком и трубной обвязкой; механический указатель положения (рис. 1). Для удобства пользования все органы управления размещены с одной стороны.

В целях исключения вероятности смешивания газа и гидрожидкости в приводе в отдельный цилиндр подается управляющий газ и в отдельный – гидрожидкость от насоса-дублера.

Интересным решением стала организация регулируемых упоров крайних положений не в цилиндрах, а непосредственно в корпусе. Это дает возможность избавиться от дополнительной системы уплотнения этих упоров, делая, таким образом, конструкцию более надежной. Помимо этого, такое решение уменьшает продольный размер привода.

В самом ответственном узле уплотнения пневмогидроприво-да – «поршень-цилиндр» – применена система двойного уплотнения: используются по два уплотнительных кольца, обеспечивающих большую надежность. Для предотвращения попадания возможных продуктов износа в уплотнение и во избежание выдавливания колец в зазор «поршень-цилиндр» применены дополнительные фторопластовые шайбы. Применение подобных, проверенных временем и опытом эксплуатации технических решений позволяет получить надежную и ремонтопригодную конструкцию.

Механизм перестановки – кулисного типа, что позволяет реализовать несимметричную характеристику. Это особенно важно при управлении шаровым краном. Применив «косую» кулису, можно максимально подстроиться под силовую характеристику крана, экономя на материалоемкости, а значит, и массе пневмогидропривода.

Для системы управления приводом используется электропневматический узел управления, установленный на специальной присоединительной стойке. Однако заказчику может быть необходима система управления с устройствами других типов: пневмоклапаны в паре с указателями положения типа ВКЭ, УКП, БКВ, комбинированные устройства типа БУК и др.

Применив проверенные временем технические решения и выбрав оптимальные параметры конструкции, компания «БРОЕН» разрабатывает пневмогидроприводы, удовлетворяющие различным требованиям заказчика и соответствующие различным условиям эксплуатации.

Новгородский производитель трубопроводной арматуры дал старт продажам широкой линейки инновационных изделий – быстродействующих механизированных отсечных устройств, отвечающих возросшим требованиям потребителей к надежности и скорости перекрытия трубопроводов.

Быстродействующие механизированные отсечные устройства (БМОУ) по своему функциональному назначению аналогичны традиционным заглушкам в виде восьмерки и также гарантируют 100%-ную изоляцию за счет размещения металлической пластины и двух прокладок между двумя фланцами (рис. 1). Но их существенное отличие и преимущество состоит в том, что сам процесс перекрытия производится очень быстро одним человеком и без инструментов. Изделие состоит из двух половин, представляющих собой, по сути, фланцевые катушки, которые связаны между собой механизмом сведения-разведения, и шибера с прокладками, расположенного между половинами корпуса и способного возвратно-поступательно перемещаться в момент, когда эти половины разведены.

Управление БМОУ осуществляется чрезвычайно просто (рассмотрим последовательность действий для начального положения «открыто»). 1. С помощью рычага половинки корпуса разводятся, высвобождая шибер. 2. Шибер перемещается по направляющим в положение «перекрыто». 3. Механизм сведения-разведения под воздействием рычага сжимает две половинки корпуса и фиксирует шибер в положении «перекрыто». Трубопровод надежно перекрыт. Для открытия прохода необходимо выполнить те же действия в обратном порядке.

Устройство позволяет одному человеку перекрыть трубопровод диаметром 250 мм за несколько секунд. Кроме стандартного управления рычагом, для БМОУ больших диаметров и давлений также применяются редукторы и приводы любого типа.

Помимо очевидного снижения трудоемкости, БМОУ также позволяют минимизировать риски, связанные с созданием потенциально опасных зон, которые неизбежно возникают вблизи участков трубопроводов с традиционной заглушкой во время ее перестановки и характеризуются высокой степенью вероятности выбросов опасных сред. Немаловажное преимущество БМОУ, несмотря на их заведомо более высокую цену в сравнении с традиционными заглушками, – экономический эффект от применения, который не только сводит финансовые затраты в долгосрочной перспективе практически к нулю, но и ведет к росту доходов и прибыли за счет сокращения затрат на обслуживание, времени простоев из‑за вынужденных остановов, а также потерь дорогостоящих сред.

Рассмотрим это на реальном примере замены семи традиционных заглушек семью БМОУ на модуле компримирования газа производительностью 3,4 млн м³ / сут при программе обслуживания, предполагающей останов каждые 6 мес. (см. табл.).

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БМОУ

Отдельно остановимся на особенностях применения БМОУ на объектах транспортировки газа.

Компрессорные станции (рис. 2). Дожимные компрессорные станции, устанавливаемые по ходу трубопровода, оснащаются БМОУ в целях повышения уровня безопасности за счет гарантированного перекрытия и увеличения времени работы компрессора благодаря сокращению времени перекрытия.

Распределительные станции (рис. 3). Устройства обеспечивают гарантированное перекрытие байпасных линий выравнивания давления. Операторам больше не нужно использовать леса для управления факельным клапаном, а перекрытие трубопровода осуществляется просто, быстро и эффективно. Появляется свобода в выборе места установки факельного клапана, и теперь он может устанавливаться вне сертификационной зоны, что снижает затраты. При вводе в эксплуатацию распределительной станции используется трехпозиционный шибер с откалиброванными отверстиями для облегчения продувки трубопровода, заполненного воздухом.

Станции хранения (рис. 4). Устройства делают буферизацию колебаний нагрузки транспортной и распределительной сети и техническое обслуживание всех мощностей безопасным и эффективным.

Варианты применения:

– в системе быстрой смены сетчатых фильтров на базе БМОУ (рис. 5);

– в качестве держателей разрывных мембран (рис. 6);

– в замках для защиты от несанкционированного доступа.

– в криогенных средах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Быстродействующие механизированные отсечные устройства изготавливаются в диапазоне размеров от 15 до 1250 мм, классов давления – от вакуума до 42,0 МПа и температур – от –104 до 760 °C под требования заказчика с учетом условий применения. Запасные детали – только эластомерные или графитовые прокладки, пригодные для многократного использования. Профилактическое обслуживание предполагает только периодическое смазывание малоподвижных деталей. Среди прочих преимуществ: быстрота и легкость использования; повышение продуктивности за счет снижения времени простоев; снижение расходов на содержание; минимизация потерь во время перекрытия магистрали; отсутствие необходимости в инструментах и подъемных механизмах; повышение безопасности и эффективности производства в целом.

Сравнение методов использования традиционных заглушек и БМОУ АО «Энергомаш»

Примечание. Дополнительные преимущества использования БМОУ: минимизация выброса газа в окружающую среду; уменьшение подверженности работников воздействию вредных веществ; уменьшение потери продукта в случае аварии