● Трофимов Евгений Васильевич, генеральный директор ООО «Орггазнефть» (г. Москва);
● Тимаков Евгений Юрьевич, директор ООО «СургутГазАрматура+» (г.Алексин, Тульская область);
● Фоменко Татьяна Александровна, заместитель генерального директора ООО «Орггазнефть» (г. Москва);
● Суринович Валерий Кириллович, эксперт высшей квалификации в системе ЭПБ (г. Москва)
В статье обсуждается технический облик шаровой запорной арматуры, которая может прийти на замену функционирующей ТПА. Наш подход основан на исследовании многолетнего опыта функционирования ТПА на ЛЧ МГ и КС ПАО «Газпром», а также влияния изменения требований нормативных документов к обеспечению норм герметичности затвора в течение десятилетий.
Авторы убеждены в том, что разработка технического облика следующего поколения шаровой запорной арматуры даст возможность понимания того, какие технологические изменения инновационного характера, а также усиление организационных подходов следует предпринять неотлагательно, чтобы обеспечить на длительный срок надлежащее техническое состояние ТПА в газотранспортной системе ПАО «Газпром». При этом мы исходим из того, что герметичность затвора шарового крана – это основной параметр оценки технического состояния запорной ТПА.
Многолетним опытом эксплуатации сотен тысяч единиц ТПА в ПАО «Газпром» установлено, что ее техническое состояние строго зависит от полноты и периодичности технического обслуживания.
Сложившиеся негативные подходы к соблюдению норм технического обслуживания ТПА по ПАО «Газпром» привели к тому, что вырезка по причине негерметичности по затвору запорной арматуры в целом в ПАО «Газпром» составляет 44 %, а в отдельных трансгазах – 60 % от общего числа замененной арматуры [1].
Общеизвестно, что изначально ТПА создавалась как технический объект, нуждающийся в периодическом техническом обслуживании (это не относится к диагностированию герметичности затвора ТПА) и диагностировании. Достаточно высокая надежность функционирования ТПА отечественного и импортного производства, простота технического обслуживания ТПА, ее рассредоточенность на МГ, а также административное стремление сократить расходы на эксплуатационное обслуживание такой простой техники в конечном итоге привели к необходимости вырезать из МГ значительное количество ТПА для обеспечения нормальной эксплуатации всей газотранспортной системы ПАО «Газпром» (по соображениям экономичности, безопасности и экологичности).
В настоящее время на МГ используются в основном шаровые запорные краны, технологические качества которых в эксплуатации обеспечили им широкое применение в системе ПАО «Газпром». Такими технологическими свойствами шаровых кранов, по мнению автора [2], являются:
• высокая начальная герметичность затвора шарового с «мягким» уплотнением;
• длительный срок безаварийной работы при надлежащем техническом обслуживании;
• простота конструкции и быстродействие шарового крана при его технологическом применении в газотранспортной системе;
• незначительный коэффициент гидравлического сопротивления (незначительные потери давления при транспортировании газа);
• отсутствие ограничений при диагностировании и очистке газопровода.
К числу существенных недостатков шарового крана с «мягким» уплотнением автор [2] относит постоянное прижатие уплотнения под действием пружины к поверхности шара в условиях транспортирования газа с содержанием влаги и твердых частиц (допустимых по ГОСТ Р 56001-2014), что приводит к увеличенному износу «мягкого» уплотнения и в итоге к преждевременной потере герметичности крана. Тем не менее автор [2] считает, что перспективный облик запорного крана должен быть основан на базе шарового крана традиционной конструкции. При этом к такому крану выдвигаются следующие требования:
• при эксплуатации должна быть конструктивная возможность корректировки износа уплотнительных элементов крана без его разборки и без применения уплотнительных смазок;
• кран должен иметь уплотнение металл по металлу;
• касание поверхностей запорного органа (шара)и уплотнения должно происходить только в положении крана «закрыто», т. е. в момент открытия крана уплотнения отводятся от шара.
Опыт эксплуатации шаровых кранов с отжатием седел перед началом поворота пробки оказался не очень удачным. Краны такого типа с затвором «шар с разжимными седлами» DN 300–1400 поставлял завод «ЧКД Бланско», Чехия. Эти краны имели сложную систему гидропневматического управления, и требовалась ее частая наладка для устойчивой работы крана. Интенсивность отказа «чешских» кранов за период 2003–2013 гг. оказалась почти в два раза выше, чем в среднем по ПАО «Газпром», и система управления этими кранами была модернизирована.
Относительно герметичности шаровых запорных кранов. Ужесточение норм герметичности кранов в соответствии с ГОСТами почти за 40 лет практически не повлияло на эксплуатационную (долгосрочную) герметичность. Отечественная ТПА много лет выпускалась по нормам герметичности по ГОСТ 9544-75 и имеет класс герметичности «В» и «Д». В газовой промышленности в соответствии с ГОСТ Р 56001-2014 для шаровой запорной арматуры с «мягким» уплотнением установлен класс герметичности «А» [3]. Существенно это обстоятельство на процесс возникновения герметичности не повлияло.
Нам представляется, что проблема технического диагностирования негерметичности затвора шарового крана далека от разрешения. Сегодня нет консолидированного понимания путей решения этой проблемы. Автор [4], как нам представляется, технологически обоснованно пытается разрешить эту проблему: процесс образования негерметичности затвора крана следует инструментально уловить в самом начале. Иной подход теряет технический и экономический смысл. Следует отметить, что в эксплуатируемых шаровых кранах предусмотрена возможность качественно устанавливать появление негерметичности затвора шарового крана, используя дренажную трубку из корпуса крана.
Этот способ вполне может удовлетворить эксплуатацию при «добавлении» к существующему техническому обслуживанию способ периодического восстановления утраченной герметичности затвора крана при использовании этого способа, предложенного авторами [5].
В процессе опытной оценки технического состояния шарового запорного крана в обвязке нагнетателя специалистами ООО «СургутГазАрматура+» была установлена причина образования негерметичности крана, не связанная с существующим периодическим техобслуживанием шарового крана. Проблема здесь в том, что зашлакование масла в зазоре, обеспечивающем конструктивное свободное перемещение подвижного элемента уплотнения, на котором закреплено «мягкое» уплотнение, препятствует его передвижению под действием пружины и «мягкое» уплотнение не всегда обеспечивает необходимый контакт шар – мягкое уплотнение: образуется незначительный зазор для протечки транспортируемого газа. И здесь всегда образуется начальная негерметичность, которая в процессе эксплуатации крана обеспечивает его невосстанавливаемую негерметичность. Следует заметить, что устранение этой негерметичности затвора крана невозможно обычным техническим обслуживанием. Ликвидация этой причины возможна специальным методом гидравлического расхаживания крана [5] или разработкой нового сорта масла, несклонного к зашлаковыванию в существующем (и технологически необходимом для нормального функционирования шарового запорного крана) конструктивном зазоре.
Выводы и предложения
1. Шаровой запорный кран с точки зрения технологии транспортирования газа, даже в условиях содержания жидких включений в транспортируемом газе (допустимых по ГОСТ Р 56001-2014), является оптимальным типом запорного органа на МГ.
2. Длительная эксплуатационная герметичность затвора крана обеспечивается только его регулярным техническим обслуживанием в соответствии с нормативными материалами ПАО «Газпром» и заводскими инструкциями с обязательным применением высоковязких уплотнительных паст (взамен уплотнительных смазок).
3. Конструктивное исполнение затвора шарового крана отечественного и зарубежного производства исключает возможность инструментального обнаружения начальной фазы появления негерметичности. Существующие нормативы технического обслуживания шаровой ТПА такую возможность не предусматривают (и не могли предусматривать в силу неясности механизма появления негерметичности шаровой запорной арматуры).
Причину возникновения этой негерметичности впервые удалось установить авторам [5] и предложить способ ее периодического восстановления в эксплуатационных условиях (без демонтажа ТПА).
4. Качественное диагностирование негерметичности эксплуатируемых шаровых кранов можно осуществлять, используя дренажную трубку из полости крана.
5. Инновационные предложения (два предложения) ООО «Орггазнефть» и ООО «СургутГазАрматура+» при надлежащем их использовании существенно сократят необходимость вырезки шаровых кранов по причине появления негерметичности.
Литература
1. Е. В. Трофимов, Т. А. Фоменко, В. К. Суринович, Л. И. Копылова / Об эксплуатационных возможностях инновационного способа обеспечения герметичности шаровых кранов на магистральных газопроводах системы ЕСГ. Вестник арматуростроителя, № 3 (52), 2019, с. 68-70.
2. В. В. Мороз / Новый взгляд на конструкцию шарового крана. Арматуростроение, № 4 (85), 2013, с. 46-49.
3. А. Мунбаев, Е. В. Трофимов / Обеспечение герметичности шаровой запорной арматуры на магистральных газопроводах Республики Казахстан и Российской Федерации. Вестник арматуростроителя, № 7 (56), 2019, с. 14-16.
4. А. Ю. Зиновьев / Акустический датчик для технического диагностирования трубопроводной арматуры. Газовая промышленность, № 6 (801), 2020, с. 92-96.
5. Е. В. Трофимов, Е. Ю. Тимаков / О некоторых подходах к поддержанию долгосрочной герметичности шаровых запорных кранов на магистральных газопроводах ПАО «Газпром» в условиях выработки ее ресурса. Газовая промышленность, № 6 (801), 2020, с. 82-85.
