На одном из ведущих предприятий машиностроительной отрасли – Благовещенском арматурном заводе (АО «БАЗ», Республика Башкортостан, входит в состав Объединенной металлургической компании, АО «ОМК», г. Москва) – в конце 2017 г. состоялась научно-практическая конференция «Продукция ОМК для нефтегазового комплекса». Более 70 представителей нефтегазовых компаний, проектных институтов России и ближнего зарубежья стали участниками этого значимого для арматуростроительной отрасли мероприятия.
В рамках конференции рассматривались вопросы технологии совершенствования производства труб, деталей трубопроводов и трубопроводной арматуры, производимых на предприятиях ОМК, их качества и технических характеристик, были заслушаны доклады и проведены презентации. Новинкам импортозамещающей продукции была посвящена и презентация АО «БАЗ».
Особое внимание было уделено предохранительным пружинным клапанам шестого поколения СППК6, которые являются аналогом предохранительных пружинных клапанов Leser (Германия). Позади остались инженерные расчеты и проектирование, многочисленные испытания опытного образца. Для перевода в серийное производство СППК6 потребовалась очень большая работа слаженной команды инженеров дирекции по техническому развитию АО «БАЗ» (конструкторов, технологов, металлургов).
При проектировании СППК6 был выбран принцип конструкции седла «цельное сопло». Данное требование встречается у большинства заказчиков, и имеет целый ряд преимуществ.
1. Простота сборки и разборки клапана. При данной конструкции седла не требуется специального инструмента в виде мультипликатора или безударного пневмоинструмента: т. к. уплотнение седла в корпусе осуществляется через прокладку, то достаточно специального ключа.
2. Большая часть тепловых нагрузок не передается на корпус при применении клапана в высокотемпературных средах.
3. Удобство применения в коррозионно-активных средах. При выработке ресурса подлежит замене только седло, которое соприкасалось со средой. Корпус фактически не контактирует с рабочей средой (исключение составляет лишь срабатывание клапана).
4. Более совершенная конструкция с точки зрения течения жидкости и газов. Как следствие, возможность применения некоего подобия «сопла Лаваля» для ускорения течения потока рабочей среды без применения переходов, остающихся от выхода инструмента при нарезке резьбы.
ВЫСОКАЯ ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ДОСТИГАЕТСЯ ЗА СЧЕТ:
- повышенного коэффициента расхода по газу – а1 от 0,85;
- повышенного коэффициента расхода по жидкости – а2 от 0,65;
- минимального диаметра проточной части седла – 80 % от номинального диаметра входящего фланца.
Указанные выше параметры достигаются конструкцией проточной части (седло, фонарь, золотник, корпус).
Проточная часть СППК6 проходит расчет на определение коэффициентов расхода в программном модуле ANSYS CFX (см. рисунки 1 и 2). Проведенный расчет позволяет получить численные значения коэффициентов расхода по газу и жидкости, усилия, действующего от среды на золотник при полном открытии клапана, и распределения давлений при срабатывании клапана (см. рисунок 2). Также важно значение усилия, действующее на золотник. Данное усилие необходимо при проектировании пружин. При этом усилие от действия среды на золотник должно быть больше, чем усилие от пружины. При несоблюдении данного условия клапан не сработает на полный ход и не будут достигнуты заданные коэффициенты расхода.
Для эффективного применения СППК6 на рабочих средах свыше 250 оС применены специальные конструктивные решения: открытая крышка (см. рисунок 3) и компенсирующая втулка (см. рисунок 4). Открытая крышка используется только с сильфоном, т. к. СППК6 должен быть герметичен по отношению к окружающей среде.
Применение открытой крышки позволяет избежать эффекта термоса, т.е. перегревания пружины в крышке клапана при работе при высоких температурах. Компенсирующая втулка ставится между корпусом и крышкой, она представляет собой своеобразный радиатор, который также рассеивает тепло в окружающую среду. Использование компенсирующей втулки позволяет «поднять» пружину над рабочей средой и избежать ее перегрева.
Расчет корпусных деталей СППК6, проведенный в программе ANSYS, позволил спроектировать оптимальную конструкцию корпусных деталей, рассчитанных на срок службы 30 лет.
Конструкция предохранительных клапанов шестого поколения СППК6 имеет следующие преимущества:
• высокая пропускная способность по сравнению с предыдущим поколением клапанов;
• широкий температурный диапазон применения;
• срок службы корпусных деталей – 30 лет.
Не осталась без внимания и серийно выпускаемая продукция. На ее примере, в частности, рассматривались технические нюансы модернизации, направленные на улучшение эксплуатационных характеристик. Современные лицензионные программные продукты, применяемые при расчете параметров арматуры, позволили улучшить гидрогазодинамические характеристики модернизированных задвижек и обратных затворов. Внедрение механической обработки и клиновой камеры на обрабатывающих
центрах позволило отказаться от индивидуальной пригонки клина.
Замена клиньев в задвижках на цельно-упругую конструкцию существенно повысила эксплуатационные показатели запорной арматуры.
Отмечены были и освоение жаропрочной марки стали для трубопроводной арматуры, ввод в серийное производство клиновых задвижек с сильфонным уплотнением для подземной установки. Показаны разработки по снижению массогабаритных характеристик задвижек и переключающих устройств. В переключающих устройствах существенно переработана конструкция, а именно – конусное уплотнение золотника, что также улучшило массогабаритные и эксплуатационные характеристики.
В целом о развитии Благовещенского арматурного завода можно сказать, что основным важным его показателем является количество инвестиций в производство.
На реализацию проектов с 2013 по 2017 гг. было выделено около 1 млрд рублей. И все же лучший признак эффективности модернизации, проводящейся сейчас на предприятии, – это новые разработки специалистов, содержащие уникальные, продуктивные и полезные для потребителя решения.
