Восстановительный ремонт и защита оборудования полимерными материалами Belzona в энергетике

Ю.Д. Гожулянин, главный инженер
КП "Желтоводсктеплосеть",

Н.П. Березин, начальник Т0,
ГПП "Укрпромводчермет"

Е.Н. Копань, начальник РМС,
ГП "Кривбассреструктуризация",

В.В. Русов, инженер-механик отдела Belzona

ЧП "Компания Сперанца"

Затянувшийся кризис в энергетической отрасли вьнуждает руководителей и специалистов тепловых станций искать альтернативные пути: решения вопросов ремонта насосного и другого механического , оборудонания, работающего в тяжелых условиях и подверженнoгo ускоренному износу ответетвенных рабочих поверхностей.

Быстроизнашивающиеся детали и узлы, как правило, изготовлены из дорогостоящих особенных сталей и, соответственно, их замена на новые в большинстве случаев экономически нецелесообразна.

Традиционные методы восстановительного ремонта (наплавка изношенных поверхностей и их обработка) являются очень трудоемкими и дорогостоящими. В середине ХХ века английская компания "BELZONA POLYMERICS LTD" (далее BELZONA) на основе эпоксидных смол, появившихся на мировом рынке, начала выпуск композитных материаловдля исправления дефектов рабочих поверхностей, а также для их защиты от эрозии-коррозии, кавитации, абразивных жидкостей, влажно-паровой эрозии в зоне фазового перехода энергоносителя.

С 1999 г. официальным дистрибьютором компании BELZONA в Украине является ЧП "Компания Сперанца" (г. Желтые Воды). Поэтому одним из первых к материалам Belzona® в Украине обратилось руководство коммунального предприятия "Желтоводсктеплосеть" в лице главного инженера Юрия Демяновича Гожулянина, который настоял на проведении выборочно пробных испытаний продуктов Belzona®.

Первоначально было использовоно химически устойчивое покрытие Belzona® 4311. В мае 2000 г. на образец из листовой стали Ст3пс был нанесен защитный слой химически устойчивого покрытия Belzona® 4311 в соответствии с технологическими инструкциями. Толщина защитного слоя составила 500 мкм. Контрольный образец был погружен в 5% раствор серной кислоты. Через 10 суток он был извлечен из раствора серной кислоты и осмотрен комиссией. В результате осмотра не обнаружено оползания, растрескивания, скалывания, отслаивания и других дефектов защитного покрытия. Даже при механическом воздействии защитное покрытие не отслаивается от основного металла. Комиссией был сделан вывод:

1. В связи с простотой нанесения и с учетом положительных результатов лабораторных испытаний контрольного образца руководству предприятия было рекомендовано освоить технологию нанесения защитного покрытия Belzona®.

2. Применять продукты Belzona® для защиты ионно-обменных фильтров, бака мокрого хранения раствора соли, Н-катионитового фильтра.

 

Следовательно, главным инженером предприятия Ю.Д. Гожуляниным было принято решение в июле 2001г.произвести ремонт Н-катионитового фильтра на cт.Ns8 (рис.1), который заключался в следующем:

1. Демонтаж поврежденных участков гуммировки фильтра в количестве 9м2 при общей площади 32мг.

2. Восстановление геометрии эллиптического донышка фильтра с помощью материала Веlzоna® 1111.

3. Нанесение защитного покрытия Belzona® 4311.

В июле 2005г. при плановом внутреннем осмотре Н-катионитового фильтра cт.Ns8 повреждений слоя покрытия не обнаружено (рис.2), кроме незначительного посветления покрытия (допускается технологией по применению).

Аналогичный опыт имеют Предприятия г.Днепропетровска: "Днепротеплосеть" и "Теплоэнерго" ПО восстановительному ремонту с помощью материалов Belzona® Na-катионитовых фильтров и насосного оборудования.

Полимерные материалы Belzona® постоянно используются на предприятияк горячего и холодного водоснабжения и водоотвода во всем мире. Они фактически решают любую проблему, связанную с насосами, задвижками, трубопроводами, резервуарами: ремонт и защита от воздействия абразивных частиц, кавитации, коррозии и химического воздействия, повышение гидравлического КПД вследствие снижения энергии, расходуемой на преодоление гидравлического трения, восстановление деталеї насосов, которые при обычных обстоятельствах про сто списываются на металлолом.

В типичной системе подготовки и распределени~ воды приблизительно от 70 до 90% потребляемоі мощности расходуется на перекачивание. В процессе эксплуатации ухудшаются технические характе ристики насосов, что приводит к:

• потере напора;

• уменьшению производительности;

• снижению КПД;

• увеличению энергопотребления.

Это вызвано:

 

• эрозией каналов течения жидкости;

• отложением продуктов коррозии внутри корпуса;
• уменьшением критических механическик за зоров.

В связи с повышением стоимости электроэнерги~ все больше предприятий заинтересовано в получе нии технологий, улучшаюігjих эксплуатационнуи эффективность насосного оборудования. Один и методов повышения коэффициента полезного действия (КПД) насосов заключается в нанесении полимерного покрытия на про•гочную часть насоса. Полимерные продукты Belzona® с высокими эксплуатационными качествами в вице восстанавливающих паст и защитных покрытий используются для устранения повреждений, вызванных коррозией, кавитацией, абразивным износом и химическим воздействием.

Доказано, что полимерные материалы обеспечивают увеличение:

• производительности насоса при проектном давлении;
• давления при проектной производительности;
• КПД в широком диапазоне значений производительности, а также уменшение потребления электроэнергии.

КПД насоса (r~) опреде.ляется по формуле

 

η = Q Р / W

 

Q- подача насоса, мз;

Р- давление, кПа;

W - потребляемая мощность, кВт.

Во многих случаях новые водяные насосы могут быть также улучшены благодаря специальным покрытиям Belzona® в отношении эксплуатационных и защитнык свойств, если даже и не ожидается превышение первоначально установленного значения КПД, указанного в спецификации завода-производителя.

В течение срока службы центробежного насоса стоимость потреблённой им энергии значительно превосходит стоимость самого оборудования. Следовательно, эффективная эксплуатация насоса является весьма важной для оптимизации эксплуатационных расходов, поскольку любое увеличение эффективности перекачивания воды немедленно приводит к экономии в части потребления электроэнергии.

Стоимость и окупаемость.

Экономическая целесообразность проведения обработки насоса только на снижении энергопотребления приводит к окупаемости затрат и течение от 1 меснца до 1,5 лет в зависимости от размеров насосов. При этом расчет окупаемости показан для минимального значения увеличения КПД 3%; среднее значение выше в 2-3 раза для новык насосов и в 5-12 раз для насосов, бывших н работе. А ведь еtце действует фактор защиты насоса от эрозии-коррозии и кавитации, который обеспечивает обработанному насосу длительную работоспособность и замедленное спижение КПД в ходе эксплуатации по сравнению с необработанным насосом. Истинная важность улучшения и поддержания КПД насоса становится явной, если учесть, что наибольшая доля эксплуатационных затрат приходится на электроэнергию, необходимую для работы насосного агрегата.

При движении воды большая часть энергии рас ходуется на преодоление гидравлических сопротивлений в водяных трубопроводах. В насосе содяному потоку приходится преодолевать сопротивление сил трения и вязкости на поверхности улитки и рабочего колеса.

В динамике потока молекулы воды на поверхностях насоса являются неподвижными. Отдельные молекулы воды в потоке ведут себя как самостоятельные объекты, создающие завихрения и встречные течения, что приводит к потерям энергии в дополнение к тем потерям, которые возникают от поверхностного трения, которое все еще продолжает оказывать влияние возле пограничного слоя, в тонкой пленке, называемой ламинарным подслоем. На относительно гладких поверхностях толщина этого слоя может оказаться достаточной для покрытия выступов поверхности, и в таких случаях говорят, что эта поверхность является гидравлически гладкой. Однако если поверхность является грубой, шероховатой, этот подслой может быть разбит выступами, которые действуют в качестве резких препятствий, приводящих к возрастанию трения. Неровности поверхности вследствие действия, оказываемого на поверхностное трение, либо из-за образования сопротивлений, являются наиболее важным фактором в отношении снижения КПД насоса.

Даже полированные металлические поверхности насоса оказываются относительно шероховатыми при рассмотрении с большим увеличением. Дальнейшее увеличение шероховатости может привести к коррозии-эрозии или к кавитационным эффектам, вызвав, таким образом, снижение эффективности системы.

Повышающие КПД полимерньre покрытия Belzona® специально разрабатываются как гидрофобные, гладкие поверхностные покрытия с низкой поверхностной энергией и с наполнителями, повышающими сопротивление абразивному износу. Они образуют сверхгладкую поверхность, которая уменьшает

толщину пограничного слоя перекачиваемой жидкости и снижает внутреннюю турбулентность, что приводит к увеличению гидравлического КПД.

Гидрофобная природа эпоксидного покрытия Belzona®1341 (тиксотропная жидкость) обеспечивает высокую степень защиты, устойчивую к коррозии и кавитации, а воду заставляет просто "катиться" вдоль поверхности. Абразивный износ минимизируется герметизированной смесью смазочных и износоустойчивых наполнителей. Гладкость поверхности защитного покрытия Belzona®1341 в 20 раз выше, чем поверхности нержавеющей стали.

Созданный на основе стальных некорродирующих керамических частиц, взвешенных в химически активном жидком полимере, материал Be1zona®1321 обеспечивает совершенную защиту металлических поверхностей, подверженных воздействию эрозии-коррозии, устойчив к воздействию широкого диапазона химических веществ, кавитации средней интенсивности.

Обладающие высокой твердостью и прочностью полиуретановые эластомеры Belzona®2121 хорошо эксплуатируются в условиях кавитации средней интенсивности, но со временем имеют тенденцию к снижению адгезии. В условиях воздействия кавитации высокой интенсивности в жестких эластомерах возможно образование пузырей из-за неспособности рассеивать накапливаемое тепло. Исследования альтернативных подходов к разработке покрытия, сохраняющего адгезию в условиях длительного погружения с оптимальной стойкостью к эрозии и коррозии в условиях кавитации средней интенсивности, обладающего теплостойкостью, высокой прочностью, привели к открытию гидрофобного жесткого уретанового эластомера Belzona®2141.

Восемнадцать лет применения полимерных материалов в различных странах свидетельствует о том, что при их использовании в условиях оборотного водоснабжения срок службы покрытия может составлять 5-6 лет.

Компании Sulzer и KSB стандартизировали использование полимерных покрытий после обширных испытаний эксплуатационных качеств и подтвердили, что эти продукты обеспечивают увеличение КПД в новых насосах на 2,9-3,5%.

Полимерные материалы Belzona®1111, 1311, 1341 считаются безопасными для контакта с питьевой водой. Они одобрены санитарно-гигиеническими службами и организациями в различных странах, в том числе NSF (Национальная Санитарная Организация (США)), AWWA (Великобритания) и администрациями других европейских стран, а также Украинским научным гигиеническим центром и Государственной санитарно-эпидемиологической службой Министерства Охраны Здоровья Украины.

 

Выбор, нанесение и эксплуатация

На рынке присутствуют различные защитные покрытия, предназначенные для нанесения на внутренние "смачиваемые" поверхности корпуса насоса, о которых заявлено, что они снижают трение и улучшают показатели работы насосного оборудования. Имеется ряд полимерных покрытий, специально разработанных компанией Belzona Polymerics Ltd (Великобритания) для повышения КПД, защиты рабочей полости от: кавитации (Belzona®

1341,2141), эрозии-коррозии (Belzona® 1321), абразивного воздействия (Belzona® 1811,1812, 2111, 2121), повышенных температур (Belzona®1391,

1591), воздействия химически агрессивной среды (Belzona® 4311,4341), которые эффективны для защиты улит и рабочих колес насосов, запорной арматуры. Для защиты оборудования, конструкций и сооружений, работагощик в условиях постоянного погружения в воду Belzona®5811, 5891.

В энергетической отрасли широкое применение для восстановления оборудования имеют продукты Веlгопа®, представленные в таблице.

Тип оборудования	Проблема	Материал Belzona®
Насос глубинный	Коррозионное повреждение корпуса, направляющего аппарата, всасывающего патрубка водореза	Belzona®1311, 132
НасоС конденсатный	Коррозионное повреждение корпуса	Belzona® 1121,1391
Насос питательный вертикальный	Коррозия корпуса, направляющего аппарата, рабочего колеса	Belzona®1121, 1131, 1341
Насос центробежный тип Д	Эрозия-коррозия рабочего колеса, проточной части.	Belzona®1311, 1341
Насос центробежный вертикальный	Коррозионное поврехсдение проточной части	Belzona®1111, 1311, 1321
Насос циркуляционный	Восстановление внутренних и наружных поверхностей	Belzona1z 1321,5811,6111
Насос пульверизованного топлива	Восстановление рабочего колеса и корпуса	Belzona 1311,1321
Насос системы водоохлаждения	ІІовреждение плоскости разъема и фланцев	Belzona®1311, 2U00(Elastomer)
Скруббер	Коррозия	Belzona®1391
Пульверизатор	Защита от абразивного ИЗНОСа	Belzona®ц21, 1811
Кислотосборник	Защита от химического воздействия	Belzona®4311
Улиточный направляющий аппарат	Защита от коррозии	Belzona ®1341, 5811

 

Полимерные покрытия Belzona® могут наноситься шпателем или кистью (некоторые распылением) на месте установки насосов для придания совершенно ровной и гладкой окончательной отделки. Покрытия могут затвердевать при окружающей температуре, и подвергаться принyдительной полимеризации для сокращения времени простоя насосов и быстрейшего возврата в эксплуатацию. Возможность наносить полимерное покрытие ремонтными службами предприятия привела к более быстрому выполнению заказов, более конкурентоспособным ценам и лучшему контролю качества.

При типичном покрытии в два слоя материал наносят кистью, аппликатором или распылителем толтциной порндка 250-375 мкм каждый слой. В целях обеспечения визуального контроля качества покрытин первый слой отличается от второго по цвету. Выравнивающие свойства покрытия обеспечивают гладкую окопчательную отделку поверхности. Эта отделка и толщина покрытия являются критическими факторами после производительности без изменения характеристик потока воды в данном оборудовании.

Для обеспечения адгезии всегда требуетси подготовка рабочей поверхности, выполняемая путем дробеструйной обработки, а также обезжиривание очистителем Веlгопа®9111. В случаях, когда место расположения насоса подвержено загрязнению пылью, влажная струйная обработка дает хорошие результаты с минимальным количеством гегіерации пыли.

В насосах, которые ранее уже были в эксплуатации, все сильно изношенные или поврежденные коррозией или кавитацией участки могут быть восстановлены до первоначальных контуров путем использования пастообразного ремонтного материа.па Belzona®1311 перед нанесением защитного покрытия Belzona®. Для обеспечения адгезии абразивоустойчивых эластомеров Belzona®2111,2121,2141 требуется применение грунтов Belzona®2911,2921.

 

Ремонт и защита для продления срока службы насосов.

 

Износ деталей насоса может быть легко восстановлен и(или) покрыт за намного меньшую стоимость по сравнению со стоимостью замены этой детали.

Ряд предприятий Украины на протяжении длительного периода времени успешно цользуются технологихми BELZONA®. Рассмотрим примеры.

 

Ремонт насоса 3196МТХ-2х3-10, Укртатнафта, Кременчуг, 1999г.

 

Проточная часть корпуса (улитъг) и крышки насоса, поврежденньre кавитацией и эрозией-коррозией, были восстановлены с помощъю ма•гериалов Веlгопа®1311 и Веlгопа®1391. Продолжительность испытаний составила 3480 часов непрерывпой работы по перекачиванию парафина, петроалатума, МЭК+ толуол. Результат испытаний: сохранение целостности и отсутствие видимых повреждений покрытия. При выполнении ремонта и нанесении защитного покрытия полимерными материалами Belzona® межремонтный срок эксплуатации насосов 3196МТХ-2х3-10 увеличился от 4368 до 9168 часов. После иринятия решения о дальнейшем применении материалов Belzona® по данной технологии были восстановлены насосы еще на четырех позицияк установки.

 

Ремонт насоса Д 630-90(12 НДС), Укрпромводчермет, Донецк, 2003г.

 

В мае 2003 г. специалистами ЧП "Компания Сперанца" был произведен ремонт насоса Д 630-90(12 НДС) с нанесением защитного покрытия от эрозии ­ коррозии Belzona®1321 на внутреннюю поверхность насоса и на рабочее колесо. При плановом вскрытии насоса через 2 года эксплуатации внутренняя поверхіroсть и рабочее колесо находятся в хорошем состоянии.

В сентябре 2003 г. на базе центральных ремонтно-механических мастерских была выполнена работа по заделке раковин в отливке корпуса чугунной задвижки ДУ-800 с применением материала Be1zonа®1311. Испытание на прочность избыточным гидравлическим давлением Р=1,6 МПа показало отсутствие течи и потения в местах исцравления литейных дефектон.

 

Защита насосов ФГ 540-92/2,ОАО "Никопольский завод ферросплавов", Никополь, 2003г.

 

Специалистами завода в 2003 г. был выполнен восстановительный ремонт поверхностей улит и рабочик колес насосов ФГ 540­92/2 (2шт.) продуктом Belzona® 1311 и нанесением защитного покрытия от кавитации, эрозии­коррозии и биметаллической коррозии Belzona®1341. После 2 лет эксплуатации при вскрытии насоса кавитационный и корро­зионный износ на покрытых деталях насосов отсутствует.

 

Ремонт насоса Д 3200-33, Кривбассреструкryризация, Кривой Рог, 2002г.

 

В июле 2002г. Специалистами ЧП "Компания Сперанца" был выполнен ремонт части рассекателя внутри нижней половины корпуса насоса, поврежденной кавитацией. Насос Д3200-33 эксплуатируется на плавучей насосной станции по сбросу шактных вод круглосуточно. Глубина раковин в месте повреждения достигла 8 10 мм по нсей площади рассекателя (200х350), для устранения которых применены продукты Belzona® 1111,1341, 9111. В послеремонтный период насосом перекачено 6 822 000 м2 шактных вод в реку Ингулец. После остановки и разборки насоса 15.ОЗ.ОЗг. никаких признаков повреждения нанесенного материала Belzona® на рассекателе не обнаружено, а инженерами службы главного механика на основании показаний приборов учета отмечена экономия потребленной электроэнергии до 9%, и значитель­ное повышение его КПД.

 

Ремонт насоса Д 1250/125, ГП "Восточный ГОК", Желтые Воды, 2003г.

В процессе эксплуатации (1 год) насоса на участке оборотного водоснабжения из-за кавитации на корпусе и крышке насоса были выявлены борозды глубиной до 15-20мм, а рабочее колесо изношено полпостью. Для воссгановления и защиты насоса Д 1250/125 от кавитационного износа было принято решение применить полимерные материалы

Belzona® 1311 и Belzona® 1341. Работы выполне­ны силами ремонтного персонала комбината с уча­стием представителя ЧП "Компания Сперанца". После двухлетней интенсивной эксплуатации насос был вскрыт в присутствии комиссии, кото­рая приняла заключение: кавитационный и корро­зионный износ на проточной части насоса д 1250/125, защищенной продуктом Belzona®, отсутствует.

 

Восстановление вакуумных насосов, "Полтавский ГОК", Комсомольск, 2004г.

 

Решение проблемы восстановления вакуумных насосов типа CL9000(создание вакуума на участке фильтрации концеіітрата) с помощью материалов Belzona® позволило руководству Полтавского ГОКа избежать больших материальных затрат по замене насосов на новые. Агрегаты, подлежащие ремонту, работали с низкой производительностью и фактически являлись только потребителями элек­трической энергии. Были восстановлены геометрии корпуса улит, ротора насоса продуктом Belzona® 1] 11 и покрыты защитным материалом Belzona® 1341 с минимальными затратами. Установленные в систему насосы дают вакуум на себя 0,92-0,94 и в систему 0,87-0,88 при ііорме 0,8, т.е, полностью соответствуют техническим требованиям.

 

ВЫВОДЫ

 

Таким образом, для улучшения эксплуатационных характеристик насосов, увеличения срока их эксплуатации, снижения затрат предлагаем использовать продукт Belzona® для покрытия находящихся в эксплуатации и новых насосов. Для эффективного применения этого продукта и снижения затрат по восстановлению насосов, специалисты ЧП "Компания Сперанца" могут обучить ремонтный персонал вашего предприятия технологии нанесения продуктов Belzona®, а также осуществлять дальнейшее информационно-консультационное сопровождение и поставку всех необходимых продуктов и материалов Belzona®.

< Предыдущая		Следующая >