Если в жизни всегда есть план Б, то на производстве – это план Р – рационализаторство. Сегодня в наших изобретательских хрониках – патентная разработка специалистов «Газпром добыча Надым» из области энергетического турбиностроения – «Способ восстановления теплозащитного покрытия лопаток газотурбинной установки». Техническое решение со «шлейфом» никель-цинка и сверхзвуковой скоростью.
Зрим в корень. На газовых промыслах № 1, 3 и 4 Медвежьего нефтегазоконденсатного месторождения столкнулись со сложностью. В силу конструктивных особенностей работающих здесь газотурбинных установок компримируемый воздух стал смешиваться с природным газом в определённых точках камер сгорания неоптимально. Из-за чего начали возникать локальные перегревы расположенных сразу после камер лопаточных аппаратов.
Эти направляющие лопатки турбин высокого давления и без того работают в крайне жёсткой «обстановке» – в условиях сверхвысоких температур, достигающих 850 °С, в агрессивной среде, которая может быть насыщена кислородом, серой или окислами ванадия, а также при значительных механических нагрузках и резких теплосменах. Они принимают на себя львиную долю температурного воздействия потока газов, выходящих из камеры сгорания.
– Для противостояния такой «дружественной атмосфере» лопатки изготавливают из высокопрочного сплава с нанесением специального жаростойкого металлокерамического покрытия. Постепенно в процессе эксплуатации разрушается и этот защитный слой. Появившиеся локальные перегревы стали усугублять процесс, – рассказал ведущий инженер производственного отдела по эксплуатации дожимных компрессорных станций и станций охлаждения газа Медвежинского газопромыслового управления, один из авторов патентной разработки Руслан Ткаченко.
Что по восстановлению повреждённых лопаток? Завод-изготовитель не занимается. Единственное, что он может предложить, – замена на новые. Это выливается в очень большие финансовые затраты – поскольку каждая лопатка стоит более 100 тысяч рублей. А существующие методы «реанимации» этого экранирующего покрытия собственными силами либо не дают необходимой прочности, либо требуют задействования дорогостоящего оборудования. Так было, пока за дело не взялись специалисты Медвежинского газопромыслового управления.
«Плохо» надо брать в свои руки. Вспоминаем про план Р. Интеллектуальные усилия инженеров легендарного месторождения нашли отражение в рацпредложении об оптимизации затрат на восстановление лопаток турбины высокого давления газоперекачивающих агрегатов путём нанесения на них термостойкого напыления. Позже, после нескольких «раундов» апробаций и доработок, техническое решение было запатентовано.
Формула изобретения подразумевает наращивание двухслойного защитного никель-цинкового покрытия технологией газодинамического напыления (ГДН) при помощи специального портативного прибора ДИМЕТ. Аппарат приобретать не пришлось, он у компании был.
– Метод ГДН заключается в том, что движущиеся со сверхзвуковой скоростью частицы металла в виде порошка соударяются с поверхностью лопатки. Тем самым формируется плотная термостойкая «плёнка», – отметил Руслан Ткаченко.
Процесс «реконструкции» включает четыре этапа. Сначала идёт пескоструйная обработка абразивными частицами оксида алюминия. Затем – напыление первого слоя никель-цинка. Потом – механическая шлифовка, полировка поверхности. И последний шаг – нанесение финишной «оболочки» из никель-цинка. Все циклы, кроме третьего, выполняются на оборудовании ДИМЕТ. На восстановление одной лопатки уходит порядка 4–6 часов.
– Далее обновлённые элементы в течении 72 часов испытывают в рабочем режиме, после чего останавливают агрегат и осматривают их при помощи видеоэндоскопа. Следующие временные точки визуального контроля – это 6000 и 12 000 часов «выслуги», – объяснил собеседник.
Технический результат – создание на направляющих лопатках качественного теплозащитного покрытия, предупреждающего температурное деградирование её основы.
Суммарный экономический эффект – более 8,6 миллионов рублей. Это непотраченные на приобретение новых лопаток деньги. Расходы на реализацию инициативы составили около 40 тысяч рублей – стоимость порошков никель-цинка и оксида алюминия. В пересчёте на единицы получается, что восстановление одной лопатки обошлось предприятию в 500 рублей. Вместо 100 000.
– С целью минимизации негативного воздействия высоких температур на проточную часть турбины апробировались различные технические решения, но проблема точечно оставалась. Вопрос рассматривали и анализировали со всех возможных сторон – несколько лет научно-технических изысканий. Так родились рацпредложение, а позднее и патент на изобретение, – подытожил Руслан Ткаченко. – Здесь тоже возникло много сложностей – особенно в вычислениях: необходимых расстояний, концентраций порошка, скоростей вращения, яркости освещения. Лёгким было только получение согласования от завода-изготовителя.
Сегодня технология максимально растиражирована на предприятии. Шах и мат, высокие температуры. Сложные времена рождают сильных рационализаторов.
Мария Галлямова
Фото Дмитрия Эрнста и из архива Медвежинского ГПУ