ОЦЕНКИ СОХРАНЯЕМОСТИ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НЕФТЕПРОДУКТООБЕСПЕЧЕНИЯ УСКОРЕННЫМИ МЕТОДАМИ

Аннотация.

В статье предложена конструкция универсального стенда для испытаний уплотнений на безотказность и сохраняемость ускоренными методами. Указаны режимы и порядок проведения испытаний.

Ключевые слова: уплотнения вращающихся валов, климатические факторы, надежность, сохраняемость.

Технические средства нефтепродуктообеспечения (ТСН) длительное время могут содержаться на базах хранения в постоянной готовности к использованию по назначению. Поэтому значительное внимание уделяется вопросам их сохраняемости – способности сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности при хранении.

Испытания технических средств на сохраняемость в реальных условиях дают наиболее достоверную информацию, однако являются весьма продолжительными и трудоемкими. Поэтому ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России» разработана методика ускоренных климатических испытаний специального оборудования ТСН на сохраняемость и создан комплекс лабораторно-стендового оборудования для ее реализации [1].

Проведенные исследования по оценке влияния климатических факторов на сохраняемость средств перекачки и автомобильных средств заправки и транспортирования горючего (СП и АСЗТГ) в процессе натурных испытаний [2, 3] подтвердили теоретические предпосылки, что снижение сохраняемости изделия обусловлено наличием в его конструкции деталей и сборочных единиц ограниченного срока годности (детали из неметаллических материалов и др.). Поэтому именно они и должны подвергаться ускоренным испытаниям. В связи с этим использовался принцип группирования элементов различного типа на основе положений теории подобия. Сущность этого метода заключается в том, что из основной массы сборочных единиц и деталей выбирают представительные их виды, близкие по технологии и применяемым материалам (подобны по начальным условиям) или одинаковые по функциональному назначению (подобны по граничным условиям). В результате проведенной работы по группированию  элементов был определен перечень сборочных единиц и деталей, которые следует подвергать ускоренным климатическим испытаниям с целью оценки сохраняемости изделия в целом (таблица).

Таблица – Перечень сборочных единиц и деталей, лимитирующих сохраняемость специального оборудования СП и АСЗТГ

Различные группы элементов указанного перечня оказывают не однозначное влияние на работоспособное состояние изделия. Выход из строя одних элементов приводит к повреждениям, других – к отказам технического средства в целом.

Как показали результаты экспериментальных исследований [2, 3], элементами, лимитирующими работоспособное состояние специального оборудования СП и АСЗТГ, являются уплотнения валов и корпусных деталей насосов, а также различные виды уплотнений коммуникаций гидросистемы. Поэтому эти элементы должны подвергаться испытаниям в первую очередь.

Основной задачей при выборе режима ускоренных испытаний является формирование годового цикла. Годовой цикл определяет величину, продолжительность и периодичность изменяющихся климатических факторов за один условный год хранения, который по своему воздействию на специальное оборудование СП и АСЗТГ равен одному календарному году хранения в натуральных условиях.

По данным опытного хранения технических средств службы горючего установлено, что наибольшее влияние на сохраняемость образцов оказывают продолжительное воздействие повышенных температур и влажности воздуха (термовлажностное старение), а также воздействие экстремальных низких температур и суточных колебаний температуры и влажности воздуха. Указанные климатические факторы и легли в основу формирования годового цикла ускоренных испытаний. Что касается других факторов внешней среды (солнечная радиация, ветер, пыль и др.), то их воздействие на элементы специального оборудования при испытаниях можно не учитывать, так как сами элементы ограниченного срока сохранности (за исключением защитных деталей) находятся внутри кабин, кожухов, пеналов. Режим климатических испытаний в климатической камере типа «Фойтрон» приведен на рисунке 1 [1].

Перед началом климатических испытаний производится оценка начальных технических характеристик (параметров) образцов (испытуемых сборочных единиц и деталей), после чего их помещают в климатическую камеру таким образом, чтобы как можно лучше моделировать условия их хранения в составе специального оборудования изделия.

С этой целью уплотнительные резинотехнические детали устанавливают в специально разработанные приспособления модульного типа, моделирующие конструкции уплотнительных узлов специального оборудования ТСН.

Приспособления для испытаний уплотнений неподвижных соединений корпусных деталей насосов, соединений типа «ТК», «PC», «шип-паз» и другие (рисунок 2) представляют собой полые многозвенные конструкции, состоящие из набора специальных фланцев и промежуточных вставок.

Приспособления для испытаний уплотнений вращающихся валов (рисунок 3) состоят из герметичной камеры (2) разборной конструкции и промежуточной втулки (3), на которую монтируются испытуемые уплотнения (1).

Климатические испытания проводятся, как правило, в течение 10-15 условных лет (один условный год равен 358 ч). После первых четырех, а затем через каждые два условных года оценивается работоспособность образцов, а также отдельные показатели физико-механических свойств резиновых уплотнительных элементов.

Работоспособность образцов уплотнений вращающихся валов насосов оценивают на специально разработанном стенде (рисунок 4). Отличительной особенностью конструкции стенда является то, что она предусматривает возможность монтажа (демонтажа) модуля в сборе на вал привода без нарушения посадок резиновых уплотнительных элементов, что очень важно при испытаниях на сохраняемость. При работе стенда с помощью насоса (9) осуществляется принудительная циркуляция рабочей жидкости в полости модуля под заданным давлением, при этом подвижные части уплотнений, закрепленные на промежуточной втулке модуля, осуществляют вращательное движение с частотой 2900 об/мин, что соответствует реальным условиям работы технических средств.

Проверка работоспособности уплотнений неподвижных соединений проводится путем их опрессовки в составе испытательных модулей рабочей жидкостью на стенде, принципиальная схема которого приведена на рисунке 5.

Проведенные испытания по данной методике показали удовлетворительную сходимость с результатами натурного хранения.

Таким образом, широкое внедрение ускоренных методов испытаний ТСН на сохраняемость способствует проведению мероприятий по повышению их надежности в трех направлениях.

Первое – предъявление требований к промышленности по улучшению качества применяемых материалов [4], совершенствованию конструкции деталей и агрегатов путем сравнения полученных показателей сохраняемости и заданных в техническом задании.

Второе – выбор эффективных средств защиты наиболее слабых элементов от коррозии, старения и биоповреждений.

Третье – прогнозирование сроков службы деталей и принудительная их замена при проведении регламентированного технического обслуживания.

Своевременная оценка показателей сохраняемости, выявление причин коррозии, старения и биоповреждений деталей, определение сроков службы составных элементов изделия обеспечат требуемую готовность ТСН при хранении.

Список литературы

1     Авторское свидетельство СССР на изобретение №1665135, МПК F16J, 15/00. Стенд для испытания уплотнений вращающихся валов / Еремин В.Н. и др.; заявитель и патентообладатель «Государственный научно-исследовательский институт по химмотологии» - 2013123756/05; заявл. 07.08.89; опубл. 23.07.91 Бюл. №27 – 4 с. с ил.

2    Испытание серийно изготавливаемых технических средств службы горючего на надежность. Отчет о НИР, 25 ГосНИИ МО РФ, М.:1990.

3   Мониторинг технического состояния технических средств службы горючего ВС РФ и разработка рекомендаций по повышению их надёжности и совершенствованию технологий технического обслуживания и хранения. Отчет о НИР. ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России». М.: 2009.

4   Еремин В.Н. и др. Универсальный стенд для испытаний пар трения уплотнений вращающихся валов на надежность. Труды 11 международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения выдающегося ученого проф. Р.М. Матвиевского, Трибология- машиностроению. Москва, 2016, с.77-78