FFKM un FKM O-formas gredzeni ārkārtīgi augstām temperatūrām gāzes un tvaika turbīnās

Nemitīgā tieksme palielināt efektivitāti modernajās elektroenerģijas ražošanas sistēmās ir novedusi pie kombinēto ciklu gāzes turbīnu (CCGT) un augstas klases tvaika turbīnu plašas izmantošanas. Šīs iekārtas darbojas ar apstulbinoši augstu termisko efektivitāti, taču tas notiek uz slēgšanas komponentu rēķina, kuriem jādarbojas vienā no visgrūtākajām vides apstākļu vidēm. Gāzes turbīnu eļļas sistēmu temperatūra parasti sasniedz 150–180 °C dēļ siltuma pārejas no turbīnas korpusa, kamēr tvaika turbīnu vārstu stieņi un blīvēšanas sistēmas var būt pakļauti pārkarsētam tvaikam ar temperatūru virs 300 °C. Šajās vidēs standarta elastomēri ātri zaudē savas īpašības, kas izraisa eļļas noplūdes, tvaika noplūdes, piesārņojumu un spiestās apturēšanas ar milzīgiem finansiāliem zaudējumiem.

Fluoroglikolu (FKM) elastomēri ir pirmā aizsardzības līnija augstas temperatūras blīvēšanai turbīnās. To lieliskā siltumizturības (līdz 230 °C pārtrauktais režīms) un ķīmiskā izturība pret sintētiskām esteru bāzes turbīnu eļļām (piemēram, ISO VG 32, 46) padara tās par standarta izvēli lielākajai daļai statisko un dinamisko blīvējumu smērvielu un vadības eļļas sistēmās. Tipiskas lietojumprogrammas ietver vārpstas blīvējumus palīgpumpēs, O-formas gredzenus filtru korpusos un vārstu darbinātājos, kā arī blīves skatlogu uzglaubēs. AS109 standarts bieži norāda parastās FKM sakausējumus aviācijas un rūpnieciskām turbīnu lietojumprogrammām, nodrošinot minimālu veiktspējas līmeni. Papildu mehāniskās izturības nodrošināšanai dinamiskajos blīvējumos, kas ir pakļauti šīm karstajām eļļām, dažreiz tiek izmantots alternatīvs materiāls — hidrogenēts nitrils (HNBR), kas piedāvā augstāku nodilumizturību un labu eļļu saderību līdz aptuveni 150 °C.

Tomēr ārkārtīgi augstas temperatūras zonās piemēroti tikai perfluoroelastomēri (FFKM), piemēram, Kalrez® vai Chemraz®, kas vienīgi spēj izturēt šādas ekstremālas apstākļus. FFKM detaļas nav vienkārši uzlabotas FKM sakausējumu versijas; tās pieder citai materiālu klasei ar pilnībā fluorētu polimēru struktūru. Tas nodrošina divas izcilas īpašības:

1. Nepārtraukta darbības temperatūra virs 300 °°C, kas ļauj tiem darboties tieši blakus tvaika caurulēm un karstām gāzu ceļām.

2. Praktiski neuzraudzāma inercija pret ķīmiskajām vielām, tostarp agresīviem turbīnu eļļām, siltummainiem šķidrumiem un tehnoloģiskām gāzēm, kas laika gaitā iznīcinātu FKM.

To pielietojums ir ļoti mērķtiecīgs, ņemot vērā augstās izmaksas (bieži 50–100 reizes augstākas nekā FKM). Galvenās lietošanas vietas ietver:

· Tvaika turbīnu galveno apturēšanas un regulēšanas vārstu stieņa blīves: Tieši pakļautas augsspiediena un augstas temperatūras tvaikam. Šeit notiekoša noplūde nozīmē tiešu cikla efektivitātes zudumu un drošības risku.

· Gāzes turbīnu degājgāzes vārstu blīves: Pakļautas karstai degājgāzei un iespējamai agresīvu savienojumu kondensācijai.

· Jutīgo un mērierīču līniju blīves, kas iekļūst karstās turbīnu korpusos.

OEM ražotāji, piemēram, GE, Siemens un Mitsubishi Power, šajās kritiskajās vietās sniedz skaidras materiālu specifikācijas. Izvēles loģika balstīta uz bojājumu veidu, to ietekmes un kritiskuma analīzi (FMECA). Inženieri katram noslēgšanas punktam piešķir riska prioritātes numuru (RPN), pamatojoties uz bojājuma smagumu, tā iespējamību un atklājamību. Punktiem ar augstu RPN vērtību FFKM materiāla pārākā veiktspēja attaisno tā izmaksas.

Šo principu piemēro visā pasaulē. Bahreinā, kur CCGT elektrostacijas nodrošina pamatnosloga enerģiju augstas apkārtējās temperatūras tuksneša apstākļos, dzesēšana ir mazāk efektīva, kas rada augstākas eļļas un virsmas temperatūras. Kritiskiem vārstu stieņiem norādīt FFKM materiālu ir proaktīva uzticamības investīcija. Filipīnās geotermālās un ogles kurināmās elektrostacijas ar vecākiem tvaika turbīnām veiksmīgi ir pārbūvējušas FFKM blīves, lai novērstu hroniskas tvaika noplūdes, uzlabojot elektrostacijas efektivitāti un personāla drošību. ASV stingrās vides regulas, kas attiecas uz noplūdu izraisītajām летучām organiskām savienojumu (VOC) emisijām (LDAR programmas), padara FFKM beznoplūžu darbību fugitīvo emisiju lietojumos ekonomiski pievilcīgu. Kopējās īpašumtiesību izmaksas aprēķinā jāiekļauj ne tikai blīvējuma cena, bet arī izvairīšanās no zaudētās ražošanas, remonta darba un vides atbilstības izmaksām.