Антифрикционное покрытие Molykote D-7409 для подшипников скольжения погружных электродвигателей УЭЦН

Применение антифрикционного покрытия Molykote D-7409 на подшипниках скольжения ПЭД УЭЦН позволяет повысить КПД, ресурс и надежность установки. При этом технология нанесения покрытия проста и не требует существенных инвестиций.

Введение
Условия работы подшипников скольжения ПЭД УЭЦН
Новая технология смазки
Что представляют собой антифрикционные покрытия Molykote?
Антифрикционное покрытие Molykote D-7409
Заключение

 

Введение

Илл. 1. Погружные электродвигателиВажными элементами установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) для добычи нефти являются погружные электродвигатели (ПЭД). По статистике на их долю приходится до 35 % отказов установок.  Надежность и ресурс, а также показатели КПД этих устройств определяются эксплуатационными характеристиками и качеством узлов трения ПЭД.

Одной из актуальных задач в настоящее время является повышение работоспособности подшипниковых узлов элеткродвигателей – радиальных и упорных подшипников скольжения, работающих в режиме гидродинамической смазки.

В данной статье рассмотрены возможности повышения триботехнических характеристик подшипников с помощью нанесения на их поверхность твердосмазочных композиций – антифрикционных покрытий.

 

Условия работы подшипников скольжения ПЭД УЭЦН

Упорные подшипники скольжения размещаются в головке и элементах гидрозащиты ПЭД. Они состоят из пяты и подпятника и воспринимают осевые нагрузки свыше 2000 кг при скорости вращения до 3500 об/мин и температуре до +250 °С.

Такие тяжелые условия накладывают особые требования на конструкцию узла, материалы контактирующих деталей и качество обработки рабочих поверхностей.

Большую часть времени эти подшипники работают в режиме гидродинамической смазки – поверхности скольжения полностью разделены слоем масла. Однако в моменты пуска и останова двигателя наблюдается касание поверхностей друг друга – режим работы смазки изменяется на граничный или полужидкостной. Именно при этих режимах происходят интенсивное изнашивание и большие потери на трение, и именно работа подшипников моменты пуска-останова оказывает наибольшее влияние на ресурс двигателя.

Обычно пята ПЭД УЭЦН изготавливается из стали с дополнительной обработкой поверхности, а подпятник – из бронзы с последующим нанесением на рабочую поверхность слоя баббита. Недостатками этого покрытия являются недостаточная термическая стабильность и низкая адгезия к основе. Таким образом, этот материал оказывается недостаточно эффективным для подшипников скольжения погружных электродвигателей.

 

Новая технология смазки

На сегодняшний момент разработаны новые материалы на основе твердосмазочных композиций.  По триботехническим характеристикам они существенно превосходят традиционный баббит.

Компания Dow Corning производит серию антифрикционных покрытий под торговой маркой Molykote, которые позволяют достичь качественно нового уровня триботехнических свойств узлов трения в режимах сухой, граничной и полужидкостной смазки. Многие из этих материалов уже доказали свою эффективность в нефтегазовой отрасли.

 

Что представляют собой антифрикционные покрытия Molykote?

Антифрикционные покрытия Molykote можно сравнить с красками, которые вместо красящего пигмента содержат высокодисперсные порошки твердых смазок. Эти смазки равномерно распределены в смеси смол, являющихся связующим материалом, и растворителей с присадками.

После нанесения покрытия растворитель испаряется, а связующие вещества полимеризуются и прочно сцепляются с поверхностью.  Таким образом, после отверждения слой нанесенного покрытия представляет собой частицы твердых смазок в полимерной матрице (Илл. 1).

Илл. 1. Структура анифрикционных покрытий Molykote

Илл. 1. Структура анифрикционных покрытий Molykote.

В качестве твердых смазок в АФП применяются дисульфид молибдена, графит, политетрафторэтилен (ПТФЭ), специальные композиции.

 

Антифрикционное покрытие Molykote D-7409

Илл. 2. Molykote D-7409 на подшипнике скольжения ПЭД.Испытания показали, что наиболее эффективным в режимах сухого, граничного и полужидкостного трения для подшипников скольжения погружных элеткродвигателей УЭЦН является антифрикционное покрытие Molykote D-7409 на основе дисульфида молибдена  и полиамид-имидного связующего. Основным преимуществом этого вещества перед другими типами связующих является сохранение надежной адгезии с основой при нагревании в условиях трения. 

Отверждение покрытия происходит при нагревании до +220 °С в течение 30 минут. Рекомендуемая толщина одного слоя покрытия  – 10-20 мкм. Если необходимо покрытие большей толщины, то необходимо нанести несколько слоев, при этом не требуется отдельной полимеризации каждого предыдущего слоя.

На стендовых испытаниях с помощью антифрикционного покрытия Molykote D-7409 удалось снизить коэффициент трения до 0,0021. Соответственно снижается и температура фрикционного разогрева.

К другим преимуществам данного покрытия перед аналогичными АФП можно отнести:
   • высокую несущую способность и противозадирные свойства
   • стабильно низкое трение при высоких нагрузках и контактных давлениях
   • не требуется механической обработки поверхности после нанесения
   • простое нанесение  - методом распыления с помощью обычного краскопульта

Molykote D-7409 обладает оптимальным балансом износостойкости,  антифрикционных и других эксплуатационных свойств для эффективного снижения трения в подшипниках скольжения ПЭД УЭЦН (см. Табл. 1) и  уже широко используется в нефтегазовой отрасли для решения многих эксплуатационных задач.

 

Заключение

Внедрение новой технологии не требует значительных инвестиций, так как при нанесении АФП применяются методы и оборудование, используемые при обычном окрашивании. В то же время, применение антифрикционного покрытия Molykote D-7409 позволяет повысить КПД, значительно увеличить надежность и ресурс подшипников скольжения погружных элеткродвигателей установки электроцентробежных насосов.

 

 

Другие статьи