книги из ГПНТБ / Охрана труда на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах учебник

Сальниковые набивки изготовляются из легко деформирующих­ ся материалов, обладающих при этом достаточной упругостью: пеньки, асбеста, резины, полиэтилена, поливинилхлорида, фторо­ пласта и др.

Набивку из пеньки, асбеста и других волокнистых материалов пропитывают смазочными маслами, графитом, парафином, а в ря- де случаев армируют свинцовой или медной проволокой. Выбор материала определяется температурой и давлением в аппарате, свойствами герметизируемой среды и т. д.

Толщину S и высоту h набивки обычно принимают в зависи­ мости от ее диаметра d:

S = Kyfrd

h = d + 2Kyrd

Коэффициент К принимается от 1,5 до 2,5 в зависимости от условий эксплуатации набивки и, в частности, от скорости враще­ ния вала машины или аппарата. На практике толщина слоя на­ бивки колеблется от нескольких миллиметров до нескольких сан­ тиметров. Высота прокладки обычно в 3—4 раза больше ее тол­ щины.

Конструкция сальника должна обеспечивать необходимое при­ жатие набивки к уплотняемой поверхности. В зависимости от дав­ ления в аппарате нажимное усилие, необходимое для уплотнения набивки в сальнике, принимается от 20 до 35 МН/м 2 (200 до 350 кгс/см2 ). Чтобы достичь необходимой величины прижимающей силы, используют пружины или давление газа (рис. 22). Посколь­ ку работа сальников значительно ухудшается с повышением тем­ пературы рабочей среды, принимаются различные меры к их ох­ лаждению.

Для уменьшения утечки через сальниковые уплотнения их обо­ рудуют камерами, в которых за счет подачи инертного газа, уплотняющей жидкости или самой рабочей среды создается не­ обходимое противодавление. При работе с токсичными и взрыво­ опасными продуктами противодавление в сальнике поддерживает­ ся автоматически, а в некоторых случаях блокируется с пусковым устройством машины или аппарата.

Для увеличения степени герметичности используются также многозонные сальники с двойным и тройным уплотнением, напри­ мер трехзонный сальник с уплотнением из резины, фторопласта и текстолита. Такой сальник сохраняет герметичность в широком диапазоне температур, поскольку резина хорошо уплотняет при низких, а фторопласт и текстолит при более высоких темпера­ турах.

При больших давлениях, невысоких температурах (до 70 °С) и незначительных скоростях движения (не более 1 м/с) вместо сальниковых набивок используют обтюраторы — уплотнения в виде манжет, колец, воротников, изготовленных из кожи, резины, фто­ ропласта, различных металлов.

мися и неподвижными частями и происходит разгерметизация устройства.

Уплотнения с постоянным малым зазором, получаемые при точной пришлифовке конических и сферических поверхностей, ис­ пользуют в аппаратах точной регулировки (масляных и топлив­ ных насосах, стеклянных и керамических лабораторных приборах), работающих с чистыми продуктами, при отсутствии каких-либо коррозионных веществ и незначительных перепадах температур и давлений.

Уплотнения с постоянным малым зазором в запорной арматуре заполняются вязкой уплотнительной смазкой. Она не должна пре­ пятствовать легкому и плавному прово­ рачиванию деталей и не должна раст­ воряться в рабочих продуктах. В качест­ ве уплотнительной смазки в запорной ар­ матуре (пробковых кранах), предназна­ ченной для работы с бензином, кероси­ ном и другими нефтепродуктами, исполь-ч зуется смазка, состоящая из мыла (на­ триевого, бариевого, магниевого) или ка­ сторового масла и наполнителя (графит,

каолин).

тем применения гидротурбины, расположенной внутри аппарата. Вращение лопаток гидротурбины, насаженной на один вал с лопа­ стями мешалки, производится путем нагнетания в аппарат через сопло перемешиваемой жидкости под давлением.

Значительное распространение получили бессальниковые тор­ цевые уплотнения — одинарные и двойные, состоящие из хорошо притертых неподвижных и вращающихся частей, прижимаемых друг к другу пружинами. В торцевых уплотнениях обеспечивается самоустанавливаемость каждой из трущихся поверхностей по от­ ношению к другой и автоматическая компенсация их износа.

§ 4. БЕСКОНТАКТНЫЕ МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ ДВИЖЕНИЯ

Надежными и безопасными в работе являются полностью гер­ метизированные машины и аппараты, в которых предусмотрен бесконтактный метод передачи движения с помощью экраниро­ ванного электродвигателя.,

Насосы можно конструировать совсем без сальниковых уплот­ нений,, если в них устанавливать так называемые экранированные

за падением давления. Вновь установленные аппараты и устрой­ ства наблюдают не менее 24 ч.

Результаты испытания на герметичность считают удовлетвори­ тельными, если падение давления за 1 ч не превышает 0,2% для вновь установленных аппаратов и 0,5% — при периодических ис­ пытаниях.

Порядок, сроки, способы испытаний на герметичность продуктопроводов и газопроводов регламентируются в зависимости от их назначения, места прокладки, диаметра, протяженности, рабочего давления, свойств газа и других показателей.

В том случае, когда потери давления при испытаниях оборудо­ вания и газопроводов на герметичность превышают нормы, необ­ ходимо найти места утечек с целью их устранения. Наиболее про­ стым способом является обмазывание всех разъемных соединений, сварных швов и других предполагаемых мест утечки мыльной во­ дой. Утечка легко обнаруживается по пузырькам мыльной пены, образующейся при просачивании воздуха или азота.

Применяются также специальные течеискатели. Работа универ­ сального течеискателя основана на сравнении теплопроводности газа, выходящего из проверяемого аппарата или трубопровода, и атмосферного воздуха. Действие галлоидного течеискателя основа­ но на обнаружении микропримесей фреона или четыреххлористого углерода, добавляемого к газу-испытателю.

и регулирующей арматуры, на саму арматуру, сварные швы и дру­ гие менее надежные в смысле герметичности места. Нарушение

со сжиженными газами можно заметить по скоплениям снегооб­ разной массы. На нарушение герметичности указывает капель и лужицы продуктов, иногда тихий шум и свист выходящего газа.

Наличие течи многих веществ можно определить индикаторны­ ми бумажками, пропитанными различными реактивами, меняю­ щими свой цвет при появлении в воздухе определенных паров или газов.

Литература к главе XIV

Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. М., «Металлургия», 1970, 80 с.

Указания о порядке проведения пневматических испытаний на плотность (герметичность) сосудов, работающих под давлением. Утверждены Министер-

БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ СОСУДОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

§ 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ К СОСУДАМ, РАБОТАЮЩИМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Под физическим взрывом понимается мгновенное проявление действия силы внезапного адиабатического расширения газов или паров, сопровождающееся механической энергией и образованием ударной волны.

Наиболее частыми причинами аварий и взрывов сосудов яв­ ляются: несоответствие конструкции максимально допустимому давлению и температурному режиму, превышение давления сверх предельного, потеря механической прочности аппарата (коррозия, внутренние дефекты металла, местные перегревы), несоблюдение установленного режима, недостаточная квалификация обслужи­ вающего персонала, отсутствие необходимого технического над­ зора.

Работа, производимая адиабатическим расширением газа при взрыве сосуда, и мощность взрыва зависят от давления в аппара­ те, его объема, времени действия взрыва (обычно около 0,1 с), показателя адиабаты (отношения теплоємкостей при постоянном объеме, для воздуха равным 1,41) и могут быть подсчитаны по эмпирическим формулам.

Расчеты показывают, что мощность физических (адиабатиче­

Поэтому конструкции сосудов и аппаратов, находящихся под давлением, и система их обслуживания разрабатываются с таким расчетом, чтобы была исключена опасность взрыва. Условия безопасной работы таких сосудов определены «Правилами устрой­ ства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давле­ нием», утвержденными Госгортехнадзором СССР 19 мая 1970 г. и обязательными для всех предприятий и организаций, конструирую­ щих, изготовляющих и эксплуатирующих эти сосуды.

Сосудом, работающим под давлением, называется герметически закрытая емкость, предназначенная для ведения химических и

тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкостей под давлением. Границей сосуда являются входные и выходные штуцера.

Ксосудам, на которые распространяются специальные правила

иинструкции Госгортехнадзора, относятся:

превышает 0,7 кгс/см2 , а также сосуды, цистерны, предназначенные для хранения, перевозки сжиженных газов, жидкостей и сыпучих

тых, сжиженных и растворенных газов с рабочим давлением свы­ ше 0,7 кгс/см2 .

Правила Госгортехнадзора не распространяются на приборы парового и водяного отопления; сосуды емкостью не свыше 25 л, у которых произведение емкости в литрах на рабочее давление в кгс/см2 не превышает 200; части машин, не представляющие собой самостоятельных сосудов (цилиндры двигателей паровых и воз­ душных машин и компрессоров, неотключаемые промежуточные холодильники и масловодоотделители компрессорных установок, воздушные колпаки насосов и др.); трубчатые печи и некоторые другие виды сосудов.

Правила Госгортехнадзора устанавливают специальные требо­ вания к конструкции сосудов, к их изготовлению, установке, реги­ страции, техническому освидетельствованию, содержанию и об­ служиванию.

Основные требования к конструкции сосудов и аппаратов за­ ключаются в обеспечении их прочности, устойчивости и возможно­

вильному подбору материалов, качественной сварке и термообра­ ботке. После изготовления сосуда все сварные соединения, а также отдельные части и элементы подвергаются контролю путем внеш­ него осмотра, механических испытаний, металлографических иссле­ дований, просвечивания, гидравлического испытания.

Сосуды, работающие под давлением, сооружаются на машино­ строительных заводах, имеющих опыт по их изготовлению и нахо­ дящихся под наблюдением инспекторов Госгортехнадзора. Этим обеспечивается строгое соблюдение правил, технических условий и ГОСТов при изготовлении сосудов, а следовательно, и увеличе­ ние степени безопасности аппаратуры при эксплуатации.

При выпуске с заводов-изготовителей сосудов, работающих под давлением, к ним на видном месте прикрепляют металлическую пластинку с обозначением:

наименования завода-изготовителя; номера сосуда по списку завода;

года изготовления; рабочего давления; пробного давления;

допустимой температуры стенок сосуда, °С.

Кроме того, на каждый изготовленный сосуд составляется и передается заказчику технический паспорт с чертежами и расче­ тами. Все это повышает ответственность завода-изготовителя за прочность, надежность и качество изготовленного им сосуда.

До начала эксплуатации сосуды, работающие под давлением, подлежат регистрации в органах Госгортехнадзора. Для регистра­ ции представляются: паспорт сосуда, акт о монтаже и установке сосуда в соответствии с правилами, схема включения сосуда в си­ стему с указанием источника давления и параметров производст­ венной среды и другие документы. Разрешение на пуск в работу сосудов, подлежащих регистрации, выдается инспектором Госгор­ технадзора после регистрации и технического освидетельствования, о чем делается отметка в паспорте сосуда.

Разрешение на пуск в работу сосудов, не подлежащих регистра­ ции в органах Госгортехнадзора, выдается лицом, назначенным приказом по предприятию для осуществления надзора за сосуда­ ми, работающими под давлением, на основании результатов их технического освидетельствования.

Таким образом, все сосуды, работающие под давлением, всегда находятся под надзором, подвергаются техническим испытаниям, проверке на правильность функционирования.

§ 2. АРМАТУРА СОСУДОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Сосуды и аппараты, работающие под давлением, оборудуются необходимой запорной, регулирующей и защитной арматурой и специальными предохранительными устройствами.

Запорная арматура служит для отключения и включения линий, подводящих или отводящих рабочую среду (задвижки, вентили, пробковые краны).

Регулирующая арматура, к которой относятся регулировочные вентили, дроссельные и питательные клапаны, служит для поддер­ жания заданных рабочих параметров в сосуде или в аппарате.

Защитная арматура предназначена для предотвращения повы­ шения давления выше допустимой величины. К ней относятся запорно-защитные (самозапирающиеся) клапаны, устанавливае­ мые на технологических трубопроводах и перекрывающие проход газа при недопустимых изменениях его давления, различные пред­ охранительные, редукционные и обратные клапаны.

К специальным предохранительным устройствам относятся: разрывные мембраны, отрывные клапаны, предохранительные и блокировочные устройства для байонетных затворов и т. д.

Тип арматуры выбирают с учетом ее назначения и условий на­ дежной и безопасной работы. Так запорная арматура прежде

всего должна обеспечивать: в закрытом состоянии — плотность от­ ключения, а в открытом — минимальное сопротивление протекаю­ щей среде. Для регулирующей арматуры главное требование — обеспечить равномерное изменение количества протекающего про­ дукта в процессе регулирования и сопротивление механическому износу, который снижает точность регулировки. Именно поэтому нельзя использовать для регулирования запорную арматуру, так как вследствие большой скорости рабочего потока, образующейся при дросселировании, детали этой арматуры быстро изнашиваются и точность регулировки нарушается.

Для облегчения открывания задвижек большого диаметра, ис­ пытывающих одностороннее повышенное давление на уплотнительные органы, особенно при общем высоком давлении среды, за­ движки оборудуются байпасом с обводным вентилем с условным проходом 15—20 мм, выравнивающим давление по обе стороны задвижки перед ее открытием.

Удобство и безопасность обслуживания запорной и регулиро­ вочной арматуры во многом зависят от наличия пневматических, гидравлических или электрических приводов, ускоряющих и об­ легчающих управление арматурой. Это особенно важно при ис­ пользовании крупногабаритной арматуры, расположении ее в труд­ нодоступных местах и высоком давлении среды. Электропривод особенно необходим при автоматической подаче пара, газа или жидкости в аппарат высокого давления, когда регулирующая арматура становится непосредственным органом системы автома­ тики.

Назначение редукционных клапанов — снижать давление пара, газа или жидкости до рабочей величины, установленной для со­ суда, аппарата или трубопровода.

Обратные клапаны обеспечивают пропуск жидкости или газа только в одном направлении. В частности, они необходимы при параллельном включении аппаратов и машин (компрессоров, на­ сосов, газодувок, вентиляторов, испарителей), создающих давление в системе, поскольку препятствуют непредусмотренному движению продукта, находящегося под большим давлением, в сторону более низкого давления.

Предохранительные клапаны бывают двух типов: рычажные и пружинные. Рычажные клапаны имеют небольшую пропускную способность и, кроме того, из-за отсутствия закрытого выхлопа, сбрасывают продукты непосредственно в окружающую атмосферу, что не всегда допустимо. На аппаратах, находящихся под давле­ нием токсичных и взрывоопасных веществ, обычно устанавлива­ ются пружинные клапаны. Такие клапаны имеют на выкиде специальный фланец, через который они подсоединяются к выхлоп­ ной трубе и далее к факельному сбросу или к аварийной емкости. Пружина в клапанах изолирована от корпуса, благодаря чему устраняется возможное вредное воздействие на нее высокой тем­ пературы и коррозионной среды аппарата.

Согласно действующим технологическим инструкциям* на неф­ теперерабатывающих заводах на большинстве аппаратов ставят по два предохранительных клапана: рабочий (аварийный) и кон­ трольный. На выбросе рабочего клапана запрещается установка каких-либо устройств, создающих сопротивление выбросу. Кон­ трольный клапан сбрасывает продукт в закрытую систему; при необходимости по линии сброса устанавливают сепараторы, охла­ дители, нагревающие устройства и т. п. с общей потерей давления не более 50 кН/м2 (0,5 кгс/см2 ). Клапаны регулируются на начало открытия так, что сначала срабатывает контрольный клапан, а если он не понизит давления до рабочего, то начинает действовать рабочий клапан. Такая система значительно уменьшает потери продукта и снижает выбросы в атмосферу.

Надежность работы предохранительных клапанов обеспечивает­ ся правильным расчетом их пропускной способности и точной ре­ гулировкой. Пропускную способность предохранительных клапанов определяют по формуле, установленной Госгортехнадзором**.

Число предохранительных клапанов, их размеры и пропускная способность выбираются так, чтобы в сосуде не могло образовать­

Предохранительные клапаны устанавливаются непосредственно на сосуде, между клапаном и сосудом не должно быть запорного органа, иначе теряется смысл его применения. При снятии одного из предохранительных клапанов для ремонта или проверки на ме­ сто снятого тут же ставится заранее проверенный и подготовлен­ ный предохранительный клапан.

Существенным недостатком предохранительных клапанов яв­ ляется их инерционность, т. е. требуется некоторое время, чтобы клапан пришел в действие. Предохранительные клапаны рассчита­ ны главным образом на постепенное повышение давления в аппа­ рате. Поэтому, когда имеется опасность очень быстрого, в пре­ дельном случае — мгновенного, повышения давления, сосуды и аппараты оборудуются специальными защитными устройствами — предохранительными (разрывными) мембранами, разрушающими-

*Рекомендации по установке предохранительных клапанов РПК.-66, утверж­ денные Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышлен­ ности СССР 26 апреля 1967 г.

**Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. М., «Металлургия», 1970. См. с. 27.

***Согласно определению Госгортехнадзора, рабочим давлением в сосуде яв­ ляется минимальное избыточное давление, возникающее при нормальном проте­ кании рабочего процесса, без учета допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана или других предохра­ нительных устройств. Рабочее давление устанавливается расчетом сосуда на прочность.