LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 2
(всего 10)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>


Сальниковые уплотнения применяются на аппаратах, содержащих
нейтральные, невзрывоопасные и нетоксичные среды с относительно
невысокой температурой. Их используют также для уплотнения арматуры
(вентилей, задвижек). Схема простейшего сальникового уплотнения показана
на рис. 1.
Сальниковые набивки изготавливаются из легкодеформируемых
материалов, обладающих при этом достаточной упругостью: пеньки, асбеста,
резины, полиэтилена, фторопласта. Набивку из пеньки, асбеста и других
волокнистых материалов пропитывают смазочными маслами, графитом,
парафином. Выбор материала набивки определяется температурой и давлением
в аппарате, свойствами герметизируемой среды /1/. Толщина слоя набивки S
должна быть не менее 3-4 мм. Среднее значение определяется зависимостью

--
10
S = (1,5 ? 2,5 ) d , (2)
а его высота
h ? d + 2S . (3)

Обслуживание сальниковых
устройств заключается в их
подтяжке, замене набивки для
компенсации износа, в поддержании
нормальной смазки набивки.
Для улучшения герметичности
сальниковых уплотнений
используют пружины (путем
увеличения прижимной силы) или
Рис.1 Схема сальникового
давление инертного газа. Но такие
уплотнения
уплотнения сложны по устройству.
1 – корпус; 2 – нажимная
крышка букса; 3 – вал; 4 –
пространство между валом и
крышкой для набивки
Торцовые уплотнения наибольшее применение нашли для уплотнения
валов аппаратов, содержащих взрывоопасные, пожароопасные и токсичные
среды. Торцовые уплотнения весьма разнообразны по конструкциям, хотя все
построены по одной схеме (рис. 2) /1/.
Вал 1 связан упругим элементом 4
с кольцом 2. Торцовая поверхность
кольца 2 под воздействием упругого
элемента 4 прижимается к
неподвижному кольцу 3,
соединенному с корпусом аппарата 6
через другой упругий элемент 5.
Упругие элементы 4 и 5 должны
обеспечивать постоянное и плотное
прилегание колец 2 и 3 даже при
вибрациях и смещениях вала и износе




--
11
соприкасающихся поверхностей пары Рис. 2. Схема торцевого
трения. уплотнения
Торцовые уплотнения 1 – вал; 2 – вращающееся кольцо;
обеспечивают высокую 3 – неподвижное кольцо;
герметичность, если радиальное и 4 – вращающийся упругий элмент;
угловое биение вала аппарата, а также 5 – неподвижный упругий элемент;
смещения неподвижных деталей 6 – корпус
корпуса уплотнения относительно оси
вала не превышают 0,2 мм и 0,250
соответственно.
Большое значение имеет выбор материала трущихся пар: одно из колец
изготовляют из более мягкого материала, например, графита, другое - из более
твердого (стали, керамика). Торцовые уплотнения могут быть одинарными или
двойными, являющимся комбинацией двух одинарных. Обычно в торцовые
уплотнения подается затворная жидкость давлением, превосходящим давление
запираемой среды на 50-100 кПа. Затворная жидкость одновременно
обеспечивает охлаждение и смазку деталей уплотнения. В качестве затворной
жидкости применяют обессоленную воду, масло или другие жидкости,
химически совместимые с рабочей средой, но нетоксичные и невзрывоопасные.
Температура затворной жидкости на выходе из уплотнения не должна
превышать 800С.
Преимуществами торцовых уплотнений являются высокая степень
герметичности, небольшие потери мощности на трение (10-50% от мощности,
потребляемой сальниковыми уплотнениями), способность работать в большом
диапазоне давлений (от глубокого вакуума до 45 МПа) при температуре до
4500С и другие.
Вместе с тем торцовые уплотнения характеризуются высокой стоимостью,
сложностью конструкции, трудоемкостью монтажа и ремонта, трудностью
подбора материала для пар трения.
Появление лабиринтных бесконтактных уплотнений вызвано
недостатками контактных (сальниковых, торцовых и др.) уплотнений:
значительным износом трущихся частей, потерями энергии на трение,
трудностями отвода тепла трения из зоны уплотнения, необходимостью
постоянного наблюдения за состоянием уплотнений в процессе их
эксплуатации. Некоторые из этих недостатков устраняются в лабиринтных
уплотнениях (рис. 3).




--
12
Принцип действия
лабиринтного уплотнения
основан на потерях энергии при
движении среды в зазорах и
расширительных камерах,
а образуемых между
б
движущимися и неподвижными
Рис. 3. Схема лабиринтного
деталями уплотнения, которые
уплотнения: не соприкасаются между собой.
Протекающие через зазоры
а – с радиальной щелью; б – с осевой
жидкость или газ подвергаются
щелью
дросселированию, теряют
скорость и давление,
причем конечная утечка среды может быть практически приемлемой для
заданных условий эксплуатации или может быть вовсе прекращена
запирающим противодавлением.
Лабиринтные уплотнения применяют при больших скоростях вращения
валов и высокой температуре среды, например в компрессорах, насосах,
газодувках, турбинах. Недостатком лабиринтных уплотнений является утечка
продукта при прекращении вращения вала, что ограничивает их применение
для взрывоопасных и токсичных веществ. Этот недостаток может быть
устранен комбинированием бесконтактных уплотнений с уплотнениями
контактного типа.
В производствах, связанных с применением особо взрывоопасных или
сильнодействующих ядовитых веществ, когда утечки продуктов должны быть
полностью исключены, используют полностью герметизированные машины и
аппараты, в которых предусмотрен бесконтактный метод передачи движения,
например, с помощью экранированного электродвигателя (рис. 4).




--
13
На вал 1 насаживается
ротор 4 асинхронного
электродвигателя. Статор
электродвигателя 2 отделяется
от ротора 2 экраном 3 из
немагнитного материала
(аустенитовой стали, нихрома и
др.). Экран 3 герметично
прикрепляется к корпусу 5
насоса. Обмотка статора
охлаждается маслом,
находящимся в колпаке 6; масло
в свою очередь охлаждается
водой, пропускаемой через
змеевик 7. Рабочее колесо 8
вращается под действием
магнитного поля, передающего Рис. 4. Схема бессальникового
крутящий момент через герметичного центробежного насоса:
экранированную гильзу. Таким 1 – вал электродвигателя; 2 – статор;
образом, вращающийся вал не 3 - экран из немагнитного материала;
выходит из корпуса аппарата, и, 4 – ротор электродвигателя; 5 - корпус
следовательно, не требуются насоса; 6 – колпак; 7 – змеевик для
уплотнения. охлаждающей воды; 8 – рабочее колесо
Применение насоса
экранированных
электродвигателей позволя- ет
герметизировать оборудова-
ние многих видов: центрифуги, мешалки, реакторы и др. Они являются в ряде
случаев единственно приемлемыми.


3.2. Испытание оборудования на герметичность

Технологическое оборудование, в котором обращаются горючие,
взрывоопасные или токсичные газы (или жидкости) под давлением,
испытывают на герметичность в соответствии с действующими нормативными
документами /2, 3/.
Пневматические испытания на герметичность заключаются в создании в
аппарате или трубопроводе максимально разрешенного рабочего давления и
контроля его падения в течение не менее 4 часов при периодической проверке
и 24 часов для вновь устанавливаемых аппаратов. Потери давления

--
14
рассчитывают по формуле (1). Вновь устанавливаемое оборудование считается
выдержавшим испытание на герметичность, если падение давления в нем за 1
час не превышает 0,1% при пожаро-и взрывоопасных средах. В оборудовании,
подвергающемся повторному испытанию, допускается падение давления до
0,5% в час.
Порядок подготовки и проведения испытаний трубопроводов не
отличается от принятого для технологического оборудования. При этом
цеховые трубопроводы испытывают совместно с оборудованием цеха. При
испытании цеховых и межцеховых трубопроводов для разных сред допускается
следующее падение давления ( в % от испытательного):

Трубопроводы Токсичные Другие Воздух и
газы взрывоопасные газы инертные газы
Цеховые (в 0,05 0,10 0,2
помещении)
Межцеховые (вне 0,1 0,2 0,4
помещения)

При испытании газопроводов диаметром более 250 мм падение давления
определяют умножением проведенных выше значений на поправочный
коэффициент К, подсчитываемый по формуле
(4)
K = 250 / Dвн,
.

где Dвн. - внутренний диаметр испытуемого газопровода, мм.
Если потери давления при испытании превышают нормы, то необходимо
найти место утечки. Для этого используют специальные приборы
(течеискатели) или обмазывают швы, сальники, арматуру и разъемные
соединения мыльным раствором.
После обнаружения мест утечек давление должно быть полностью снято и
причины пропусков устранены. Устранение дефектов и подтяжка крепежных
соединений, а также обстукивание корпуса оборудования, находящегося под
давлением, не допускаются. После устранения дефектов испытания на
герметичность проводят повторно.


4. Защита оборудования от коррозии

В процессе эксплуатации металлические конструкционные материалы
подвергаются коррозии. Ущерб, приносимый коррозией металлов, связан не
только с технологическими потерями, но и выходом из строя металлических
конструкций, химических аппаратов, машин, поскольку нарушается их
прочность, герметичность, что в конечном итоге может привести к авариям.

--
15
По механизму коррозионного действия различают химическую и
электрохимическую коррозию. Химическая коррозия вызывается
непосредственным воздействием на металл агрессивной среды: кислот,
щелочей, сухих газов (главным образом при высоких температурах).
Электрохимическая коррозия представляет собой взаимодействие металла
с раствором электролита, при которой происходит ионизация атомов металла и
переход катионов металла в раствор (анодный процесс), а освобождающиеся
электроны связываются окислителем (катодный процесс).
Основным показателем скорости коррозии является коррозионная
проницаемость, т.е. глубина разрушения металла, выражаемая в миллиметрах в
течение года (мм/год). Коррозионную стойкость оценивают по специальной
шкале, имеющей десять групп стойкости: к первой группе "совершенно стойкие
материалы" относятся материалы со скоростью коррозии менее 0,001 мм/год, к
десятой группе "нестойкие материалы" - со скоростью коррозии более 10 мм/
год.
Ниже приведены максимально допустимые значения коррозионной
проницаемости материалов для изготовления аппаратуры и оборудования:

Оборудование Коррозионная проницаемость,
мм/год

Воздуховоды 0,05
Любые аппараты и ма-
шины 0,1
Менее ценная аппаратура
несложной конструкции 0,3
(емкости, мерники, отстойники)
Материальные трубопроводы 0,5
Сменные детали (мешалки,
детали насосов, вентиляторы,
крышки аппаратов) 1,5

Для изготовления аппаратов, предназначенных для работы с
коррозионноактивными веществами и/или при высоких температурах,
применяют легированные стали. Согласно ГОСТ 5632-72 в зависимости от
основных свойств эти стали подразделяют на три группы:
- коррозионностойкие (нержавеющие) стали, обладающие стойкостью
против химической и электрохимической коррозии (08Х13, 12Х18Н10Т,
14Х17Н2);

--
16
- жаростойкие (окалиностойкие) стали, обладающие стойкостью против
химического разрушения поверхности в газовых средах при температуре выше
5500С и работающие в слабонагруженном состоянии (15Х25Т, 20Х23Н13 и др.);
- жаропрочные стали, работающие при высоких температурах в
нагруженном состоянии и обладающие при этом достаточной
окалиностойкостью (20Х13, 20Х13Н18 и др.).
Рекомендации по оптимальному применению различных материалов в
условиях конкретных производств приводятся в справочной литературе /4,5/.
Эффективная защита технологического оборудования, сооружений от
химической коррозии осуществляется за счет:
a) применения конструкционных материалов с коррозионной
проницаемостью не более 0,1 мм/год;
б) использования антикоррозионных покрытий (иногда аппараты
изготавливают двухслойными: внутренний слой- из высоколегированной стали,
а наружный - из низколегированной);
в) выбора оптимальных режимов эксплуатации и конструкции элементов
химических аппаратов, исключающих возможность местных перегревов,
возникновения застойных зон, которые могут усилить коррозию;
г) применения для замедления скорости коррозии специальных
ингибиторов (так, скорость растворения стали в соляной кислоте в присутствии
ингибитора ПБ4 снижается в 20-300 раз) /6,7/.
Для борьбы с электрохимической коррозией аппаратов, емкостей,
подземных трубопроводов применяются методы катодной и протекторной
защиты. При катодной защите пользуются постоянным током от специального
внешнего источника (рис. 5).




--
17
Рис. 5. Принципиальная схема катодной защиты:
1 – защищаемый трубопровод; 2,4 – дренажные кабели; 3 – источник
электрического тока; 5 – анодное заземление
Защищаемый объект (в данном случае трубопровод 1) присоединяют к
отрицательному полюсу источника постоянного тока 3 (станция постоянного
тока или аккумулятор) и он становится катодом. Положительный полюс
источника тока присоединяют к специальному заземлителю 5, играющему
роль анода. Создается замкнутая электрическая цепь: источник тока – анод –
земля - катод источник тока. При этом происходит постепенное разрушение
анода (заземлителя) и предотвращается стекание тока в землю с трубопровода
(электрохимическая коррозия трубопровода).
В некоторых случаях (защита от коррозии емкостей, подземных
трубопроводов, кабелей и других подземных сооружений) используется
протекторная защита, являющаяся по принципу действия вариантом катодной
защиты. Сущность протекторной защиты можно объяснить на следующем
примере: если в стальной аппарат, содержащий электролит, поместить
цинковую пластину, то именно она, а не стенка аппарата, станет анодом и будет
разрушаться, а стенка аппарата сохранится. Этот метод прост в технической
реализации и эксплуатации и не требует постоянного обслуживания (кроме
периодической замены пластинки - протектора).

5. Безопасность эксплуатации сосудов и аппаратов,
работающих под давлением

На предприятиях многих отраслей промышленности широко применяются
аппараты, сосуды и баллоны, работающие под давлением1. Основная опасность

1
Далее по тексту вместо "аппараты, сосуды, баллоны " принят термин "сосуды".

--
18
при эксплуатации таких сосудов - возможность их разрушения под действием
давления рабочей среды (физический взрыв). При физическом взрыве энергия
сжатой среды в течение малого промежутка времени реализуется в
кинетическую энергию осколков разрушенного сосуда и воздушную ударную
волну. При этом осколки могут разлетаться на несколько сотен метров и при
соударении с технологическим оборудованием, емкостями вызвать их
разрушение, приводя к возможности возникновения взрывов и пожаров и
гибели людей. Мощность физических взрывов сосудов весьма велика.
Например, мощность взрыва сосуда вместимостью 1м3, находящегося под
давлением воздуха, равным 1 МПа, составляет 13 МВт.
Наиболее частыми причинами аварий и взрывов сосудов, работающих под
давлением, являются 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 работы,
отсутствие необходимого технического надзора, ошибочные действия
обслуживающего персонала.
Требования безопасности, предъявляемые к устройству, изготовлению и
эксплуатации сосудов, работающих под давлением, определены "Правилами
устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением"
/2/. К сосудам, на которые распространяются эти правила, относятся: сосуды,
работающие под избыточным давлением свыше 0,07 МПа (0,7 кгс/см2);
баллоны, предназначенные для перевозки и хранения сжатых, сжиженных и
растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа, сосуды, работающие под
давлением воды с температурой выше 115оС или другой жидкости с
температурой, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа.
Правила не распространяются на приборы парового и водяного отопления;
сосуды вместимостью не выше 0,025 м3, для которых произведение емкости (в
м3 ) на рабочее давление (в Мпа) не превышает 0,02; части машин, не
представляющие собой самостоятельные сосуды (промежуточные
холодильники и масловлагоотделители компрессоров, воздушные колпаки
насосов и т.д.), и некоторые другие виды сосудов.
Правила устанавливают специальные требования безопасности к
конструкции и материалам сосудов, к изготовлению, монтажу и ремонту, к
арматуре, контрольно-измерительным приборам и предохранительным
устройствам, к установке, регистрации и техническому освидетельствованию
сосудов, к содержанию и обслуживанию их.
Конструкция сосудов должна бать надежной, обеспечивать безопасность
при эксплуатации и предусматривать возможность осмотра, очистки,
промывки, продувки и ремонта сосудов. Так, сосуды с внутренним диаметром



--
19
более 800 мм должны иметь люки, а с диаметром менее 800 мм - лючки в
местах, доступных для обслуживания.
Сварные швы сосудов выполняются только стыковыми. Сварные швы
должны быть доступны для контроля. Контроль качества сварных соединений
должен производиться: а) внешним осмотром; б) неразрушающими методами
дефектоскопии; в) механическими испытаниями; г) гидравлическим
(пневматическим) испытанием и другими методами. Качество сварных
соединений считается удовлетворительными, если при любом виде контроля не
будут обнаружены внутренние или наружные дефекты, превышающие пределы
норм, установленных Правилами /2/.
Материалы, предназначенные для изготовления или ремонта сосудов,
должны иметь сертификаты, подтверждающие, что качество материала
соответствует требованиям Госгортехнадзора, а также специальным
техническим условиям.
Правилами устанавливаются требования к методам изготовления,
допускам, сварке, термической обработке и контролю сварных соединений,
гидрав-
лическому испытанию и др.
Для управления работой, обеспечения безопасных условий эксплуатации
сосуды, работающие под давлением, снабжаются приборами для измерения
давления и температуры среды, предохранительными устройствами (клапанами

<< Пред. стр.

страница 2
(всего 10)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign