LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 6
(всего 10)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

300 300 172 800-1000 0,05 - 0,2
сталь
140 300 48-96 - -
Титан 170 300 270-320 - -
300 300 687 - -
Латунь 140 150 24-60 300-600 0,1 - 0,15
225 150 65-230
Бронза 65 150 30,5-79 400-900 0,03 - 0,2

Величина Рс ? D - произведение давления срабатывания Рс на рабочий
диаметр мембраны D - является основным критерием для определения
возможности изготовления мембраны из данного материала.


8.5. Расчет предохранительных мембран

Расчет предохранительных мембран (ПМ) сводится к определению
толщины мембраны или других геометрических размеров из условия
срабатывания ее при заданном давлении.




- 47 -
Давление срабатывания мембраны Рс должно лежать в пределах
? Pc ? Pc max . В свою очередь, максимальное Pc max и минимальное
Pc min
Pcmin давления срабатывания должны удовлетворять условиям
? 20
Pc max ? Pn ; Pc ? KP p , (15)
?t

где Рп и Рр - пробное и рабочее давление в аппарате; ?20 и ?t - допускаемые
напряжения для материала аппарата по пределу текучести соответственно при
температуре 20 0С и рабочей температуре; К - коэффициент запаса,
исключающий ложное срабатывание мембраны (для выщелкивающихся и
ломающихся мембран К = 1,05; 1,1; 1,5 соответственно для никелевых,
стальных и алюминиевых мембран).
Площадь проходного сечения сбросного отверстия S для ПМ
определяется из условия предотвращения разрушения аппарата в случае самой
опасной из всех возможных ситуаций. Наиболее опасной является та аварийная
ситуация, при которой происходит рост давления с наибольшей скоростью.
?
Зная значение скорости нарастания давления dP/d? , можно определить
величину аварийного притока технологической среды Ga.
Расчет проходного сечения сбросного отверстия S заключается в
выполнении условия компенсации аварийного притока Ga среды через
мембраны, т.е. G ? Ga.
С учетом данного условия величина S может быть определена
при звуковом режиме истечения ? >?кр (см. уравнение 14).
?
?1
? k +1 ? ?
?2
2M k ? k k ??
?
S ? Ga ? µPм ? ?? , м2; (16)
RT k ? 1 ? ??
? ??
? ? ??
?
при сверхзвуковом режиме истечения
?1
? k +1 ?
? KM ? 2 ? k ? 1 ?
S ? Ga ? µPм 2
?,м (17)
? ?
RT ? k + 1 ?
? ?
? ?
где Ga – массовый расход среды, кг/с; µ - коэффициент расхода через сбросное
отверстие, допускается принимать равным 0,7 - 0,8; Рм - максимально
допустимое абсолютное давление в аппарате, которое принимается равным
абсолютному давлению срабатывания мембраны, Па; параметры к, ?, ?кр, М, R,
Т были обозначены ранее.


- 48 -
Для обеспечения разрушения мембраны при заданном избыточном
давлении срабатывания Рс (Рс = Рmax - 0,1, МПа) необходимо определить
толщину металлопроката, из которого изготовлена мембрана, а также другие ее
геометрические размеры.
При расчете мембраны на заданное давление срабатывания исходными
данными являются рабочий диаметр мембраны D, рабочая температура t, состав
технологической среды в защищаемом аппарате, а также материал мембраны,
который выбирается по табл. 12 из условия достаточной коррозионной
стойкости в данной технологической среде. Зависимости для расчета
предохранительных мембран различного типа представлены в специальной
литературе /12/.

8.6. Особенности установки и эксплуатации
предохранительных мембран
Мембранные устройства тем надежнее, чем ближе они расположены к
центру зарождения взрыва. Желательнее мембраны устанавливать в наиболее
высокой части аппарата с тем, чтобы после срабатывания удалялись в первую
очередь скапливающиеся в аппарате пары и газы. При сбросе технологической
среды непосредственно в атмосферу верхний обрез сбросного трубопровода
должен находиться значительно выше площадки обслуживания мембранного
устройства, а сброс должен быть направлен вверх, чтобы обезопасить
обслуживающий персонал.
Диаметр сбросного трубопровода должен быть не менее диаметра
выходного штуцера мембранного устройства. Сбросные трубопроводы при
необходимости должны обогреваться и изолироваться. Обогрев мембранного
узла и сбросного трубопровода (при температуре ниже 00С) нужен для
предотвращения обмерзания, т.к. с понижением температуры давление
срабатывания значительно возрастает. Воздействие высоких температур,
наоборот, снижает разрывное давление и поэтому мембранный узел
целесообразно теплоизолировать и иногда охлаждать.
Во избежание загрязнения атмосферы вредными парами и газами
желательно предусмотреть возможность сброса таких веществ в замкнутую
систему или в резервные емкости. Противодавление в сбросных трубопроводах
не должно превышать 10% давления срабатывания мембран.
Для предотвращения атмосферных воздействий, нарушающих
нормальную работу предохранительных мембран, над сбросным
трубопроводом могут устанавливаться зонты.
Все предохранительные мембраны имеют ограниченный срок службы.
Поэтому необходимо, чтобы замена мембран была легкой, быстрой и
безопасной. Замену мембран, срок службы которых истек, проводят в период
плановых остановок.

- 49 -
В тех случаях, когда замену мембраны необходимо производить без
остановки работы оборудования (технологического процесса), применяют
параллельную установку мембран. В рабочих условиях нагрузку воспринимает
одна мембрана, другая - резервная. Мембраны устанавливают последовательно,
если срок службы одной мембраны в конкретных рабочих условиях
недостаточен из-за агрессивного воздействия технологической среды. При этом
после разрушения нижней мембраны верхняя мембрана будет воспринимать
нагрузку до тех пор, пока нижняя не будет заменена.

8.7. Совместное применение предохранительных
клапанов и мембран
Разнообразие условий работы оборудования и технических
характеристик предохранительных устройств требует для создания наиболее
эффективных систем защиты использовать совместно предохранительные
клапаны и мембраны. При этом мембраны и клапаны располагают
последовательно или параллельно. При последовательном соединении
предохранительная мембрана устанавливается перед предохранительным
клапаном. Она защищает клапан от агрессивного воздействия среды, а также
препятствует залипанию запорного органа. Данное предохранительное
устройство обладает полной герметичностью в рабочем состоянии, поэтому оно
применяется в аппаратах, содержащих
особо токсичные и ядовитые вещества. Другим важным преимуществом этого
устройства является то, что при его срабатывании давление из защищаемого
аппарата сбрасывается не полностью и, следовательно, отсутствует
необходимость останавливать технологический процесс.
В некоторых случаях мембрана может устанавливаться и после клапана.
Это позволяет достичь полной герметичности предохранительного узла,
позволяет заменить сработавшую мембрану без остановки аппарата. Но при
такой схеме соединения не обеспечивается защита клапана от агрессивного
воздействия среды.
Мембрану и предохранительный клапан устанавливают параллельно в
тех случаях, когда в аппарате возможен взрыв технологической среды. В этом
случае клапан защищает аппарат от статического превышения давления при
незначительных отклонениях технологического процесса от нормальных
условий, а мембрана - от взрыва.

9. ЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА
Защитные устройства являются специальными дополнениями к основному
оборудованию и служат для обеспечения безопасности его эксплуатации и
защиты обслуживающего персонала. Необходимость защитных устройств
связана с возникновением так называемых опасных зон, т.е. пространств, в

- 50 -
которых постоянно действуют или периодически возникают ситуации, опасные
для жизни и здоровья обслуживающего персонала. Опасные зоны возникают
при эксплуатации машин, станков и аппаратов, имеющих движущиеся,
вращающиеся, толкающие, режущие части и детали, а также при эксплуатации
подъем-




- 51 -
но-транспортных механизмов и выполнении ремонтно-монтажных работ. При
конструировании оборудования и проектировании технологического процесса
должны быть выявлены опасные зоны и приняты меры к их исключению или
применению защитных устройств, исключающих возможность попадания
человека в опасные места.
К защитным устройствам от механического травмирования относятся
предохранительные тормозные, оградительные устройства, средства
автоматического контроля и сигнализации, знаки безопасности, системы
дистанционного управления.
Системы дистанционного управления и автоматические сигнализаторы на
опасную концентрацию паров, газов, пылей применяют во взрывоопасных
производствах и производствах с возможностью выделения в воздух рабочей
зоны токсичных веществ.
Предохранительные защитные устройства предназначаются для
автоматического отключения агрегатов и машин при отклонении какого-либо
параметра (увеличении давления, температуры, рабочих скоростей, силы тока,
крутящего момента и т.п.), характеризующего режим работы оборудования, за
пределы допустимых. Тем самым исключается возможность взрывов, поломок,
воспламенений. В соответствии с ГОСТ 12.4.125-83 предохранительные
защитные устройства по характеру действия бывают блокировочными и
ограничительными.
Блокировочные устройства по принципу действия подразделяют на
механические, электрические, электронные, электромагнитные,
пневматические, гидравлические, оптические, магнитные и комбинированные.
Ограничительные устройства по конструктивному исполнению
подразделяют на муфты, штифты, клапаны, шпонки, мембраны, пружины,
сильфоны и шайбы.
Блокировочные устройства препятствуют проникновению человека в
опасную зону либо во время пребывания его в этой зоне устраняют опасный
фактор. Наиболее часто эти виды защиты применяются в машинах и агрегатах,
не имеющих ограждений, или если работа может вестись при снятом или
открытом ограждении.
Механическая блокировка представляет собой систему, обеспечивающую
связь между ограждением и тормозным (пусковым) устройством. При снятом
ограждении агрегат невозможно растормозить, а следовательно, и пустить его в
ход.
Электрическую блокировку применяют на электроустановках с
напряжением от 500 В и выше, а также на различных видах технологического
оборудования с электроприводом. Она обеспечивает включение оборудования
только при наличии ограждения.



- 50 -
Электромагнитную блокировку применяют для предотвращения
попадания человека в опасную зону. Если это происходит, высокочастотный
генератор подает импульс тока к электромагнитному усилителю и
поляризованному реле. Контакты электромагнитного реле обесточивают схему
магнитного пускателя, что обеспечивает электромагнитное торможение
привода за десятые доли секунды. Аналогично работают магнитная
блокировка, использующая постоянное магнитное поле, и оптическая
блокировка. В последнем случае лучи от источника света направляются через
опасную зону в фотоэлемент, преобразующий свет в электрический ток,
который, пройдя через усилитель и контрольное реле, замыкает цепь пускового
электромагнита. При попадании человека в опасную зону свет перестает
поступать в фотоэлемент, электрическая цепь размыкается, и привод машины
отключается. Оптическая блокировка используется для защиты опасных зон на
прессах, гильотинных ножницах, штамповочных станках.
Пневматические и гидравлические блокировки применяются в агрегатах,
где рабочие тела находятся под повышенным давлением: турбинах,
компрессорах, воздуходувках и т.д. В случае превышения допустимого
значения давления реле давления подает импульс на электромагнит, который
обеспечивает закрытие запорного устройства (быстродействующего клапана)
на линии подачи рабочего вещества и одновременно производится останов
привода агрегата.
Примерами ограничительных устройств являются элементы механизмов и
машин, рассчитанные на разрушение (или срабатывание) при перегрузках. К
слабым звеньям таких устройств относятся: срезные штифты и шпонки,
соединяющие вал с маховиком, шестерней или шкивом; фрикционные муфты,
не передающие движения при больших крутящих моментах; плавкие
предохранители в электроустановках; разрывные мембраны в установках с
повышенным давлением и т.п. Срабатывание слабого звена приводит к
останову машины на аварийных режимах.
К защитным устройствам относятся также тормоза. Условия их
применения разнообразны: часто выключения двигателя недостаточно для
остановки движущихся частей механизма и необходимо дополнительное
торможение; в других случаях тормоз может быть использован как
своеобразный регулятор движения, например в процессе поднятия груза
грузоподъемным устройством; в центрифугах тормоза устраняют вибрацию
при большой скорости вращения барабана и т.п. Тормозные устройства
подразделяют: по конструктивному исполнению – на колодочные, дисковые и
клиновые; по способу срабатывания – на ручные и автоматические; по
принципу действия – на механические, электромагнитные, пневматические,
гидравлические и комбинированные; по назначению – на рабочие, резервные,
стояночные и экстренного торможения.

- 51 -
Оградительные устройства – класс средств защиты, препятствующих
попаданию человека в опасную зону. Оградительные устройства применяют
для изоляции систем привода машин и агрегатов, зоны обработки заготовок на
станках, прессах, штампах, оголенных токоведущих частей, зон интенсивных
излучений (тепловых, электромагнитных, ионизирующих), зон выделения
вредных веществ и т.п. Ограждают также рабочие зоны, расположенные на
высоте (леса и т.п.).
В соответствии с ГОСТ 12.4.125-83, классифицирующим средства защиты
от механического травмирования, оградительные устройства подразделяют: по
конструктивному исполнению – на кожухи, щиты, козырьки, барьеры и экраны;
по способу изготовления – на сплошные, несплошные (перфорированные,
сетчатые, решетчатые) и комбинированные; по способу установки – на
стационарные и передвижные. Возможно применение подвижного (съемного)
ограждения. Оно представляет собой устройство, сблокированное с рабочими
органами механизма или машины, вследствие чего закрыт доступ в рабочую
зону при наступлении опасного момента.
Чтобы выдерживать нагрузки от отлетающих при обработке частиц и
случайные воздействия обслуживающего персонала ограждения должны быть
достаточно прочными и хорошо крепиться к фундаменту или частям машин.
При расчете на прочность ограждений машин и агрегатов для обработки
металлов и дерева необходимо учитывать возможность вылета и удара об
ограждение обрабатываемых заготовок. Расчет ограждений ведется по
специальным методикам /14/.


10. Обеспечение защиты от производственных вибраций

В производственных условиях применяются разнообразные машины,
аппараты и инструменты, являющиеся источниками вибрации. Вредное
действие вибрации выражается в понижении к.п.д. машин и механизмов,
преждевременном износе их узлов и деталей и, как следствие, необходимость в
частом ремонте и наладке, а также в опасности возникновения аварий из-за
поломок деталей в результате развития усталостных явлений в
конструкционных материалах. Вибрации, распространяясь в окружающей
среде, разрушают другие машины и сооружения, влияют на технологические
процессы, искажают показания контрольно-измерительных приборов. Кроме
того, вибрация оказывает вредное действие на организм человека /15/. Поэтому
устранение или снижение вибрации является одним из условий обеспечения
безопасности на производстве. Она осуществляется на базе трех основных
методов: виброгашения, виброизоляции и вибродемпфирования. Используется
также ряд мероприятий, не связанных с перечисленными методами, но

- 52 -
имеющих существенное значение для профилактики вибраций. Важное
значение имеют средства индивидуальной защиты (СИЗ) от вибраций, которые
по месту контакта оператора с вибрирующим объектом подразделяются на СИЗ
для рук (рукавицы, перчатки), ног (специальная обувь). Рассмотрим
последовательно перечисленные методы, начиная с профилактических
мероприятий при разработке, изготовлении и эксплуатации технического
объекта.
При создании машин и оборудования нужно исключить или предельно
снизить динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями и
т.п. Проектировщики обязаны максимально уменьшить величину дисбаланса
вращающихся элементов, возникающих из-за неоднородности материалов,
несимметричности вращающихся масс. Вибрации снижаются при
рациональном выборе допусков на обработку, близости коэффициентов
объемного расширения или износостойкости вращающихся систем. В процессе
изготовления и эксплуатации производится балансировка неуравновешенных
роторов, валов, устраняются излишние люфты и зазоры, исключаются
резонансные режимы работы оборудования /15/.
Виброгашение (увеличение реактивной составляющей сопротивления
системы колебания) реализуется за счет увеличения массы и жесткости машин
или станков. Для этого машины и станки объединяют в единую систему с фун-
даментом анкерными болтами или 2 цементной подливкой или же устанавливают
1
установки на опорных плитах и виброгасящих основаниях (рис. 13).




3

Рис. 13. Схема установки оборудования на виброгасящие основания:
1 – компрессор; 2- электродвигатель;
3 – виброгасящее основание


Виброгашение основания, как правило, применяется в отношении
малогабаритного инженерного оборудования (вентиляторов, насосов), для
которых характерны высокочастотные вибрации.
Эффективным методом снижения вибраций является динамическое
виброгашение. Такие виброгасители представляют собой колебательную
систему, настроенную на основную частоту колебаний агрегата, вибрации

- 53 -
которого необходимо снизить. Средства виброгашения по принципу действия
подразделяются на динамические и ударные виброгасители. Первые из них
являются дополнительными колебательными системами, находящимися
(работающими) в противофазе с колебаниями агрегата. По конструкции такие
виброгасители могут быть пружинными, гидравлическими, маятниковыми.
Ударные виброгасители бывают следующих типов: маятниковые (гашение
на частотах 0,4-2 Гц), пружинные (2-10 Гц) и плавающие (более 10 Гц). Кроме
того, применяются ударные виброгасители камерного типа, аналогичные
камерным глушителям шума, которые устанавливают на всасывающей и
нагнетательной сторонах компрессоров.
Виброизоляция заключается в уменьшении передачи вибрации от
источника к защищаемому объекту (человеку или оборудованию) за счет
введения в систему дополнительной упругой связи. Виброизоляция является
более дешевым способом снижения вибраций, чем установка оборудования на
виброгасящие основания. Она может применяться для установки агрегатов без
фундаментов. Виброизоляция удешевляет монтаж оборудования, уменьшает
уровень акустического шума. Она может применяться при прокладке
воздуховодов систем вентиляции, трубопроводов и т.п. В качестве
виброизоляторов используют резиновые и пластмассовые прокладки, пружины,
рессоры. Широко используются комбинированные виброизоляторы, состоящие
обычно из пружины и набора резиновых прокладок (рис. 14).




.Рис. 14 Схема комбинированного виброизолятора (амортизатора):
1 – пружина; 2 – опорная шайба; 3, 4, - резиновые прокладки

Эффективность виброизоляции характеризуется коэффициентом передачи
силы на основание К, который зависит от величины отношения частоты
возмущающей силы к частоте собственных вертикальных колебаний системы,
состоящей из машины, опорной плиты и виброизоляторов.
Коэффициент передачи определяется из соотношения
[ ]?1
2
K = ( f / f0 ) ? 1 , (18)


- 54 -
где f ? частота колебаний системы под воздействием возмущающей силы, Гц;
f 0 - частота собственных колебаний системы.
Условием эффективной работы виброизоляторов является обеспечение
соотношения f о = f / 2. . Расчет виброизоляторов в основном сводится к
определению их упругости. При этом, задавшись соотношением f / f о ,
обеспечивающим оптимальное значение К, определяется частота собственных
колебаний машины f о , установленной на амортизаторах. При этом
?0
fо = 5 x ст,5 , (19)

Здесь x ст - статическая осадка (жесткость) виброизолятора, см.
x ст = m / k z = h? / E , (20)
где m - суммарная масса аппарата и опорной плиты, кг; k z - упругость
виброизолятора в вертикальном направлении, кг/см; h - высота виброизолятора,

<< Пред. стр.

страница 6
(всего 10)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign