Эксплуатация вспомогательного оборудования компрессорных станций. Вспомогательное оборудование

Вспомогательное оборудование

Вспомогательное оборудование компрессорных станций предназначено для обеспечения надежной и бесперебойной подачи потребителям сжатого воздуха необходимого давления, температуры, чистоты и влажности.

Каждый компрессор должен иметь обособленный комплекс вспомогательного оборудования с тем, чтобы при остановке весь этот комплекс вместе с компрессором мог одновременно пройти осмотр и ремонт без ущерба для остальных агрегатов компрессорной станции.

К вспомогательному оборудованию компрессорных станций относятся: всасывающие фильтры, воздухосборники, концевые охладители, устройства для охлаждения воды, масловодоотделители, аппараты смазки, аппаратура учета и расхода воздуха, глушители шума.

Всасывающие фильтры предназначены для очистки воздуха перед поступлением его в компрессор до допустимой запыленности 0,5 мг/м3. Скорость воздуха должна быть равномерной по всей поверхности фильтра и не превышать 3 м/с. Фильтры могут быть индивидуальными для каждого компрессора и общими для всей компрессорной станции. Устанавливаются фильтры снаружи помещения компрессорной станции с наименее запыленной и освещаемой солнцем стороны на высоте не менее 3 м.

По конструкции различают ячейковые и самоочищающиеся фильтры.

Ячейковые масляные металлические фильтры применяются на компрессорах 4М10-100/8 и 2М10-50/8, конструктивно они просты, но трудоемки в отношении очистки, что является главным их недостатком.

Самоочищающиеся масляные фильтры типа Кт применяются на турбокомпрессорах. Для них характерна относительная легкость очистки, но конструктивно они сложнее и не могут работать в пульсирующих потоках воздуха, возникающих при работе поршневых компрессоров. Самоочищающиеся фильтры бывают различных конструкций.

Воздухосборники предназначены для сглаживания (смягчения) колебаний (толчков) давления, возникающих вследствие прерывистого характера подачи воздуха поршневыми компрессорами в воздухопроводную сеть; для обеспечения постоянного давления в сети и нормальной работы приемников пневматической энергии; для создания некоторого запаса сжатого воздуха; для улавливания воды и масла из сжатого воздуха, пары которых конденсируются и уходят в осадок в донную часть воздухосборника.

Устанавливают их между компрессорами и воздухопроводной сетью расстоянии 12... 15м от компрессоров на компрессорных станциях с поршневыми компрессорами и при небольшой емкости пневматической сети (например, при проходке шахтных стволов), а также при неравномерном характере потребления сжатого воздуха. Считается, что установка воздухосборников необходима, если их объем составляет более 20% суммарной емкости пневматической сети. Воздухосборники винтовых маслозаполненных компрессоров, кроме того, служат и резервуарами для сбора смазочного масла.

Концевые охладители устанавливаются на стационарных поршневых компрессорах с подачей свыше 10 м³/мин на выходе воздуха из компрессора и предназначены для отделения конденсата, благодаря чему уменьшается возможность образования и воспламенения нагаро-масляных отложений в трубопроводах.

Система охлаждения стационарных компрессоров выполняется циркуляционной по разомкнутой (поршневые компрессоры) или замкнутой (центробежные компрессоры) схеме. При разомкнутой системе вода после охлаждения компрессоров отводится для использования в других установках (например, в паровых котлах) или сливается на сток без повторного ее использования. При замкнутой схеме системы охлаждения вода под напором

200...500 кПа (20...50 м вод. ст.) проходит охлаждающую систему компрессоров и затем подается в градирню или брызгальный бассейн, где она охлаждается и затем опять направ­ляется к охлаждаемым поверхностям компрессоров. С точки зрения экономии воды замкнутая система охлаждения в настоящее время имеет исключительное значение.

Градирня представляет собой деревянную или бетонную башню. В верхнюю часть градирни по трубе подводится охлаждаемая вода, которая в виде тонких струек падает вниз, ударяясь о деревянные поперечные брусья (решетники). Навстречу падающей воде движется воздух, поступающий через нижнюю часть градирни. Так как температура воздуха ниже температуры воды, то она охлаждается.

По сравнению с брызгальными бассейнами градирни имеют следующие преимущества: меньшая занимаемая площадь, более быстрое охлаждение и независимость его от скорости ветра, возможность установки недалеко от компрессорного здания, незначительные потери воды, отвод испарений на значительной высоте, отсутствие образования льда на близко расположенных сооружениях.

Брызгальный бассейн выполняется в виде бетонированного открытого резервуара в земле. Брызгалы устанавливаются на колоннах и представляют собой сопла или трубы длиной 1.5...2 м и диаметром 50...75 мм, на поверхности которых имеется значительное количество отверстий. Вода после выхода из компрессора поступает по трубе в брызгала, разделяется на мелкие струйки, охлаждается и сливается в бассейн, откуда снова забирается для охлаждения компрессоров.

Глушители шума применяются для снижения шумов высокой частоты при работе компрессоров, особенно центробежных, которые достигают 130 дБ (при допустимом уровне шума 85 дБ). Снижение шума в здании компрессорной установки достигается звукоизоляцией основных его источников. Помещение, в котором находятся операторы и аппаратура управления и контроля, должно быть изолировано от машинного зала.

Для снижения шума при всасывании воздуха в центробежный компрессор перед фильтром устанавливается глушитель. Он состоит из нескольких расположенных параллельно друг другу звукопоглощающих секций, между которыми проходит воздух. Секция представляет собой каркас, в котором расположен мат из супертонкого стекловолокна, обернутый стеклотканью и обшитый стальной сеткой.

Глушение шума при выходе сжатого воздуха из компрессора в атмосферу (при пуске, остановке, ремонтно-наладочных работах) производится бутово-камерным глушителем. В бетонной камере такого глушителя на металлические решетки укладывается два слоя булыжника, а сверху насыпается щебень. Воздух из компрессора по перфорированной трубе проходит в глушитель и далее через его окно в атмосферу.

Воздухопровод

Шахтная воздухопроводная сеть предназначена для транспортирования сжатого воздуха от компрессорной установки к потребителям. В связи с подвиганием горных работ длина и конфигурация воздухопроводной сети беспрерывно изменяется.

Основными элементами воздухопроводной сети являются: стальные трубы общего назначения, фасонные части, арматура.

Воздухопроводные сети включают магистральные и распределительные воздухопроводы. По магистральным воздухопроводам сжатый воздух транспортируется от компрессоров до распределительных устройств в пунктах потребления сжатого воздуха, а по распределительным — подводится к потребителям.

Для магистральных трубопроводов применяются стальные цельнотянутые бесшовные или газовые сварные трубы общего назначения, для распределительных — шланги.

При проектировании и эксплуатации воздухопроводов должны выполняться следующие основные требования: утечки воздуха должны быть не более 1,5 м³/мин на 1 км длины, а общие утечки в сети не должны превышать 20% подачи компрессорной станции; рабочее давление у наиболее удаленных от компрессорной станции горных машин должно быть не менее их номинального рабочего давления; общие потери давления сжатого воздуха в трубопроводах должны быть не более 0,2 МПа; трубопроводы прокладываются с уклоном 1/300 до 1/500 в сторону движения воздуха; потери давления до самого удаленного участка воздухопроводной сети должны составлять не более 0,15 МПа; воздухопроводы, проходящие на поверхности от компрессорной станции до ствола, во избежание замерзания зимой прокладываются в канавах глубиной 1—1,5 м с устройством смотровых колодцев в местах фланцевых соединений; труба, используемые в шахте для прокладки, подлежат гидравлическому испытанию на давление, в 2,5 раза превышающее нормальное рабочее давление сжатого воздуха; воздухопровод на шахтах должен быть заземлен через каждые 500м.

Соединение труб между собой, с фасонными частями (колена, тройники, крестовины, переходы, патрубки) и с арматурой (компенсаторы, задвижки, вентили, краны, обратные клапаны, масловодоотделители и т. д.) производится при диаметре труб до 50 мм с помощью муфт; при большем диаметре — с помощью фланцев, упирающихся в приваренные к концам труб кольца, и болтов, а также применяется сварное соединение труб, если трубопровод не подвергается переукладке. В местах фланцевых соединений устанавливаются прокладки из клингерита или асбеста на первых 200 м от компрессоров и из паронита или тепломас-лостойкой резины на остальной части воздухопровода. По форме резиновые прокладки могут быть плоскими, круглого и треугольного профиля. При соединении элементов воздухопроводной сети применяются: фланцево-замковое соединение; шаровое соединение; быстроразъемное самоуплотняющееся соединение, состоящее из эластичного манжета, рас­пираемого изнутри сжатым воздухом и разборного хомута, охватывающего манжет снаружи; самоуплотняющееся фланцевое соединение, представляющее собой эластичную прокладку из тепломаслостойкой резины круглого поперечного сечения, которая располагается в трапецеидальных кольцевых проточках бортов и при давлении изнутри трубы распирается в них, соединение не требует большого числа болтов (минимальное число — два) и сильной их затяжки, что способствует быстрой прокладке трассы со значительными искривлениями.

Арматура, устанавливаемая на воздухопроводе, предназначена для регулирования количества проходящего сжатого воздуха.

Задвижки и вентили служат для уменьшения сечения воздухопроводов и изменения количества подаваемого воздуха и применяются соответственно на трубопроводах диаметром более 100 мм и менее 100 мм. Обратные клапаны устанавливаются обычно на трубопроводе между компрессором и воздухосборником и предназначены для пред­отвращения движения воздуха в обратном направлении. Компенсаторы применяются для снятия напряжений, возникающих при изменении длины труб вследствие температурных колебаний.

Потребители сжатого воздуха соединяются с магистральным металлическим трубопроводом гибкими резиновыми шлангами диаметром 10—50 мм, длина которых в целях уменьшения падения давления не должна превышать 20 м. К потребителям шланги подсоединяются ниппелями и накидными гайками, а к магистральной сети — самозапорны­ми клапанами. Прокладка воздухопроводов в вертикальных стволах производится так же, как и водоотливных труб. По горизонтальным выработкам воздухопровод прокладывают на деревянных или бетонных подставках у почвы выработки или подвешивают к креплению выработки на хомутах.

При капитальном ремонте компрессоров выполняют полный объем текущего ремонта и, кроме того, разбирают компрессор и заменяют износившиеся детали. При этом если необходимо, производят ремонт двигателей, а в поршневых компрессорах — расточку цилиндров, смену поршней и их колец и т. д. Капитальный ремонт предусматривает полное восстановление компрессора до первоначальных технических параметров.

Эксплуатация станции ЗИФШВ5 должна производиться в строгом соответствии с действующими Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах и инструкции по эксплуатации.

Компрессорная станция ЗИФШВ5 должна располагаться на горизонтальной площадке на свежей струе воздуха в местах с несгораемой крепью, не ближе 30 м от места погрузки угля. Скаты станции должны быть заторможены. Со стороны свежей струи должны находиться ящик с песком или инертной пылью вместимостью не менее 0,4 м, не менее пяти огнетушителей и телефонный аппарат.

Применение станции на пластах с возможным внезапными выбросами угля и метана не допускается.

При использовании станции в шахтах, опасных по газу или пыли, машинист должен снабжаться приборами для проверки наличия метана. В таких условиях необходимо производить регулярное осланцевание места работы станции я выработок, по которым прокладывается воздухопровод.

Масляные скопления, получающиеся в результате небрежной заливки, должны немедленно засыпаться песком или инертной пылью и удаляться.

Компрессорная станция должна обслуживаться специально обученным лицом.

Эксплуатация и освидетельствование воздухосборника должны производиться в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. Повышение давления в воздухосборнике при закрытых вентилях выше 0,69 МПа не допускается. Не допускается также применение масла с температурой вспышки ниже 170°С.

Предохранительный клапан должен быть опломбирован и каждый раз при пуске станции опробован. Производить очистку предохранительного клапана без нарушения пломбировки необходимо не менее двух раз в месяц.

Манометры и термометры должны быть опломбированы и ежегодно по указанию инспектирующих органов проверяться.

Запрещается работа, станции при: содержании метана в месте расположения станции более 0,5%; температуре воздуха в нагнетательном трубопроводе более +110°С; отсутствии или неисправности тепловой защиты.

Запрещается также работа при неисправности предохранительного клапана системы регулирования подачи; неисправности манометров; загрязненном холодильнике; уровне масла в воздухосборнике ниже нижней риски масломера; давлении масла ниже 0,3 МПа; от­сутствии местного освещения.

Смазку станции и смену масла производить согласно карте смазки. Для смазки механизма движения, цилиндров и воздушных фильтров при плюсовых температурах применяют масла турбинные Т₂₂ (ГОСТ 32—74) и Т₃₀ (ГОСТ 32—74) или индустриальное И20А (ГОСТ 20799—75); для оси вентилятора — смазка I-13 (ГОСТ 1631—61) или солидол С (смазка УСс «автомобильная») (ГОСТ 4366—64); для скатов - смазка универсальная среднеплавкая УС-1 (солидол) (ГОСТ 1033—73).

ТЕМА №7

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ.

Основные понятия и определения

Трубопроводами называются устройства, предназначенные для транспортирования жидких, газообразных и сыпучих веществ. Трубопроводы состоят из плотно соединенных между собой прямых участков труб, деталей трубопроводов, запорно-регулирующей ар­матуры, опор и подвесок, крепежных материалов, прокладок и уплотнений, а также материалов, применяемых для тепловой и антикоррозионной изоляции.

По роду материала, из которого изготовлены трубы, различают трубопроводы стальные (из углеродистой, легированной и нержавеющей стали), из цветных металлов и их сплавов (медные, латунные, титановые, свинцовые, алюминиевые), чугунные, неметаллические (полиэтиленовые, винипластовые, стеклянные, фарфоровые, асбоцементные и др.), футерованные (резиной, полиэтиленом, винипластом, стеклом), эмалированные, биметаллические и др.

По способу изготовления стальные трубы разделяют на бесшовные и сварные (с прямым или спиральным швом). К сварным трубам относятся также водогазопроводные.

Бесшовные трубы изготовляют горячекатаными, холоднокатаными и холоднотянутыми.

Сварные трубы изготовляют из плоских заготовок (листов, полос, рулонов) с прямым или спиральным швом электродуговой сваркой и другими методами.

В зависимости от давления и температуры транспортируемого продукта, а также степени его коррозионной агрессивности расчетом определяют толщину стенки труб. Следовательно, труба при данном постоянном наружном диаметре может иметь различные внутренние диаметры.

Чтобы сохранить для всех элементов трубопроводов значение проходного сечения, обеспечивающее расчетные условия для прохода жидкости, пара или газа, введено понятие об условном проходе.

Условным проходом (D_y) труб, арматуры и соединительных частей называется усредненный внутренний диаметр трубопровода.

Условным давлением Р_у называется давление, на которое рассчитана металлическая труба, арматура или соединительная часть трубопровода при температуре рабочего продукта от 0° до 120°С, условно принятое за основное при определении допускаемых наибольших рабочих давлений.

Рабочим давлением Р_раб называется наибольшее избыточное рабочее давление, возникающее в трубопроводе при его эксплуатации.

Пробным или испытательным давлением Р_пр называется избыточное давление, под которым трубы, арматура и соединительные части трубопроводов должны быть испытаны на прочность и плотность.

Общие сведения о шахтных трубопроводов

В шахте трубопроводы предназначены для следующих целей:

1. Воздухопроводы — для подачи сжатого воздуха от компрессорных станций к подземным механизмам, работающим на сжатом воздухе (пневматические бурильные и отбойные молотки, пневмопогрузочные машины, пневматические приводы для посадочных кулаков, опрокидывателей, дозирующих устройств и т. д.). Для воздухопроводов применяют стальные трубы (цельнотянутые, нефтепроводные).

2. Водоотливные трубопроводы (ставы) — для выдачи шахтных вод от центральных насосных камер и участковых водоотливных установок. Для этих трубопроводов применяют в подземных выработках стальные трубы, а на поверхности от ствола до места слива воды могут быть применены чугунные раструбные трубы и трубы из других материалов (асбоцементные и др.).

При наличии в горных выработках кислотных вод для водоотливных ставов могут применяться футерованные трубы (деревом, цементом, эмалированные) и из нержавеющей стали.

3. Водопроводы — для подачи воды с поверхности в шахту для тушения пожаров и мероприятий по борьбе с пылеобразованием (орошение). Для этих трубопроводов могут применяться на поверхности чугунные раструбные трубы, а в подземных выработках — только стальные.

4. Воздуховоды — для подачи воздуха от вентилятора в забой для проветривания. Вентиляционные трубы большого диаметра (от 400 мм и больше) делают из металла или из других материалов (брезентовые, прорезиненные ткани, фанеры) на фланцевых соеди­нениях или специальных быстроразъемных и собираемых устройствах (замках).

Регулирующую и запорную арматуру для шахтных трубопроводов применяют обычную стандартную для воды и воздуха, за исключением тех случаев, когда в шахте имеются кислые воды. В этом случае применяют арматуру из хромоникелевых или других нержа­веющих сталей.

В стволе шахты (рис. 7.1, а), по которому движутся клети 2 с противовесами 4, прокладывают водоотливные ставы, пожарный водопровод 3, воздухопровод 5 и вентиляционный трубопровод 7.

Трубопроводы водоотлива 1 (рис. 7.1,6) в насосной камере 11 присоединяют к коллектору 13, к которому подключены насосы 12. Откачивают воду из зумпфа 16 через всасывающий трубопровод 10.

Пожарный водопровод 3 и воздухопровод 5 прокладывают вдоль выработок по мере их проходки. К пожарному водопроводу подключают пожарные гидранты 14, а в воздухопровод вваривают штуцера 75с кранами для подключения пневмоинструментов.

Рис. 7.1. Схема расположения трубопрово­дов, прокладываемых в горных выработках:

а — поперечный разрез по стволу, б — продольный разрез по стволу и горным выработкам; 1 — трубо­проводы водоотлива, 2 — клети, 3 — пожарный во­допровод, 4 — противовес, 5 — воздухопровод, 6 — тюбинговая крепь ствола, 7 — вентиляционный трубопровод, 8 — ходовое отделение, 9 — расстре­лы, 10 — всасывающий трубопровод, 11 — насосная камера, 12 — насосы, 13 — коллектор, 14 — пожарный гидрант. 15 —штуцер, 16 — зумпф

Трубопроводы могут быть как постоянные, сооружаемые на весь срок эксплуатации шахты или отдельных выработок, так и временные (проходческие), необходимые только на период строительства шахты или проходки выработки.

Работа шахтных трубопроводов протекает в условиях более тяжелых, чем работа трубопроводов на поверхности. В вертикальных и наклонных трубопроводах, проложенных на большую глубину, изменяется давление.

Сечение подземных выработок (по техническим и экономическим соображениям) стараются делать возможно меньшим, поэтому трубопроводы должны занимать в них как можно меньше места. Трубопроводы находятся либо в непосредственной близости от других коммуникаций, либо пересекают их (электросиловые и осветительные сети, кабели телефонной связи и сигнализации, контактные провода электровозной откатки и т. п.). Как правило, горные выработки имеют сложную конфигурацию, и трубопроводы часто меняют направление, имеют повороты под различными углами, особенно в местах пересечения выработок, что заставляет устанавливать большое количество отводов, ответвлений, переходов, и т. д.

Кроме того, в горных выработках с малоустойчивыми породами в результате частичных смещений горной крепи трубопроводы испытывают дополнительные напряжения, учесть и рассчитать которые не всегда возможно.

Трубопроводы для шахтных водоотливов и вентиляции

Трубопроводы шахтных водоотливов прокладывают от водосборников до насосов, устанавливаемых в насосных камерах (всасывающие трубопроводы), и от насосов на поверхность (нагнетательные трубопроводы).

В зависимости от глубины шахты водоотливы могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

При одноступенчатом водоотливе вода по нагнетательному трубопроводу (подается прямо на поверхность, при многоступенчатом каждая насосная станция, расположенная на более низком горизонте, подает воду в водосборник насосной станции, находящейся на более высоком горизонте. При многоступенчатом водоотливе каждый нагнетательный трубопровод рассчитывают только на давление, определяемое разностью отметок между двумя насосными станциями, в то время как при одноступенчатом — на полную глубину шахты.

При большой загрязненности шахтных вод, содержащих более 3—4 г взвешенных твердых частиц в 1 л воды, сооружают водоотстойники, представляющие собой выработки протяженностью 50—70 м, в которых механические примеси оседают, после чего осветленная вода поступает к насосам. Водоотстойники необходимы потому, что взвешенные частицы быстро изнашивают детали насосов и, отлагаясь в трубопроводах, резко уменьшают их сечение и создают пробки. Для трубопроводов шахтного водоотлива используют чугунные (для давления менее 16 кгс/см²) и стальные бесшовные трубы. Применять электросварные трубы не рекомендуется. В зависимости от величины притока воды устанавливают трубы с условным проходом от 100 до 400 мм. Если такое сечение труб недостаточно, прокладывают несколько параллельных трубопроводов. Для откачки кислотных вод применяют трубы с антикоррозионным покрытием их внутренней поверхности деревом, винипластом, органическим стеклом или цементным раствором.

Вентиляционные трубы обычно изготовляют из листовой стали (толщиной 1,5—3 мм) диаметром 0,4—1,2 м, длиной 2—4 м, продольные стыки делают сварными. Между собой трубы соединяют на фланцах. Стационарные вентиляционные ставы крепят в стволе к расстрелам или к крепи ствола на специальных подвесках. Временные (в период проходки) вентиляционные трубопроводы обычно подвешивают на канатах. По мере углубления ствола вентиляционные трубопроводы наращивают.

Фасонные детали шахтных трубопроводов

В шахтных трубопроводах, так же как и в трубопроводах, прокладываемых на поверхности, применяют фасонные детали — отводы, тройники, крестовины, переходы и заглушки.

Отводы предназначены для изменения направления потока. По конструкции отводы подразделяют на кнутые и крутоизогнутые бесшовные, крутоизогнутые штампосварные и сварные (секционные). Гнутые отводы изготовляют из бесшовных и электросварных труб гнутьем на трубогибочных станках в холодном состоянии, горячим гнутьем на станках с нагревом токами высокой частоты или с набивкой песком. Гнутые отводы изготовляют радиусом более 3 D_H. По сравнению с другими типами отводов у них наименьшее гидравлическое сопротивление.

Крутоизогнутыми называют отводы, радиус изгиба которых не превышает 1,5 D_y трубы. Потребность в них возникает в связи с недостатком места при переходе трубопровода из одной плоскости в другую или при изменении направления прокладываемого трубопровода, например при переходе из одной выработки в другую, при пересечении выработок.

Сварные отводы изготовляют из отдельных сегментов, вырезанных из труб. Они имеют небольшие прямые участки и малый радиус изгиба (l,5Dy).

Радиус изгиба отводов для трубопроводов, прокладываемых в вертикальных и наклонных стволах, должен быть не менее трех диаметров трубы. Отводы с меньшими радиусами изгиба разрешается делать только для трубопроводов, прокладываемых по горизонтальным выработкам.

Тройники и врезки (рис.7.2) применяют для устройства разветвленных трубопроводов. Конструктивно эти соединения выполняют, вваривая в трубы штуцера, а также в виде штампованных тройников. В тройниковых соединениях, образованных сваркой штуцеров, происходит ослабление основной трубы вырезкой отверстия, и в зависимости от запаса прочности трубопровода требуется различная степень усиления в этих местах. Ослабленные места усиливают накладками, привариваемыми к основной трубе и к штуцеру, или при­менением труб с более толстыми стенками.

Применение штампованных тройников устраняет указанные недостатки. Тройники из углеродистой стали марок сталь 10 и сталь 20 изготовляют для работы под давлением до 100 кгс/см², диаметром от 50 до 400 мм методом горячей штамповки или торцовой осадки.

Рис. 7.2. Тройник, рассчитанный на давление до 64 кгс/см²:

1 — часть для присоединения трубопровода, 2 — часть дли при­соединения отверстия

Для перехода вертикального трубопровода в горизонтальный применяют опорное колено (рис. 7.3), которое состоит из опорной плиты 1, крепящейся болтами к расстрелам армировки ствола или другим конструкциям, угла 2, с помощью которого осуществляется переход от вертикального или наклонного трубопровода к горизонтальному, и фланцев 3 для присоединения трубопроводов. Опорные колена изготовляют литыми или сварными.

Рис. 7.3. Опорное колено:

1 — опорная плита, 2 — угол, 3 — фланцы

Переходы применяют для изменения диаметра трубопровода. По способу изготовления переходы подразделяют на штампованные, сварные лепестковые и сварные вальцованные. По конструкции они бывают концентрические и эксцентрические. У концентрических пе­реходов ось обоих присоединительных концов одна, а у эксцентрических — ось конца меньшего диаметра смещена вниз.

Концентрические переходы применяют преимущественно в вертикальных трубопроводах, а эксцентрические — в горизонтальных.

Применение эксцентрических переходов позволяет избежать воздушных мешков и производить полное опорожнение трубопровода, когда это необходимо.

Заглушки разделяют на фланцевые, присоединяемые на болтах или шпильках к фланцам на концах труб, и приварные глухие. Фасонные части трубопроводов для кислотных вод изготовляют из нержавеющих сталей или из углеродистой стали с такой же футеровкой, как и трубы.

На чугунных трубопроводах устанавливают литые чугунные фасонные части заводского изготовления из чугуна тех же марок, что и трубы.

Компенсаторы предназначены для защиты трубопроводов и опорных конструкций от усилий, возникающих под действием тепловых удлинений. Компенсаторы обычно не ставят на трубопроводах с температурой продукта до 80° С, так как поглощение небольших тепло­вых расширений происходит за счет упругого изгиба прямых участков трубопроводов и нежесткого закрепления его в опорах. Компенсаторы подразделяют на П-образные, линзовые, волнистые и сальниковые.

П-образные компенсаторы обладают большой компенсационной способностью (до 600— 700 мм) и применяются в трубопроводах для широкого диапазона давлений и температур. Они просты в изготовлении и удобны в эксплуатации.

П-образные компенсаторы (рис. 7.4) в зависимости от размеров изготовляют полностью гнутыми из одной трубы или сварными с применением гнутых, крутоизогнутых или сварных отводов.

Ряс. 7.4. П-образные компен­саторы:

а — полностью гнутые, б — свар­ные из трех гнутых деталей, в — сварные из пяти гнутых деталей, г, д — с применением отводов

Гнутые компенсаторы и компенсаторы с крутоизогнутыми отводами изготовляют только из бесшовных труб, а компенсаторы со сварными отводами — из бесшовных и электросварных труб.

Сварные компенсаторы с крутоизогнутыми отводами устанавливают на трубопроводах, рассчитанных на условное давление до 100 кгс/см². К недостаткам П-образных компенсаторов относятся большие габаритные размеры, большой расход труб, необходимость сооружения специальных опорных конструкций. В связи с этим П-образные компенсаторы применяют на поверхности, а в стволах и подземных выработках используют сальниковые, которые, кроме компенсаций температурных изменений, служат также для смягчения гидравлических ударов, возникающих в трубопроводах шахтных водоотливов.

Сальниковый компенсатор (рис. 7.5) состоит из корпуса 1, патрубков 3 и 5 с фланцами для присоединения трубопроводов и сальникового уплотнения 4. При удлинении трубопровода патрубок 3 может передвигаться относительно патрубка 5 на длину максимального хода, равную 100 мм. Сальниковое уплотнение 4 состоит из кожаных манжет или просмоленной пеньковой набивки. Для трубопроводов диаметром 100—300 мм толщина сальникового уплотнения колеблется в пределах 8—12 мм, а длина— 80—150 мм. Сальниковые компенсаторы устанавливают вместе с опорными стульями, с помощью которых масса трубопроводов передается на расстрелы.

Рис. 7.5. Сальниковый компенсатор, рассчи­танный на давление 16—25 кгс/см²:

1—корпус, 2 —фланец, 3 и 5 — патрубки, 4 — сальниковое уплотнение

Опорный стул (рис. 7.6) состоит из трубы 3, присоединительных фланцев 4> опорной плиты 2 с ребрами жесткости 1 для крепления стула к расстрелам.

Рис. 7.6. Опорная труба (стул), рассчитанная на давление 16—25 кгс/см²;

1 — ребро жесткости, 2 — опорная плита, 3— труба, 4 — фланец

Для труб диаметром 100—300 мм длина стула находится в пределах от 850 до 1200 мм. Опорную плиту изготовляют толщиной 28—36 мм и крепят к расстрелам болтами. Опорные стулья могут быть как литые стальные, так и сварные. Устанавливают сальниковые компенсаторы с опорными стульями через каждые 100—150 м. Линзовые компенсаторы (рис. 7.7) состоят из последовательно включенных в трубопровод линз, количество которых определяется в зависимости от необходимой компенсирующей способности. Каждая линза состоит из двух тонкостенных стальных штампованных полулинз 2, которые соединяются сваркой. Компенсирующая способность линзы зависит от ее диаметра и толщины стенки. Толщина листа определяется расчетом и зависит от диаметра компенсатора и давления в трубопроводах. Для спуска конденсата в нижних точках каждой линзы вварены дренажные штуцера 3. Внутри компенсатора устанавливают стакан для уменьшения сопротивления дви­жению продукта. Линзовые компенсаторы можно применять только для трубопроводов, по которым транспортируют газообразные продукты, так как жидкости резко сокращают компенсирующую способность линз.

Рис. 7.7. Линзовый компенсатор:

1 — рубашка, 2 — полулинза, 3 — дренажный штуцер

Надежность работы трубопроводов в значительной мере зависит от правильности и прочности их закрепления.

Для крепления горизонтальных и вертикальных линий стальных трубопроводов к зданиям, сооружениям и оборудованию служат опоры. Опоры разделяют на неподвижные, подвижные и подвесные.

Неподвижные опоры воспринимают вертикальные нагрузки от массы трубопровода и, продукта, горизонтальные (осевые) нагрузки от тепловых деформаций трубопровода и сил трения подвижных опор, а также нагрузки от гидравлических ударов.

Корпуса неподвижных опор приваривают или прикрепляют болтами к несущим конструкциям трубопровода. При применении хомутовых неподвижных опор, чтобы исключить проскальзывание трубы в опоре, к трубе приваривают специальные упоры. В зависимости от величины горизонтальных нагрузок, воспринимаемых неподвижной опорой, применяют опоры с одним или двумя хомутами.

Подвижные опоры должны поддерживать трубопровод и обеспечивать его свободное перемещение под влиянием тепловых деформаций. Они воспринимают только вертикальную нагрузку от массы трубопровода, продукта и изоляции. Подвижные опоры подразделяют на скользящие катковые, направляющие и др.

Наиболее распространенные типы опор приведены на рис. 7.8.

Рис. 7.8. Опоры:

а — неподвижная приваренная, б — неподвижная однохомутовая, в — неподвижная двуххомутовая, г — неподвижная бескорпусная, д — неподвижная приварная скользящая, е – неподвижная хомутовая скользящая, ж — неподвижная направляющая катковая,

з— подвижная направляющая

Скользящие опоры перемещаются вместе с трубой по поверхности несущих конструкций. Для уменьшения трения между пятой опоры и опорной поверхностью используют катковые опоры.

Опоры с направляющими планками, в которых труба скользит непосредственно по поверхности несущей конструкции и удерживается от поперечного смещения хомутами, называются направляющими.

Подвесные опоры (рис. 7.9) применяют для крепления горизонтальных и вертикальных линий трубопроводов к зданиям, сооружениям и оборудованию.

Рис. 7.9. Подвесные опоры:

а – жесткая для горизонтальных трубопроводов, б — пружинная для горизонтальных трубопроводов, в — пружинная для вертикальных трубопроводов; 1 — хомут, 2 — серьга, 3 — ушко, 4 — тяга, 5 — блок пружин, 6 — диски, 7 — пружина, 8 — упор.

Подвески крепят к кронштейнам, консолям, перекрытию здания с помощью тяг с болтами или приварных проушин.

Трубопроводы, имеющие вертикальные участки, удлинение которых воспринимается горизонтальной ветвью, а также трубопроводы, подвергающиеся вибрационным нагрузкам, устанавливают на пружинных подвесках.

Трубопроводная арматура

К трубопроводной арматуре относятся устройства, предназначенные для включения и отключения отдельных участков трубопровода, регулирования количества, направления движения и давления транспортируемого продукта.

По назначению трубопроводная арматура подразделяется на запорную, регулирующую, предохранительную и контрольную.

Запорная арматура предназначена для периодического включения или отключения отдельных участков трубопровода (краны, вентили, задвижки и поворотные затворы).

Регулирующая арматура служит для изменения или поддержания в трубопроводах давления, расхода и уровня (регулирующие вентили и клапаны). Регулирующая арматура для снижения давления называется дросселирующей.

Предохранительная арматура предназначена для защиты трубопровода от чрезмерного повышения давления (предохранительные , и перепускные клапаны) и предотвращения обратного потока жидкости или газа (обратные клапаны).

Контрольная арматура используется для проверки наличия среды и ее уровня (пробно-спускные краны, указатели уровня).

По способу управления арматуру подразделяют на приводную, приводимую в действие с помощью ручного, механического, электрического, гидравлического, пневматического и электромагнитного привода, и самодействующую, приводимую в действие автоматически, непосредственно потоком рабочей среды или изменением ее параметров.

В зависимости от способа перемещения запорного органа и его конструкции запорная арматура подразделяется на краны, у которых пробка поворачивается вокруг своей оси по уплотнительной поверхности; вентили, у которых запорный орган (золотник) перемещается вдоль оси седла; задвижки, у которых диски поворачиваются перпендикулярно оси прохода. К самодействующей арматуре относятся обратные, предохранительные, редукционные и регулирующие клапаны.

Обратные клапаны свободно пропускают транспортируемый продукт только в одном направлении и автоматически закрываются при его обратном движении.

Предохранительные клапаны предназначены для понижения давления в трубопроводе или аппарате путем выпуска в атмосферу, емкость или другой трубопровод части продукта при повышении давления сверх установленного. Предохранительные клапаны бывают рычажные и пружинные, одинарные и двойные.

Редукционные клапаны служат для снижения и автоматического поддержания необходимого давления среды независимо от изменения расхода ее в трубопроводе.

Регулирующие клапаны в технологических трубопроводах служат для регулирования давления жидких и газообразных продуктов, а также их расхода и температуры.

Конденсатоотводчики, или конденсационные горшки, предназначены для автоматического удаления конденсата из паро- или газопровода.

В зависимости от параметров работы и агрессивности среды арматуру изготовляют из чугунов разных марок, углеродистой и легированной стали, цветных металлов, пластмасс, керамики и других материалов.

Арматуру из серого чугуна применяют в трубопроводах, транспортирующих жидкие и газообразные продукты с рабочим давлением до 6 кгс/см² и температурой до 150°С, из ковкого чугуна — для рабочих давлений до 16 кгс/см и температуры до 150° С. Стальную арматуру используют для любых давлений, причем для температур до 450° С корпуса изготовляют из углеродистой стали, а для более высоких температур и

коррозионных продуктов — из легированной. Арматуру из цветных металлов и пластмасс применяют при транспортировании агрессивных продуктов.

По способу соединения с трубами арматуру разделяют на муфтовую, фланцевую и приварную.

В качестве основной арматуры на шахтных трубопроводах используют вентили, задвижки и обратные клапаны.

Запорный вентиль (рис. 7.10) состоит из корпуса б, который присоединяется к трубопроводу на фланцах или на резьбе, золотника 5, свободно надетого на конец шпинделя 4, маховика 3 и крышки 1 с сальниковым уплотнением 2. При вращении маховика шпиндель поднимается или опускается, открывая или закрывая проход. Выбирают вентиль по величине условного прохода D_y.

Рис. 7.10. Запорный вентиль:

1 —крышка, 2 — сальниковое уплотнение, 3 — маховик, 4 — шпиндель, 5 — золотник, 6 — кор­пус

Перед установкой вентиля нужно внимательно проверить взаимную параллельность присоединительных фланцев. Отклонения от параллельности не должны превышать 0,2 мм на каждые 100 мм диаметра уплотнительной поверхности для давления до 40 кгс/см², а для более высоких давлений эти отклонения не должны превышать 0,1 мм. Диаметр фланца присоединяемой трубы должен быть равен диаметру фланца вентиля. Соединение шпинделя с золотником должно быть подвижным, обеспечивающим правильную посадку золотника на уплотнительную поверхность. В вентилях должна быть обеспечена герметичность; ход шпинделя должен быть плавным, легким, движение золотника — без заедания.

После окончательной затяжки сальник должен входить в гнездо не более чем на 20% и не менее чем на 10% своей высоты. Каждый вентиль обязательно испытывают на прочность пробным давлением, равным 1,5 рабочего. При этом вода под давлением подается в один патрубок; второй патрубок должен быть заглушен, а золотник несколько приподнят.

Испытаниям на плотность рабочим давлением подвергают соединения между корпусом и крышкой и сальниковую набивку при несколько поднятом затворе, а также затвор, плотность которого должна обеспечиваться приложением к маховику нормального усилия одного человека, без каких-либо приспособлений, рычагов. Испытательное давление поддерживается в течение времени, необходимого для осмотра вентиля, но не менее 2 мин.

Задвижки могут иметь как ручное управление, так и механизированное с электрическим или гидравлическим приводом. Задвижку с ручным управлением устанавливают на горизонтальных трубопроводах с вертикальным или горизонтальным расположением шпинделя, а на вертикальных трубопроводах — с горизонтальным расположением шпинделя.

Приводы устанавливают только на задвижках с вертикальным расположением шпинделя. В корпусе 11 задвижки с ручным управлением (рис.7.11) движется диск 8 запорного устройства, посаженный на шпиндель 7. Герметичность запорного устройства обеспечивают кольца 9 и 10, С помощью маховика 2 шпиндель вращается в резьбовой втулке 3, уста­новленной в крышке 1, и, поднимая или опуская диск, открывает или закрывает задвижку. Для уплотнения служат прокладки б и сальник 4 с сальниковой набивкой 5. До установки на трубопровод задвижки подвергают ревизии, причем запорные поверхности притирают.

Рис. 7.11. Задвижка с ручным управлением:

1 — крышка, 2 — маховик, 3 — втулка, 4 —сальник, 5 — сальниковая набивка, 6 — прокладка, 7—шпиндель, 8 — диски запорного устройства, 9 и 10 — кольца, 11 — корпус

Задвижки должны удовлетворять следующим требованиям:

• уплотнительные поверхности запорного устройства и корпуса, а также сальники должны обеспечивать герметичность;

• резьба шпинделя и сопряженных с нею деталей должна быть чистой и не иметь заусенцев, срывов и других дефектов, во всех прочих деталях допускается срыв резьбы на длине не более 10% всей нарезанной части;

• все приливы, заусенцы и острые углы должны быть зачищены иди запилены;

• непараллельность уплотнительных поверхностей фланцев может быть не более 0,2 мм на каждые 100 мм диаметра уплотнительной поверхности для задвижек с условным проходом до 200 мм и 0,3 мм для задвижек с условным проходом более 200 мм. При установке задвижек на трубопроводах с давлением, превышающим 40 кгс/см², допускаемые отклонения уменьшаются соответственно на ОД и 0,15 мм;

• в собранных ручных задвижках ход шпинделя и затвора должен быть плавным, без заеданий от усилий одного человека, приложенных к маховику, без каких-либо вспомогательных рычагов (труб, ломов и т. п.);

• после окончательной затяжки сальник должен входить в гнездо не более чем на 20% и не менее чем на 10% своей высоты.

Каждую задвижку до установки на трубопровод испытывают на прочность и плотность. На прочность испытывают корпус и крышку пробным давлением, равным 1,5 условного, на которое изготовлена задвижка.

Испытания производят при открытом затворе с подачей воды в один патрубок и при заглушенном втором патрубке. Литые корпус и крышку во время испытания обстукивают легкими ударами молотка массой 0,5—1 кг.

Плотность соединения крышки с корпусом; а также плотность сальниковой набивки проверяют водой под давлением, равным условному. При этом затвор должен быть несколько приоткрыт, а патрубки заглушены. Испытание производят дважды: при подаче воды с одной стороны прохода и затем при подаче с другой стороны прохода. Затворы дважды опускают и поднимают при установившемся испытательном давлении. В задвижках с приводом открывают и закрывают затвор с помощью привода. Испытание проводят в течение времени, необходимого для осмотра, но не менее 2 мин для задвижек с условным проходом до 150 мм, 3 мин для задвижек с условным проходом 150 —400 мм и 4 мин — свыше 400 мм. Каждую задвижку завод-изготовитель снабжает паспортом. Чугунные обратные клапаны с сеткой (рис. 7.12), устанавливаемые на всасывающих трубах подземных насосных станций, изготовляют на давление до 2,5 кгс/см . Клапан состоит из корпуса 2 с присоединительным фланцем 1, тарелки 3, опускающейся на седло 4, и сетки 5, препятствующей попаданию на всасывающую трубу посторонних предметов.

Рис. 7.12. Обратный клапан:

1 — присоединительный фланец, 2 — корпус. 3 — тарелка, 4 — сед­ло, 5 — сетка

Кроме того, в шахтных трубопроводах применяют стальные обратные клапаны литые или сварные на давление свыше 16 кгс/см². Такие клапаны устанавливают на всасывающих трубопроводах, которые должны быть постоянно залиты водой. Перед установкой обратные клапаны подвергают ревизии и в необходимых случаях притирке. Уплотнительные поверхности присоединительных фланцев должны быть параллельны одна другой и перпендикулярны осевой линий прохода. Отклонения от параллельности допускаются в пре­делах, установленных для задвижек. Отклонения от перпендикулярности должны быть в пределах 2°. Диски, рычаги, тарелки и заслонки должны перемещаться свободно, без заедания.

Клапаны испытывают на прочность гидравлическим давлением, равным 1,5 условного, и на плотность условным давлением в течение времени, необходимого для тщательного осмотра, но не менее 2 мин для клапанов с условным проходом менее 150 мм и 3 мин для клапанов с условным проходом более 150 мм. Испытание проводят при заглушенных патрубках, а клапанов с обводом — при закрытом обводе.

Прокладочные соединения и уплотнительные поверхности испытывают на плотность подачей воды на диск, тарелки или заслонки в направлении, обратном указанному стрелкой на корпусе, при открытом втором патрубке и закрытом обводе. Через уплотнительные по­верхности клапанов при условном проходе клапана 50 мм допускается пропуск воды 1 см³/мин, 80—100мм — 3 см³/мин, 150 мм — 5 см³/мин, 200—250 мм — 7 см³/мин, 300—400 мм — 12 см³/мин. Каждый клапан должен быть снабжен паспортом завода-изготовителя.

Трубопроводная арматура имеет условные обозначения, состоящие из цифровых и буквенных знаков. Например, 15с27нж1. Первые две цифры — 15 — являются номером, присвоенным данному виду арматуры; следующая за ними буква обозначает материал кор­пуса арматуры: с—сталь углеродистая, лс — сталь легированная, нж — сталь нержавеющая, ч — чугун серый, б—латунь или бронза, вн — винипласт; цифры после букв — 27 — указывают порядковый номер данного вида арматуры по каталогу в зависимости от ее конструктивных особенностей. Буквы в конце условного обозначения указывают материал уплотнительных поверхностей: нж — нержавеющая сталь, бр — латунь или бронза, бт— баббит и т. д.

Например, обозначение 11б9бк означает: 11—кран для трубопроводов, б — корпус крана сделан из латуни или бронзы, 9 — номер по каталогу, бк — уплотнительные поверхности выполнены непосредственно на самом корпусе, т. е. затвор без вставных колец.

ТЕМА №8