Вопрос 1 . Защитное заземление. Назначение, устройство и принцип действия.

Вопрос 2. Категорирование помещений в соответствии с нпб 105-03.

Вопрос 3. Анализ опасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением. Предохранительная аппаратура.

Сосуды, работающие под давлением, паровые и водогрейные котлы, трубопроводы пара горячей воды относятся в соответствии с Федеральным законом « О промышленной безопасности опасных производственных объектов» к опасным производственным объектам. Изготовление сосудов и эксплуатации регламинтируется: «правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работяющих под давлением» Эксплуатация – повышенная опасность.(особенно опасны взрывы: котлов, сосудов, трубопроводов пара и горячей воды – большие разрушения, травмы, несчастные случаи, материальный ущерб).

Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, котлов, трубопроводов пара и горячей воды принято называть Правилами котлонадзора, а объекты, на которые они распространяются, - объектами котлонадзора.(контроль – Ростехнадзор РФ; на предприятии и в организациях контроль за соблюдением Правил котлонадзора осуществляется инспекторами котлонадзора, которые проводят техническе освидетельствование и обследование объектов котлонадз.- не соблюдение правил каркется наложением штрафов .(ответственность за соблюдение правил , состоянием и эксплуатации сосудов отвечают руководители и специалистов, осуществляющих надзор за техническим сос-ем и эксплуат сосудов. ))

Сосуд– герметически закрытая емкость, предназначена для ведения химических, тепловых и других технологических процессов, а так же хранения , транспортировку гозообразных, жидких и других веществ. Границей сосуда являются входные и выходные штуцера.

Пробное давление – давление, при котором проводится испытание сосудов.

Давление рабочее – максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса.

Давление расчетное – давление, используемое при расчете на прочность.

Давление условное – расчетное давление при температуре 20 С, используемое при расчете на прочность стандартных сосудов.

Основные причины аварий сосудов, работ под давлением.

Основные причины аварий:

а) значительное превышение давления из-за неисправности предохранительных клапанов, нарушение технологического процесса или воспламенение паров масла в воздухосборниках, отсутствие(неисправность) редуцирующих устройств;

б)неисправность или отсутствие предохранительных устройств сосоудов с быстросъемными крышками;

в) дефекты при изготовлении, монтаже и ремонте сосудов;

г) переполнение сосудов сжиженными газами;

д) износ стенок сосудов;

е) обслуживание сосудов необученным персоналом, нарушение технологической и трудовой дисциплины;

ж) нарушение требований Правил из-за их незнания;

з) выдача должностными лицами указаний или распоряжений, принуждающих подчиненных им лиц нарушать Правила.

Опасность: - возможность их разрушения при внезапном адиабатическом расширении газов и паров.т.е потеря механической прочности стенок обечайки(коррозия, локальный перегрев, трещины. (взрывы при потере механической прочности сосудов, местный перегрев, удары,превышение рабочего давления(потенциальная энергия - в кинетическую энергию осколков, разрушенного оборудования и ударную волну (травмы людей.)))

(k-1)/k

Потенциальная энергия сжатой среды: W= [p1V1/(K-1)]*(1-(p1/p2) ) К – показатель адиабаты.P1 иP2- начальное и конечное давление соответственно.V-начальный объем газа.

Потенциальная энергия сжатой среды прапорциональна произведению начального давления на объем сосуда: W~PV

- взрывная волна(поражение оборудования и гибель людей.)

-опасны сосуды, содержащие токсическую среду(опасность отравления) и горючую среду (опасность пожара и взрыва)

Область применения «правил устройства и безопасной эксплуатации»:

Правила, распространяются на :

- сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115 С или другой жидкости с температурой, превышающей темпер кипения при давлении 0.07 МПа бег учета гидравлического давления;

-сосуды, работающие под давлением пара или газа свыше 0.07 МПа

- баллоны, предназначенные для транспортирования и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0.07МПа

- цистерны и бочки для транспортирования и хранения сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50С превышает 0.07МПа.

- цистерны и сосуды для транспортирования , хранения сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, в которых давление свыше 0.07МПа создается периодически для опорожнения;

Правила не распространяются на :

- сосуды , изготовляемые в соответствии с «правилами устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок», (Ростехнадзор), а так же сосуды , работающие с радиоактивной средой ;

- сосуды, вместимостью не более 25 литров не зависимо от давления, используемые для научно-экспериментальных целей.

- сосуды и баллоны вместимостью не более 25 литров, у которых произведение давления МПа на вместимость в литрах не превышает 200.

- сосуды, работающие под давлением, создающие при взрыве внутри них в соответствии с технологическим процессом;

- сосуды, работающие под вакуумом;

- сосуды, устанавливаемые на морских, речных судах и других плавучих средствах;

- сосуды, устанавливаемые на самолетах и других летательных аппаратах;

- воздушные резервуары тормозного оборудования подвижного состава железнодорожного транспорта, автомобилей и других средств передвижения;

- сосуды специального назначения военного ведомства;

-приборы парового и водяного отопления;

- трубчатые печи;

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ И ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ.

Гидравлическое испытание:

Этому испытанию подлежат все сосуды, после изготовления(с покрытием и изоляцией, сосуды испытываются до наложения изоляции и покрытия);

Нелитые сосуды: Pпр=1,25р (σ20/σf)

Pпр- пробное давление;МПа

р- расчетное давление сосуда,МПа

σ20 – допускаемое напряжение материала сосуда при 20 С , МПа;

σf – допускаемое напряжение материала осуда при расчетной температуре, МПа

Гидравлическое испытание литых сосудов и деталей проводится пробным давлением, определяется по формуле: Pпр=1,5р (σ20/σf).

Гидравлическое испытание сосудов и деталей не из Ме , с вязкостью более 20 Дж/см2;

Pпр=1,3р (σ20/σf). Если менее 20 то поPпр=1,6р (σ20/σf).

Гидравлическое испытание криогенных сосудов при наличии вакууа в изолированном пространстве корпуса производится

Порядок проведения испытаний должен быть оговорен в техническом проекте и указан в инструкции предприятия - производителя по монтажу и эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Для гидравлического испытания сосудов должна применяться вода с температурой не меньше +5С и не выше +40С. По согласованию с разработчиком проекта вместо воды может быть использована другая жидкость. При заполнении сосуда водой воздух должен быть удален полностью. Гидравлическое испытание проводиться только после внутреннего осмотра сосуда. Давление в испытуемом сосуде следует повышать плавно.

Использование сжатого воздуха или газа для подъема давления не допускается. Давление при гидравлическом испытании контролируется двумя манометрами одного типа, имеющие одинаковые пределы измерения, класса точности и цену деления.

Время выдержки сосуда под пробным давлением устанавливается разработчиком проекта. При отсутствии специальных указаний в проекте время выдержки(мин) должно быть не меньше :

Толщина стенки -50 - 10 мин ; свыше 50 – 100мм -- 20 ; свыше 100мм – 30 ; для дитых, многослойных – 60 мин.

После выдержки под пробным давлением его снижают до расчетного и проводят осмотр наружней поверхности. обстукивание стенок во время испытания не допускается.

Сосуд считается выдержавшим испытание(гидравлическое) если нет: трещин, слезок, потения в сварных соединениях, остаточных деформаций, течи в разъемных соединениях, падения давления по манометру. Сосуд и его элементы – в которых были выявлены дефекты, после устранения подвергается повторному гидр. Испытаниюпробным давлением. В случае когда гидравл испытание не возможно – поводят пневматическое(воздух или инертный газ.) (при условии контроля методом акустической эмисии).

ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ:

(давление такое же как и при гидравлическом , тщательный осмотр внутреннего состояния сосуда, до испытания; )

При пневматическом испытании применяется меры предосторожности: 1) вентиль на трубопроводе и манометры выносятся за пределы помещения ; 2)люди на время испытания удаляются на безопасное расстояние;3) обратный клапан – не зависимо от колебания давления перед ним поддерживает за собой постоянное давление.

Под пробным давлением при пневматическом испытании сосуд должен находиться в течение 5 минут, после чего давление постепенно снижается до рабочего, при котором происходит осмотр сосуда с проверкой плотности его швов и разъемных соединений мыльным раствором или другим способом. Отстукивание сосуда под давлением при пневматическом испытании запрещается.

Сосуды, подлежащие регистрации в органах Госгортехнадзора, должны подвергаться периодическим техническим освидетельство­ваниям инженером-контролером Котлонадзора.

За правильность конструкции сосуда, за расчет его прочнос­ти и выбор материала, за качество изготовления и монтажа, а также за соответствие сосуда настоящим Правилам отвечает орга­низация, выполнявшая соответствующие работы.

Все изменения проекта в процессе изготовления или монтажа сосуда должны быть письменно согласованы между проектной орга­низацией, потребовавшей изменения проекта, и Госгортехнадзором. Если аппарат выдержал испытание на прочность – то проводят на герметичность.

ИСПЫТАНИЕ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ:

Сосуды, работающие под давлением вредных веществ(жидкостей и газов) 1-го и 2-го класса опасности по ГОСТу 12.1.007-76 испытываются владельцами сосудов на герметичность воздухом или инертным газом(азотом) под давлением, равным рабочему давлению. при нарушение герметичности происходит разрыв аппаратуры - опасность(осколки, взрывная волна, проводится расчет на прочность аппарата;) по достижению испытательного давления подача сжатого воздуха или азаота прекращается, между подводящим и трубопроводом и запорным вентилем ставится металл заглушка и проводится наблюдение за падением давления.(проводятся испытания – 24 часа –новые; 4 часа повторные испытания). Замер начального давления и исчисления указанного времени производится после выравнивания температур внутри и вне сосуда. Замер температуры газа в сосуде должен производиться либо путем установки ртутных термометров в имеющиеся в сосуде гильзы, либо термометры на поверхность. Степень гермитичности хар-ся количеством выходящим из аппарата газам в единицу времени: m = (Pн-Pk)/ Pн τ; m- коэффициент герметичности(используется при определении количества вредных веществ попавших в воздух произ-ых помещений из оборудования, исходя из этого определяется производительность вентеляционной установки.); τ-время;

падение давления : Δр= 100/τ (1- (Pk Tk/PнTн))

Δр – падение давления;

Pk ;Pн – конечное и начальное давление в аппарате.

Tk, Tн – конечная и начальная температура в аппарате.

Герметичность удовл если Δр не более 0.1% в час для токсичных сред и 0.2% в час для пожароопасных сред(для новых аппаратов). И 0.5% для повторных испытаний. У аппаратов при Р раб меньшем 0.7 атм, Риспыт = Рраб+30кПа.

Аппараты работ – ие под вакуумом испыт на прочность и герметичность:

На прочность – 0.2МПа

На герметичность – 0.1МПа

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ОТ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ:

1)предохр устр-ва (исключающие возможность включение сосуда под давлением при неполном закрытии крышки, и открытии при наличие давления – замок с ключом -маркой):

- редуцирующие устройства,

- обратные клапаны,

-вентили,

- предохранительные клапаны,

- мембранные предохранители,

При работе на нагнетательной линии между компрессором и аппаратом ставиться автоматические редуцирующие устройства которое позволяет поддер-ть постоянное давление в аппарате, не зависимо от скачков давления перед аппаратом.

Сосуды для вредных и взрывоопасных веществ обор-ся обратным клапаном, который пропускает среду только в одном направлении. Он устанавливается на подводящей линии между компрессором и аппаратом. При падении давления на со стороны нагнетателя (остановка или неисправность компрессора) клапан автоматически закр-ся со стороны сосуда, и давление из сосуда «обратный удар». Предохранительный клапан –(если медленно поднимается давление) устр-во автоматического действия, предназначенного для предупред в аппарате и трубопров давление превышающее допустимое, при повышении Р открывается в клапане сбросное отверстие через которое уходят излишки Р (газа,жид-ти). Но после сброса излишки Р раб восстанавливаются клапан закрывается(рабочий процесс не прерывается.)

Пружины - малые габариты, рассчитаны на различное давление, с помощью сменной пружины, грузовой клапан - - за счет груза, рычажно-грузовые - склонны к вибрации(либо пониж Р , либо повыш Р, т е устраняют этот дифект). Все они работают в больших диапазонах Р , но их нельзя применять в вибрационных и движущихся аппаратах. Некоторые клапаны сбрас среду в атмосферу , клапаны закрытого типа - выводятся на сбромную трубу).

Р срабатывания клапана:

Рраб до 3 атм Роткр равно Рраб+0.5 атм4

От 3 до 60 атм Р отк= 1.5 Рраб

↑60 атм Роткр=1.1Рраб

Пропускная способность клапана рассчит: G = 1.59αFβ√(p1-p2)ρ

p1,р2 – макс значение давления перед предохранительным клапаном и после него

ρ - плотность среды для Р1 клапанов, то поперечное сечение не меньше 1.25 суммарного проходного сечения всех клапанов .

α- коэф-т расхода среды;

F – площадь сечения клапанов равное наименьш площади проточной части;

β- коэф-т учитывающий состояние газа(расширение ) при истечении.

Недостатки клапанов:

- механическая инерционность;

-нарушение герметичности и и утечка среды через затвор в рез-те загрязнения и повреждений

- деформация пружины,

Предохранительные клапаны не являются надежн ср-ом защиты(не возможна кристаллизация, затвердевание.сгущение – технолог процессы). Клапан не спасет при быстром росте давления , хлопок =>взрыв. Различают следующие виды: разрывные, ломающиеся, хлопающие, выщелкивающие,отрывные и специальные.

Наиболее простые разрывные мембр – изготавливаются из тонкого листа(Ме: медь, латунь,стекло.нерж сталь, эбанит)

Мембр бывают плоскими или выгнутыми(во внутрь аппарата)

При срабатывании выпуклой мембр с треском выворачивается и отрывается и уноситься потоком

Ломающиеся – из хрупких мат-ов, но при некоторой затяжке ее можно сломать.

Нед-ок: давление падает до атмосферного.

Треб-ия:

Мембр разрушение ток при заданном давлении

-констр и эксплуат удобная и простая,

- легкая замена,

-корозионно стойкая,

- достаточное проходное сечение для того чтобы давление не повышалось;

РАСЧЕТ МЕМБРАНЫ:

ОБЩАЯ ПЛОЩАДЬ,КОЛИЧЕСТВО, ДИАМЕТР И ТОЛЩИНА.

Давление при взрыве газа-паровоздушной смеси.

Давление при взрыве газа-паровоздушной смеси: Рразр=р0(Твзр*m/T0*n)

Р0 – начальное давление смеси;

Твзр T0 - начальная тем-ра горючей смеси и тем-ра взрыва

m - число молей в смаси после взрыва;

n – число молей до взрыва.

Теоритическая температура взрыва:

Твзр=Q/(Сi* mi) Сi; mi теплоемкость продуктов горения и число молей соответственно

Объем газообразных продуктов: Vt= Vo(Pраб*Tвзр*m/Po *To*n)- при взрыве горючей смеси.

ΔVt=Vt-Vo(Pраб/Po)

Площадь мембраны:

f= ΔVt/ τW f – уд-ая площадь мембр.V-объем газов, отвод из аппар.через мембр. τ – время развития взрыва. W- скорость истечения газов через мембр.

Расчет толщины мембр:S= (P*r/2τ )(разрывная мембр) S- площадь мембр; Р- давление разрушения; r-радиус кривизны мембр.на растяжения материала. F=f*Vап;

d= √4F/пn толщина мембр: δ= Рразd/4σ в.ср; σ в.ср – временное сопр-ие материала мембр., с учетом тем-го режима.

нед-ки мембр:

- после срабатывании давление сниж-ся до атмосф-го

- выброс в астмосф вредных вещ-в

- иногда происходит выброс языков пламени, что приводит к воспламенению среды.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ МЕМБРАНЫ:

- при быстром росте давления(взрывном) аппарат могут спасти только заранее слабые элементы конструкции - мембраны , которые при резком увеличении давления быстро разрушаются и открывают отверстие для сброса образ-ся газов(снижают давление.)

БИЛЕТ №25