7.2.3. Контрольно-измерительные приборы и устройства безопасности

Сосуды, работающие под давлением должны быть оснащены:

- запорной или запорно-регулирующей арматурой;

- приборами для измерения давления;

- приборами для измерения температуры;

- предохранительными устройствами;

- указателями уровня жидкости.

Каждый сосуд должен быть снабжен манометрами прямого действия. Манометр устанавливается на штуцере сосуда или трубопроводе между сосудом и запорной арматурой. Манометры должны иметь класс точности не ниже 2,5 при рабочем давлении до 2,5 Мпа, 1,5 - при рабочем давлении более 2,5 МПа. Предел измерения рабочего давления должен находиться во второй трети шкалы. Каждый сосуд должен быть снабжен предохранительными устройствами от повышения давления выше допустимого значения.

В качестве предохранительных устройств применяются:

- пружинные предохранительные клапаны;

- рычажно-грузовые предохранительные клапаны;

- предохранительные устройства с разрушающимися мембранами;

- предохранительные мембраны (разрывные, ломающиеся, срезные, хлопающие) (рис. 7.1);

- взрывные клапаны (рис. 7.2).

Рис. 7.1. Линзовый зажим разрывной мембраны:

1 - мембрана; 2 - коническая шайба; 3 - торцы сбросной магистрали; 4 – соединительные фланцы.

Предохранительные клапаны и мембраны реализуют на практике принцип слабого звена. В случае превышения давления клапан срабатывает и происходит сброс давления.

Недостатком предохранительных клапанов рычажных и пружинных является их недостаточная работоспособность в коррозионных условиях. В технологических процессах, где возможна кристаллизация, затвердение и сгущение сред, а также образование твердых частиц, клапаны выходят из строя. При резком повышении давления они не успевают срабатывать из-за большой инерционности. Расчет и подбор предохранительного клапана заключается в определении количества газа (жидкости), вышедшего из сосуда или площади проходного сечения предохранительного устройства.

Максимальное давление в защищаемой емкости, на которое рассчитан предохранительный клапан, не должно превышать следующих значений:

При рабочем давлении

Р_р < 0,3 МПа, Р_max < Р_р+ 0.05;

Р_р< 6,О Мпа, Р_max < 1.15 Р_р;

Р_р > 6,0 МПа. Р_max < 1,1 Р_р

Рис. 7.2. Взрывной клапан с наружными периферийными пружинами:

1- защищаемый сосуд; 2- запорный диск; 3 - пружина; 4 - кольцо; 5 - штанга.

Если работоспособность предохранительных клапанов недостаточна, целесообразно применять разрывные предохранительные мембраны. По достижении критического давления мембрана разрывается, освобождая сечение для сброса газа в атмосферу.

Достоинствами мембран являются:

• простота конструкции;

• высокая (по сравнению с клапанами) скорость срабаты­вания;

• независимость работоспособности мембран от фазового состояния среды.

Недостатком мембран является то, что после срабатывания защищаемое оборудование остается открытым, что приводит к остановке технологического процесса и к выбросу в атмосферу всего содержимого аппарата.

Разрывное давление мембраны

P_c = 2 Δ_o σ_прR.

где Δ_o - толщина материала мембраны, мм ;

σ_пр - предел прочности, материала, Па;

R - радиус купола мембраны, мм.

Мембраны могут устанавливаться вместо предохранительных клапанов; перед ними; параллельно с клапанами для увеличения пропускной способности систем сброса давления. Мембраны должны быть маркированы.

Взрывные клапаны могут быть использованы вместо мембран для устранения остановки технологического процесса и выброса всего содержимого аппарата, т.к. после срабатывания отверстие в клапанах вновь закрывается. К недостаткам взрывных клапанов следует отнести их большую по сравнению с мембранами инерционность, сложность конструкции и недостаточную герметичность (они могут использоваться для взрывозащиты оборудования, работающего при нормальном давлении).