6.6.3 Арматура, контрольно-вимірювальні прилади і запобіжні пристрої.
Для забезпечення нормальних умов експлуатації та керування роботою посудин в залежності від призначення вони повинні бути оснащені:
1) запірною або запірно-регулювальною арматурою;
2) приладами вимірювання тиску і температури;
3) покажчиками рівня рідини;
4) запобіжними пристроями.
Запірна і запірно-регулювальна арматура повинна встановлюватися на штуцерах, безпосередньо приєднаних до посудини, або на трубопроводах, які підводять і відводять від посудини робоче середовище.
На маховику запірної арматури має бути вказаний напрямок його обертання під час відкривання або закривання арматури.
Посудини для вибухопожежонебезпечних речовин, речовин 1-го і 2-го класів небезпечності за ГОСТ 12.1.007, а також випарники з вогневим чи газовим обігрівом повинні мати на підвідній лінії від насоса або компресора зворотній клапан, який автоматично закривається тиском посудини. Зворотній клапан повинен встановлюватися між насосом (компресором) і запірною арматурою посудини.
Арматура з умовним проходом більше 20 мм, яка виготовлена з легованої сталі або кольорових металів, повинна мати паспорт (сертифікат) встановленою форми.
Надзвичайно важливого значення у забезпеченні нормальної експлуатації посудин надається контролю тиску, для чого використовують манометри різних типів, призначення, класу точності.
Розрізняють манометри: робочі та контрольні (взірцеві).
Кожну посудину і самостійну порожнину з різними тисками потрібно опоряджувати манометрами прямої дії. Манометр може бути встановлений на штуцері посудини або трубопроводі запірної арматури.
Манометри повинні мати клас точності не нижче:
2,5 – при робочому тиску посудини до 2,5 МПа;
1,5 – при робочому тиску посудини понад 2,5 МПа.
Манометр треба вибирати з такою шкалою, щоб межа вимірювання робочого тиску знаходилась у другій третині шкали.
На склі манометра власником посудини має бути нанесена червона риска, яка б вказувала на робочий тиск у посудині.
Номінальний діаметр корпусу манометрів, що встановлюється на висоті до 2 метрів від рівня площадки спостереження повинен бути не менше 100 мм, а на висоті від 2 до 3 м – не менше 160 мм.
Між манометром і посудиною має бути встановлений триходовий кран або інший аналогічний пристрій, що дозволяє проводити періодичну перевірку манометрів за допомогою контрольного.
На посудинах, що працюють під тиском понад 2,5 МПа чи температурі середовище вище 2500С, а також вибухонебезпечним середовищем або зі шкідливими речовинами 1-го і 2-го класів небезпечності за ГОСТ 12.1.007, замість триходового крана допускається встановлювати окремий штуцер із запірним органом для приєднання другого манометра.
Манометри і трубопроводи, що з’єднують їх з посудиною, повинні мати захист від замерзання.
Манометри не дозволяється застосовувати у випадках, коли:
1) відсутня пломба або клеймо з відміткою про проведення перевірки;
2) прострочений термін перевірки;
3) стрілка манометра під час його виключення не повертається на нульову відмітку на величину, яка перевищує половину погрішності, що допускається для цього приладу;
4) розбито скло або є інші пошкодження, що можуть позначитися на правильності його показів:
Перевірка манометрів з їх опломбуванням або клеймуванням повинна проводитись не рідше ніж один раз у 12 місяців. Крім того, не рідше одного разу у 6 місяців власник посудини має проводити додаткову перевірку робочих манометрів контрольним або перевіреним робочим манометром із занесенням результатів до журналу контрольних перевірок.
Посудини, що працюють при змінюваній температурі стінок, мають бути забезпечені приладами для контролю швидкості та рівномірності прогрівання по довжині і висоті посудини і реперами для контролю теплових переміщень.
Звичайно контроль температури робочого середовища та стінок посудини здійснюють з допомогою різного типу термометрів, термопар тощо.
Термометри, які використовуються при пневматичних випробуваннях повинні мати ціну поділки 0,1 оС.
У разі необхідності контролю рівня рідини в посудинах, що мають границю поділу середовищ, повинні застосовуватись покажчики рівня, а також, окрім них, можуть встановлюватись звукові, світлові та інші сигналізатори і блокіровки за рівнем.
На посудинах, що обігріваються полум’ям або гарячими газами, і в яких можливе зниження рівня рідини нижче дозволенного, має бути встановлено не менше двох покажчиків рівня прямої дії. На кожному з них повинні бути вказані допустимі верхній і нижній рівні. Покажчики рівня повинні бути обладнанні арматурою (кранами і вентилями) для їх відключення від посудини і продувки. При застосуванні в покажчиках рівня, як прозорого елемента, скла або слюди при їх розриві має бути передбачений захисний пристрій.
Запобіжні пристрої від підвищення тиску у посудинах відіграють одну з вирішальних ролей в убезпеченні їх безпечної експлуатації. Технологічне обладнання, в якому існує можливість аварійного підвищення тиску, являє велику потенційну небезпеку для виробничого середовища. Під впливом небезпечного підвищення тиску може відбутися руйнування обладнання або його елементів з наслідками, які важко передбачити.
Тому, для упередження подібного розвитку подій потрібно застосовувати надійні запобіжні пристрої, які б працювали на принципі скиду (викиду) з обладнання, апаратури, посудин працюючих під надлишковим тиском зайвої кількості робочого середовища.
Джерелами аварійного зростання тиску в посудинах, апаратах тощо можуть бути раптові, не передбачені робочим процесом, випадки:
приплив до посудини робочого середовища при закритому виході із посудини;
нагрівання чи порушення режиму охолодження посудини;
вибухи середовища в технологічному обладнанні.
причинами аварійного підвищення тиску можуть бути:
помилкові дії обслуговуючого персоналу;
відмова запірно-регулювальної арматури;
порушення функціонування системи автоматичного управління;
раптове руйнування внутрішніх пристроїв апарата (обладнання);
вихід з під контролю хімічних реакцій;
інтенсивне нагрівання поверхні апарата від зовнішніх джерел тепла;
замерзання охолоджувальної рідини тощо.
У зв’язку з цим Правила вимагають, щоби кожна посудина або порожнина комбінованої посудини забезпечувались запобіжними пристроями від підвищення тиску більше допустимого значення.
Як запобіжні пристрої (ЗП) застосовуються:
пружинні запобіжні клапани (ПЗК);
важильно-вантажні запобіжні клапани;
імпульсні запобіжні пристрої (ІЗП), що складаються з головного запобіжного клапана (ГЗК) і керуючого імпульсного клапана (КІК) прямої дії;
запобіжні пристрої з руйнівними мембранами (мембранні запобіжні пристрої – МЗП) та інші пристрої, застосування яких узгоджено з Держгірпромнаглядом України.
Конструкція ПЗК повинна передбачати можливість перевірки справності дії клапана в робочому стані способом примусового відкривання його.
У разі відсутності такої можливості (із технологічних чи інших міркувань) перевірка спрацьовування клапана повинна здійснюватись на стендах.
Якщо розрахунковий тиск посудини є рівним або більшим за тиск живильного джерела і в посудині виключена можливість підвищення тиску з інших причин, то встановлення ЗК і манометра не обов’язкове.
Коли посудина розрахована на тиск менший від тиску джерела, яке його живить, то на підвідному трубопроводі повинен бути встановлений автоматичний редукуючий пристрій (АРП) з манометром і запобіжним пристроєм, що встановлюється на боці меншого тиску після АРП.
На ЗП постачальник має видати замовникові паспорт та інструкцію з експлуатації.
ЗП повинні встановлюватись в місцях, доступних для їх огляду, на патрубках або трубопроводах, безпосередньо під’єднаних до посудин, і які мають бути захищеними від замерзання в них робочого середовища.
Відповідні ЗП та імпульсні лінії ІЗП в місцях можливого скупчення конденсату повинні обладнуватись дренажними пристроями для його видалення.
Мембранні ЗП встановлюються замість важільно-вантажних та пружинних запобіжних клапанів, коли вони не можуть бути застосовані внаслідок їх інерційності або з інших причин, а також паралельно з ЗК для збільшення пропускної здатності системи скидання робочого середовища тощо.
На виготовлення мембран підприємство повинно мати дозвіл Держгірпромнагляду, а кожна запобіжна мембрана (пластина) позначена заводським клеймом та величиною тиску спрацювання і допустимою температурою експлуатації.
Запобіжні мембрани та розривні пластини повинні встановлюватись тільки в призначених для них затискних пристроях.
Із запобіжних пристроїв найбільш широкого застосування в галузі знаходять ПЗК.
Кількість ЗК, їх розміри і пропускна здатність повинні визначатись розрахунком, виходячи з того, щоб у посудині за вимогою ГОСТ 12.2.085-82 [18] не міг утворитися тиск, який перевищує надмірний робочий: більше як на 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) для посудин з тиском до 0,3 МПа, на 15% - для посудин з тиском від 0,3 до 6 МПа і на 10% - для посудин з тиском понад 6 МПа.
Для працюючих ЗК допускається перевищення тиску в посудині не більше, ніж на 25% робочого за умови, що це перевищення передбачене проектом і відображене в інструкції з експлуатації. У цьому випадку йдеться про тиск регулювання (настроювання) ЗК.
Вибір запобіжних клапанів здійснюється на основі розрахунку, вихідною характеристикою якого є величина аварійного припливу середовища до посудини та динаміка його зміни в залежності від джерела підвищення тиску.
Найбільш небезпечною аварійною ситуацією є та, при якій в посудину надходить найбільша кількість середовища або тиск росте з максимальною швидкістю. Тому вибір ЗП слід виконувати власне для такого варіанту.
Аварійну витрату (Ga) середовища звичайно визначають при постійній подачі середовища джерелом тиску (компресор, насос, свердловина тощо) приймаючи її рівній масовій витраті джерела (Gg); тобто Ga = Gg. Тому мета розрахунку ЗП зводиться до визначення мінімальної величини перетину (діаметра) проточної частини його конструкції, яка здатна забезпечити відповідну витрату середовища у разі виникнення аварійного підвищення тиску в посудини.
Для цього використовують залежності, які рекомендовані додатком 1 до ГОСТ 12.2.085-82, за якими витрата ЗК G в кг/год визначається залежностями:
для водяної пари – Gв.п.= 10 В1 В2 α1 F (P1 + 0,1);
для газу – Gг = 3,16 В3 α1 F √(P1 + 0,1)ρr;
для рідин – Gр = 5,03 α2 F √(P1 – P2)ρр;
де, P1 і P2 – максимальний надлишковий тиск відповідно перед і за ЗК, МПа;
ρr і ρр – густина відповідно газу та рідини перед клапаном при параметрах Р1 і Т1, кг/м3(величини паспортні).
Величину густини газу при параметрах Р1 і Т1 можна знайти за формулою:
ρr
= 
;
де В4 – коефіцієнт стисливості газу і
R – газова стала, Дж/кгград. (див. додатки 5, 7 [18]).
В1, В2 та В3 – коефіцієнти, що враховують фізико – хімічні властивості робочого середовища перед та за ЗП (додатки 2, 3, 5 [18]).
F – площа перетину клапана, яка відповідає найменшій площі перетину у проточній частині, мм2.
Значення коефіцієнта В3 приведені у таблиці 6.4 в залежності від величини β1, яка відображає співвідношення абсолютних тисків за клапаном і перед клапаном в момент його відкриття, та показника адіабати К.
Таблиця 6.4 – Значення коефіцієнт B3
β |
Значення коефіцієнта В3 при показнику адіабати k |
|||||||||||
1,0 |
1,135 |
1,24 |
1,30 |
1,40 |
1,66 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
6,0 |
10,0 |
|
0 0,04 0,08 0,12 0,16 0,20 0,24 0,28 0,32 0,36 0,40 0,44 0,48 0,50 0,52 0,54 0,56 0,58 0,60 0,62 0,64 0,66 0,68 0,72 0,76 0,80 0,84 0,88 0,92 0,96 1,00 |
0,429 0,438 0,447 0,457 0,468 0,479 0,492 0,505 0,520 0,536 0,553 0,573 0,594 0,606 0,619 0,632 0,646 0,662 0,678 0,695 0,712 0,729 0,748 0,780 0,812 0,845 0,877 0,908 0,939 0,970 1,000 |
0,449 0,459 0,469 0,479 0,490 0,502 0,515 0,529 0,545 0,562 0,580 0,600 0,622 0,635 0,648 0,662 0,677 0,693 0,710 0,726 0,742 0,758 0,773 0,803 0,833 0,862 0,891 0,919 0,946 0,973 1,000 |
0,464 0,474 0,484 0,495 0,506 0,519 0,546 0,552 0,563 0,580 0,598 0,620 0,643 0,656 0,669 0,684 0,699 0,715 0,730 0,745 0,760 0,775 0,790 0,818 0,846 0,873 0,899 0,925 0,951 0,976 1,000 |
0,472 0,482 0,492 0,503 0,515 0,527 0,541 0,556 0,572 0,590 0,609 0,630 0,654 0,667 0,681 0,695 0,711 0,726 0,741 0,756 0,770 0,784 0,798 0,826 0,852 0,878 0,904 0,929 0,953 0,977 1,000 |
0,484 0,494 0,505 0,516 0,528 0,541 0,555 0,570 0,587 0,605 0,625 0,647 0,671 0,685 0,699 0,714 0,729 0,743 0,757 0,771 0,785 0,798 0,811 0,837 0,862 0,886 0,910 0,933 0,956 0,978 1,000 |
0,513 0,524 0,535 0,547 0,559 0,573 0,588 0,604 0,622 0,641 0,662 0,685 0,711 0,725 0,739 0,752 0,765 0,778 0,790 0,802 0,814 0,826 0,838 0,860 0,882 0,903 0,924 0,944 0,963 0,982 1,000 |
0,544 0,556 0,568 0,580 0,594 0,609 0,624 0,641 0,660 0,680 0,702 0,727 0,753 0,765 0,777 0,789 0,800 0,811 0,822 0,833 0,843 0,853 0,863 0,883 0,901 0,919 0,936 0,953 0,969 0,985 1,000 |
0,582 0,594 0,607 0,620 0,635 0,651 0,668 0,686 0,706 0,728 0,751 0,775 0,797 0,807 0,817 0,827 0,837 0,846 0,855 0,864 0,873 0,881 0,889 0,905 0,920 0,935 0,949 0,962 0,975 0,988 1,000 |
0,612 0,625 0,639 0,653 0,668 0,685 0,702 0,721 0,743 0,765 0,788 0,808 0,827 0,836 0,845 0,854 0,862 0,870 0,878 0,886 0,893 0,900 0,907 0,920 0,933 0,945 0,957 0,968 0,979 0,990 1,000 |
0,659 0,673 0,687 0,702 0,719 0,737 0,756 0,776 0,798 0,818 0,836 0,852 0,867 0,874 0,881 0,888 0,894 0,900 0,906 0,912 0,918 0,924 0,929 0,939 0,949 0,959 0,968 0,976 0,984 0,992 1,000 |
0,721 0,736 0,752 0,768 0,786 0,806 0,826 0,844 0,860 0,874 0,887 0,899 0,909 0,914 0,919 0,924 0,928 0,932 0,936 0,940 0,944 0,948 0,952 0,959 0,966 0,972 0,978 0,984 0,990 0,995 1,000 |
0,785 0,800 0,823 0,841 0,861 0,878 0,891 0,903 0,913 0,922 0,931 0,938 0,944 0,947 0,950 0,953 0,956 0,959 0,962 0,965 0,967 0,969 0,971 0,975 0,979 0,983 0,987 0,991 0,994 0,997 1,000 |
Розв’язавши наведені рівняння відносно F, легко знайти діаметр dс клапана, що відповідає найменшій площі перетину проточної частини клапана:
,
мм.
За величинами розрахункового надлишкового тиску робочого середовища Ру і діаметра найбільш вузького перетину проточної частини клапана dс підбирають ЗК відповідного типу і виконання з врахуванням особливостей середовища.
На рисунку 6.5 і в таблиці 6.5 наведені характеристики деяких типів повно підйомних фланцевих запобіжних клапанів для рідких та газоподібних хімічних та нафтових середовищ.
Рисунок 6.5. Запобіжні клапани пружинні фланцеві з важелем для примусового відкриття і продувки.
Таблиця 6.5 – Клапани запобіжні пружинні повнопідйомні фланцеві типу СППК для рідких і газоподібних хімічних і нафтових середовищ.
Умовне позначення |
Умови застосування |
Основні розміри |
||||||||||||||||
Тип |
Викориcтання |
Характеристика технічного середовища |
tp max, 0C |
py, МПа |
py, МПа при tp max |
Dy |
Dy1 |
L |
L1 |
dc |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
||||||||
СППК4-16 |
17с13нж 17нж13ст 17нж32ст |
Н А ВА |
450 600 200 |
1,6 |
0,6 0,66 1,6 |
50 80 100 |
80 100 125 |
130 150 165 |
155 175 205 |
30 40 50 |
||||||||
СППК4Р-162* |
17с17нж |
Н |
450 |
0,6 |
150 200 |
200 250 |
205 280 |
250 320 |
72 142 |
|||||||||
17нж17ст |
А |
600 |
0,66 |
|||||||||||||||
17нж92ст |
ВА |
200 |
1,6 |
|||||||||||||||
СППК4-40 |
17с14нж |
Н |
450 |
4,0 |
1,5 |
50 80 100 150 |
80 100 125 200 |
130 150 165 205 |
155 175 205 250 |
30 40 50 72 |
||||||||
17нж14ст |
А |
600 |
1,7 |
|||||||||||||||
17нж94ст |
ВА |
200 |
4,0 |
|||||||||||||||
СППК4-40 2* |
17с25нж |
Н |
450 |
1,5 |
||||||||||||||
17нж25ст |
А |
600 |
1,7 |
|||||||||||||||
17нж93ст |
ВА |
200 |
4,0 |
|||||||||||||||
СППК4-64 |
17с85нж |
Н |
450 |
6,4 |
2,4 |
50 80 100 |
80 100 125 |
145 165 195 |
160 195 225 |
30 35 48 |
||||||||
17нж85ст |
А |
600 |
2,65 |
|||||||||||||||
17нж86ст |
ВА |
200 |
6,3 |
|||||||||||||||
СППК4-64 2* |
17с89нж |
Н |
450 |
2,4 |
||||||||||||||
17нж89ст |
А |
600 |
2,65 |
|||||||||||||||
17нж79ст |
ВА |
200 |
6,3 |
|||||||||||||||
СППК4-160 |
17с80нж |
Н |
450 |
16,0 |
6,0 |
50 |
80 |
145 |
160 |
30 |
||||||||
17нж80ст |
А |
600 |
6,6 |
|||||||||||||||
17нж87ст |
ВА |
200 |
16,0 |
|||||||||||||||
СППК4-1602* |
17с90нж |
Н |
450 |
6,0 |
80 |
100 |
165 |
195 |
38 |
|||||||||
17нж90ст |
А |
600 |
6,6 |
|||||||||||||||
17нж82ст |
ВА |
200 |
16,0 |
|||||||||||||||
Літера Р в абревіатурі типу клапана позначає наявність важеля для примусового відкриття і продувки. Літери Н, А, ВА – означають призначення клапана відповідно для неагресивного, агресивного та високо агресивного середовища.
Пуск в експлуатацію посудин, що підлягають реєстрації в ЕТЦ, проводиться за наказом власника посудини, який видається на підставі результатів технічного опосвідчення і проведеного експертом ЕТЦ обстеження готовності посудини до експлуатації, відповідності обслуговування, нагляду і установкам Правил і проекту.
Дозвіл на введення в експлуатацію не реєстрованих посудин видається особою, призначеною наказом по підприємству для здійснення нагляду та технічним станом і експлуатацією посудин, на підставі документації підприємства-виготовлювача після технічного опосвідчення і перевірки обслуговування.
Дозвіл на введення в експлуатацію записується в паспорті посудини.
На кожній посудині після видачі дозволу на експлуатацію потрібно нанести фарбою на помітному місці або на спеціальній табличці реєстраційний номер, дозволений тиск, число, місяць і рік наступних зовнішнього та внутрішнього оглядів і гідравлічного випробування.
Посудина може бути включена в роботу на основі письмового розпорядження адміністрації підприємства лише після виконання перелічених вимог.