Применение компенсаторов и арматуры в трубопроводах
Температурные деформации трубопроводов можно устранить за счет самокомпенсации. Кро- ме того, предусматривается установка специальных компенсаторов П, Г, Z-образных, линзо- вых, волнистых и др. Наибольшее распространение получили П-образные компенсаторы, сог- нутые из цельных труб. Компенсатор устанавливают на горизонтальном участке трубопровода с учетом общего уклона. Гнутые компенсаторы изготавливают только из упругих материалов (сталь, алюминий, медь, титан, винипласт). Компенсаторы для трубопроводов больших диаме- тров выполняют с гофрами (складками). Для трубопроводов, изготовленных из неупругих и хрупких материалов (стекло, керамика, фарфор и т.п.), служащих для транспортирования хими- чески активных сред, применяют сальниковые компенсаторы. Они допускают перемещение только одной ветви трубопровода, поэтому их называют односторонними.
|
Для реализации самокомпенсации при прокладке трубопровод |
|
|
располагают на неподвижных или подвижных (скользящих, |
|
|
Катковых, подвесных) опорах, которые дают возможность ему |
|
|
перемещаться при возникновении температурных |
|
|
деформаций. |
|
|
Недостаток – необходимость перемещения участков трубо- |
|
|
провода при самокомпенсации, а также его изготовления в |
|
|
виде ломанной линии. Конструкция опор усложняется, что |
|
1 и 5 - закрепленные конечные точки |
требует дополнительных средств на изготовление и обслужи- |
|
вание. Его не применяют, если материал труб хрупок (чугун, |
||
трубопровода; 2 и 4 - мертвые точки; |
керамика и т.д.), а также для трубопроводов для транспортиро- |
|
3 – подвижные опоры |
||
вания |
||
|
||
|
Запорная арматура предназначена для перекрытия трубо- |
|
|
провода в целях прекращения движения среды и открытия |
|
|
для пропуска продукта. Ее подразделяют на приводную и |
|
|
автоматическую. У приводной арматуры проход открывается |
|
|
и закрывается под действием внешней силы: электродвига- |
|
|
телем, гидро- или пневмоприводом или просто рукой. В |
|
|
зави-симости от характера работы затвора приводная |
|
|
запорная арматура бывает трех типов - кран, вентиль и |
|
|
задвижка. Она имеет указатели «открыто» или «закрыто». |
Запорно-регулирующая арматура трубопроводов
Трубопроводная арматура - это устройства, которые устанавливаются на трубопрово- дах, и предназначены для отключения и включения, распределения и регулирования потока рабочей среды изменением проход- ного сечения трубы. Она имеет различные типы управления: с ручным и механическим приводом, с пневматическим и гидравличес-ким приводом, с электрическим и электро-магнитным приводом, с автоматическим автономным или дистанционным управле-нием. Арматура различается и по способу герметизации который используется в устройстве, и может быть сальниковой,
Эффективность работы любых трубопроводных
систем во многом зависит от качества управления их работой. Непосредственным «исполнителем» функции управления является запорно-регулиру- ющая арматура, которая регулируют параметры рабочей среды, начиная от давления и заканчивая объемом транспортируемого вещества.
Виды запорно-регулирующей арматуры:
-запорная арматура – задвижки, шаровые краны, клапаны, а также другие механизмы, которые используются для прерывания рабочей среды с обеспечением герметичности требуемого уровня;
-регулирующая арматура – устройства, которые помимо прерывания потока рабочей среды, могут регулировать ее расход, поддерживать объем на заданном уровне, а также изменять другие параметры, изменяя площадь проходного сечения;
-отсечная арматура – механизмы, предназначен-ные для защиты отдельных участков трубопро-водной системы от повреждений, вызванных аварийным изменением параметров рабочей среды (отсечные и обратные клапаны, фильтры);
-фазоразделительная арматура –
устройства, позволяющие разделить
Предохранительные клапана для трубопроводов
Предохранительные клапаны предназначены для защиты от механического разрушения оборудо- вания и трубопроводов избыточным давлением путём автоматического выпуска избытка среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного и обеспечения прекращения сброса среды при восстановлении рабочего давления.
Клапаны можно классифицировать: по принципу действия:
•клапаны прямого действия — открываются непосредственно под действием давления рабочей среды;
•клапаны непрямого действия — клапаны с управлением путём использования постороннего источника давления или электроэнергии (импульсные предохранительные устройства);
—по характеру подъема замыкающего органа:
•клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах);
•клапаны двухпозиционного действия;
—по высоте подъема замыкающего органа: малоподъемные; среднеподъемные и полноподъемные;
—по виду нагрузки на золотник: грузовые или рычажно-грузовые; пружинные; рычажно-пружинные;
Предохранительный клапан состоит из запорного ор- гана (золотника коробчатого, реже цилиндрического типа) и задатчика (пружины). Золотник сбрасывает жидкость при превышении давления в гидросистеме выше установленного. До этого момента золотнико- вая коробка закрывает перепускное отверстие. На нее воздействует золотниковая тяга, движущуюся под действием давления жидкости. В свою очередь воз- действие жидкости уравновешивается задатчиком. Напряжение в пружине регулируется с помощью вин- та. Надо отметить, что наиболее простые конструк- ции предохранительного клапана хоть и предусмат- ривают автоматическое возвращение в исходное по- ложение после выравнивания давления, но возврат запаздывает на некоторое время, что связано с необ- ходимостью преодоления молекулярных сил притя- жения между молекулами потока жидкости.
трубопроводов |
|
|
Предохранительные мембраны устанавливают взамен предохра- |
|
нительных клапанов на сосудах или трубопроводах. Мембраны |
|
обеспечивают герметичность и надежность срабатывания. Они |
|
просты в изготовлении и дешевы. Их недостатком является |
|
одноразовость действия. |
Принцип работы в пожарных трубопроводах. Под действием |
|
|
этого давления шибер предохранительной мембраны поворачи- |
|
вается в сторону резервуара и многозубый нож, закрепленный на |
|
этом шибере, без больших усилий разрезает по периметру фторо- |
|
пластовую пленку, обеспечивая беспрепятственное поступление |
|
пены в нижний слой жидкости в резервуаре. |
Многозубый нож, скрытый в исходном состоянии под специаль- |
|
|
ной резиновой прокладкой, не повреждает предохранительную |
|
пленку при колебаниях атмосферного и внутритрубного давления |
|
и обеспечит ее работоспособность на протяжении многих лет. |
Роль герметизирующего элемента в этой конструкции выполняет |
|
|
тонкая (0,15 мм) фторопластовая пленка, установленная между |
|
фланцем трубы и собственно корпусом предохранительной раз- |
рывной мембраны.
Предохранительные клапаны в сочетании с предохрани- тельными мембранными устройствами типа BTKUB, у которых воспринимающая давление предохранительная мембрана вогнута и состоит из двух слоев.
Водоотделители и конденсатоотводчики
Водоотделители предназначены для отделения капель сконденсированного пара и удаления их из паропроводов. При движении пара по трубопроводу происходит его конденсация вслед- ствие охлаждения на стенках трубы. Тепловаизоляция уменьшает конденсацию, но полностью устранить её не может. Наличие конденсата в паропроводе приводит к потере части теплоты, содержащейся в паре, и опасно из-за возможности возникновения гидравлического удара при движении капель конденсата с большой скоростью через фитинги и арматуру. Выпадение капель из пароводяной смеси в присутствии водоотделителя происходит в результате резкого уменьшения скорости сме-си и изменения направления ее движения.
Конденсатоотводчики — это приспособления, отделяющие из выходящей смеси конденсат и выводящие его из аппарата. Значительная часть пара, потребляемого на предприятиях хими- ческой промышленности, расходуется на нагрев различных веществ (в сушилках, теплообмен- никах, змеевиках, рубашках реакционных аппаратов и т.п.). Глухой пар не успевает отдать всю содержащуюся в нем теплоту и целиком не конденсируется. Часть теплоты остается не исполь-зованной. Конденсатоотводчики способствуют увеличению производительности установки в результате более рационального использования теплоты, которую отдает пар.
Существует несколько типов конденсатоотводчиков, отличающихся по принципу действия: поплавковые, дросселирующие (подпорные шайбы), лабиринтные, термостатические, гидро-затворы и др. Наибольшее применение на предприятиях нашли конденсатоотводчики первых двух типов.
Принцип действия конденсатоотводчика со свободно- плавающим поплавком похож принцип работы "класси- ческого" поплавкового конденсатоотводчика, однако отличие состоит в том, что поплавок не имеет никакого крепления к механизму, управляющему работой выпус- кного клапана. Механизмом является сам поплавок и выпускной клапан, при том, что они не соединены друг с другом никакими приспособлениями. Поплавок, плава-ющий в конденсате, самостоятельно садится на выпус-кное отверстие по мере убывания конденсата через кла-пан. Такая конструкция позволяет исключить сложный механизм крепления поплавка и клапана, избежать трений и связанных с ними механических
жидкостей
Дыхательный клапан предназначен для выравнивания давления внутри резервуаров с горючими жидкостями. Он поддерживает в резервуаре атмосферное давление в процессе его наполнения и опорожнения, а также при колебаниях наружной температуры. Существуют разные типы дыхатель-ных клапанов, в частности, механические, которые наиболее распространены.
Принцип работы клапанов с механическим затвором
Процесс, при котором рабочая среда испаряется или в нее попадает воздух, называется дыханием. Большое дыха- ние создается при поступлении и выкачке среды из резервуара, а малое дыхание вызывается температурными колебаниями. Дыхательный клапан реагирует на изменения давления и появление вакуума, возникающее в резуль- тате дыхания. Когда давление или вакуум превышают заданную норму, затвор клапана поднимается, открывая проход для рабочей среды. Если срабатывание затвора вызвано недопустимыми параметрами давления, то кла- пан выпускает избыток среды в атмосферу. Если же срабатывание обусловлено вакуумом, то клапан открывается, позволяя воздуху попасть в резервуар.
Клапаны дыхательные совмещенные (КДС) позволяют поддерживать требуемые параметры и предотвращать испарение нефтепродуктов при их выкачке и закачке в резервуар. Такие клапаны используются преимущественно в вертикальных резервуарах.
Совмещенный механический дыхательный клапан (СМДК) используется для поддержания допустимых
парамет-ров давления и температуры при закачке и выкачке газообразных сред, а также защищает среду в резервуаре от возгорания. Он также используется для вертикальных резервуаров.
Клапан дыхательный механический (КДМ) позволяет обеспечить герметичность вертикальных резервуаров со светлыми нефтепродуктами и поддерживать заданные параметры давления и температуры. В этот тип клапанов обычно встраивается огнепреградитель для предотвращения возгорания рабочей среды.
Непромерзающий дыхательный мембранный клапан (НДМК) также предназначен для установки на
вертикальных резервуарах и позволяет сократить потери от испарения нефти и нефтепродуктов и поддерживать заданные параметры давления. Его основное отличие состоит в том, что клапан сохраняет работоспособность даже при низких температурах окружающей среды.
Клапан дыхательный закрытого типа (КДЗТ) устанавливается на крышах вертикальных резервуаров и позволяет сократить испарение и регулировать давление нефтепродуктов при их подаче из резервуара и закачке в
резервуар.
К клапанам с гидравлическим затвором относится клапан предохранительный гидравлический
(КПГ), предназначенный для предотвращения аварийных ситуаций в случае увеличения давления в резервуаре. В клапан до определенной отметки наливается слабо испаряющаяся вязкая жидкость, которая и образует затвор. При недопустимо высоких давлениях или вакууме запирающая жидкость начинает вымещаться газами, открывая проход для рабочей жидкости.
Огнепреградители для трубопроводов
Огнепреградитель (ОП) – это элемент резервуарного оборудования, предотвращающий прохождение пламени, искр и огня через трубопровод в пожароопасные места, соединяющий резервуары и аппараты, содержащие горю- чие пары или газы,- с атмосферой. Огнепреградители устанавливаются на факельных установках и на резерву- арах вместе с дыхательными и предохранительными клапанами на резервуарах, т.е. там, где есть вероятность возникновения возгорания.
Огнепреградители ПОЖ (жидклстные) предназначены для предохранения резервуаров с бензином и дизельным топливом от проникновения пламени, искр и открытого огня в резервуар, устанавливается на приемных трубопро- водах АЗС.
Основным элементом всех данного устройства является огнепреграждающий элемент, размеща- ющийся в центральной части. Огнепреграждающий элемент представляет собой намотанную на ось гофрированную ленту, гасящее действие которой основано на принципах интенсивного тепло- обмена, который происходит между стенками узких каналов огнепреграждающего элемента и газо- воздушным потоком, проходящим через элемент. В результате данного теплообмена снижается температура газововоздушного потока до безопасного значения. Эффект гашения пламени и искр огнепреградителем достигается не благодаря длине каналов огнепреграждающего элемента, а бла- годаря площади поперечного сечения данных каналов. Чем меньше площадь канала огнепреграж- дающего элемента, тем эффективней происходит процесс гашения пламени. Чем больше длина каналов огнепреграждающего элемента, тем выше влияние его на процесс гашения пламени и искр газовоздушного потока. Таким образом, данный огнепреграждающий элемент гасит распростра- нение пламени благодаря способности дробить и разрушать огневой фронт ударной волны в узких каналах огнепреграждающего элемента.
Огнегаситель часто является составной частью другого резервуарного оборудования, напри- мер, клапана дыхательный со встроенным огнепреградителем (КДМ или СМДК).
Теплоизоляция трубопроводов
Два способа теплоизоляции: традиционная и нанесением «Корунда»
Тепловую изоляцию применяют с целью предот- вращения конденсации, застывания продукта при охлаждении (например, в случае олеума, нитро- бензола, расплавленной серы) и образования ледяных или водяных пробок, а также во избежа- ние ожогов у работающих, если стенки трубопро- вода имеют температуру выше 60 °С.
Изоляция должна обладать следующими свойст- вами: низкой теплопроводностью, небольшой теплоемкостью, легкостью нанесения на трубы, малой массой, долговечностью и невысокой стоимостью.
Трубопроводы, изготовленные из неметалличес- ких материалов, имеют низкую теплопровод- ность, их обычно не покрывают изоляцией.
Трубопроводы, по которым транспортируют застывающие или выпадающие из растворов в виде кристаллов продукты (например, расплавленная сера или нафталин), выполняют с обогревом. Для этого трубопровод прокладывают вплотную с линией пара (спутником), обтягивают его стальной сеткой и заключают их в общую изоляцию. Спутник притягивают к материальному трубопроводу с помощью хомутов. В некоторых случаях, когда требуется особенно интенсивный обогрев матери-ального трубопровода, его снабжают паровой рубашкой.
Традиционная теплоизоляция трубопроводов (минеральная вата + стеклоткань) работает макси- мум один год, т. к. в течение этого времени впитывает влагу и тепловые характеристики становят- ся равными неизолированной сухой трубе. При этом теряются теплозащитные свойства.
Сверхтонкая тонкая теплоизоляция Корунд широко применяется как теплоизоляционное покрытие для трубопроводов горячего и холодного водоснабжения, паропроводов, воздуховодов для сис-тем кондиционирования, систем охлаждения, различных ёмкостей, цистерн, трейлеров, рефриже-раторов, ангаров, гаражей.
|
трубопроводов |
При транспортировке агрессивных веществ внутренню поверхность трубопроводов защищают |
|
|
с учетом химических и физических свойств реагентов. Вид и система защиты от коррозии |
|
наружной поверхности зависят от способа и условий прокладки трубопровода, характера и |
|
степени коррозионной активности внешней среды, степени опасности электрохимической |
|
коррозии и т.д. |
Опознавательную окраску трубопроводов производят в соответствии с требованиями ГОСТ |
|
|
14202, в котором также определены предупреждающие знаки и маркировочные щитки, Это |
|
помогает различать трубопроводы при обслуживании и обеспечивает безопасность труда. |
Определено десять групп веществ, транспортируемых по трубопроводам. В табл. приведе- |
|
|
ны цифровые обозначения и цвета опознавательной окраски трубопроводов в зависимости от |
|
групп транспортируемых по ним веществ. |
Противопожарные трубопроводы, независимо от их содержания (вода, пар, пена для тушения пожара, инертный газ и т.д.) окрашивают в красный сигнальный цвет.
|
Опознавательная окраска трубопроводов |
|
Опознавательная окраска трубопроводов должна быть сплошной по всей поверхности ком- |
||
|
муникаций, а также может быть нанесена отдельными участками. |
|
Для обозначения наиболее опасных по свойствам транспортируемых веществ на трубо- |
||
|
проводы наносят предупреждающие цветные кольца. В зависимости от свойств |
транспорти- |
|
руемого вещества предупреждающие кольца имеют различные цвета опознавательной |
|
|
окраски: |
|
- легковоспламеняемое, огнестойкое и взрывоопасное - красный; |
||
|
- опасное или вредное — желтый; |
|
|
- безопасное или нейтральное - зеленый. |
|
|
В случае, когда вещество одновременно обладает несколькими опасными свойствами, |
|
|
обозначаемыми различными цветами, на трубопроводы наносят кольца нескольких цветов. |
|
На вакуумных трубопроводах кроме отличительной окраски делают надпись «Вакуум». |
||
|
По степени опасности для жизни и здоровья людей вещества, транспортируемые по трубо- |
|
|
проводам, подразделяют на три группы. В зависимости от вида вещества и его параметров |
|
|
(давления и температуры) на трубопровод наносят соответствующее число предупреждающих |
|
|
цветных колец. |
|
Для обозначения трубопроводов с особо опасным для здоровья и жизни людей содержимым, |
||
|
а также при необходимости конкретизации вида опасности дополнительно к цветным преду- |
|
|
преждающим кольцам применяют предупреждающие знаки. Они имеют форму треугольни- |
|
|
ка, в котором на желтом фоне помещено изображение черного цвета. |
|
Если известно, что под воздействием агрессивных веществ, транспортируемых по |
||
|
трубам, может произойти изменение отличительного цвета, такие трубопроводы снабжают |
|
|
еще маркировочными щитками. Они служат также для дополнительного обозначения |
|
|
веществ, транспортируемых по трубопроводам. |
|
Маркировочные щитки, надписи и предупреждающие знаки располагают в наиболее |
||
|
ответственных пунктах коммуникаций (на ответвлениях, у мест соединений и отбора, возле за |
|
|
движек, вентилей, клапанов, шиберов и контрольных приборов, в местах прохода трубопро- |
|
|
водов через стены, перегородки, перекрытия, на вводах и выводах из производственных |
|
|
зданий и т.д.) и в хорошо освещенных местах. |
|
В производственных помещениях, где имеются трубопроводы, на видных местах вывеши- |
||
|
вают схемы опознавательной окраски коммуникаций с расшифровкой отличи- |
|
|
тельных цветов, предупреждающих знаков и цифровых обозначений, принятых для |
|
|
маркировки трубопроводов. |
|
|
Сроки выборочной ревизии устанавливаются в зависимости от условий эксплуатации, но не |
|
|
реже одного раза в четыре года. Первую выборочную ревизию трубопроводов, как правило, |
|
|
следует производить не позднее чем через два года после вво да трубопровода в эксплуата- |
|
|
цию. Продление сроков службы трубопроводов и его элементов проводится в установленном |
|
|
порядке. |
|
Сроки проведения ревизии трубопроводов при давлении до 10 МПа устанавливаются в зави- |
||
|
симости от скорости коррозионно-эрозионного износа трубопроводов, условий эксплуатации, |
|
|
результатов предыдущих осмотров и ревизии. Периодичность проведения ревизии установлена |
|
|
Правилами по трубопроводам (см. табл.). |
|
Отсрочка в проведении ревизии трубопроводов допускается с учетом результатов предыду- |
||
|
щей ревизии и технического состояния трубопроводов, обеспечивающего их дальнейшую |
|
|
надежную и безопасную эксплуатацию, но не может превышать более одного года и согласо- |
|
|
вывается в установленном порядке. |
|
При проведении ревизии внимание следует уделять участкам, работающим в особо сложных |
||
|
условиях, где наиболее вероятен максимальный износ трубопровода вследствие коррозии, |
|
|
эрозии, вибрации и других причин. К ним относятся участки, где изменяется направление пото- |
|
|
ка (колена, тройники, врезки, дренажные устройства, а также участки трубопроводов перед |
|
|
арматурой и после нее), где возможно скопление влаги, веществ, вызывающих коррозию |
|
|
(тупиковые и временно не работающие участки). |
|
При ревизии трубопроводов с давлением до 10 МПа (100 кгс/см.кв.) проводят: |
||
|
♦ |
наружный осмотр трубопровода; |
|
♦ |
замер толщины стенки трубопровода приборами нераз-рушающего контроля, а в |
|
необходимых случаях - сквозной засверловкой с последующей заваркой отверстия. |
|
Толщину стенок измеряют на участках, работающих в наиболее сложных условиях (коленах, |
||
|
тройниках, врезках, местах сужениятрубопровода, перед арматурой и после нее, местах скоп- |
|
|
ления влаги и продуктов, вызывающих коррозию, застойных зонах, дренажах), а также на пря- |
|
|
мых участках трубопроводов. При этом на прямых участках трубопроводов длиной до 20 м и |
|
|
|
трубопроводов |
Основным методом контроля за надежной и безопасной эксплуатацией технологических |
||
|
трубопроводов является периодическая ревизия (освидетельствование), которая |
|
проводится в соответствии с ТНПА (методики, инструкции), согласованными с органом надзо-ра. Результаты ревизии служат основанием для оценки состояния трубопровода и возможнос-ти его дальнейшей эксплуатации. Для трубопроводов высокого давления (свыше 10 МПа) предусматриваются следующие виды ревизии: выборочная и полная.
межцеховых трубопроводов длиной до 100 м следует выполнять замер толщины стенок не менее чем в трех местах. Результаты замера фиксируются в паспорте трубопровода.