установки гидроочистки вакуумного газойля
.pdf
Проверяем условие укрепления одиночного отверстия по формуле
S |
+S |
+S |
S |
, |
0,45L1 |
0,45L2 |
0,45L3 |
0,45вс |
|
|
|
|
|
S |
|
|
= 0,5 (d |
0,45р |
− d |
ор |
) S |
р |
, |
||||||||
|
|
|
|
0,45вс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где |
S0,45вс - расчетная площадь вырезанного сечения, м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
d |
|
= 0,4 (D |
|
|
(S − C)) |
0,5 |
, |
|
|
||||||||
|
|
|
|
ор |
вн |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
dор - расчетный диаметр, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
= 0,4 (4,4 (0,21−0,003)) |
0,5 |
= 0,37 |
м. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
ор |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
S0,45вс |
= 0,5 (0,456 −0,37) 0,1426 = 0,006 |
м2. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
0,008 + 0,04 + 0,0355 0,006м2 ,
Условие выполняется.
Определяем расчетное напряжение р, МПа, в месте врезки штуцера по формуле
σ |
|
= K P |
D |
вн |
+ S + S |
0,45к |
− С |
, |
|||
|
|
|
|
|
|||||||
р |
2 |
(S + S |
|
|
− С) |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
0,45к |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где K- поправочный коэффициент.
|
К = α |
σ |
К |
п |
, |
|
|
|
|
||
где - коэффициент увеличения напряжения, = 3,42 |
; |
|
|
|
|
Кп - поправочный коэффициент увеличения напряжения. |
|
|
|
|
|
149 |
|
|
|
|
|
(3.13)
(3.14)
(3.15)
(3.16)
(3.17)
консорциум « Н е д р а».
К |
|
= |
|
0,287 |
|
, |
п |
|
+ 0,001) |
0,281 |
|||
|
(х |
|
|
|||
|
|
3 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
где х3 - отношения толщины корпуса к диаметру
х |
|
= |
S |
, |
|
3 |
D |
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
вн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х |
|
= |
0,21 |
= 0,048. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
4,4 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кп = |
|
|
|
|
|
|
0,287 |
= 0,78. |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
(0,048 + 0,001)0, 281 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
К = 3,42 0,78 = 2,67. |
|
|
|
|||||||||
σ |
|
= 2,67 8,0 10 |
6 |
|
4,4 + 0,21 + 0,04 − 0,003 |
= 200,6МПа. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
р |
|
|
2 |
(0,21 + 0,04 − 0,003) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Проверяем выполнение условия прочности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
1,5 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
200,6МПа 1,5 148, |
|
|
|
||||||
(3.18)
(3.19)
(3.20)
Условие прочности выполняется.
3.6.Расчет фланцевого соединения штуцера ввода сырья Фланцевые соединения – наиболее широко применяемый вид разъемных соединений в химическом
машиностроении, обеспечивающий герметичность и прочность конструкций, а также простоту изготовления,
150 |
консорциум « Н е д р а». |
|
разборки и сборки. Соединение состоит из двух фланцев, болтов и прокладки, которая устанавливается между уплотнительными поверхностями и позволяет обеспечить герметичность при относительно небольшом усилии затяжки болтов.
Расчет фланцевого соединения заключается в определении диаметра болтов или шпилек, их количества и размеров элементов фланцев. Ведем подбор фланца для условий, где:
Dy = 450 мм Рy = 8,0 МПа
Определение нагрузки на болты. Нагрузка на болты и шпильки от внутреннего давления при расчетах по приближенному методу находят по формуле:
|
|
|
D |
|
|
|
Q |
|
= p |
2 |
+ m p D |
|
2 b, |
|
n |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
4 |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
где р – внутреннее давление, которое при расчете на условное давление принимают равным, МПа;
Dn – средний диаметр прокладки, м;
m – коэффициент удельного давления на прокладку;
b – расчетная ширина прокладки и уплотнительных поверхностей, м.
(3.21)
Qб = 8,0 3,14 0,4942 + 2,5 8,0 3,14 0,494 2 0,0187 = 2,6МН 4
Нагрузку на болты при их затяжке, необходимую для начального смятия прокладки, рассчитывают по формуле:
151 |
консорциум « Н е д р а». |
|
Q |
б1 |
= D |
n |
b q |
, |
|
|
n |
|
где qn – удельное давление, которое нужно создать на поверхности прокладки, МН;
Dn – средний диаметр прокладки, м.
Q |
б1 |
= 3,14 0,550 0,0187 18,25 = 0,589МН |
|
|
(3.22)
При расчете фланцевого соединения на условное давление принимают большее из значений: |
Q |
б |
|
||
Число болтов определяется по наибольшей нагрузке по формуле: |
|
|
где qб
где |
|
|
– допускаемая нагрузка на один болт, МН.
= |
|
в |
, |
=160. |
|
||||
|
|
|
||
|
4 |
|
||
|
|
в |
||
|
|
|
|
|
q |
|
= |
3,14 |
0,04 |
2 |
||
|
|
|
|||||
б |
4 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n = |
|
2,6 |
= |
|
|
|
|
0,05 |
||||
|
|
|
|
|
|
||
q |
б |
|
40 = 0,05
52шт.
n = |
Q |
б |
, |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
q |
б |
|
|
|
|
|
||
=d2 , 4 0
,
или
Q |
б1 |
|
(3.23)
(3.24)
Расчетный диаметр болтов:
Минимальный необходимый диаметр стержня болта в рабочих условиях определяют по формуле:
152
dw |
= |
Dб − Dг |
, |
||
2 |
− 0,06 |
||||
|
|||||
|
|
|
|||
где Dб – диаметр болтовой окружности, приблизительно определяемый по формуле:
D |
=1,1 D |
0,933 |
|
|
, |
||
б |
|
в |
|
|
|
где Dв– внутренний диаметр фланца, м;
Dг – наружный диаметр сварного шва на фланце, м (на 5 мм больше Dу).
Получаем
|
|
dw |
= |
0,522 − 0,455 |
= 0,0346м |
, |
|
|||
|
|
|
2 − 0,06 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
D |
|
=1,1 D |
0,933 |
0,933 |
= 0,522м |
|
||||
б |
в |
=1,1 0,45 |
|
. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(3.25)
(3.26)
Минимальный необходимый диаметр стержня dw=34,6 мм.
Наружный диаметр фланца:
Dф
=
0,522 +1,8 0,0346 =
0,584м
.
Для определения высоты фланца предварительно находим:
Приведенная нагрузка на фланец:
|
Dф |
|
|
|
|
|
D |
в |
D |
б |
|
Р = |
|
− D |
|
Q |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Dф |
|
в |
|
б |
|
Dб |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Dп |
|||||
|
|
Р |
|
D2 |
−1 |
+ |
|
п |
п |
|
|
|
||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
1 |
− |
|
п |
|
, |
(3.27) |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dп |
|
|
||
153 |
консорциум « Н е д р а». |
|
|
|
0.45 |
|
0.522 |
|
|
0.08 3.14 0.494 |
2 |
|
|
0.45 |
|
|
|
+ |
|
− |
= 0,95МН |
|||||||||
P =1 − 0.45 2,6 |
0.522 |
|
0.494 |
−1 |
4 |
|
1 |
0.494 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р=1МН.
Вспомогательная величина - Ф:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф = |
|
Р |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где Э1 - предел текучести материала при рабочей температуре, Э1 = 220 МН/м2 ; |
1 |
= 1.18. |
|||||||||||||
Ф = |
|
Р |
|
= |
1 |
= 3,85 10 |
−5 |
м |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Э |
1 |
|
1 |
220 1,18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Вспомогательная величина - А: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А = 2 2 Э |
2 |
, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Э2- толщина стенки, соединяемой фланцем, Э2 =5мм; 2 = 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
А = |
2 |
=1,5 10 |
−4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 2 Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Высота фланца h:
h = 0,43 ∙√ Dб ∙(Ф - 0,85А), h = 0,43 ∙√0,522 ∙(3,85∙10-5 - 0,85∙1,5∙10-4) =0,0597м.
Выбираем h = 5,97 см
154
(3.28)
(3.29)
(3.30)
консорциум « Н е д р а».
155 |
консорциум « Н е д р а». |
|
4 Контроль и автоматизация процесса
4.1 Назначение автоматизации процесса Автоматизация — применение машин, машинной техники и технологии с целью облегчения человеческого
труда, вытеснения его ручных форм, повышения его производительности. Автоматизация управления производством направлена на использование компьютеров и других технических средств обработки и передачи информации в управлении производством, экономикой.
Задача – осуществление управления технологическим процессом, т.е. осуществлять определенные воздействия,
соответствующие алгоритму управления системой.
Автоматизированная система управления – предназначена для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием управления.
4.2 Обоснование необходимости автоматизации технологического процесса На современном этапе развития химической промышленности вопросам автоматизации производства уделяется
особое внимание. Это объясняется сложностью и большой скоростью протекания технологических процессов,
высокой чувствительности их к изменению режима, вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ.
Автоматизация приводит к улучшению основных показателей эффективности производства: увеличению количества, улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции, повышению производительности труда. Внедрение автоматических устройств обеспечивает сокращение отходов, уменьшение затрат сырья и энергии, уменьшению численности основных рабочих, снижение капитальных затрат на строительство
156 |
консорциум « Н е д р а». |
|
зданий (производство организуется под открытым небом), удлинение сроков межремонтного пробега оборудования,
способствует безаварийной работе оборудования и исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоёмов промышленными отходами.
Решение задач автоматизации промышленности в целом и в ее отдельных подразделениях связано с применением в широких масштабах различных приборов контроля, сигнализации и блокировки, и составляет неотъемлемую часть процесса производства.
4.3 Выбор первичных измерительных устройств и вторичных приборов Выбор приборов контроля и регулирования осуществляется в рамках государственной системы приборов (ГСП).
Государственная система приборов предусматривает преобразование различных измеряемых параметров в единую форму информации, удобную для передачи информации на расстояние.
Для измерения расходов выбираем первичный измерительный прибор - расходомер переменного перепада давления со стандартным сужающим устройством - диафрагма. Такие расходомеры получили широкое применение.
Метод измерения основан на том, что поток вещества, протекающего в трубопроводе, неразрывен и в месте установки сужающего устройства скорость его увеличивается. При этом происходит частичный переход потенциальной энергии давления в кинетическую энергию скорости, вследствие чего статическое давление перед местом сужения будет больше, чем за суженным сечением. Разности давлений до и после сужающего устройства - перепад давлений -
зависит от расхода протекающего вещества и может служить мерой расхода. Диафрагму выбираем ДК, камерную стандартную с условным давлением в трубопроводе до Ру=10,0 МПа и внутренним диаметром трубопровода 50-520
мм.
157 |
консорциум « Н е д р а». |
|
Принимаем в качестве вторичного прибора датчик разности давлений Метран - 150 с верхним пределом измерений - 68 МПа и выходным сигналом 4-20 мА.
Для измерения расходов и плотности продуктов установки выбираем кориолисовый массовый расходомер
Promass 83F. Расходомеры семейства Promass предоставляют возможность выполнять измерения различных параметров процесса (масса/плотность/температура) для различных условий процесса во время измерения.
Поставляются в комплекте с преобразователями с выходным унифицированным сигналом от 4 до 20мА. Promass 83F
обеспечивает высокоточное измерение расхода жидкости и газа: нефтепродуктов, смазочных материалов, горючих материалов, сжиженного газа, растворителей. Работает при следующих условиях: рабочая температура жидкости до
+350 °C, рабочее давление до 100 бар, измерение массового расхода до 2200 т/ч.
В качестве первичного преобразователя температуры выбираем термоэлектрический преобразователь ТХК-0595-02,
который применяется в диапазоне температур от - 40 до + 600°С, с выходным унифицированным сигналом от 0 до 20мА и термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом ТСМУ-205. В качестве первичного преобразователя используется термопреобразователь сопротивления с НХС-100М. Материал защитной арматуры 12Х18Н10Т, материал корпуса головки АГ-48. Предельное рабочее избыточное давление 5,5 МПа. Маркировка взрывозащиты Exiall CT6X. Выходной унифицированный сигнал 4-20 мА
Для измерения уровня жидкости выбираем модель датчика LMK 351, предназначенного для измерения уровня агрессивных жидкостей. Работа в агрессивной среде возможна благодаря применению керамического сенсора и химически стойких пластмасс.
Датчик уровня жидкости LMK 351 обеспечивает преобразование гидростатического давления в выходной сигнал 4-20 мА и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART.
158 |
консорциум « Н е д р а». |
|