Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Железнодорожные цистерны. Конструкция и расчет котлов. Учебное пособие
.pdf
сливного прибора предусмотрена система разогрева паром с рабочей температурой до 2000 С. Кроме того, конструкция основного запорного органа рассчитана на обеспечение герметичности изделия
в аварийных ситуациях, когда при сходе вагонов происходит смятие
или срез нижней части сливного прибора.
Кроме того, добавлен промежуточный дисковый затвор типа «бабочка», который является вторым запорным органом. Нижний запорный орган нового сливного прибора по существу сохранен типовым,
что обусловлено действующими стандартами на форму и размеры присоединительных коммуникаций. Таким образом, в конструкции нового
сливного прибора реализовано три последовательно установленных затвора, что позволяет существенно увеличить сохранность перевозимых
грузов и повысить степень безотказности при перевозке опасных грузов.
Эксплуатационные испытания цистерн, оборудованных новыми приборами, были проведены в составе опытного поезда «РЖДУВЗ-УрГУПС-Мониторвагонтранс» в соответствии с Программой
эксплуатационных испытаний сливного прибора с шаровым запорным устройством нефтебензиновых цистерн. За период эксплуатационных испытаний сливные приборы показали высокую надежность,
замечаний по герметичности сливных приборов не поступало. Каждая цистерна совершила по 45-47 груженых рейсов, пройдя в общей сложности около 930 тыс. километров.
Арматура котла для перевозки сжиженных газов предназначена для
проведения сливо-наливных операций, контроля уровня слива-налива продукта и давления в котле, а предохранительный клапан для предохранения превышения давления в котле сверх допустимого. Названные приборы монтируются на крышке люка-лаза, которая крепиться
к фланцу люка двадцатью болтами М30. Крышка люка совместно с арматурой защищены кожухом 2 с отверстиями для выхода газа в случае срабатывания предохранительного клапана. После наполнения
цистерны крышка пломбируется грузоотправителем (рисунок 2.13).
Арматура, расположенная на крышке, включает в себя:
– два сливо-наливных угловых шаровых крана 5, которые через
скоростные клапаны 3 соединены со сливо-наливными трубами 4;
– кран шаровой угловой 6 для отбора и подачи в котел газовой
среды, который соединен через скоростной клапан 3 с газовой частью пространства котла;
– пружинный предохранительный клапан 8, предназначенный
для сброса паров сжиженного газа в атмосферу при давлении в котле, превышающем рабочее;
41
АА
12 2
3
Б-Б
3
15
4
1
5
6
13
5
14 8 5
А-А
14
7
ББ
11
16
10
30
9
Рисунок 2.13 – Сливо-наливная
и предохранительно-контрольная арматуры
– клапан сильфонный для контроля предварительного уровня
наполнения котла с трубопроводом 10, заканчивающимся на уровне нижнего налива котла;
– клапан сильфонный для контроля предварительного уровня наполнения котла с трубопроводом 11, заканчивающимся на верхнем
уровне налива (на 30 мм выше предварительного уровня налива);
– клапан сильфонный для контроля слива продукта с трубопроводом 9, заканчивающимся на уровне 5+2 мм от внутренней нижней
образующей котла.
К угловым шаровым кранам во время погрузки и разгрузки подключаются подсоединительные шланги. Для фиксации труб внутри котла
предусмотрены воронка 1 и стяжки 15. Скоростные клапаны 3, смонтированные перед кранами, перекрывают потоки жидкой и газовой фаз
при случайных повреждениях кранов или подсоединительных шлангов.
Погрузка и выгрузка производится согласно «Инструкции по наливу, сливу и перевозке сжиженных углеводородных газов в железнодорожных вагон-цистернах».
42
ªЛА¿ЙРЛ»ИГНАЖЧИЙЕЙИНЛЙЖЧИ»Ъ»ЛЗ»НОЛ»
Для обеспечения безопасности эксплуатации цистерн, их загрузки и разгрузки используется предохранительно-контрольная арматура, часть из которой устанавливается на котлах.
а б
2600
Рисунок 2.14 – Предохранительная арматура котлов цистерн:
а – предохранительный клапан цистерны для сжиженных газов;
б – предохранительно-впускной клапан цистерны
для светлых нефтепродуктов
На котле может быть установлена следующая арматура:
1 Предохранительная – предохранительный клапан; предохранительно-впускной клапан; предохранительная мембрана; скоростной
клапан; обратный клапан.
2 Арматура для контроля уровня груза в котле – трубки контроля
с вентилями; поплавковый уровнемер; сегменты или планки; электроконтактные датчики уровня.
3 Пробоотборник.
4 Манометродержатель.
5 Термокарман или термореле.
43
Предохранительными клапанами оборудованы цистерны для соляной кислоты, этиловой жидкости, сжиженных газов, ацетальдегида, соков, супер фосфорной кислоты и порошкообразных грузов.
Клапаны имеют различное регулировочное от 0,07 до 2,0 МПа и предназначены для предотвращения повышения давления в котле выше
допустимого при транспортировке, загрузке или выгрузке груза.
Предохранительно-впускные клапаны установлены на цистернах
для наливных и вязких грузов, виноматериалов, капролактама, пасты сульфонола. Их назначение – регулировать давление в котле, не
допускать возникновения в нем вакуума при транспортировке, загрузке или выгрузке . Вариант одной из конструкций клапана приведен на рисунке 2.14, б
¯ГВГТАМЕ»ЪВ»ФГН»ЕЙНЖЙ½СГМНАЛИ
Цистерны, предназначенные для перевозки опасных грузов, оборудуются средствами защиты котла цистерны и ограничителями вертикальных перемещений автосцепки.
Защитные дуги, установленные в верхней части котла, предназначены для защиты от и повреждения зоны люка-лаза (органы управления сливо-наливной и контрольной арматуры, предохранительный клапан) при сходе вагона-цистерны и ее опрокидывании (рисунок 2.15).
Защитные дуги состоят из стойки 1, усиленной стяжками 2 и косынками 4. Косынки приварены к котлу через подкладку. Стойка подкреплена
стяжкой 3. На концах стойки и стяжки приварены заглушки 5 с отверстиями для шарнирного крепления стойки 1 со стойками 7 и для крепления стяжки 3 на котле. Крепление производится при помощи оси 6.
Стойки 7 также имеют заглушки 5 для шарнирного крепления на котле.
44
12
3
А
А
А
7
Рисунок 2.15 – Вариант конструктивного исполнения дуг
А
4
5
6
8
А-А
Защитные экраны (рисунок 2.16) устанавливаются на концевых
балках рамы платформы и предназначены для защиты от пробоя нижней зоны днища котла при аварии. Защитный экран состоит из лобового листа толщиной 16 мм, подкрепленного ребрами жесткости
4 и 6, между которыми приварены планки 3 и 5. К ребрам жесткости 6 приварена планка 1. Средние ребра жексткости 6 приварены к
верхнему листу концевой балки и к верхним полкам зетов хребтовой
балки. Крайние ребра жесткости 4 привариваются к верхнему листу
концевой балки.
1
3
2
5
А
АА
А
Рисунок 2.16 – Устройство защитного экрана
46
А-А
6
На рисунке 2.17 показаны примеры расположения средств физической защиты на цистернах для перевозки сжиженных газов.
45
а
Модель 15-9102
б
Рисунок 2.17 – Средства физической защиты котла цистерны:
а – защитные дуги и экран; б – автосцепки с ограничителями
вертикальных перемещений
46
¥ЙИМНЛОЕНГ½ИЙАГМКЙЖИАИГАЙ¼ЙЖЙТАЕ
ЕЙНЖЙ½СГМНАЛИ
¥ЙИМНЛОЕСГГЙ¼ЙЖЙТАЕЕЙНЖЙ½СГМНАЛИ¿ЖЪ¾ЛОВЙ½
КЛГИГВЕЙЗЛ»¼ЙТАЗ¿»½ЖАИГГ
Кузовом вагона-цистерны является котел. Котлы цистерн различаются по конструкции; линейными размерами; подсоединительными элементами различных устройств и материалов. По конструкции котлы бывают бессекционные, секционные и бункерного типа.
Абсолютное большинство цистерн имеют бессекционный котел
состоящий из цилиндрической части и двух днищ.
До середины 1990-х годов производственное объединение «Азовмаш» было практически единственным предприятием, выпускавшим цистерны различных типов (более 55) . Большой вклад в создание конструкций цистерн вносит бессменный главный конструктор
(ныне генеральный конструктор-директор «Головное специализированное конструкторское бюро вагоностроения имени Валерия Михайловича Бубнова») – Бубнов Валерий Михайлович, доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Украинской
и Международной инженерных академий [5]. Сегодня выпускается 25 типов цистерн: грузоподъемностью от 42 тс (мод. 15-152001 для пентана) до 68,5 тс (мод. 15-1525-01 для жидкого фосфора
и мод. 15-1754 для нефтепродуктов); объемом котла цистерны от 38,5 м3
(мод. 15-1482-06 для серы) до 86,5 м3 (мод. 15-1755 для нефтепродуктов); срок службы от 18 лет (мод.15-1614-01 для соляной кислоты) до
40 лет (мод.15-1519-02 для сжиженных газов).
Предприятие производит цистерны с котлами двух типов:
– цилиндрическая часть котла образована продольно расположенными на всю длину пятью листами, сваренными встык;
– цилиндрическая часть образована тремя кольцами (царгами),
сваренными встык.
Первый тип конструкции котла используется на цистернах, предназначенных для перевозки грузов находящихся при низком рабочем давлении до 0,25 МПа (2,5 атм.). Толщина листов колеблется от 8 до 12 мм.
47
По второму типу изготавливаются котлы для перевозки грузов при
рабочем давлении 2,0 МПа (20 атм.). При этом толщина листов может
составлять до 32 мм. Толщина листов и технологическое оборудование
для вальцовки листов, определяют конструктивное исполнение котла.
Днища котлов цистерн проектируются по схеме рисунка 3.1
и имеют размеры согласно ГОСТ 6533–78 Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов [5,6]. Основные размеры днища котлов цистерн имеют толщину на 1-3 мм больше толщины листов цилиндрической части котла.
Н
h
D
Рисунок 3.1 – Схема построения эллипсоида днища
S
В первом типе конструкции котла цистерны различают нижний
броневой лист 1, имеющий большую толщину (равную толщине днища), чем четыре верхних 2 (рисунок 3.2). Толщина листов определяется назначением цистерны.
550
210
2
ось изгиба
9450
48
Рисунок 3.2 – Цилиндрическая часть котла и его развертка
Для обеспечения полного слива груза броневой лист имеет уклоны к сливному прибору, создаваемые выштамповкой.
Трехцарговая цилиндрическая часть котла для перевозки жидких
грузов имеет две малые крайние царги и одну большую центральную
(рисунок 3.3).
550
210
9550
S12 S12
ось изгиба
S12
1534
S10
S10
S10
S10
S10
6394
9550
1578
S10S10
15781578
9462
6394 3068
Рисунок 3.3 – Цилиндрическая часть котла и его развертка
На рисунке 3.4 показана цилиндрическая часть котла цистерны
с «ломаной осью». Цилиндрическая часть котла состоит из пяти
царг. Крайние четыре царги имеют цилиндрическую форму, средняя
царга конусообразная. Такая конструкция позволяет создать уклон
к сливному прибору.
49
Понятно, что котлы цистерн, созданные согласно рисункам 3.3
и 3.4, имеют значительно большую протяженность сварных швов
и менее технологичны при изготовлении. Проектирование и изготовление таких конструкций обусловлено наличием соответствующего оборудования для вальцовки листов котла.
S12
S12
1990 1990 1990 1990 1990
S12
S12
S12
S12
S12
S12
S12
Рисунок 3.4 – Цилиндрическая часть котла с «ломаной осью»
и его развертка
По таким схемам изготавливаются котлы цистерн широкой номенклатуры акционерным обществом «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф. Э. Дзержинского»
и ОАО «Рузхиммаш».
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]