Лекція 11 Методи забезпечення газотермічних установок газами

1. Балонне забезпечення газами

Для транспортування і зберігання стиснутих, зріджених та розчинених газів використовують балони різної ємності, але переважно ємністю 40… 50 л.

Стиснутий природний газ може знаходитись у спеціальних балонах ємністю 240 … 340 л. Найбільш розповсюджені балони мають зовнішній діаметр 219 мм, висоту приблизно 1500 мм і масу близько 60 кг. Вони розраховані на робочій тиск до 200 атм. (20 МПа).

Балони ззовні фарбують у різні кольори, залежно від виду газу, і надписи іншого кольору (табл. 11.1).

На верхній незафарбованій ділянці балона вибивають його паспортні дані: товарний знак заводу-виробника, номер балона, масу в кілограмах, ємність у літрах, робочий та випробовуваний тиск у , дату (місяць, рік) виготовлення та рік наступного випробування і клеймо ВТК заводу виробника.

Там же вибивають клеймо при наступних оглядах і випробуваннях, які здійснюються кожні 5 років.

Ацетилен зберігається у балонах, наповнених поруватою масою, що просочена ацетоном. Такий ацетон називається розчинним. В якості поруватої маси використовують активоване вугілля кількістю 300 ємності: Розчинність ацетилену в ацетоні залежить від тиску. Так при тиску і температурі в 1л ацетону розчиняється 20 л ацетилену, а при 1,6 МПа – 368 л. У балоні ємністю 40 л при 1,9 МПа міститься близько ацетилену.

Таблиця 11.1

Найменування газу	Стан газу в балоні	Граничний тиск, МПа	Кольор фарбування	Текст надпису	Кольор надпису
Ацетилен	Розчинений	1,9	Білий	Ацетилен	Червоний
Кисень	Стиснутий	15	Голубий	Кисень	Чорний
Водень	Стиснутий	15	Тёмно – зелений	Водень	Червоний
Аргон (чистий)	Стиснутий	15	Сірий	Аргон (чистий)	Зелений
Аргон (технічний)	Стиснутий	15	Чорний	Аргон (технічний)	Синій
Азот	Стиснутий	15	Чорний	Азот	Жовтий
Гелій	Стиснутий	15	Коричневий	Гелій	Білий
Міський газ	Стиснутий	15	Червоний	Найменування газу	Білий
Метан	Стиснутий	15	Червоний	Метан	Білий
Нафтовий газ	Зріджений	12.5	Червоний	Нафтовий газ	Білий
Пропан	Зріджений	1,6	Червоний	Пропан	Білий
Вуглекислий газ	Зріджений	12,5	Чорний	СО2	Жовтий
Інші горючі гази	———————	——————-	Червоний	Найменування	Білий
Інші негорючі гази	———————	——————-	Чорний	Найменування	Жовтий

2. Компресорні установки

Компресори — це установки, які стискають повітря до певної величини. Найбільш поширені компресори стискають повітря до 0,8 – 1,2 МПа, що становить 8 – 12 атмосфер. Випускають також компресори більш високого тиску. Основним вузлом компресора є поршень – циліндр, або центробіжне колесо. За допомогою клапанів, навколишнє повітря втягується в циліндр і стискається до необхідної величини. Щоб забезпечити рівномірне постачання стисненого газу споживачу, на сучасних компресорах встановлюють великі балони ємністю 120 л і більше (реверси), в які закачують стиснений газ, а потім з них рівномірно подають на газотермічні установки. На рис. 11.1 представлена схема мембранного компресора. Промислові компресори розміщуються в спеціальних приміщеннях, а газ по трубопроводах подається в цех.

Рис. 11.1. Схема мембранного компресора

3. Трубопроводи для газів

У газовому господарстві трубопроводи для подачі природного газу поділяються

- на газопроводи низького тиску – до 0,005 Мпа;

- газопроводи середнього тиску – від 0,005 до 0,3 Мпа;

- газопроводи високого тиску – від 0,3 до 1,2 Мпа.

Для створення газопроводів використовують труби із маловуглецевих і низьковуглецевих сталей з максимальним вмістом вуглецю не більше 0,27 %. Труби повинні добре зварюватись і мати мінімальну величину відносного видовження.

У приміщеннях цехів промислових підприємств дозволяється прокладати газопровід під тиском 0,6 МПа. У комунальних приміщеннях дозволяється встановлювати газопровід з тиском 0,3 МПа.

Газопроводи у приміщеннях мають прокладатися відкрито, у місцях, зручних для обслуговування, які виключають можливість їхнього пошкодження цеховим транспортом, вантожопідйомними кранами й іншими механізмами, що переміщуються. На промислових підприємствах дозволяється прокладання газопроводів у каналах на підлозі із змінними перекриттями, які не горять.

Газопроводи у місцях проходу людей мають прокладатися на висоті не менше ніж 2,2 м від рівня підлоги.

Випробування газопроводів на міцність і щільність, розрахованих на тиск менше ніж 0,3 МПа здійснюють повітрям, а більш ніж 0,3 Мпа водою.

Газопроводи середнього тиску (до 0,1 МПа) випробовують під тиском 0,2 МПа, газопроводи 0,1 – 0,3 МПа під тиском 0,45 МПа, газопроводи від 0,5 – до 1,2 МПа – під тиском 1,5 МПа. Час випробовування близько 1 год.

Газопроводи фарбують у жовтий колір з попереджувальними червоними кільцями.

Вибір матеріалів для труб киснепроводів визначається можливістю загоряння сталі в кисні при наявності у потоці газу частинок вугілля, коксу, зварювального шлаку, окалини. Загоряння найчастіше відбувається на ділянці після коліна труби, де виникає удар і тертя твердих частинок до стінки труби при тиску 1,8 … 3 МПа і при швидкості потоку 30 … 80 м/с.

Якщо при робочому тиску швидкість потоку перевищує допустимі межі, тоді застосовують труби із міді, або латуні. Всі надземні киснепроводи з тиском 6,4 МПа і вище виготовляють лише з мідних або латунних труб.

Міжцехові киснепроводи можуть бути як надземними так і підземними.

Всі труби перед зварюванням ретельно перевіряють. Якщо труба має тріщини, розшарування, раковини або інші дефекти, її бракують. Внутрішню поверхню труби очищають від масла, оксидів та інших забруднень.

Для цього через кожну трубу протягують чисті тугі пижі з білої матерії, а потім такі ж самі пижі просочувані чотирихлористим вуглецем. Всі крани, запірно–регулювальну арматуру теж промивають CCl₄.

Зварену систему випробовують під тиском 1,25 робочого. Труби змочують мильною водою. Якщо є нещільність, з`являться мильні бульбашки.

Киснепровід є справним, якщо протягом 15 хв у ньому тиск зменшиться не більше ніж 1 %.

Ацетиленопроводи по тиску поділяють на 3 групи: до 0,01 МПа – низький, 0,01 до 0,15 МПа – середній, вище 0,15 МПа – високий.

Ацетиленопроводи всіх груп виготовляють із сталевих безшовних труб. Труби з`єднуються зварюванням. Не допускається використання труб з міді і сплавів, у яких більше 70 % міді.

Труби ацетиленопроводів роблять з нахилом від 0,3 до 1 % довжини труби.

Перед здачею ацетиленопроводи низького і середнього тиску випробовують на міцність гідравлічним тиском.

, (11.1)

де – робочий тиск; – випробовуючий тиск.

Для ацетиленопроводів високого тиску:

(11.2)

Після випробовування трубопровід продувають азотом з чистотою не менше ніж 97,5 %. Ацетиленопровід фарбується в білий колір.

4. Гумові шланги

Вони виготовляються з вулканізованої гуми з прокладками з тканини. Їх застосовують для ацетилену, кисню, замінювачів ацетилену, стисненого повітря, а також рідко- та пароподібного пального до апаратури і приборів при газополуменевій обробці матеріалів, які працюють при температурі від +50 ^оС до - 35 ^оС.

Шланги складаються із внутрішнього гумового шару, бавовняно-паперового і зовнішнього гумового шару.

Шланг повинен мати довжину не більше ніж 30 м і складатися з не більше ніж 3-х кусків.

Частини шлангів з`єднуються між собою за допомогою латунних (для кисню) і сталевих (для ацетилену) ніпелів і закріплюються хомутом.

5. Кабель – шланги

В установках плазмового напилюння та електродугової металізації для одночасної передачі робочого струму дуги і холодоагента для охолодження теплонавантажених елементів використовують кабель-шланги.

У середині гумового шланга прокладається гнучка мідна жила без ізоляції, яка з обох кінців припаюється до ніпелів.

Р ис. 11.2 Конструкція кабель–шланга:

1 – накидна гайка; 2 – ніпель; 3 – хомут; 4 – гумовий рукав; 5 – мідна жила

6. Газорозподільні пульти

При ГТМ нанесення покриттів подавання і контроль вихідних характеристик компонентів робочої суміші газів здійснюється за допомогою газорозподільних пультів (станція газоприготування).

Конструктивно газорозподільні пульти побудовані у вигляді металевої шафи (або набору шаф), в середині яких розташовані: елементи регулювання витрати газів (запірні вентилі, голчасті крани), вимірювальні прилади (манометри, ротаметри), пристрої підтримання постійного тиску на вході в систему (регулятори витрат, редуктори, елементи контролю і автоматизації (електронні клапани, реле тиску, реле протоку), елементи, які забезпечують захист від аварійної ситуації (зворотні клапани, затвори), елементи приготування суміші газів (змішувальні камери, змішувачі, пропорціоналізатори).

Схеми газорозподільних систем наведені на рис. 11.3.

Рис. 11.3. Схеми подавання газів:

А – для подачі стисненого повітря; Б — для подачі плазмоутворюючих газів; В – для подачі енергетичних газів. Пунктиром позначено лінію подачі транспортувальних газів; 1 – вентиль; 2 – редуктор; 3 – ротаметр; 4 – масловідділювач; 5 – манометр