Монтаж сборных железобетонных конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание курсового проекта

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Литературный обзор существующих конструкций оборудования

1.2 Описание и обоснование выбранной конструкции

1.3 Выбор грузоподъемного оборудования

1.4 Описание технологической установки

2. Механическая часть

2.1 Выбор конструкционных материалов

2.2 Определение расчетных параметров

2.3 Расчет толщины стенки обечайки

2.4 Расчет днища

2.5 Расчет и выбор фланцевого соединения

2.6 Расчет укрепления отверстий

3. Монтажная часть

3.1 Транспортировка оборудования, аппарат до места монтажа

3.2 Описание способов монтажа. Монтаж оборудования

3.3 Выбор опор

3.4 Проведение испытаний

4. Охрана труда

4.1 Меры безопасности при монтаже

4.2 Пожарная безопасность

4.3 Охрана окружающей среды

5. Заключений

Список использованных источников

оборудование конструкционный монтаж материал



Введение

оборудование конструкционный монтаж материал

В условиях постоянного роста объемов промышленного, гражданского и жилищного строительства, осуществляемого в нашей стране, большую роль играет индустриальный метод строительства из сборных конструкций заводского изготовления. Индустриальное строительство позволяет превращать строительные площадки в монтажные, на которых осуществляется механизированная сборка зданий и сооружений из элементов, изготавливаемых на специализированных заводах. Оно является основой технического прогресса в этой отрасли народного хозяйства, снижает трудоемкость, сокращает продолжительность строительства, улучшает его качество и снижает стоимость, сокращает сроки ввода объектов в эксплуатацию. Удельный вес монтажных работ в строительстве увеличивается с каждым годом. Наряду с продолжающимся использованием сборных железобетонных конструкций в ближайшие годы предусматривается дальнейший рост применения металлических конструкций. Развитие монтажных работ как ведущего строительного процесса базируется на распространении комплексной механизации и автоматизации работ. Большую роль в этом играет совершенствование монтажных машин, парк которых постоянно растет, увеличение их грузоподъемности позволяет повышать массу монтируемых блоков.

Для развития монтажных процессов значительную роль играют эффективные материалы и конструкции. К числу таких материалов и изделий следует отнести: легкие бетоны, асбесто- и армоцементные изделия, синтетические материалы, герметики, пенопласта, алюминиевые сплавы и др. Развитию монтажных работ способствует применение железобетонных и металлических предварительно напряженных конструкций, конструкций из трубчатых элементов, вантовых, структурных, мембранных, сборных железобетонных оболочек, а также облегченных конструкций покрытий из профилированного штампованного настила и листа из алюминиевых сплавов, пространственных блоков. Совершенствуются технология и организация монтажных работ, широкое распространение получают методы монтажа, такие, как безвыверочный, принудительный монтаж, монтаж крупными строительно технологическими блоками и блоками полной готовности, конвейерный метод, позволяющие сокращать трудоемкость работ. Освоен и совершенствуется монтаж с транспортных средств. Большое внимание уделяется подготовительным работам и укрупнительной сборке, комплектации и максимальной готовности монтируемых конструкций и элементов зданий, приводящим к уменьшению трудоемкости вспомогательных процессов, сокращению объема работ на высоте и непроизводительному перемещению монтажников.

Тем не менее, в монтажном процессе остается еще большое количество ручных операций, главным образом по выверке и заделке стыков. Механизация и автоматизация таких работ являются неотложными задачами совершенствования монтажного процесса. Сокращение объема ручного труда на монтаже строительных конструкций должно базироваться на резком повышении уровня монтажной технологичности и осуществляться путем совершенствования монтажных машин, комплексной механизации, широкой автоматизации и роботизации строительного производства, повышения уровня заводской готовности монтируемых конструкций.



1. Технологическая часть

1.1 Литературный обзор существующих конструкций оборудования

Колонные аппараты-цилиндрические вертикальные сосуды постоянного или переменного сечения, оснащенными внутренними тепло- и массообменными устройствами (тарелками, насадками),а также вспомогательными узлами, обеспечивающие проведение технологического процесса (ректификации, абсорбции, экстрактивной ректификации, экстракции, прямого теплообмена между паром и жидкостью.

Рис. 1 Схема колонного аппарата

Классификация колонных аппаратов

Аппараты колонного типа могут быть классифицированы в зависимости от технологического назначения, рабочего давления и типа контактных (массообменных) устройств.

В зависимости от назначения каждый массообменный аппарат носит наименование конкретного, целенаправленного массообменного процесса: ректификационная колонна, абсорбер, адсорбер, экстрактор и т.д.

Ректификационная колонна - это аппарат, в котором происходит процесс ректификации, т.е. массообмен между жидкой и паровой фазами для четкого разделения компонентов (смеси двух взаимно растворимых жидкостей с получением целевых продуктов требуемой концентрации). Такое разделение обеспечивается в результате процесса ректификации, под которым понимают двусторонний массообмен между двумя фазами растворов, одна из которых паровая, другая - жидкая. Диффузионный процесс разделения жидкостей ректификацией возможен при условии, что температуры кипения жидкостей различны. Для осуществления диффузии пары и жидкости должны как можно лучше контактировать между собой, двигаясь в ректификационной колонне навстречу друг другу: жидкость под собственным весом сверху вниз, пары - снизу вверх.

Из свойств равновесной системы известно, что при контактировании неравновесных паровой и жидкой фаз система стремится к состоянию равновесия в результате массообмена и теплообмена между этими фазами. Следовательно, для протекания ректификации необходимо, чтобы контактируемые жидкость и пары при одном и том же давлении не были равновесными. Иными словами, нужно, чтобы температура жидкости была ниже температуры паров.

Ректификационные колонны широко применяются в различных отраслях промышленности, в частности, в нефтегазопереработке для разделения нефти и мазута на установках первичной перегонки нефти (АВТ), бензина на установках вторичной перегонки, углеводородных газов на газофракционирующих установках (ГФУ), продуктов реакций на установках

Рис. 2 Ректификационная колонна

Абсорбер - это аппарат для избирательного поглощения жидкостью (абсорбентом) целевых составных частей исходной газовой смеси.

Процесс абсорбции протекает тогда, когда парциальное давление или концентрация извлекаемого компонента в газовой смеси больше, чем в абсорбенте. Чем больше эта разность, тем интенсивнее переход компонента из газовой смеси в жидкость (абсорбент). Когда парциальное давление или концентрация компонента в жидкости больше, чем в газовой смеси, происходит десорбция - выделение растворенного газа из раствора.

Абсорберы и десорберы работают попарно. В некоторых случаях абсорбцию и десорбцию осуществляют последовательно в одном и том же аппарате. Абсорберы и десорберы обычно конструктивно не отличаются друг от друга.

Рис. 3 Абсорбер с регулярной насадкой Рис.4Абсорбер с комбинированными контактными устройствами

Адсорбер - аппарат, в котором протекает процесс адсорбции, т.е. массообмен между твердой и жидкой фазами для извлечении из смеси нужных компонентов.

Процесс адсорбции заключается в избирательном поглощении вещества поверхностью адсорбента - пористого твердого тела. Такое поглощение объясняется наличием сил взаимного притяжения между молекулами адсорбента и молекулами адсорбируемого вещества. Адсорбенты используют в виде зерен размером до 10 мм и в пылевидном состоянии. Применяют также молекулярные сита - синтетические цеолиты, имеющие поры одинаковых размеров.

Адсорбцию обычно применяют для разделения «бедных» смесей (содержащих незначительные количества поглощаемых веществ) и смесей, состоящих из трудноразделяемых компонентов. На нефтеперерабатывающих заводах путем адсорбции производят очистку масел и парафина, извлечение бензина из углеводородных газов, осушку газов, воздуха и т.п.

Поглощенное адсорбентом вещество выделяется из него десорбцией - процессом, обратным адсорбции. В результате десорбции и последующей обработки адсорбента он регенерируется и может быть использован вновь.

Десорбцию и регенерацию адсорбента проводят водяным паром и различными жидкостями, из которых затем извлекают целевые вещества. Нецелевые компоненты можно выжигать, если при этом регенерируемый адсорбент не потеряет присущих ему свойств.

В большинстве случаев адсорберы и десорберы - колонные аппараты. Наиболее сложны аппараты непрерывного действия - адсорберы с движущимся зернистым адсорбентом и адсорберы с кипящим слоем адсорбента.

Экстрактор - аппарат, в котором осуществляется процесс экстракции, т.е. массообмен между двумя жидкими фазами для удаления из смеси нежелательных компонентов и т.д.

Жидкостную экстракцию в нефтепереработке применяют для очистки масел, а также в производстве дизельного топлива и керосина. Процесс экстракции заключается в разделении смеси компонентов путем обработки твердой или жидкой фазы жидким избирательным растворителем. В качестве избирательных растворителей используют фурфурол, фенол, жидкий сернистый ангидрид, диэтиленгликоль, жидкий пропан и др.

Конструкции экстракторов должны обеспечить тщательное контактирование массообменивающихся фаз и их последующее разделение. Большинство экстракторов представляет собой колонны с тарелками или насадкой. В колоннах экстракция осуществляется контактированием в противотоке рафинатного и экстрактного растворов.

В зависимости от применяемого давления колонные аппараты подразделяются на атмосферные, вакуумные и колонны, работающие под избыточным давлением.

К атмосферным колоннам обычно относят колонны, в верхней части которых рабочее давление незначительно превышает атмосферное и определяется сопротивлением коммуникаций и аппаратуры, расположенных на потоке движения паров ректификата после колонны. Давление в нижней части колонны зависит в основном от сопротивления ее внутренних устройств и может значительно превышать атмосферное (например, колонна для разделения смеси этилбензола и ксилолов). В колоннах, работающих под избыточным давлением, величина последнего может значительно превышать атмосферное - давление может достигать 100 и более МПа.

Давление является одним из важных факторов эксплуатации колонн. Например, для процессов ректификации главной предпосылкой для его выбора является температурный режим процесса. Повышенное давление позволяет осуществить фракционирование при высоких температурах, что необходимо в случае разделения смесей, состоящих из компонентов с низкими температурами кипения (ректификация низкомолекулярных углеводородов).

В ректификационной колонне давление меняется по высоте аппарата в зависимости от гидравлических сопротивлений тарелок и отбойных устройств.

Для разделения компонентов с высокой температурой кипения ректификацию нужно проводить при низких температурах, чтобы избежать разложения высокомолекулярных углеводородов - при температуре их кипения. С этой целью ректификацию проводят в вакуумных колоннах, где температуры кипения искусственно снижают в зависимости от величины вакуума. Особенно распространены вакуумные колонны, применяемые на мазутоперегонных установках для получения масляных дистиллятов.

В вакуумных колоннах давление ниже атмосферного (создано разрежение), что позволяет снизить рабочую температуру процесса и избежать разложения продукта (разделение мазута, производство стирола, синтетических жирных, кислот и др.). Величина остаточного давления в колонне определяется физико-химическими свойствами разделяемых продуктов и главным образом допустимой максимальной температурой их нагрева без заметного разложения.

Массообменные контактные устройства

Для обеспечения эффективного контактирования фаз, как было сказано ранее, массообменные колонны снабжаются массообменными устройствами.

В настоящее время известно большое количество разнообразных массообменных устройств, при этом продолжается разработка новых прогрессивных. Это объясняется тем, что к массообменным устройствам предъявляется большое количество требований, многие из которых противоречат друг другу. Поэтому невозможно разработать универсальной конструкции массообменных устройств.

Области применения контактных устройств определяются свойствами разделяемых смесей, рабочим давлением в аппарате, нагрузками по пару (газу) и жидкости и т.п.

К конструкциям массообменных устройств предъявляются следующие основные требования: дешевизна, простота в обслуживании, высокая производительность, максимально развитая поверхность контакта между фазами и эффективность передачи массы вещества из одной фазы в другую, устойчивость режима в широком диапазоне нагрузок, максимальная пропускная способность по паровой (газовой) и жидкой фазе, минимальное гидравлическое сопротивление, прочность конструкции и долговечность и т.д.

В зависимости от способа организации контакта фаз массообменные устройства обычно подразделяют на тарельчатые, насадочные и роторные.

Около 60% изготавливаемых колонных аппаратов для абсорбции и ректификации представляют собой тарельчатые колонны, остальные насадочные. Последние при правильной организации гидродинамики процесса часто более экономичны, чем тарельчатые.

В колонные аппараты подразделяют на тарельчатые, насадочные и пленочные.

Роторные и пленочные из-за сложности изготовления и высокой стоимости мало используются в промышленности, поэтому здесь не рассматриваются.

Тарельчатые массообменные устройства

В нефтеперерабатывающей промышленности наибольшее распространение находят тарельчатые колонные аппараты. В тарельчатой колонне процесс массообмена осуществляется путем многократного ступенчатого контактирования двух фаз. Для этой цели она и снабжается специальными устройствами - тарелками, на которых в основном и происходит массообмен, если не считать незначительного массообмена в свободном объеме колонны. Тарелки монтируют горизонтально внутри колонны.

В ректификационных колоннах применяются тарелки различных конструкций, существенно различающиеся по своим рабочим характеристикам и технико-экономическим данным.

При оценке конструкций тарелок обычно принимают во внимание следующие показатели:

1. производительность;

2. гидравлическое сопротивление;

3. эффективность при разных рабочих нагрузках;

4. диапазон рабочих нагрузок в условиях достаточно высокой эффективности;

5. сопротивление одной теоретической тарелки при разных рабочих нагрузках;

6. возможность работы на средах, склонных к образованию инкрустаций, к полимеризации и т.п.;

7. простоту конструкции, проявляющуюся в трудоемкости изготовления, монтажа, ремонтов;

8. металлоемкость.

Тарелок универсальных конструкций, как и других массообменных устройств, не существует. В большинстве случаев для оценки достаточно иметь данные по показателям а, в и г; если они различаются сравнительно слабо, то анализируют показатели е, ж и з. Показатели б и д имеют большое значение для вакуумных и многотарельчатых колонн, где решающую роль играет сопротивление аппарата. Поэтому в целом ряде случаев для вакуумных колонн может оказаться целесообразным применение тарелок, обладающих относительно низкой эффективностью и малым гидравлическим сопротивлением.

Основы классификации тарельчатых массообменных устройств

В настоящее время в промышленной практике известны сотни различных конструкций тарелок, многие из которых имеют лишь чисто познавательное значение. Другие конструкции, хотя и различаются отдельными элементами, в практической области имеют равноценные основные показатели. Вплоть до настоящего времени нет достаточно стройной классификации тарельчатых устройств, хотя попытки в этом направлении делались неоднократно. Поэтому здесь будут приведены лишь общие принципы, которые позволят ориентироваться во всем многообразии имеющихся конструкций тарелок и производить их предварительную оценку

1.2 Описание и обоснование выбранной конструкции

Рис. 5 Ректификационная колонна

Ректификация известна с начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию во всем мире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение. Ректификация -- это процесс многократного испарения и конденсации, в ходе которого исходная смесь разделяется на 2 или более компонентов, и паровая фаза насыщается легколетучим (низкокипящим) компонентом, а жидкая часть смеси насыщается тяжелолетучим (высококипящим) компонентом.

Ректификационная колонна -- цилиндрический вертикальный сосуд постоянного или переменного сечения, оснащенный внутренними тепло- и массообменными устройствами и вспомогательными узлами, предназначенный для разделения жидких смесей на фракции, каждая из которых содержит вещества с близкой температурой кипения. Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр, внутри которого располагаются контактные устройства -- тарелки или насадки. Соответственно различают ректификационные 0колонны тарельчатые и насадочные.

Принцип работы колонны заключается в подаче исходной смеси, нагретой до температуры питания в паровой, парожидкостной или жидкой фазе, поступающей в колонну в качестве питания. Зону, в которую подаётся питание, называют эвапорационной, так как там происходит процесс эвапорации -- однократного отделения пара от жидкости. Пары поднимаются в верхнюю часть колонны, охлаждаются, конденсируются в холодильнике-конденсаторе и подаются обратно на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения. Таким образом, в верхней части колонны (укрепляющей) противотоком движутся пары (снизу вверх) и стекает жидкость (сверху вниз). Стекая вниз по тарелкам, жидкость обогащается высококипящими компонентами, а пары, чем выше поднимаются вверх колонны, тем более обогащаются легкокипящими компонентами. Таким образом, отводимый с верха колонны продукт обогащен легкокипящим компонентом. Продукт, отводимый с верха колонны, называют дистиллятом. Часть дистиллята, сконденсированного в холодильнике и возвращённого обратно в колонну, называют орошением или флегмой. Отношение количества возвращаемой в колонну флегмы и количества отводимого дистиллята называется флегмовым числом. Для создания восходящего потока паров в кубовой (нижней, отгонной) части ректификационой колонны часть кубовой жидкости направляют в теплообменник, образовавшиеся пары подают обратно под нижнюю тарелку колонны.

Таким образом, в кубе колонны создается 2 потока:1 поток-жидкость, стекающая с верха (из зоны питания + орошение) 2 поток -пары, поднимающиеся с низа колонны.

Кубовая жидкость, стекая сверху вниз по тарелкам, обогащается высококипящим компонентам, а пары обогащаются легкокипящим компонентом.

В случае, если разгоняемый продукт состоит из двух компонентов, конечными продуктами являются дистиллят, выходящий из верхней части колонны и кубовый остаток. Ситуация усложняется, если необходимо разделить смесь состоящую из большого количества фракций.

Классификация ректификационных колонн

Применяемые в нефте- и газопереработке ректификационные колонны подразделяются:

1) по назначению:

-для атмосферной и вакуумной перегонки нефти и мазута;

-вторичной перегонки бензина;

-стабилизации нефти, газоконденсатов, нестабильных бензинов;

-фракционирования нефтезаводских, нефтяных и природных газов;

-отгонки растворителей в процессах очистки масел;

-разделения продуктов термодеструктивных и каталитических процессов переработки нефтяного сырья и газов

2) по способу межступенчатой передачи жидкости:

-с переточными устройствами (с одним, двумя или более);

-без проточных устройств провального типа

3) по способу организации контакта парогазовой и жидкой фазы:

-тарельчатые

-насадочные

-роторные

По типу применяемых контактных устройств наибольшее распространение получили тарельчатые, а также насадочные ректификационные колонны.

В ректификационных колоннах применяются сотни различных конструкций контактных устройств, существенно различающихся по своим характеристикам и технико-экономическим показателям. При этом в эксплуатации находятся наряду с самыми современными конструкциями контактные устройства таких типов (например, желобчатые тарелки), которые, хотя и обеспечивают получение целевых продуктов, но не могут быть рекомендованы для современных и преспективных производств.

При выборе типа контактных устройств обычно руководствуются следующими основными показателями:

а) производительностью;

б) гидравлическим сопротивлением;

в) коэффициентом полезного действия;

г) диапазоном рабочих нагрузок;

д) возможностью работы на средах, склонных к образованию смолистых или других отложнний;

е) материалоемкостью

ж) простотой конструкции, удобством изготовления, монтажа и ремонта

Промышленные ректификационные колонны могут достигать 80 метров в высоту и более 6,0 метров в диаметре. В ректификационных колоннах в качестве контактных устройств применяются тарелки, которые дали название химическому термину, и насадки. Насадка, заполняющая колонну, может представлять собой металлические, керамические, стеклянные и другие элементы различной формы.

Ректификационные установки по принципу действия делятся на периодические и непрерывные. В установках непрерывного действия разделяемая сырая смесь поступает в колонну и продукты разделения выводятся из неё непрерывно. В установках периодического действия разделяемую смесь загружают в куб одновременно и ректификацию проводят до получения продуктов заданного конечного состава.

В ректификационных и абсорбционных колоннах применяются тарелки различных конструкций (колпачковые, клапанные, струйные, провальные и т. п.), существенно различающиеся по своим рабочим характеристикам и технико-экономическим данным. При выборе конструкции контактного устройства учитывают как их гидродинамические и массообменные характеристики, так и экономические показатели работы колонны при использовании того или иного типа контактных устройств.

Ситчатые тарелки. Колонна с ситчатыми тарелками представляет собой вертикальный цилиндрический корпус с горизонтальными тарелками, в которых равномерно по всей поверхности просверлено значительное число отверстий диаметром 1-5 мм. Газ проходи сквозь отверстия тарелки и распределяется в жидкости в виде мелких струек и пузырьков сетчатые тарелки отличаются простотой устройства, легкостью монтажа, осмотра и ремонта. Гидравлическое сопротивление этих тарелок невелико. Сетчатые тарелки устойчиво работают в довольно широком интервале скоростей газа, причем в определенном нагрузок по газу и жидкости эти тарелки обладают высокой эффективностью. Вместе с тем ситчатые тарелки чувствительны к загрязнителям и осадкам, которые забивают отверстия тарелок.

Колпачковые тарелки. Менее чувствительны к загрязнениям, чем ситчатые, и отличаются более высоким интервалом устойчивой работы колонны с колпачковыми тарелками. Газ на тарелку поступает по патрубкам, разбиваясь затем прорезями колпачка на большое число отдельных струй. Далее газ проходит через слой жидкости, перетекающей по тарелке от одного сливного устройства к другому. При движении через слой значительная часть мелких струй распадается и газ распределяется в жидкости в виде пузырьков. Интенсивность образования пены и брызг на колпачковых тарелках зависит от скорости движения газа и глубины погружения колпачка в жидкость. Колпачковые тарелки изготовляют с радиальным или диаметральным переливами жидкости. Колпачковые тарелки устойчиво работают при значительных изменениях нагрузок по газу и жидкости. К их недостаткам следует отнести сложность устройства и высокую стоимость, низки предельные нагрузки ею газу, относительно высоко гидравлическое сопротивление, трудность очистки.

Клапанные тарелки. Принцип действия клапанных тарелок состоят в том, что свободно лежащий что свободно лежащий над отверстием в тарелке круглый клапан с изменением расхода газа своим весом автоматически регулирует величину площади зазора между клапаном и плоскостью тарелки для прохода газа и тем самым поддерживает постоянной скорость газа при его истечении в барботажный слой.



1.3 Выбор грузоподъемного оборудования

Рис. 6 Расчетная схема

Определяем требуемую грузоподъемность крана

, (1)

Gтр - масса груза, т

Lцм - расстояние от основания до центра массы, м

Lc - расстояние от основания до места строповки, м

Lc = H0 - при строповке за вершину оборудования, м

N_k - количество кранов участвующих в подъеме оборудования, шт

Определение высоты подъема крюка для подъема оборудования

, (2)

где h_ф - высота фундамента, м

h₀ - высота оборудования до места строповки, м

h_c - длинна стропа соединяющего груз с крюком крана, м

Выбираем монтажный кран марки СКГ 160 с длинной стрелы 30м, грузоподъемностью 82т и вылетом крюка 50м.

Рис. 7 Грузовысотная характеристика крана СКГ-160

2.2 Расчет системы дотяжки

Рис. 8 Расчетная схема дотяжки

Определяем усилие в дотяжке

, (3)

где G₀ - масса оборудования, т

a - плечо

b - плечо

Усилие, действующее на крюке подвижного блока полиспаста

(4)

Усилие на неподвижном блоке

, (5)

Подбираем подвижный и неподвижный блоки по большему значению усилия

Грузоподъемность - 1000 кН

Количество роликов в блоке - 5 шт. (общее количество роликов 10 шт.)

Диаметр роликов 750 мм

Масса блока - 1760 кг (общая масса 3520 кг)

Длинна полиспаста в стянутом виде - 3500 мм

Усилие в сбегающей нити полиспаста

, (6)

где m_n - общее количество рабочих роликов без учета отводных, шт

- коэффициент полезного действия полиспаста с учетом отводных блоков

кн

Рассчитываем разрывное усилие в канате

. (7)

где S - усилие в канате, кН

k_з - коэффициент запаса прочности каната

Выбираем канат для полиспаста марки ЛК-РО

6х36(1+7+7/7+14)+1о.с.

Маркировочная группа - 1960 МПа

Диаметр каната - 23.5 мм

Разрывное усилие - 338 кН

Масса 1000м - 2130 кг

Определяем длину каната для полиспаста

, (8)

, (9)

(10)

(11)

где m - общее число роликов

H - длинна полиспаста в растянутом виде, м

h₁ - величина сокращения полиспаста, м

h₂ - длинна полиспаста в стянутом виде, м

D_р - диаметр ролика, м

l₁ - длинна сбегающей нити полиспаста, м

l₂ - длинна запаса каната, м

Суммарная масса полиспаста

, (12)

, (13)

где G_б - масса обоих блоков полиспаста, кг

G_к - масса каната для полиспаста, кг

G_1000м - масса 1000 м каната, кг

Усилие, действующее на канат, закрепляющий неподвижный блок полиспаста, работающего под наклоном (при сбегающей ветви каната с подвижного блока)

, (14)

Разрывное усилие каната для закрепления неподвижного блока

, (15)

где m - число ветвей в стропе, шт

Выбираем канат для закрепления неподвижного блока марки ЛК-РО

6х36(1+7+7/7+14)+1о.с.

Маркировочная группа - 1960 МПа

Диаметр каната - 25.5 мм

Разрывное усилие - 383 кН

Масса 1000м каната - 2495 кг

Подбираем лебедку по усилию S_n

Тип лебедки ЛМН-12

Тяговое усилие - 125 кН

Канатоемкость - 800 м

Диаметр барабана - 750 мм

Масса лебедки с канатом - 5643 кг

Определяем требуемую массу якоря для закрепления лебедки

Рис. 9 Расчетная схема якоря

, (16)

(17)

(18)

где N - нагрузка на якорь

N₁ - горизонтальная составляющая нагрузки

N₂ - вертикальная составляющая нагрузки

б - угол наклона тяги якоря к горизонту

k_y - коэффициент устойчивости якоря от сдвига

G_л - масса лебедки, кг

Определяем требуемое число бетонных блоков для якоря

, (19)

где q_б - масса одного блока, шт

Таблица 1

Блоки бетонные

Масса блока	Соответствующий размер рамы с упорами, на которую устанавливается блок, м
1.5	2.8Ч4.7
4.5	4.2Ч5
7.5	5.2Ч6.2

Масса якоря

, (20)

где m - число блоков, шт

Проверка якоря на опрокидывание

(21)

(22)

где b - плечо удерживающего момента

a - плече опрокидывающего момента от усилия в тяге

1.4 Описание технологической установки

Рис. 10 Принципиальная схема блока атмосферной перегонки нефти установки ЭЛОУ-АВТ-6:1-отбензинивающая колонна;2- атмосферная печь; I-нефть с ЭЛОУ; II-легкий бензин; III-газ

Блок атмосферной перегонки нефти высокопроизводительной, наиболее распространенной в нашей стране установки ЭЛОУ-АВТ-6 функционирует по схеме двухкратного испарения и двухкратной ректификации.

Обезвоженная и обессоленная на ЭЛОУ нефть дополнительно подогревается в теплообменниках и поступает на разделение в колонну частичного отбензинивания 1. Уходящие с верха этой колонны углеводородный газ и легкий бензин конденсируются и охлаждаются в аппаратах воздушного и водяного охлаждения и поступает в емкость орошения. Часть конденсата возвращается на верх колонны 1 в качестве острого орошения. Отбензиненная нефть с низа колонны 1 подается в трубчатую печь, где нагревается до требуемой температуры и поступает в атмосферную печь. Часть отбензиненной нефти из печи возвращается в низ колонны в качестве горячей струи.



2. Механическая часть

2.1 Выбор конструкционных материалов

Для корпуса аппарата выбираем по рекомендациям листовую сталь марки 16 ГС по ГОСТ 10885-5, для которой технические требования по ГОСТ 10885-5; рабочие условия: tR = 240°С; р=0,5 МПа. Виды испытаний и требования по ГОСТ 10885-5 (испытания проводятся на заводе-поставщике металла по требованию заказчика). При выборе материала было учтено следующее: коррозионные свойства среды. При заданных рабочих параметрах скорость коррозии составляет менее 0,1 мм/год. технологические свойства используемого материала: свариваемость, пластичность и другие. влияние конструкционного материала на качество исходной смеси и продуктов разделения. технико-экономические соображения: нержавеющая сталь широко применяется в химическом машиностроении и других отраслях промышленности. Сварка автоматическая. Тип электрода по ГОСТ 10052-5 -Э-04Х20Н9. Опоры цилиндрические. Материал деталей опор должен выбираться из условий эксплуатации и в соответствии с техническими требованиями ОСТ 26-91-4.

2.2 Определение расчетных параметров

Рабочая и расчетная температура

Расчетная температура T_R - это температура для определения физико-механических характеристик конструкционного материала и допускаемых напряжений. Она определяется на основании теплового расчета или результатов испытаний. Если при эксплуатации температура элемента аппарата может повысится до температуры соприкасающейся с ним среды, расчетная температура принимается равной рабочей, но не менее 20 °С. Проектируемый аппарат снабжен изоляцией препятствующей охлаждению или нагреванию элементов аппаратов внешней средой.

Рабочая температура аппарата Т=240 °С.

Расчетная температура Т_Р =240°С.

Рабочее, расчетное и условное давление

Рабочее давление P - максимальное избыточное давление среды в аппарате при нормальном протекании технологического процесса без учета допускаемого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного устройства P=0,5МПа.

Расчетное давление P_R - максимальное допускаемое рабочее давление, на которое производится расчет на прочность и устойчивость элементов аппарата при максимальной их температуре. Как правило, расчетное давление может равняться рабочему давлению.

Расчетное давление может быть выше рабочего в следующих случаях: если во время действия предохранительных устройств давление в аппарате может повыситься более чем на 10% от рабочего, то расчетное давление должно быть равно 90% давления в аппарате при полном открытии предохранительного устройства; если на элемент действует гидростатическое давление от столба жидкости в аппарате, значение которого свыше 5% расчетного, то расчетное давление для этого элемента соответственно повышается на значение гидростатического давления.

2.3 Определяем толщину стенки цилиндрической обечайки аппарата

работающего под внутренним избыточным давлением и определяем величину пробного давления при гидроиспытаниях, допускаемое внутреннее давление в рабочих условиях и в условиях гидроиспытаний.

Исходные данные для расчета:

D-внутренний диаметр обечайки, мм;

Н-высота обечайки, мм;

Р_раб- рабочее давление, МПа;

Т_раб- температура среды в резервуаре, єС;

П- скорость коррозии, мм/год;

Материал аппарата-16ГС

Среда- нетоксичная, некоррозионная

1.Определяем расчетную температуру стенки аппарата:

При Т>20єС,Т_расч=Т_раб=240 єС (23)

2. Определяем допускаемое напряжение для материала аппарата в рабочих условиях и в условиях гидроиспытаний:

а)в рабочих условиях

[?]=?·?^*, (24)

где ?^*-определяем по табл.

?-поправочный коэффициент для литых аппаратов равен 0,7-0,8 для сварных равен 1;

[?]=1·145=145

б)в условиях гидроиспытаний

[?]_и=?_т²⁰/1,1, (25)

где ?_т²⁰-определяем по таблице.

[?]_и=

3.Опрделяем расчетное значение внутреннего избыточного давления в рабочих условиях:

Р_расч=Р_раб+Р_г (26)

где Р_г=p·g·Н-гидростатистическое

где p-плотность среды, кг/м³;

g-ускорение свободного падения,м/с²;

Н-высота столба жидкой среды в аппарате, м.

Если Р_г составляет менее 5% от

Р_раб,то Р_расч=Р_раб

Р_г=1000·9,81·7,26=71220,6Па=0,712 МПа

1,1-100%

х - 5%х=

Так как 0,712 МПа>0,0025 МПа, то Р_расч=0,5+0,712=1,212 Мпа

4.Определяем пробное давление при гидроиспытаниях:

для сварных аппаратов

Р_пр=maх{1,25·Р_расч;Р_расч+0,3}; (27)

где [?]₂₀=?·?^*

где ?^*-определяем по табл.для материала аппарата при 20 єС

1,25·Р_расч=1,25·1,212·=1,91 МПа

Р_рас+0,3=1,212+0,3=1,512 МПа

Р_пр=max{1,91;1.512}=1.91 Мпа

5.Определяем расчетную и исполнительную толщину стенки аппарата:

S_рас=max (28)

=

=

S_рас=max{2,09;2,1,59}=2,09 мм

S= S_рас+с

с=с₁+с₂+с₃

с=2+0,1+0,3=2,4 мм

S=2,09+2,4=4,49 мм

Принимаем S=5мм

6.Определяем допускаемое внутреннее давление:

а)в рабочем состоянии

[Р]= (29)

[P]>P_pac

[P]==0.75

0.75>1.1-условие выполняется

[P]_и>Р_пр

[P]_и=

1,5>1,91-не выполняется

Толщину стенки увеличиваем для выполнения условия прочности

Принимаем S=7 мм

[Р]=

1,3>0,5-условие выполняется

[Р]_и=

2,7>1,91-условие выполняется

7.Проверяем условие применимости формулы:

(30)

Определяем толщину стенки эллиптического днища аппарата, работающего под внутренним избыточным давлением и проверяем условия прочности.

1. Определяем расчетную температуру стенки аппарата:

при Т>20єС,Т_р=Т=240єС (31)

2.Определяем допускаемое напряжение для материала аппарата в рабочих условиях:

[?]=?·?* (32)

[?]=1·145=145

3.Определяем расчетную толщину стенки по формуле:

S_p= (33)

S_p=

4.Определяем исполнительную толщину стенки

S=S_p+c (34)

c=c₁+c₂+c_№

c=2+0,03+0,1=2,13

S=2+2,13=4,13мм

5.Определяем допускаемое внутреннее избыточное давление по формуле:

[P]= (34)

[P]=

Применимость формулы проверяем по условию:

6.Проверяем условие прочности:

[Р]> Р_в.р (35)

0,57>0,5

Выбор фланцевого соединения при заданных рабочих параметрах, подбор крепежных деталей и определение расчетной болтовой нагрузки на фланец.

1.Выбор фланцевого соединения

Тип фланцевого соединения выбирается в зависимости от рабочего давления и диаметра условного прохода штуцера

Назначение фланцев- Для труб и трубной арматуры

Тип фланцев- Стальные плоские приварные с выступом и впадиной

Стандарт ГОСТ 12828-67

Основные геометрические размеры фланцев для труб и трубной арматуры-D_y=200мм; D_ф=315 мм; D_Б=280 мм; D₁=258 мм; D₂=250 мм; D₄=222 мм; D₆=225 мм; h=19 мм; h₁=18 мм; h₂=18 мм;d=18 мм;z=8

Материал фланцев и крепежных деталей как корпус аппарата 16ГС

Тип прокладки выбирается в зависимости от формы сопрягаемой поверхности выбранного фланцевого соединения

Конструкция прокладки- плоская неметаллическая.

Материал прокладки выбирается в зависимости от рабочего давления, температуры и свойств среды-паронит

2. Расчет болтовой нагрузки фланцевого соединения:

2.1 Определяем нагрузку на болты фланцевого соединения, находящегося под давлением среды:

Q_б¹=·(d_в+(2b/3))³·Р_раб+р·D_c·b₀·m· Р_раб, (36)

где d_в- внутренний диаметр прокладки, мм;

b=(D- d_в)/2-ширина прокладки, мм;

D_c= d_в+ b-средний диаметр прокладки, мм;

b₀-расчетная ширина прокладки, мм; Определяется в зависимости от конструкции прокладки; для плоской прокладки b₀= b при b<0,012 м, при b>0,012 м b₀=1,1v b; для прокладки овального сечения b₀= b/4;

m-коэффициент удельного давления на прокладку.

b= мм=0,018 м

D_c=222+18=240 мм=0,240 м

b₀=0,018 м

Q_б¹=³·0,5+3,14·0,240·0,018·2,5·0,5=0,017 МПа

Определяем нагрузку на болты фланцевого соединения, не находящегося под давлением среды, обеспечивающую смятие прокладки для надежной герметичности:

Q_б²=р· D_c·· b₀·q_пр, (37)

q_пр- давление на поверхность прокладки, МПа.

Q_б²=3,14·0,240·0,005·20=0,075 Мпа

Выбираем максимальное значение:

Q_б=max{ Q_б¹; Q_б²} (38)

Q_б=max{0,087;0,075}=0,087 Мпа

Определяем нагрузку, приходящуюся на один болт:

q_б= (39)

где n_б- число болтов

q_б=

Определяем внутренний диаметр резьбы:

d₁= (40)

где [?]_б-допускаемое напряжение для материала болта при рабочей температуре, Мпа

d₁==0,01

Определяем уточненное значение нагрузки на один болт:

q_б¹= (41)

q_б¹==0,367

Определяем минимальную нагрузку на болты:

Q_min=n·q_б¹ (42)

Q_min=8·0,367=2,936 Мпа

Параметры фланца (толщину диска, сварные швы) рассчитаем по расчетной нагрузке:

Q_p= (43)

Q_p==1,51 Мпа

Расчет отверстия не требующего укрепления, проверка укрепления выреза утолщением стенки цилиндрической обечайки и патрубка штуцера, определение геометрических размеров укрепляющего кольца.

1. Определяем расчетный диаметр отверстия в стенке обечайки:

d_p=d+2c₅ (44)

d_p=200+2·2=204 мм=0,204 м

2. Определяем наибольший диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления, при наличии избыточной толщины стенки обечайки:

d₀=2, (45)

где S_p-расчетная толщина стенки обечайки, мм.

D_p-расчетный внутренний диаметр укрепляемого элемента. Для отверстия, расположенного на обечайки и стандартном эллиптическом днище, у которого Н=0,25 D, D_р=D

d₀=2=0,2101

Расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию d_p< d₀

0,204<0,2101-условие выполняется



3. Монтажная часть

3.1 Транспортировка ректификационной колонны, аппарат до места монтажа

Транспортировка -- процесс перемещения груза/объекта в место назначения, посредством тех или иных транспортных средств.

Негабаритный груз -- это такой груз, весогабаритные параметры которого превышают допустимые при транспортировке размеры и установленные правилами дорожного движения нормы. Другими словами, негабаритный размер -- это такой размер груза, который невозможно поместить в стандартное транспортное средство.

В нашем случае грузом является ректификационная колонна. Её параметры:

Д=1000м

Транспортировка колонны будет осуществляться с помощью автотранспорта.

Основные документы, регулирующие перевозку негабаритных грузов автомобильным транспортом в Российской Федерации:

1. Правила дорожного движения

2. Правила перевозок грузов автомобильным транспортом

3. Правила обеспечения безопасности перевозок пассажиров и грузов автомобильным транспортом и городским наземным электрическим транспортом.

Согласно правилам дорожного движения (ПДД) и правилам перевозок грузов автомобильным транспортом, перевозка негабаритных грузов должна производиться транспортным средством с размерами, не превышающими 2,55 м в ширину, 20 м в длину (включая прицеп) и 4 м в высоту от проезжей части с учётом груза.

Параметры автопоезда с грузом превышает допустимые, поэтому для проезда такого автопоезда требуется специальное разрешение и специальный пропуск.

Перевозка негабаритного груза представляет собой сложный и в некоторых случаях опасный процесс, поэтому:

· груз должен быть размещён таким образом, чтобы не ухудшать и не ограничивать обзор водителя

· груз не должен негативно влиять на устойчивость используемого транспортного средства, то есть должен быть закреплён по всем правилам безопасности и не должен провоцировать опрокидывание транспорта во время передвижения

· груз не должен затруднять управление транспортным средством

· груз не должен препятствовать восприятию сигналов, подаваемых водителю участниками дорожного движения, не должен загораживать светоотражатели, опознавательные знаки, осветительные устройства и другие приборы

· груз не должен производить шумы и другие звуковые помехи, не должен поднимать пыль при транспортировке, вредить дорожному покрытию и окружающей среде

· во время движения водитель обязательно должен осуществлять контроль размещения, крепления и состояния перевозимого груза.

3.2 Описание способов монтажа. Монтаж оборудования

Подъем аппарата методом поворота вокруг шарнира выполняется в следующей последовательности:

1) произвести пробный отрыв верха аппарата от опор на 200-300 мм с выдержкой в течение 15 мин и проверкой состояния оснастки и грузоподъемных средств;

2) работая грузоподъемными средствами, в соответствии с циклограммой подъема повернуть аппарат на угол, не доходящий на 5-10 ° до положения неустойчивого равновесия;

3) включить в работу тормозную оттяжку, создав в ней нагрузку, равную 20-30% расчетной

4) с помощью грузоподъемных средств перевести аппарат через положение неустойчивого равновесия, передав нагрузку на тормозную оттяжку;

5) попуская тормозную оттяжку (систему) и ослабляя полиспасты грузоподъемного средства, опустить аппарат в проектное положение.

1.2 Поворот вокруг шарнира с дотягиванием является разновидностью метода поворота вокруг шарнира и принимается в случае, когда грузоподъемные средства не имеют достаточных грузовысотных характеристик для вывода аппарата в проектное положение. При этом рационально использовать метод поворота вокруг шарнира о дотягиванием при угле подъема аппарата не менее 70°

1.3 При подъеме аппарата методом поворота с дотягиванием работа выполняется в следующей последовательности:

1) по п.1.1, подпункт 1;

2) поднять аппарат до предельного угла, обусловленного возможностями грузоподъемного сродства, используя указания п.1.1, подпункт 2;

3) включить в работу дотягивающую систему и передать на нее нагрузку от грузоподъемного средства;

4) допуская тормозную оттяжку, довернуть аппарат с помощью дотягивающей системы на угол, не доходящий на 5-10° до положения неустойчивого равновесия;

5) по п. 1.1, подпункт 3;

6) с помощью дотягивающей системы перевести аппарат через положение неустойчивого равновесия, передав нагрузку на тормозную систему;

7) по п. 1.1, подпункт 5;

3.3 Выбор опор

3.4 Проведение испытаний

Для крупногабаритных аппаратов значительной высоты, устанавливаемых на фундамент, выполняют пневматические испытания воздухом или инертным газом. Перед испытаниями аппарат подвергают тщательному осмотру, проверяя разъемные и сварочные соединения. Просвечивают все сварные швы. При пневматических испытаниях запрещается обстукивать аппарат. Плотность швов и разъемных соединений проверяют с помощью мыльного раствора. Порядок повышения и снижения пробного давления зависит от давления. Например, при давлении до 2 МПа продолжительность снижения давления -- 30 мин, при давлении от 5 до 10 МПа -- 90 мин.

Особенность испытаний горизонтальных аппаратов заключается в том, чтобы нагрузки на стенки аппарата от опор были не больше, чем расчетные. При укладке аппаратов на песчаные подушки необходимо обкапывать сварные швы, чтобы можно было наблюдать за ними.

После завершения всех строительно-монтажных работ производители работ готовят объект к сдаче заказчику. Оборудование должно вводиться в эксплуатацию опробованным и в состоянии полной готовности к нормальной работе.



4. Охрана труда

4.1 Меры безопасности при монтаже

При подготовке технологических аппаратов колонного типа к монтажу и перед их подъемом производители работ проверяют соответствие проекту производства работ грузоподъемных механизмов, канатов стропов, якорей, а так же соответствие их всех поднимаемых грузов.

Перед подъемом необходимо убедиться в надежности установленных площадок, лестниц и обвязывающих аппарат трубопроводов, а также в том, что выступающие части аппаратов и сами аппараты не задевают за конструкции подъемных механизмов и сооружений, расположенных вблизи.

Колонны, масса которых близка к грузоподъемности механизма, следует поднимать в два приема. Сначала груз поднимают на высоту 20..30 см и таком положении проверяют подвеску и устойчивость аппарата. Затем осуществляют основной подъем. Канат должен огибать захватное устройство, при этом отношение диаметра захватного устройства к диаметру каната при установке вант и полиспастов должно быть не менее 4. В противном случае используют коуши, подкладки или переходные устройства.

В процессе подъема контролируют отклонение полиспастов (угломерами)

Наклон мачт, подъемников, шевров (угломером или теодолитом) высоту подъема и скорость ветра.

Работу прекращают при плохой видимости при скорости ветра более 9м/с. Аппараты следуют закреплять от раскачивания, самоопускания при вынужденной остановке подъема. Необходимо следить, чтобы аппарат не соприкасался с грузоподъемными средствами и близко расположенными конструкциями. Поднимают груз, поворачивают платформу и перемещают краны по сигналам такелажника. Сигнал «Стоп» выполняется немедленно. Расстроповку аппаратов производят после их надежного закрепления.

Запрещается открывать от грунта заземленный и примерзший груз, стаскивать, не приподнимая, оборудования с опорных конструкций, волочить или подтаскивать груз при косом положении полиспаста, выравнивать, поправлять стропы, оттягивать груз в проемы без применения специальных приемных площадок, вытаскивать стропы из - под аппарата с помощью крюка, поднимать аппараты вместе с людьми и поддерживать их руками

4.2 Пожарная безопасность

На монтажных площадках должны соблюдаться действующие правила, технические нормы и инструкции по пожарной охране.

Проходы и запасные выходы не должны загромождаться, доступ к установленным пожарным кранам шлангам огнетушителям и ящикам с песком должен быть свободным. В случае возникновения пожара необходимо немедленно вызвать пожарную охрану и принять меры по ликвидации огня, а так же предупредить его распространение всеми имеющими подручными средствами.

Воспламеняющиеся жидкие горючие вещества (бензин, керосин, д.р.) или промасленные материалы тушат пенным огнетушителям или песком.

При загорании электропроводки линию немедленно обесточивают, Горящие деревянные предметы, бумагу, спецодежду тушат водой из пожарных шлангов.

Запрещается пользование открытым огнем на расстоянии менее 20 м от места хранения легковоспламеняющихся веществ. Запрещается оставлять без надзора включенные электроприборы и механизмы.

При производстве газовой сварки и резки металлов руководствуются соответствующими разделами СНиП.

Расстояние между переносным генератором и местом обработки металла, а так же местоположением открытого огня должно быть не менее 10 м. На месте установки переносного генератора вывешивают предупредительные плакаты и надписи «Огнеопасно», «Не курить». Запрещается устанавливать ацетиленовые генераторы в помещениях, где имеются продукты, способные образовать с ацетиленом взрывчатое соединение, а также в эксплуатируемых котельных, кузницах и около мест всасывания воздуха компрессорами и вентиляторами. В случае возникновения пожара газогенераторном помещении для его тушения следует применять исключительно углекислотные огнетушители.

4.3 Охрана окружающей среды

Основные положения по технике безопасности. Правила техники безопасности, которыми руководствуются при монтаже оборудования, приведены в Строительных нормах и правилах (СНиП Ш-А. 11-70). Монтажные работы должны выполняться в соответствии с проектом производства работ. В проекте производства работ предусматривают создание условий для безопасного выполнения работ как на строительной площадке в целом, так и на отдельных рабочих местах.

Контроль за выполнением мероприятий по технике безопасности возлагается на генерального подрядчика; ответственность за безопасное ведение работ, выполняемых субподрядными организациями, возлагается на руководителей этих организаций.

Ответственность за соблюдением согласованных мероприятий по технике безопасности несет администрация монтажной организации и предприятия, на территории которого производятся строительно-монтажные работы.

Территорию монтажной площадки и рабочие места перед началом работ очищают от строительных материалов и мусора, а зимой -- от снега и льда.

Проезды, проходы и подкрановые пути следует содержать в чистоте и не загромождать.

...