Модернизация ректификационной колонны

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Ректификацией называется процесс разделения смеси углеводородов на составляющие её компоненты путем многократного испарения легких и многократной конденсации тяжелых компонентов, находящихся в данной смеси.

Процесс ректификации является диффузионно-контактным, непрерывным, противоточным процессом, изменяющим в желательном направлении составы текущих навстречу друг другу, многократно контактирующих между собой насыщенных жидких и паровых потоков, путем осуществления между ними теплообмена и массообмена.

В результате теплообмена (энергообмена) между контактирующими фазами выравниваются их температуры, а в результате массообмена концентрации фаз приобретают равновесное значение и процесс взаимодействия фаз прекращается, система приходит в состояние установившегося равновесия. Благодаря имеющей место значительной разности в плотностях жидкости и пара равновесные фазы легко могут быть разделены и процесс продолжен дальше путем нового контактирования этих фаз другими жидкими и паровыми потоками неравновесными с ними.

Такое повторное, последовательное контактирование движущихся навстречу друг другу потоков, осуществляется в ректификационных колоннах на тарелках, представляющих собой единичные ступени контактных фаз [1].

1. Литературный обзор

Основным аппаратом перегонки являются ректификационные колонны, представляющие собой вертикальные цилиндрические аппараты, снабжённые внутри ректификационными тарелками и другими вспомогательными устройствами в виде отбойников разных конструкций, маточников для ввода сырья и орошения и штуцеров для отбора фракций.

Ректификационные тарелки расположены горизонтально на определенном расстоянии друг от друга и служат для создания лучшего контакта между парами, идущими снизу вверх, и жидкостью, передвигающейся сверху вниз.

В результате теплообмена, массообмена и многократного испарения и конденсации компонентов движущейся среды пары по мере их продвижения вверх обогащаются низкокипящими компонентами, а жидкость, опускаясь вниз, насыщается постепенно высококипящими составными частями.

Отбойные устройства устанавливают в определенных местах по высоте ректификационных колонн для отделения от паров увлекаемых ими частиц жидкости.

Маточники представляют собой трубчатые устройства с отверстиями и служат для равномерного распределения по сечению колонны дополнительно подаваемых в случае необходимости паров или жидкости.

Ректификационные колонны на нефтезаводах устанавливают на открытом воздухе.

Ректификационные колонны могут работать под избыточным давлением или под вакуумом. Это является одним из признаков, по которому классифицируются рассматриваемые аппараты.

1.1 Типы внутренних устройств

В промышленности применяют колпачковые, ситчатые, насадочные, пленочные трубчатые колонны и центробежные пленочные ректификаторы. Они различаются в основном конструкцией внутреннего устройства аппарата, назначение которого - обеспечение взаимодействия жидкости и пара. Таким образом, более подробно рассмотрим виды и конструкции тарелок.

По способу передачи жидкости с тарелки на тарелку различают два основных типа: тарелки со специальными переточными устройствами и тарелки провальные.

У тарелок со специальными переточными устройствами жидкость перетекает с тарелки на тарелку через специальные каналы, причём отдельно от потока пара. В зависимости от нагрузки по жидкости и технологического назначения колонны переток жидкости с тарелку на тарелку может осуществляться одним, двумя и более потоками. В пределах полотна тарелки жидкость может течь по горизонтальной или слегка наклонной в сторону слива поверхности в одном уровне или каскадом, а на смежных тарелках - в разных или в одном направлениях [1].

У тарелок провального типа пар и жидкость проходят через одни и те же каналы, при этом места стока и жидкости и прохода паров случайным образом перемещаются по площади тарелки.

По характеру диспергирования взаимодействующих фаз различают также тарелки барботажного и струйного типов. На тарелках пар (газ) проходит через слой жидкости, диспергируясь на мелкие пузырьки и струи, которые с большой скоростью движутся в жидкости. При этом образуется газожидкостная система, называемая пеной. Если пар является дисперсной фазой, а жидкость сплошной, то такой режим взаимодействия фаз называется барботажным. Тарелки, реализующие этот режим работы, называются барботажными. Контакт между фазами осуществляется главным образом по схемам перекрестного тока (тарелки с переливными устройствами) или противотока (провальные тарелки).

Барботажные участки тарелок, то есть участки, на которых происходит контакт паровой фазы рабочей среды с жидкой, занимают часть живого сечения колонны. В остальной же части, составляющей примерно 0,2 - 0,38 поперечного сечения колонны, расположены переливные устройства. Во избежания проникновения паров в вышележащие тарелки через переливное устройство установлен гидравлический затвор. Пары проходят вверх только через отверстия или щели в барботажной части тарелок и, проконтактировав со слоем жидкости, продолжают своё движение вверх.

Рисунок 1.1 - Пример движения потоков в тарелке

Барботаж паровой фазы через жидкую и, следовательно, контакт движущихся сред на тарелке происходит по всему поперечному сечению колонны. Пары движутся вверх, а жидкость стекает вниз, как правило, через одни и те же отверстия или щели в тарелках. На тарелках удерживается слой жидкости, высота которого определяется перепадом давлений паров над и под тарелкой, то есть подпором паров, идущих снизу. Излишняя жидкость, непрерывно поступающая с вышележащей тарелки, проваливается через отверстия или щели в тарелке.



Рисунок 1.2 - Клапанная тарелка

При больших скоростях пара жидкость становится дисперсной фазой, а пар сплошной, контакт между фазами осуществляется на поверхности капель и струй жидкости, с большей скоростью движущихся в межтарельчатом пространстве. Этот режим называется струйным, а контактные устройства, основанные на этом принципе взаимодействия фаз, - струйными [1].

1.1.1 Колпачковые желобчатые тарелки

Тарелки этого типа применяются в колоннах диаметром от 1000 мм и более при расстояниях между тарелками 450 мм и более. Рабочая часть тарелки, укомплектована съемными желобами и колпачками. Для перетока жидкости служат переливные устройства (одно- или двухпоточные). Основные размеры тарелок регламентированы отраслевой нормалью Н 439 - 58. Вплоть до настоящего времени тарелки этого типа находятся в эксплуатации в колоннах различного технологического назначения. Единственным их практическим преимуществом является относительно небольшое число желобов и колпачков, которые требуется устанавливать при монтажных и ремонтных работах. В остальном все показатели этих тарелок низки, поэтому тарелки желобчатого типа повсеместно заменяют более современными.

1.1.2 Колпачковые тарелки с капсульными колпачками

Тарелки этого типа могут быть установлены в колоннах диаметром 400 мм и более, расстояние между тарелками от 200 мм и более. Тарелки могут иметь неразборную и разборную конструкции. Тарелки неразборной конструкции уплотнены в корпусе колонны периферийным сальником с набивкой из асбестового шнура.

В горизонтальном положении тарелки диаметром до 1000 мм устанавливают с помощью трех регулировочных винтов, опирающихся на кронштейны, приваренные к корпусу. Тарелки диаметром от 1200 до 1800 мм имеют опорное разъемное кольцо, прикрепляемое к корпусу колонны, на которое сверху крепится основание тарелки. Тарелки большого диаметра снабжены опорными балками, воспринимающими нагрузки от масс тарелки и жидкости. Основные размеры тарелок регламентированы ОСТ 26-01-282 - 71 и ОСТ 26-808 - 73. Для комплектации тарелок служат стандартные круглые колпачки диаметром 60, 80 и 100 мм по ГОСТ 9634 - 68.

По сравнению с желобчатыми колпачковые капсульные тарелки имеют примерно на 20 % большую производительность, высокую эффективность, широкий рабочий диапазон (более 4) и меньшую металлоемкость (от 60 до 90 кг/м2 против 110…130 кг/м2) .

Хотя по производительности тарелки этого типа уступают тарелкам других современных типов и сравнительно трудоемки в изготовлении и монтаже, они находят применение благодаря универсальности областей практического использования и неприхотливости в эксплуатации.

1.1.3 Клапанные прямоточные тарелки

Применяются в колоннах диаметром 1000 мм и более при расстоянии между тарелками не менее 450 мм. Размеры тарелок регламентированы ОСТ 26-02-1401 - 76 и ОСТ 26-02-1402 - 76. По сравнению с S-образными тарелками они позволяют повысить производительность колонн примерно на 20…25 %. Диапазон, рабочих нагрузок более 4. В области саморегулируемой работы клапанов тарелки обладают относительно небольшим сопротивлением. Металлоемкость составляет от 55 до 80 кг/м2.

1.1.4 Жалюзийно-клапанные тарелки

Размеры регламентированы ОСТ 21-01-417 - 72. Тарелки применяются в колоннах диаметром 1000 мм и более при расстоянии между тарелками, составляющем не менее 450 мм.

Рабочие характеристики практически аналогичны характеристикам клапанных прямоточных тарелок.

2. Обоснование темы проекта

Развитие промышленных ректификационных установок является актуальной задачей и требует усовершенствования. Ректификационные аппараты являются одним из важнейших видов оборудования химической и нефтехимической промышленности. В связи с этим возникла необходимость модернизации ректификационной колонны К-1, предназначенной для подготовки сырья установки ГО-4. Повысить качество выходящего кубового продукта 180 С - КК за счет повышения содержания бензиновой фракции (фракции НК-105 С), отгоняемой с верха колонны из многокомпонентой смеси в продукте ректификации, не изменяя при этом геометрические размеры аппарата, его технологические параметры.

Обеспечение более эффективного контактирования фаз в ректификационной колонне можно достичь путем замены внутренних устройств (тарелок), обладающих: высоким к.п.д., малым гидравлическим сопротивлением, устойчиво работать при значительном колебании расходов пара и жидкости. Также тарелки должны быть просты по конструкции, удобны в эксплуатации и иметь малый вес.

Предлагается заменить колпачковые тарелки трапециевидно-клапанными. Положительный эффект разделения будет достигаться за счёт более высокого коэффициента полезного действия клапанных тарелок по сравнению с колпачковыми. Также клапанные тарелки менее трудоемки в изготовлении и монтаже и имеют меньший вес.

При изготовлении трапециевидно-клапанных тарелок наибольшую слож-ность представляет собой изготовление полотен тарелок. В связи с тем, что изготовление полотен тарелок другими методами обработки затруднительно из-за сложности формы, а для изготовления колонны К-1 потребуется 30 шт. тарелок возникла потребность в разработке штампа для пробивки трапециевидных отверстий в полотнах тарелок.

Изготовление полотен тарелок штамповкой отверстий позволит получить трапециевидные отверстия с достаточно высокой точностью размеров, без последующей механической обработки, а также экономичное использование материала и сравнительно небольшие отходы. В результате применения штампа увеличивается производительность труда, обеспечивается массовый выпуск и снижается стоимость изготавливаемых деталей.

Вышеприведенные доводы являются достаточным основанием для прове-дения работ по модернизации и разработке технологии изготовления тарелок ректификационной колонны К-1.

3. Технологическая часть

3.1 Описание технологической схемы

Принципиальная технологическая схема блока подготовки сырья установки гидроочистки представлена на чертеже (ОПНН-240801.65-01.00.000 Т3).

В отстойник Е-25 совместно с конденсатом поступает бензин установок гидроочистки дизельного топлива и гидрокрекинга из емкости Е-9 установки ГО-2, некондиционный продукт из емкости Е-7 установки Л-35-11-1000 через расходомер, а также бензин из С-6.

Отстоявшаяся вода в отстойнике Е-25 через клапан-регулятор раздела фаз дренируется в промышленную канализацию (ПрК-23). Клапан-отсекатель на линии сырья служит для прекращения поступления сырья в Е-25 в случае повышения уровня в Е-25 более 85 %.

Отстоявшийся Оренбургский конденсат из отстойника Е-25 насосом Н-1(Н-2) подается двумя параллельными потоками: I поток через клапан-регулятор расхода загрузки колонны К-1 подается в трубное пространство Т-1, Т-1а, Т-2, где соответственно нагревается за счет встречного потока бокового погона колонны К-1, за счет тепла фракции 180 С-КК, поступающей с низа К-1, за счет встречного потока циркуляции горячей струи колонны К-1 и поступает на 6-ю или 10-ю тарелку колонны К-1.

Температура низа колонны К-1 регулируется за счет горячей струи, работающей по схеме: К-1 > Н-7,8 > межтрубное пространство теплообменника Т-2 (или минуя его) > П-1 > К-1.

Общий расход горячей струи колонны К-1 регистрируется прибором. При снижении общего расхода горячей струи ниже 100 м3/ч закрывается электрозадвижка № 1 на подаче топлива в печь П-1.

На входе в печь П-1 поток горячей струи разделяется на четыре потока, которые параллельно проходят камеру конвекции и радиации, на выходе из печи П-1 потоки объединяются в один и горячая струя направляется в колонну К-1.

Расход горячей струи поддерживается не ниже 120 м3/ч.

Температура горячей струи по каждому потоку на выходе из печи П-1 не выше 300 С регистрируется на многоточечном потенциометре. Регулирование количества продукта по потокам П-1 производится клапанами регуляторами расхода, установленными на входе каждого потока в П-1.

Давление топливного газа в печь П-1 регулируется автоматически регулятором давления, клапан которого установлен на трубопроводах подачи газообразного топлива к форсункам печи П-1 с коррекцией по температуре выхода продукта из печи. При падении давления топливного газа перед форсунками печи П-1 до 0,25 МПа и разрежения в камере сгорания печи П-1 до 1 МПа закрывается клапан-отсекатель на линии топливного газа к форсункам печи.

Температура перевалов печи П-1 не более 810 С регистрируется на многоточечном потенциометре.

Уровень внизу колонны К-1 регулируется автоматически регулятором уровня, клапан которого расположен на линии откачки избытка фракции 180 С-КК. Основная часть фракции 180 С-КК с низа колонны К-1 подается в качестве горячей струи в колонну К-1, где поддерживается температура не более 250 С, а избыток с выкида насоса Н-7 (Н-8) поступает в межтрубное пространство теплообменника Т-1а, где отдает тепло сырью, идущему в колонну К-1, затем поступает в воздушный холодильник ВХ-1 и через клапан-регулятор уровня в колонне К-1 отводится с установки.

Имеется возможность подачи фракции 180 С-КК в Е-25 по линии циркуляции, а также фракций НК-105 С (верх К-1) и 105-180 С (боковой погон К-1).

Количество фракции 180 С-КК, выводимой с установки, регистрируется прибором.

Боковой погон колонны К-1 с 13-й и 17-й тарелок направляется в межтрубное пространство теплообменника Т-1, где отдает тепло сырью. Пройдя теплообменник Т-1, или минуя его, боковой погон поступает на прием насоса Н-9 (Н-10). С выкида насосов Н-9(Н-10) боковой погон направляется через клапан-регулятор расхода через фильтры Ф-1 (Ф-2) в емкость Е-9 как сырье для блока гидроочистки.

С верха колонны К-1 при температуре не более 125 С пары фракции НК-105 С поступают в воздушные холодильники-конденсаторы ВХК-1, ВХК-2(1,2) под давлением не более 0,25 МПа, где охлаждаются и поступают в рефлюксную емкость Е-1. Отстоявшаяся вода из емкости Е-1 через клапан-регулятор раздела фаз периодически дренируется в промышленную канализацию (ПрК-11) или в подземную емкость Е-10. Газ с верха Е-1 отводится на установку ОГ и КГ, количество которого регистрируется прибором.

Давление в колонне К-1 поддерживается автоматически клапаном-регулятором давления, установленным на трубопроводе углеводородного газа с Е-1 на установку ОГ и КГ.

Фракция НК-105 С из емкости Е-1 забирается насосом Н-5(Н-6) и часть её через клапан-регулятор расхода подается на орошение колонны К-1 на 30-ю тарелку. Температура верха К-1 регистрируется прибором. Балансовый избыток фракции НК-105 С с выкида насоса Н-5(Н-6) через клапан-регулятор уровня в емкости Е-1 поступает вместе с боковым погоном колонны К-1 в фильтры Ф-1,2 и далее в емкость Е-9 как сырье для блока гидроочистки. Имеется возможность сброса углеводородного газа из емкости Е-1 на факел вручную.

При необходимости имеется возможность боковой погон колонны К-1 и фракции НК-105 С (верх К-1) после клапана-регулятора расхода бокового погона направить непосредственно на прием сырьевых насосов Н-13…18 (обратным ходом по линии бензина с парка АВТ).

Возможен прием бензина с парка АВТ на прием насосов Н-13…18 или непосредственно в Е-9, бензина с ТК-2 непосредственно в трубопровод Е-9 через расходомер.

Количество бензина с ТК-2, парка АВТ регистрируется на щите.

Нестабильный бензин с ЭЛОУ-АВТ-4 закачивается в Е-9 через расходомер и фильтры Ф-1,2.

Печь П-1 предназначена для подогрева низа колонны К-1 путем циркуляции части нижнего продукта колонны К-1 по змеевикам печи. Печь П-1 состоит из конвекционной и радиантной камер [3].

3.2 Материальный баланс и расчёт процесса ректификации

Цель расчёта: доказать, что после замены колпачковых тарелок на клапанные содержание бензиновой фракции (фракции НК-105) в колонне К-1 из многокомпонентой смеси в продукте ректификации составит не менее 98…99 % массовых.

Исходные данные:

Потери компонента в потоке с другими компонентами не более 10 % массовых.

Состав сырья - 1 компонент 50 % массовых, 2 компонент 20 % массовых, 3 компонент 30 % массовых.

Название и физико-химические свойства компонентов сырья приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Физико-химические свойства компонентов сырья

№ комп.	Компонент	Молекулярная масса компонента	Температура, єС
1	Фракция НК-105	71	67
2	Фракция 105-180	74	115
3	Газовый конденсат	87

3.2.1 Предварительный материальный баланс процесса ректификации

В существующем технологическом регламенте имеется допустимый предел колебаний расходных параметров:

- для питания не более 305 м3/ч;

- для бензиновой фракции 160 м3/ч;

- для бокового погона не более 25 м3/ч;

- для кубового остатка не более 110…120 м3/ч.

Плотность пара в верхней и нижней частях колонны

(3.1)

Объёмный расход пара

(3.2)

где - объёмный расход пара по результатам расчёта (Приложение А)

Допустимая рабочая скорость

 (3.3)

где С - коэффициент зависящий от конструкции тарелок, расстояния между тарелками h, рабочего давления в колонне, для клапанных тарелок при

h = 600 мм, С = 0,062;

Диаметры верхней и нижней частей колонны [2]

(3.4)

Принимаем диаметр для верхней части равный 3400 мм, для нижней - 3800 мм, что соответствуют действительным диаметрам колонны К-1.

3.2.2 Число практических тарелок

Колонна К-1 состоит из трёх секций с количеством теоретических тарелок nТ = 15 (с учётом глухой тарелки).

Число практических тарелок определим по формуле [10]

,(3.5)

где nТ - теоретическое число тарелок, nТ = 15 штук;

зср - коэффициент полезного действия клапанных тарелок, зср = 0,5.

Подставляя числовые значения, получим

Принимаем число практических тарелок n = 30.

Определим высоту тарельчатой колонны (расстояние между верхней и нижней тарелками) [10]

(3.6)

где n - число тарелок в колонне;

h - рекомендуемое расстояние между тарелками, h = 0,6…0,7 м;

Определим высоту колонны

, (3.7)

где Нк - расстояние между распределительной тарелкой и днищем, Нк = 2,7 м;

Нд - расстояние между опорной тарелки и днищем, Нд = 7,47 м;

Нт - высота тарелок, м.

Подставляя числовые значения, получим

что не превышает действительной высоты колоны К-1 равной 29,8 м.

3.2.3 Расчёт процесса ректификации

Расчёт процесса ректификации выполнен по программе "REKT" и представлен в Приложении А.

3.3 Гидродинамический расчет тарелки (на примере нижней тарелки)

Гидродинамический расчет двухпоточной тарелки выполняем по ОСТ 26-01-1488-83.

Исходные данные к расчету взяты с результатов расчёта процесса ректификации (Приложение А) и представлены в таблице 3.2.1.

Плотности жидкости и пара в зависимости от температуры принимаем в соответствии с источниками [2], [3].

Таблица 3.2.1 - Исходные данные

уж, Н/м	L, кг/ч	G, кг/ч	сж, кг/м3	сг, кг/м3	К3	К4
28,8·10-3	123242	257190	755	18,77	0,8	1,2

Определим диапазон устойчивой работы тарелки по формуле

(3.8)

Определим коэффициент, зависящий от поверхностного натяжения по формуле

(3.9)



Определим вспомогательные комплексы

(3.10)

(3.11)

откуда, подставив значения, получим

Определим объемную нагрузку по пару по формуле

(3.12)

м3/с;

Определим объемную нагрузку по жидкости по формуле

(3.13)

м3/с.

Определим допустимую скорость пара в колонне по формуле

 (3.14)

м/с.

Определим расчетный диаметр тарелки по формуле

(3.15)

м.

Принимаем D = 3800 мм для того, чтобы выполнялось условие удельной нагрузки, на единицу длинны периметра слива (и в том, числе по заданным размерам колонны).

Определим свободное сечение колонны по формуле

(3.16)

м2.

Определим скорость пара в колонне по формуле

(3.17)

м/с.

Определим фактор паровой нагрузки по формуле

(3.18)

 кг0,5/(м0,5·с).

Определим относительное рабочее сечение тарелки по формуле

(3.19)

где S2 - относительное сечение перелива, S2 = 4,1 % .

Подставив данные, получим

.

Допустимая скорость пара в рабочем сечении вычисляется по следующей зависимости

(3.20)

где -коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками, = 0,088.

Подставив значения в формулу (3.16), получим

Определяем значения следующих выражений

откуда, очевидно, следующее неравенство

= 0,41 > = 0,137.

Определим удельную нагрузку на единицу длины периметра слива по формуле

 (3.21)

где L2 - величина периметра слива, L2 = 1,50 м,

м2/с.

Определим подпор жидкости над сливным порогом по формуле

(3.22)

м.

Принимаем h5 = h9 = 0,04 м. Определим высоту газожидкостного слоя на тарелке по формуле

(3.23)

м.

Определим высоту сливного порога по формуле

(3.24)

м.

Определим динамическую глубину барботажа по формуле

(3.25)

 м.

Определим коэффициент, зависящий от глубины барботажа по формуле

(3.26)

.

Определим максимально допустимую скорость пара в свободном сечении тарелки по формуле

(3.27)

м/с.

Свободное расчетное относительное сечение тарелки определим по следующей зависимости

(3.28)

.

Выбираем по таблице f3 - относительное свободное сечение тарелки f3 = 7,2 % при f = 0,005 м. Принимаем = f3 = 7,2 %.

Определим фактор аэрации по формуле

 (3.29)

Определим коэффициент гидравлического сопротивления сухой тарелки по формуле

(3.30)

Определим гидравлическое сопротивление тарелки по формуле

(3.31)

Па.

Сравним полученное значение с допустимым значением перепада давления, для клапанных тарелок равным следующему значению

.

Определим высоту сепарационного пространства по формуле

 (3.32)

где, Н - расстояние между тарелками, Н = 0,65 м ;

К5 - коэффициент вспениваемости, К5 = 1.

Подставив значения в формулу, получим

м.

Определим межтарельчатый унос жидкости по формуле

(3.33)

Определим скорость жидкости в переливе по формуле

(3.34)

м/с.

Определим допустимую скорость жидкости в переливе

(3.35)

Проверим выполнение условия

> (3.36)

0,175 м/с > 0,097 м/с.

Условие (3.36) выполняется, расчёт выполнен верно.

Расчет процесса ректификации показал, что после замены колпачковых тарелок на клапанные содержание бензиновой фракции (фракции НК-105) в колонне К-1 из многокомпонентой смеси в продукте ректификации составляет 99 % массовых.

4. Расчетно-конструкторская часть

Цель расчета: провести сравнительный анализ веса аппарата с разными типами внутренних устройств (клапанных тарелок по сравнению с колпачковыми).

4.1 Расчет веса аппарата

4.1.1 Расчет веса аппарата с клапанными тарелками

Схема аппарата представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Схема аппарата

Вес аппарата при рабочих условиях рассчитывается по формуле

GA = GK + GИЗ + GНУ + GВУ + GЖ, (4.1)

где GK вес корпуса, кН;

GИЗ вес изоляции, кН;

GНУ вес наружных устройств, кН;

GВУ вес внутренних устройств, кН;

GЖ вес жидкости, кН.

GК = GЦ + GД, (4.2)

где GЦ вес цилиндрической части корпуса, кН;

GД вес днища, кН.

GЦ = ( (DВ1 + SЦ1) SЦ1 HЦ1 + (DВ2 + SЦ2) SЦ2 HЦ2) м g, (4.3)

где HЦ1, HЦ2 - высота цилиндрической части корпуса, HЦ1 = 19,87 м, HЦ2 = 7,9 м; SЦ1, SЦ2 толщина цилиндрической части корпуса, SЦ1 = SЦ2 = 0,014 м; м - плотность металла, кг/м3, м=7850 кг/м3.

GД = F SД м g, (4.4)

где F площадь днища, FД1 = 16,61 м2, FД2 = 13,38 м2;

SД толщина днища, SД = 0,02 м.

GЦ = (3,14 (3,8 + 0,014) 0,014 19,87 +

+ 3,14 (3,4 + 0,014) 0,014 7,9) 7850 9,81 =347,85 кН,

GД1 = 16,61 0,02 7850 9,81 = 25,6 кН.

GД1 = 13,38 0,02 7850 9,81 = 20,6 кН.

Подставив числовые данные в формулу, получим

GK = 347,85 + 25,6 + 20,6 = 394,05 кН.

Найдем вес изоляции цилиндрической части корпуса по формуле

GИЗ.Ц. = ( (DB1 + 2 SЦ1 + SИЗ.) SИЗ HЦ 1 +

+ (DB2 + 2 SЦ2 + SИЗ.) SИЗ HЦ2 ) из g, (4.5)

где SИЗ - толщина изоляции, SИЗ = 0,08 м;

из - плотность изоляции, с = 900 кг/м3,

GИЗ.Ц. = (3,14 (0,38 + 2 0,014 + 0,08) 0,08 19,87 +

3,14 (0,34 + 2 0,014 + 0,08) 0,08 7,9) 900 9,81 = 161,56 кН.

Найдем вес изоляции днищ по формуле

GИЗ.Д. = FД SИЗ из g, (4.6)

GИЗ.Д1 = 16,61 0,08 900 9,81 = 11,73 кН.

GИЗ.Д2 = 13,38 0,08 900 9,81 = 9,45 кН.

Определим общий вес изоляции по формуле

GИЗ = GИЗ.Ц. + GИЗ.Д1 + GИЗ.Д2 , (4.7)

GИЗ = 161,56 + 11,73 + 9,45 = 182,75 кН.

Вес внутренних устройств определяется по формуле

GВУ = 1,6nт Мт g, (4.8)

где nт число тарелок, nт = 30 шт.;

Мт масса тарелки, Мт1 = 518 кг по ОСТ 26-02-1401-77;

Мт2 = 642 кг по ОСТ 26-02-1401-77

GВУ = 1,6 · (19 642 + 11 518) 9,81 = 280,89 кН.

Определим вес жидкости в рабочих условиях по формуле

GЖ = ( (DB1)2 / 4) HЖ ж g + VД ж g, (4.9)

где HЖ высота слоя жидкости, HЖ = 7,0 м;

VД объем нижнего днища, VД = 7,831 м3.

GЖ = (3,14 3,82 / 4) 7 755 9,81 + 7,831 755 9,81 = 645,69 кН.

Определим вес наружных устройств по формуле

GН.У. = 0,1 GК, (4.10)

GН.У. = 0,1 394,05 = 39,405 кН.

Подставив числовые значения в формулу (4.1), получим

GA = 394,05 + 182,75 + 39,405 + 280,89 + 645,69 = 1542,8 кН.

Найдем вес аппарата при монтаже по формуле

GА.М. = GА - GЖ, (4.11)

GA.М. = 1542,8 - 645,69 = 897,1 кН.

Определим максимальный вес аппарата по формуле

GAmax = GK + GНУ + GВУ + GИЗ+ GВ, (4.12)

где GВ - вес воды.

GВ = ((( (DB1)2 / 4) HЦ1 + VД1) +

(( (DB2)2 / 4) HЦ2 + VД2)) (воды)20 g, (4.13)

GB = (((3,14 3,82 / 4) 19,87 + 7,831) +

+((3,14 3,42 / 4) 7,9 + 5,847)) 1000 9,81 = 3046,3 кН,

GAmax = 394,05 + 39,405 + 280,89 + 182,75 + 3046,3 = 3943,4 кН.

4.1.2 Расчет веса аппарата с колпачковыми тарелками

GВУ = 1,6 · (19 770 + 11 621) 9,81 = 336,85 кН.

Подставив числовые значения в формулу (4.1), получим

GA = 394,05 + 182,75 + 39,405 + 336,85 + 645,69 = 1598,75 кН.

Определим максимальный вес аппарата по формуле (4.12)

GAmax = 394,05 + 39,405 + 336,85 + 182,75 + 3046,3 = 3999,4 кН.

4.1.3 Расчет веса опоры

Схема выбранной опоры представлена на рисунке 4.2, со следующими размерами: высота опоры H1 = 3975 мм; наружный диаметр опорного кольца D1 = 4160 мм; диаметр кольца D2 = 3600 мм; диаметр болтовой окружности Dб = 4020 мм; толщина стенки опоры s1 = 20 мм; толщина нижнего кольца s2 = 36 мм; толщина наружного кольца s3 = 24 мм; число болтов zб = 24 шт; диаметр отверстия под болт d2 = 65 мм; диаметр болтов dб = М42.

Рисунок 4.2 - Схема опоры

Определим вес опоры по формуле

;(4.14)

где Gкол1 - вес нижнего кольца опоры, кН;

Gкол2 - вес верхнего кольца опоры, кН;

Gц - вес цилиндрической части опоры, кН.

; (4.15)

;(4.16)

;(4.17)

;

;

;

В связи с заменой внутренних устройств вес аппарата снизился на 56 кН, следовательно необходимо определить расчетные усилия, возникающие в аппарате, от действия ветровых нагрузок.

4.2 Расчет ветровой нагрузки, действующей на аппарат

4.2.1 Исходные данные

Внутренний диаметр аппарата - D1 = 3,4 м, D2 = 3,8 м;

Толщина стенки аппарата - S1 = 0,014 м, S2 = 0,014 м;

Внутренний диаметр опоры - D3 = 3,8 м;

Толщина стенки опоры - S3 = 0,02 м;

Сумма прибавок к расчетной толщине корпуса аппарата - С = 0,005 м;

Общая высота аппарата от поверхности земли - Н = 33,7 м;

Высота фундамента - hф = 600 м;

Ветровой район - 2;

Модуль упругости - Е =

Расчетная схема аппарата представлена на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 - Расчетная схема аппарата

4.2.2 Расчет моментов инерции корпуса аппарата и подошвы фундамента

Определяем момент инерции сечения корпуса по формуле

(4.18)

Определяем момент инерции сечения опоры по формуле

(4.19)

Определяем момент инерции подошвы фундамента по формуле

(4.20)

гдеДк.н. - наружный диаметр фундаментного кольца, определяется, Дк.н. = 4,16 м.

Подставляя найденные значения в формулу (4.20), получим

4.2.3 Расчет периода собственных колебаний аппарата

Период основного тона собственных колебаний аппарата переменного сечения определяем в соответствии ГОСТ Р 51273 - 99, по формуле

 (4.21)

гдебi - относительное перемещение центров тяжести участков;

г - коэффициент;

СF - коэффициент неравномерности сжатия грунта, по ГОСТ 14249-89 СF = 60 МН/м3.

Относительное перемещение центров тяжести участков определяем по формуле

(4.22)

Коэффициент г определим по формуле

(4.23)

где - коэффициенты, определяемые по формулам (4.24), (4.25), (4.26) соответственно

(4.24)

(4.25)

(4.26)

Подставив значения в формулы (4.24), (4.25), (4.26), получим

Подставив значения в формулу (4.23), получим

Коэффициент вi определим по формуле

(4.27)

Подставив значения в формулу (4.27), получим

Подставив найденные значения в формулу (4.22), получим

По формуле (4.21) определим период основного тона собственных колебаний

4.2.4 Расчет статической составляющей ветровой нагрузки

Определяем статическую составляющую ветровой нагрузки по формуле

(4.28)

гдеDн - наружный диаметр аппарата с изоляцией;

qist - нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки в середине i - го участка аппарата, определяется по формуле

(4.29)

гдеq0 - нормативное значение ветрового давления, q0 = 300 Н/м2;

К - аэродинамический коэффициент, К = 0,7;

- коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте аппарата, определяется по формуле

(4.30)

Подставив значения в формулу (4.29), получим

Подставив значения в формулу (4.28), получим

4.2.5 Расчет динамической составляющей ветровой нагрузки

Определяем динамическую составляющую ветровой нагрузки по формуле

 (4.31)

где - коэффициент пространственной корреляции пульсации ветра, определяется по формуле;

- коэффициент динамичности;

зi - приведенное относительное ускорение центра тяжести i - го участка аппарата.

(4.32)

(4.33)

гдеЕ - параметр, определяемый по формуле

(4.34)

Подставляя значения в формулу (4.33), получим

(4.35)

гдебi, бn - относительное перемещение i-го и n-го участков соответственно, при основном колебании;

mn - коэффициент пульсации давления ветра для середины n-го участка на высоте хn, определяется по формуле

, (4.36)

так как при хn 10, значение mn = 0,6, то m2 = m3 = 0,6.

Подставив найденные значения в формулу (4.35), получим

Подставляя найденные значения в формулу (4.31), получим

4.2.6 Расчет изгибающего момента от действия ветровой нагрузки на корпус аппарата

Изгибающий момент в расчетном сечении корпуса аппарата на высоте х/ определяем по формуле

(4.37)

гдех/ - высота расчетного сечения аппарата от поверхности земли (рисунок 1);

Рi - ветровая нагрузка на i - ом участке, определяется по формуле

(4.38)

По формуле (4.37) определим изгибающий момент в поперечных сечениях опорной обечайки в месте присоединения к корпусу, сечение А-А и в месте присоединения нижнего опорного кольца, сечение Б-Б, соответственно, (рисунок 1)

Опорная конструкция колонны К-1 обеспечит устойчивость аппарата под действием ветровой нагрузки.

5. Технология изготовления узлов колонны

5.1 Особенности штамповки

5.1.1 Основы холодной листовой штамповки

Процессы листовой штамповки получили широкое применение в различных отраслях промышленности, благодаря высокой производительности и экономической эффективности.

Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных технологических методов производства; она имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов как в техническом, так и в экономическом отношении.

В техническом отношении холодная штамповка позволяет:

- получать детали весьма сложных форм, изготовление которых другими методами обработки или невозможно или затруднительно;

- создавать прочные и жесткие, но легкие по массе конструкции деталей при небольшом расходе материала;

- получать взаимозаменяемые детали с достаточно высокой точностью размеров, преимущественно без последующей механической обработки.

В экономическом отношении холодная штамповка обладает следующими преимуществами:

- экономным использованием материала и сравнительно небольшими отходами;

- весьма высокой производительностью оборудования, с применением механизации и автоматизации производственных процессов;

- массовым выпуском и низкой стоимостью изготавливаемых изделий.

Наибольший эффект от применения холодной штамповки может быть обеспечен при комплексном решении технических вопросов на всех стадиях подготовки производства, начиная с создания технологичных конструкций или форм деталей, допускающих их экономное изготовление.

Холодная листовая штамповка объединяет большое количество разнообразных операций, которые могут быть систематизированы по технологическим признакам.

По характеру деформаций холодная штамповка разделяется на две основные группы: деформации с разделением материала и пластические деформации.

Первая группа объединяет деформации, которые приводят к местному разъединению материала путем среза и отделения одной его части от другой. Группа пластических деформаций включает операции по изменению формы гнутых и полых листовых деталей.

Имеется четыре основных вида деформаций холодной листовой штамповки:

- резка - отделение одной части материала от другой по замкнутому или незамкнутому контуру;

- гибка - превращение плоской заготовки в изогнутую деталь;

- вытяжка - превращение плоской заготовки в полую деталь любой формы или дальнейшее изменение ее размеров;

- формовка - изменение формы детали или заготовки путем местных деформаций различного характера.

Кроме штамповочных операций в холодной штамповке применяются заготовительные, давильно-накатные, вспомогательные, термические и отделочные операции.

Холодная листовая штамповка широко применяется в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности. Наибольшее распространение холодная штамповка получила в крупносерийном и массовом производстве, где большие масштабы выпуска позволяют применять технически более совершенные, хотя и более сложные и дорогие штампы.

Основным прогрессивным конструктивным показателем, характеризующим эффективность применения холодной листовой штамповки, является снижение массы при увеличении прочности и жесткости штампованных из листа деталей по сравнению с литыми, коваными или обработанными из сортового проката.

Основным прогрессивным технологическим фактором дальнейшего развития холодной листовой штамповки является стремление получить штамповкой полностью законченную деталь, не требующую дальнейшей обработки резанием [5].

5.1.2 Выбор материала для изготовления штампов

Одним из основных факторов, влияющих на стойкость и срок службы штампа, является правильный выбор материалов для изготовления деталей штампа и рациональный режим их термической обработки. Стойкость штампа определяет эксплуатационные затраты, значительно возрастающие при серийном производстве.

Условия многократной эксплуатации, универсальных штампов требуют тщательного выбора материалов не только для рабочих деталей, но и для других деталей, которые постоянно остаются в штампе, при изменении условий штамповки и испытывают значительные нагрузки или подвергаются истиранию.

Материалы для рабочих поверхностей штампов необходимо выбирать в соответствии с характером операции, а также в зависимости от толщины и свойств штампуемого материала, конфигурации и размеров получаемых деталей и заготовок.

5.2 Расчет штампа для пробивки отверстия

Конструкция рабочей части вырубных и пробивных матриц и пуансонов выбирается в зависимости от толщины и конфигурации штампуемых деталей.

Для пробивки отверстия струбцины выбираем тип рабочего отверстия вырубных и пробивных матриц с прямой шейкой. Этот тип имеет наибольшее распространение и применяется для вырубки и пробивки деталей любой конфигурации и толщины.

Достоинством этого типа рабочего отверстия является то, что он обеспечивает прочную рабочую часть матрицы, и размеры ее не изменяются при переточках.

Рисунок 5.1 - Тип рабочего отверстия с прямой шейкой

Высота шейки h, отклонение угла и угол провальной части выбираем в зависимости от толщины штампуемого материала.

Т.к. толщина струбцины S = 3 мм, то принимаем h = 10 мм; ; = 20/.

Диаметр пуансона берется по номиналу, т.е. по диаметру отверстия струбцины 11,3 мм.

Рисунок 5.2 - Размеры матрицедержателя

Диаметр матрицы берется с зазором. Зазор зависит от толщины и свойств материала. Для материала матрицы (сталь Ст3) допускаемое напряжение = 750 МПа, зазор будет равен z = 0,27 мм. Тогда диаметр отверстия матрицы будет d = 11,3 + 0,27 = 11,57 мм.

Определяем толщину матрицедержателя по формуле

(5.1)

где S - толщина штампуемого материала, мм.;

Км - коэффициент, в зависимости от , при = 750 МПа Км = 1,3;

ар, bр - размеры рабочей зоны матрицы, мм.

мм.

Принимаем Нм = 25 мм.

Определяем толщину матрицы по формуле Вайнтрауба

(5.2)

мм

Значение Нм округляем до ближайшего большего числа

Нм = 45 мм.

Усилие пробивки отверстия зависит от диаметра пробиваемого отверстия толщины и механических свойств материала, величины зазора и определяется по формуле

(5.3)

где D - диаметр отверстия, мм.;

S - толщина детали, мм.;

уср - сопротивление срезу, уср = 520 МПа.

кН.

При выборе пресса, расчетах деталей штампов на прочность расчетное усилие пробивки принимается

(5.4)

где К - коэффициент, учитывающий затупление режущих кромок пуансона и матрицы, неравномерность толщины и т.д., К = 1,2…1,4.

кН.

Усилие проталкивания детали (отхода) через матрицу определяем по формуле

(5.5)

где Кпр - коэффициент, зависящий от толщины и механических свойств материала, Кпр= 0,03…0,07.

кН.

Усилие для снятия отходов с пуансона

(5.6)

где Ксн - коэффициент, Ксн = 0,025.

кН.

Общее усилие пробивки определяем по формуле

 (5.7)

Выбираем имеющийся пресс мощностью 2000 кН.

Нижняя плита, расположенная над отверстием стола пресса или подштампо-вой плиты, подвергается действию изгибающих сил. Форма и размеры отверстия в нижней плите строго соответствуют форме и размерам отверстия в матрице.

1- нижняя плита; 2- подштамповая плита

Рисунок 5.3 - Схема нижней плиты штампа

Допустим, что характер нагружения нижней плиты 1 одинаков во всех ее сечениях и перпендикулярен к ее плоскости. Зная размеры диаметра отверстия Dпл в подштамповочной плите 2 пресса можно ориентировочно определить требуемый момент сопротивления Wд по формуле

(5.8)

где Р - полное расчетное усилие, действующее на нижнюю плиту;

[упл] - допускаемое напряжение на изгиб материала нижней плиты (Ст3), [упл] =110 МПа;

Dпл - диаметр отверстия подштамповочной плиты.

Данный метод расчета дает завышенное значение момента сопротивления по сравнению с требуемым, что компенсирует отсутствие расчета на жесткость.

Определяем толщину плиты по формуле

(5.9)

мм.

Принимаем толщину плиты Нпл = 50 мм.

5.3 Технология изготовления полотна тарелки

Технологическая инструкция на штамповку "Полотна тарелки VА" на ОАО "Салаватнефтемаш".

Получить заготовку 2х482±2х990±2мм.

Проверить геометрические размеры заготовки (штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166-89, рулетка Р2Н2К ГОСТ 7502-98).

Подать заготовку к прессу мощность 2500 кН.

Установить имеющийся штамп для вырубки полотна на пресс мощность 2500 кН.

Подать заготовку в съемник штампа до упора, вырубить угол с одной стороны, перевернуть заготовку и вырубить угол с другой стороны согласно рисунка 5.4.

Проверить геометрические размеры согласно 5.4 (штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166-89, рулетка Р2Н2К ГОСТ 7502-98).

Установить штамп для пробивки трапециевидных отверстий в полотнах тарелки (черт. ОПНН-240801.65-03.00.000 СБ) на прессе мощность 2000 кН.

Рисунок 5.4 - Эскиз заготовки

Установить первый первичный упор поз.18, закрепить. Установить упорные планки поз.10 на матрице поз.8 и поз.9 на левом кронштейне поз.6 на расстоянии 47 мм в крайнем левом положении. Подать полотно в штамп (черт. ОПНН-240801.65-03.00.000 СБ) прижимая к упорным планкам и произвести вырубку пяти трапециевидных отверстий 1 ряда. Отодвинуть первым первичный упор поз.18. Пробитыми отверстиями надеть полотно на два шаговых упора. Пробиваем отверстия 2 ряда. Соответственно пробиваем отверстия 3, 4 рядов, согласно рисунка 5.5. Пробивка отверстий проводится через ряд, полотно прижимать к боковому упору поз. 17. Снять боковой упор и переставить в другое крайнее положение. Установить упорную планку поз.10 на матрице поз.8 и поз.9 на правом кронштейне поз.6 на расстоянии 87 мм в крайнем правом положении. Выдвигаем второй первичный упор поз. 18. Подать полотно и произвести штамповку трапециевидных отверстий 5, 6, 7 и 8 рядов. Штамповку вести по шаговому упору поз.19 согласно рисунка 5.5.

Проверить геометрические размеры согласно рисунка 5.5 (штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166-89, рулетка Р2Н2К ГОСТ 7502-98).

Установить имеющийся штамп для пробивки пазов на пресс мощностью 2000 кН модели К 3033А.

Разметить мелом по шаблону 6 пазов согласно рисунка 5.6.

Подать заготовку в штамп до упора и произвести пробивку 6 пазов согласно рисунка 5.6.

Проверить геометрические размеры согласно рисунка 5.6 (штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166-89, рулетка Р2Н2К ГОСТ 7502-98).

Заготовки отправить в котельно-сварочный цех для гибки и пробивки отверстий Ш12 мм.

Получить заготовки и провести входной контроль согласно рисунков 5.5 и 5.6.

Подать заготовку к прессу мощностью 5000 кН.

Установить имеющийся штамп для гибки на пресс.

Подать заготовку до упора, произвести "гибку" полотна согласно рисунка 5.7.

Проверить геометрические размеры согласно рисунка 5.7.

5.5 - Эскиз расположения рядов



Рисунок 5.6 - Эскиз расположения пазов

Рисунок 5.7 - Эскиз полотна после гибки

Установить имеющийся штамп для пробивки отверстий на пресс мощностью 5000 кН.

Подать заготовку до упора. Пробить 5 отверстий Ш12 мм согласно рисунка 5.8 по шаговому упору.

Проверить геометрические размеры согласно рисунка 5.8 (штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166-89, рулетка Р2Н2К ГОСТ 7502-98).

Рисунок 5.8 - Эскиз расположения отверстий для пробивки

6. Монтаж тарелок и ремонт колонны

6.1 Демонтаж и монтаж тарелок [22]

Колпачковые тарелки разбирают в каждом люке последовательно, начиная с верхней. Полную разборку всех тарелок производят по секциям (сегментам), с подачей деталей тарелок из колонны вручную с помощью веревок через люки-лазы на наружную площадку. Детали тарелок опускают на отметку 0.00 с помощью электролебедки.

Монтаж клапанных тарелок производят аналогично демонтажу, в обратном порядке, снизу-вверх (ОПНН-240801.65-04.00.000 С4). Внутри аппарата монтируют временные вспомогательные металлоконструкции (лестницы), необходимые для монтажа тарелок. С наружней стороны корпуса приваривают кронштейн для подвески лебедки, с помощью которой монтируют внутренние устройства. Перед началом монтажа проверяют правильность изготовления элементов тарелок. При сборке тарелок контролируют горизонтальность установки тарелок по шаблону или с помощью линейки и уровня. Отклонение от горизонтальности не должно превышать 3 мм. Проверку правильности установки деталей тарелок осуществляют наливом воды на тарелку и подачей воздуха в низ колонны, при этом равномерность барботажа свидетельствует о правильности сборки тарелки.

6.2 Расчет такелажной оснастки

6.2.1 Расчет стропов

Расчёт будем вести на примере клапанной тарелки Dу =3800 мм, состоящей из 18 секций общим весом Q = 6,42 кН. За подъём можно поднять 9 секций.

Цель расчёта: определить усилие в стропах при подъеме полотен тарелок колонны и подобрать для них трос.

Исходные данные:

максимальный вес поднимаемого груза Q = 3,21 кН;

длина стропа l = 1,2 м;

размеры груза: а = 1,25 м, b = 0,39 м.

Расчетная схема строповки полотен тарелок изображена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 -Схема строповки груза

Определим усилие, действующее на одну ветвь стропа, по формуле

(6.1)

где k - коэффициент перегрузки, k = 1,84 [22];

n - число стропов, n = 4;

Q - вес груза, кН;

- угол наклона ветвей стропа к вертикали, определяем по схеме строповки груза (рисунок 6.1) по формуле

(6.2)

где l - длина стропа, м;

b - ширина груза, м.

Подставляя числовые значения, получим

Подставляем полученные значения в формулу (6.1), получим

Определим разрывное усилие для троса по следующему условию прочности

, (6.3)

где R - разрывное усилие, кН;

Кз - коэффициент запаса прочности, используя справочные данные [17], принимаем Кз = 6.

Подставляя числовые значения в формулу (6.3), получим

кН.

Используя справочные данные [17] подбираем стандартный трос ЛК-РО конструкции 636 (1-7-7/7-14)-1 о.с. ГОСТ 7668-80 со следующими параметрами: разрывное усилие троса Rтаб = 23,15 кН; расчетная масса 1 м смазанного троса m = 0,156 кг; диаметр каната d = 6,3 мм.

6.2.2 Подбор полиспаста и лебедки

Расчет полиспаста

Исходные данные:

вес груза Q = 3,21 кН;

к.п.д. роликов полиспаста = 0,96 [22]

Схема полиспаста представлена на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 -Схема полиспаста

Для данного веса груза Q = 3,21 кН подбираем стандартный полиспастный блок БМ 1,6-1 со следующими параметрами: наибольшее тяговое усилие S = 16 кН; число роликов n = 1; диаметр ролика блока D = 0,125 м; максимальный диаметр каната dmax = 0,081 м; масса mб = 23 кг.

Определим усилие в ходовом конце троса по следующей формуле

(6.4)

где Q - вес поднимаемого груза, кН;

- к. п. д. роликов полиспаста, = 0,96 [22];

а - количество рабочих ветвей троса полиспаста, а = 3;

m - количество ходовых тросов полиспасты, m = 2.

Подставляя числовые значения в формулу (6.4), получим

Грузоподъемность отводного ролика определим по следующей формуле

(6.5)

Подставив значения в формулу (6.5), получим

Определим разрывное усилие для троса по условию прочности (6.3), при Кз=6

кН.

Подбираем стандартный трос ЛК-РО 6х36(1-7-7/7-14) 1 о.с. ГОСТ 7668-88 с стандартные величины:

- разрывное усилие троса Rтабл = 23,15 кН;

- расчетная масса 1 м смазанного троса mтр = 0,156 кг;

- диаметр каната d = 6,3 мм.

Подбор лебедки

Подбор лебедки производим по тяговому усилию, диаметру троса и его канатоемкости.

Определим канатоемкость тяговой лебедки по формуле

(6.6)

где h - максимальное расстояние между неподвижными и подвижными блоками полиспаста, h =34 м;

RБ - радиус ролика блока, RБ = 0,0625 м;

- расстояние от сбегающего ролика до места расположения лебедки, = 38 м;

зап - длина запаса троса, зап = 5 м;

m - число роликов полиспаста, m = 2.

Подставив числовые значения в формулу (6.6), получим

Подберем лебедку ЛМ-8,5 и запишем ее технические характеристики:

- максимальное тяговое усилие S = 25 кН;

- максимальный диаметр троса d =17,5 мм;

- канатоемкость L = 140 м;

- скорость намотки троса vк = 8,25…11,5 м/мин.

6.2.3 Определение скорости и времени поднятия груза

Определим скорость подъема груза по формуле

(6.7)

где vк - скорость намотки каната, м/мин;

а - количество рабочих ветвей полиспаста, а = 3.

м/мин.

Определим время поднятия груза на высоту h по формуле

(6.8)

6.3 Ремонт колонны

Перед началом ремонта работники технологического цеха (операторы) выполняют подготовительные работы. Затем к работе приступает ремонтный персонал исполнителя ремонтных работ (слесари-ремонтники). Как правило, при ремонте колонных аппаратов с внутренними устройствами тарельчатого типа предусматривается следующий состав работ:- приемка колонны в ремонт по акту представителем ремонтной организации (мастером ремонтно-механической службы (РМЦ), прорабом) по результатам проверки качества выполнения подготовительных работ (или колонна принимается в ремонт совместно с другими аппаратами установки по акту приема в ремонт всей установки в целом); - вскрытие люков-лазов;

- чистка колонны, разборка и чистка тарелок;- чистка стенок межтарелочного пространства, сливных карманов, опорных конструкций и кубовой части колонны от нефтехимических продуктов, кокса и других твердых отложений;- открепление и снятие клапанов, желобов, сливных пластин, секций тарелки по сегментно сверху вниз с подачей деталей тарелок через люки-лазы на наружную площадку;- чистка деталей тарелок на наружной площадке;- наружный осмотр аппарата с частичным снятием изоляции при наличии следов промокания, перегрева, отслоения. Внутренний осмотр аппарата с проверкой состояния поверхности, сварных швов корпуса; состояния глухих сегментов, сливных карманов, опорных колец; состояния фланцевых соединений внутренних устройств (маточников, распределительных устройств и т.п.), а также состояния сварных швов внутренних устройств;- отбраковка деталей тарелок;- осмотр клапанов, желобов и полужелобов, сливных пластин, гребенок, ниппелей и других с легким простукиванием их молотком весом от 0,5 до 1 кг;- проверка состояния крепежных деталей, наличия коробления, переломов, деформаций отдельных деталей и тарелок в целом;- ремонт деталей тарелок с частичной заменой элементов, крепежных деталей секций;- ремонт опорных конструкций колонны, сливных карманов;- ремонт корпуса колонны;- устранение трещин всех видов и направлений, выпучин, вмятин, восстановление разрушенного защитного покрытия, дефектных сварных швов по отдельно разработанной технологии или проекту;- замена штуцеров и резьбовых соединений колонны;- замена крепежных деталей;- проведение огневых работ внутри аппарата;- сборка тарелок и внутренних устройств;- установка и закрепление секций тарелки по сегментно снизу - вверх, установка и закрепление клапанов, желобов, сливных пластин с подачей их через люки-лазы с наружных площадок в колонну;- выравнивание клапанов, желобов, проверка тарелки на горизонтальность и барботаж;- установка других внутренних устройств;- закрытие люков-лазов с обтяжкой на новые прокладки после разрешения представителя технологического цеха;- гидравлическое испытание колонны пробным давлением и сдача по акту представителю службы технического надзора предприятия или инспектору соответствующего органа Ростехнадзора (РТН);- пневматическое испытание колонны на герметичность рабочим давлением с оформлением акта по результатам испытания;- устранение выявленных дефектов и повторные испытания;- снятие ранее установленных заглушек;- сдача колонны из ремонта в эксплуатацию по акту.

При этом кроме перечисленных работ выполняются работы по ремонту арматуры, металлоконструкций, трубопроводов, восстановлению снятой теплоизоляции, окраске колонны. Эти работы производятся работниками специализированных подразделений предприятия (централизованными мастерскими по ремонту арматуры, теплоизоляционными цехами, ремонтно-строительными участками и т.п.)

...