Безопасность сосудов, работающих под давлением

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Безопасность сосудов, работающих под давлением

К сосудам, работающим под давлением, относятся:

паровые и водогрейные котлы (пар для технологических нужд и для отопления)

газовые баллоны (хранение и использование газа в сжатом, сжиженном и растворенном состоянии)

компрессорные установки (для производства сжатого воздуха - привод технологического оборудования, машин и инструментов, для распыления красок)

автоклавы (пропарка под давлением ж/б изделий, пропитка древесины)

паро- и газопроводы

Сосуды, работающие под давлением, - производственная опасность, - взрывы. Механические. Разрушения зданий, оборудования, травматизм, гибель людей.

При взрыве - адиабатическое расширение газа (при котором не происходит передача тепла из системы):

Работа по формуле:

,

давление сосуд взрыв котел

где А - работа расширяющегося газа, Дж; V - объем сосуда, м3; p1 и p2 - начальное и конечное (атмосферное) давление газа в сосуде, Па; n = Cp / CV - показатель адиабаты - отношение удельной теплоемкости газа при постоянном давлении Cp и постоянном объеме CV Дж/(кг град).

Мощность взрыва: N = A / (102 t ), где 102 - коэффициент перевода размерности (кг м / с) в кВт, t - продолжительность взрыва в с.

При давлении 70 кПа (0.7 атм) и более сосуды поднадзорны Технологическому надзору России (регистрация и освидетельствование).

Основной документ: "Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением".

Правила не распространяются на:

сосуды не более 25 л, используемы для научно-экспериментальных целей;

сосуды не более 25 л, у которых рV ? 0.02 (200) (p - давление, МПа (кгс/см2); V - объем сосуда, м3 (л));

сосуды атомных энергетических установок;

сосуды, работающие под давлением, создаваемым внутренним взрывом;

сосуды, устанавливаемые на транспорте (авиа, ж.д., плавучие,…);

приборы парового и водяного отопления;

Паровые и водогрейные котлы

Причины взрыва:

дефекты изготовления (материалы, заклепки, сварка)

перенапряжение материала при длительном воздействии напряжений, превышающих расчетные;

перегрев стенок из-за пониженного уровня воды или вследствие отложений накипи, уменьшающей теплоотвод стенок (снижение механической прочности, образование трещин, выпучивания);

старение стенок котла в результате длительной эксплуатации: раковины, коррозия, другие дефекты. Усталостные явления в металле;

нарушения технических требований эксплуатации;

Взрыв котла имеет физический характер. Сопровождается выделением в пространство большого количества пара: 1 единица объема воды порождает 1700 единиц объема пара. Перегретая вода при падении давления мгновенно переходит в пар - взрыв.

При утечке воды происходит перегрев стенок, и немедленная подача воды на раскаленные стенки приводит к образованию пара, мгновенное повышение давления и взрыв.

Мероприятия для предотвращения взрыва:

контроль качества изготовления и 100 % контроль качества сварных соединений

сигнальная аппаратура и приборы: контроля уровня воды, температуры, давления пара

Манометры: рабочий и контрольный.

Запорный вентиль и обратный клапан на нагревательной линии питания котла водой.

Спускной вентиль и задвижка.

Предохранительные клапаны для выпуска части пара и сброса давления: контрольный для подачи звукового сигнала и рабочий, автоматически выпускающий пар при достижении критического давления. Клапаны: рычажные и пружинные. Пружину контролировать от перетяжки, Защищать от коррозии, воздействия среды и температуры.

Котлы на газообразном или жидком топливе оборудуют автоматическими системами отключения подачи топлива к горелкам при повышении давления или снижении уровня воды. Также устанавливают системы прекращения подачи топлива при случайном гашении пламени.

Камерные или шахтные топки котлов оборудуют взрыворазрядными клапанами. Котлы устанавливают в специальных помещениях с несгораемыми стенами. В ограждающих конструкциях этих помещений устраивают легкосбрасываемые конструкции, позволяющие сбросить избыточное давление взрыва в помещении (разрушающееся оконное остекление; открывающиеся наружу клапаны, двери; вскрывающиеся участки покрытия).

Обучение персонала. Проверка знаний через 12 месяцев.

Газовые баллоны

Причины взрывов:

чрезмерное наполнение баллона газом. Нагрев, расширение жидкости, разрыв стенок. Наполнение не более 90 %.

перегрев (размягчение стенок) или переохлаждение (снижение прочности и хрупкое разрушение) стенок баллона

попадание масел и жировых веществ в баллоны с кислородом - взрывоопасная смесь

коррозия и ржавчина внутри баллонов: снижение прочности и частицы ржавчины, увлекаемые потоком, могут вызвать искру

удары по стенкам при транспортировке, падении

неправильное наполнение: например, наполнение водородных баллонов кислородом приводит к образованию взрывоопасных смесей

Чтобы не путать - разный цвет

Освидетельствование баллонов: через 5 лет (для газов, вызывающих коррозию - 2 года). Проверяют вес: потеря массы на 20% (или увеличении объема на 3%) - бракуется.

Гидравлические испытания - давление в 1.5 больше рабочего. Накачивают воду, выдерживают 1 мин.

Для предотвращения проникновения других газов или жидкостей в баллон и для определения газа, наполнявшегося в баллон, все баллоны должны поступать на газоналивную станцию с остаточным давлением.

Баллоны снабжаются редукторами для снижения давления до рабочего.

Не допускать механических повреждений:

При хранении не допускать попадания солнечных лучей; в метре от отопительных приборов.

Компрессорные установки (центробежные, ротационные, поршневые) - интенсивно работающие машины.

При сжатии газов в компрессорной установке температура повышается до величины

,

где Т1 и Т2 - абсолютная температура газа до и после сжатия, К; р1 и р2 - давление газа до и после сжатия, Па; m - показатель. Например, сжатие от 0 до 10 атм., температура повышается от 20 до 300о С.

Повышение температуры приводит к перегреву стенок компрессора, разложению смазочных масел, разрушение, взрыв.

Причина взрыва также:

превышение допустимого давления

неисправность приборов безопасности,

засасывание в компрессор взрывопожароопасных газов и пыли

Меры безопасности:

применение термостойких масел (температура вспышки 200-240о С, температура самовоспламенения - 400о С. В любом случае на 70о ниже компремируемых газов.

применение бесперебойного и интенсивного охлаждения (воздушное или жидкостное),

применение автоматического отключения при перегреве

очистка засасываемого воздуха от механических примесей

защитная аппаратура (манометры, предохранительные клапаны, и т.д.)

защитное заземление для снятия статического электричества

компрессоры с подачей 20 м3/мин и выше устанавливают в отдельных помещениях

воздухосборники (ресиверы) устанавливают вне зданий

Обслуживание - специально обученный персонал

"Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздуховодов и газопроводов"

"Правила" распространяются на стационарные поршневые и ротационные компрессорные установки мощностью от 14 кВт, воздуховоды и газопроводы (на инертных газах) с давлением от 2 до 400 кгс/см2.

Общие требования

2-1. В помещениях компрессорных установок не допускается размещать аппаратуру и оборудование, технологически не связанное с компрессорами

2-2. Размещение компрессоров в помещении не допускается, если в смежном расположены взрывоопасное и химическое производство, вызывающее коррозию и вредно воздействующее на организм.

2-3. Отдельные компрессорные установки производительностью до 10 м3/мин с давлением воздуха до 8 кгс/см2 с особого разрешения Госгортехнадзора могут устанавливаться на нижних этажах производственных зданий при наличии достаточной расчетной прочности перекрытий, обеспечивающих невозможность их разрушения в случае аварии. От других помещений эти установки должны отделяться глухими несгораемыми стенами

2-5. Полы - маслоустойчивые, из несгораемого материала.

2-7. Двери и окна помещений должны открываться наружу.

Установка компрессоров

2-14. Меры по уменьшению вибрации:

а) разделение фундаментов

б) трубопроводы не должны иметь жесткого крепления к зданию

г) трубопроводы, соединяющие цилиндры компрессоров с оборудованием (буферные емкости, промежуточные холодильники) должны иметь достаточную гибкость, компенсирующую деформации.

2-19. корпуса компрессоров, холодильников и влагомаслоотделителей должны быть заземлены.

2. Автоклавы

Характерные аварии:

отрыв запирающих крышек

впуск пара в автоклав при открытых крышках

взрыв автоклава при превышении критического давления

Автоклавы оборудуются:

манометры и предохранительные клапаны

система блокировки, исключающая впуск пара при неплотно закрытой крышке

блокировка открывания крышки при наличии давления

Пуск в эксплуатацию котлов и сосудов, работающих под давлением, осуществляется после регистрации в Технологическом надзоре России.

Зарегистрированные - подвергаются освидетельствованию и испытаниям. Внутренний осмотр и гидравлические испытания (только не газовые, т.к. неудачные испытания приводят к взрыву): 1.5 рабочего давления в течение 5 минут.

Немного теории:

Уравнения состояния газа:

где: p - давление газа, V - объем сосуда, m - масса газа, M - молярная масса газа, R - универсальная газовая постоянная R = k Na , где k - постоянная Больцмана (1.38 10-23), Na - постоянная Авогадро (6.02 1023). R = 8.31 Дж/(моль К).

Уравнение Клайперона - Менделеева:

Закон Бойля-Мариотта: при (изотермический процесс)

Закон Гей-Люссака: при (изобарный процесс)

Закон Шарля: при (изохорный процесс)

Адиабатический процесс (нет потерь энергии и газ при сжатии нагревается). Уравнение состояния имеет вид: , где г = 5/3 для одноатомных газов.

Размещено на Allbest.ru