2.3. Разработка эксплуатационных требований к арматуре, контрольно-измерительным приборам и
предохранительным устройствам
При выполнении работы по теме «Разработка эксплуатационных требований к арматуре, контрольно-измерительным приборам и предохранительным устройствам» должны быть разработаны следующие вопросы:
- необходимость и назначение КИП, ПУ и арматуры;
- требования к установке КИП, ПУ и арматуры;
- наличие и характеристики применяемых ПУ, КИП и арматуры на сосуде или компрессоре.
3.2.1. Необходимость и назначение КИП, ПУ и арматуры
Для обеспечения безопасной эксплуатации любого сосуда, находящегося под давлением, или компрессора необходимо применять приборы и устройства, которые фиксировали параметры давления, расхода, температуры, уровня жидкости и при необходимости регулировали их в случае отклонения от допустимых значений или же останавливали дальнейшую эксплуатацию, если эти отклонения могут привести к авариям и другим нежелательным последствиям.
Как правило, для управления работой сосудов и компрессоров они оснащаются:
- запорной или запорно-регулирующей арматурой;
- приборами для измерения давления;
- приборами для измерения температуры;
- предохранительными и блокирующими устройствами;
- указателями уровня жидкости.
2.3.2. Требования к установке КИП, ПУ и арматуры
Манометры
Служат для измерения избыточного давления любой рабочей среды. По принципу действия манометры делятся на жидкостные стеклянные, пружинные, поршневые, электрические.
Наибольшее распространение получили пружинные манометры, где используются трубчатые или мембранные пружины.
Манометры могут быть показывающими с самозаписывающим и ограничительным устройствами.
Манометры должны иметь класс точности не ниже 2,5 при рабочем давлении до 2,5 МПа (25 кгс/см2) и 1,5 – при рабочем давлении свыше 2,5 МПа.
Для измерения давления в сосудах или компрессорах, наполненных определенными газами, манометры должны выполняться в специальном исполнении, а корпуса их окрашены в цвет, определяющий род соответствующего газа.
Номинальные величины диаметра корпуса манометров зависят от высоты уровня площадки наблюдения за ними.
Манометры устанавливаются на штуцере сосуда или трубопроводе до запорной арматуры. Между манометром и сосудом должен быть трехходовой кран, а в необходимых случаях устанавливается сифонная трубка.
На шкале манометра владельцем сосуда должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление.
Манометр должен быть исправным, проверен и опломбирован.
Приборы для измерения температуры
Они разделяются в зависимости от физических свойств на термометры расширения (от – 200 до + 500 0С), манометрические термометры (от – 60 до + 550 0С), электрические термометры сопротивления (от – 200 до + 500 0С), термоэлектрические пирометры ( от + 200 до + 1600 0С) и термометры излучения ( от + 800 до + 2000 0С).
Термометры расширения основаны на свойстве тел под действием температуры, изменять объем и линейные размеры.
Манометрические термометры работают по принципу изменения давления жидкости, газа или пара, помещенных в замкнутом объеме при нагревании или охлаждении этих веществ.
Электрические термометры сопротивления основаны на свойстве металлов изменять в зависимости от нагрева величину электрического сопротивления проводника. Термоэлектрические пирометры построены на свойстве разнородных металлов и сплавов образовывать в спае между собой термоэлектродвижущую силу, зависящую от температуры спая.
Пирометры излучения работают по принципу измерения специальными устройствами излучаемой нагретыми телами энергии, величина которой зависит от температуры этих тел. В зависимости от принципа действия пирометры разделяются на: оптические, фотоэлектрические и радиационные.
Замер температуры производится как в рабочей среде, так и стенок сосуда.
Указатели уровня жидкости
Применяются для контроля уровня жидкости в сосудах, имеющих границу раздела сред.
Сосуды оснащают указателем уровня жидкости в следующих случаях:
- при заполнении нефтехимическими продуктами;
- при заполнении сжиженными газами;
- при обогреве пламенем или газами с температурой выше 450 0С, если у них возможно понижение уровня жидкости ниже линии огневого нагрева.
Указатели уровня жидкости могут быть прямого действия (водоуказательные стекла) и непрямого с использованием поплавков, луча света, ультразвука и других видов датчиков с выводом показателя уровня на вторичный прибор.
Предохранительные и блокирующие устройства
В качестве предохранительных устройств для сосудов под давлением и компрессоров могут быть использованы предохранительные клапана, разрывные мембраны, защитные ограждения
В компрессорных установках применяется ряд блокировок.
Предохранительные клапана могут быть рычажно-грузового типа, пружинные и импульсные. Они устанавливаются на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к сосуду. Наибольшее распространение получили пружинные предохранительные клапана (ППК).
Каждый ППК настраивается и регулируется на давление в зависимости от рабочего.
Предохранительные разрывные мембраны применяются, как правило, вместо ППК, в рабочих условиях конкретной среды не могут быть применены вследствие их инертности или других причин.
Выбор ППК и мембраны и надежности их работы определяется расчетным путем по соответствующим методикам [10, 20].
Защитные ограждения устанавливают на площадках обслуживания аппаратов колонного типа, в местах, где есть вращающиеся части компрессорной установки. Ограждения выполняются леерного типа с перилами, в виде металлических сеток или просечного железного листа, сплошного кожуха.
Блокировки в компрессорных установках применяются в системах охлаждения и смазки. Они отключают работу компрессора когда прекращается подача охлаждающей воды, смазочного масла или снижается давление в системе смазки ниже допустимых значений. Как правило, в таких блокировках в качестве датчиков используется струйное реле (в системе охлаждения) или реле давления (в системе смазки).
Арматура по своему назначению может быть запорной и регулирующей. К запорной арматуре относят задвижки, вентили, обратный клапан, краны. К регулирующей арматуре относят дроссельные клапаны, регуляторы уровня, дросселирующие устройства.
Запорный вентиль должен быть установлен так, чтобы рабочая среда поступала под тарелку вентиля. В обратном клапане тарелка поднимается автоматически под давлением от источника давления. Задвижка работает аналогично вентилю. Так как в ней направление движения среды не меняется, то потеря давления здесь будет меньше, чем в вентиле и обратном клапане. Задвижка обеспечивает надежное отключение независимо от направления движения среды и требует меньше усилий при открывании, чем у вентиля.
При полном открытии задвижки рабочая среда не омывает её уплотнительных поверхностей, а в вентилях омывает, поэтому уплотнительные поверхности седла и тарелки нашиваются быстрее. В тоже время вентили по сравнению с задвижками несколько проще в изготовлении и удобнее в эксплуатации. Кроме этого, для полного открытия затвора вентиля нужно в несколько раз меньше времени, чем для открытия затвора задвижки.
Запорные вентили для баллонов с газами разделяются по роду газа, поэтому они изготавливаются из разных материалов, различаются присоединительной резьбой и способом уплотнения. Например, вентили для кислорода изготавливают из латуни, а для ацетилена – из стали. Резьба на ацетиленовом вентиле имеет отличие от других типов вентилей, что исключает возможность установки его на другие баллоны.
Боковые штуцеры вентилей для баллонов, наполняемые горючими газами, должны иметь левую резьбу, а для баллонов, наполняемых негорючими газами – правую резьбу.
Для регулирующей арматуры главное требование – обеспечить равномерное изменение количества протекающего продукта в процессе регулирования и сопротивление механическому износу, который снижает точность регулировки.
Выпуск газа из баллонов и снижение давления до рабочего производится с помощью редуктора, который является одним из видов регулирующей арматуры.
Устройство редуктора позволяет не только снижать давление, но и поддерживать его постоянным независимо от давления газа в баллоне.
Для различных газов используются разные конструкции редукторов, которые имеют окраску, соответствующую определенному цвету баллона.
2.3.3. Наличие и характеристики применяемых ПУ, КИП и арматуры на сосуде или компрессоре
В зависимости от выданных исходных данных по теме необходимо определить, какие виды ПУ, КИП и арматуры необходимо устанавливать на конкретном сосуде или компрессоре. Например, в задании указан аппарат колонного типа (реактор, ректификационная колонна, адсорбер и т.п.). Он должен иметь определенный набор приборов и устройств, обеспечивающих безопасность эксплуатации, в зависимости от технологических параметров и веществ, участвующих в процессе. Зная это, выбирают конкретные устройства и арматуру.
Выбор должен быть обоснованным, а устройства и арматура детально описаны и охарактеризованы по принципу действия, конструкции и т.п. Могут быть приведены эскизы, схемы выбранных устройств.
Таким же образом производится и подбор, описание приборов и устройств для компрессора или баллона для газов.
|
