Обеспечение герметичности технологического оборудования

Обеспечение герметичности разъемных соединений гидравлических систем технологических машин в тяжелых условиях эксплуатации

Обеспечение герметичности технологического оборудования


Рассмотрены вопросы повышения работоспособности гидравлических систем технологического оборудования за счет обеспечения герметичности и износостойкости неподвижных разъемных соединений путем нанесения на стыковые поверхности металлических покрытий. Даны рекомендации о режимах создания промежуточных защитно-герметизирующих слоев.

Ключевые слова: неподвижные разъемные соединения, герметичность, вибрация, фреттинг-износ, контактная деформация, металлическое покрытие, работоспособность, износостойкость, адгезия, аморфная структура

На современном этапе развития промышленности широко используется техника, оснащенная силовыми гидравлическими системами, обеспечивающими выполнение многих технологических операций.

Эксплуатационная надежность указанной техники в значительной степени определяется работоспособностью применяемых гидравлических систем и, в частности, широко используемых в их конструкциях неподвижных разъемных соединений гидроприводов, выполняющих роль технологических разъемов.

За основной показатель работоспособности рассматриваемых объектов часто принимается ресурс работы герметизирующих устройств, представляющий собой промежуток времени, в течение которого стабильно сохраняется необходимая степень герметичности системы.

Это связано с тем, что нарушение герметичности разъемных соединений гидросистем является одной из наиболее частых причин отказов в работе оборудования.

Особого внимания такие отказы требуют еще и потому, что они приводят к утечке рабочей жидкости, возникновению аварийных ситуаций и загрязнению окружающей среды, а также к существенным затратам на ремонт и обслуживание технологического оборудования.

Как отмечалось выше, основным показателем работоспособности гидравлических соединений является обеспечение необходимой степени их герметичности, которая оценивается уровнем утечки (объем или масса потерь среды в единицу времени) или максимально допустимым давлением герметизирующих сред, при котором утечка не превышает некоторую заданную величину [1].

Для металл-металлических соединений норма герметичности не должна превышать 2,5·10–3 …1·10–2 см3 за килосекунду.

Начальная норма герметичности неподвижных соединений является мерой качества и должна соответствовать минимальным утечкам, обеспечивающим нормальное функционирование уплотнения, а предельная норма является мерой износостойкости уплотнения и должна отражать утечки, соответствующие предельному состоянию уплотнения, при достижении которого уплотнение подлежит замене [6].

Начальную меру герметичности соединения задают при изготовлении составляющих его деталей путем обработки сопрягаемых поверхностей по 8–9 квалитету точности, достигая при этом регламентированного уровня шероховатости функциональных поверхностей с высотным показателем Ra, равным 2.5 мкм по ГОСТ 2789.

В то же время анализ работы деревоперерабатывающих и лесозаготовительных машин показывает, что после некоторого периода эксплуатации или замены агрегатов гидросистем восстановить герметичность вновь собранных соединений достаточно сложно.

В немалой степени это связано с тем, что неровности, оставшиеся на уплотнительных поверхностях соединения после их сборки и последующей разборки, образуют зазоры, являющиеся своего рода каналами, по которым рабочая жидкость перетекает из мест с большим давлением в места с меньшим давлением, то есть в окружающее пространство.

Согласно исследованиям [2,3] основной причиной утечек соединений являются пластические деформации и износ уплотнительных поверхностей, которые выражаются в значительной трансформации микропрофиля в продольном и поперечном направлениях.

Таким образом, потери герметичности рассматриваемых трубопроводных соединений обусловлены изменением параметров функциональных соединяемых поверхностей, которые формируются, как на стадии изготовления (шероховатость, волнистость, погрешность формы), так и в результате протекания в контактной зоне процессов при эксплуатации гидропривода. Эти изменения в состоянии контактирующих поверхностей могут быть вызваны резкими всплесками уровня внешних воздействий, а также нестабильностью процессов, происходящих внутри гидропривода и во многих случаях внешне практически незаметных вплоть до возникновения отказа.

Поэтому чрезвычайно важной является необходимость рассмотрения условий работы неподвижных разъемных соединений с целью выявления тех факторов, которые оказывают наибольшее влияние на текущее состояние герметичности рассматриваемых соединений и обусловливают ее нарушение.

На герметичность соединений значительное влияние оказывают не только внешние динамические нагрузки, но и вибрации вызванные изменением давления рабочей жидкости в гидросистеме машины. Резкое изменение давления в гидроприводе вызывает такие явления, как кавитация и гидравлический удар, что способствуют интенсификации процессов изнашивания рабочих поверхностей металлических соединений [8].

По результатам исследований [1,3,4] при работе технологических машин под действием климатических температур в зимнее и летнее время происходит изменение вязкости жидкости.

С одной стороны это способствует снижению утечек через зазоры, с другой — увеличивается вероятность появления кавитации и подсосов воздуха из-за нарушения сплошности потока рабочей жидкости [8]. Нагрев рабочей жидкости выше температуры 80С приводит к снижению вязкости и увеличению ее окисляемости.

Это способствует в свою очередь интенсификации окислительных процессов на рабочих поверхностях неподвижных соединений и зачастую приводит к появлению на них явления фреттинг-коррозии [5,6], что ведет к снижению герметичности рассматриваемых соединений.

Интенсификация износа при функционировании таких условно неподвижных разъемных соединений связана с тем, что они испытывают внешнее динамическое воздействие нагрузок, возникающих при работе технологического оборудования.

Эти нагрузки имеют преимущественно циклический или ударный характер, причем изменение нагрузок происходит с большой скоростью и ускорением, что приводит к вибрации машин, негативно действующей на контактные явления и прочность сочленений.

Поэтому можно полагать, что, существенное влияние на работоспособность герметизирующих соединений оказывают микроперемещения, возникающие в контактной зоне деталей. Причем влияние их проявляется неоднозначно.

Помимо негативного влияния на поверхностную прочность соединений они значительно изменяют частоты собственных и вынужденных колебаний сопрягаемых деталей, смягчают ударные нагрузки, а также обладают существенными демпфирующими показателями.

Характерные контактные циклические перемещения в неподвижных разъемных уплотнительных соединениях могут наблюдаться в следующей форме.

Это нормальная деформация контактной зоны, а также относительные вращательные и качательные перемещения функциональных поверхностей.

Амплитуда их составляет до 50 мкм, а частота приложения зависит от частотных характеристик работы агрегатов рассматриваемых машин. Возможные виды контактных деформаций в герметизирующих соединениях представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Возможные виды относительных контактных перемещений в неподвижном разъемном герметизирующем соединении: 1 — вращательные перемещения; 2 — качательные перемещения; 3 — нормальные перемещения

Среди негативных проявлений вибрационного воздействия на контактирующие поверхности деталей машинрядом авторов отмечается возможность возникновения эффекта «ожижения» сухого трения, заключающегося в том, что сила сухого трения покоя резко снижается и фрикционная пара ведет себя не как при сухом трении, а как при вязком жидкостном трении [6].

Снижение силы трения за счет действия вибрации вызывает фреттинг-коррозию, самоотвинчивание и ослабление резьбы, проседание и смещение фланцевых прокладок, смещение контактирующих деталей соединений, а также другие внешние проявления, что неизбежно ведет к увеличению количества мест утечек рабочей среды и отказу системы вследствие потери герметичности.

При проектировании таких неподвижных разъемных соединений следует иметь в виду, что герметичность, кроме обеспечения определенных эксплуатационных требований, выступает фактором, затрудняющим адсорбционные процессы на поверхностях взаимодействующих деталей, как в условиях движения, так и при трении покоя.

Этим поддерживается стабильность свойств поверхностных слоев материалов деталей при эксплуатации.

Существенную важность свойство герметичности приобретает для неподвижных соединений деталей, работающих в жидкой или газообразной среде, при повышенном давлении или в вакууме, при высокой или низкой температуре, в агрессивной среде. В этих условиях свойство герметичности имеет особое значение для обеспечения нормальной и безопасной работы оборудования.

Таким образом, следует полагать, что наибольшее влияние на герметичность соединений оказывают фрикционные, физико-механические и адгезионные характеристики поверхностных слоев контактирующих материалов.

В рассматриваемых триботехнических задачах коэффициент трения и герметичность соединения зависят от податливости контактирующих поверхностей деталей под нагрузкой, зависящей в свою очередь от совокупности свойств поверхностных слоев.

Кроме того, в качестве одного из основных эксплуатационных свойств неподвижных соединений, обусловливающего восприятие им нагрузки, оказывается прочность конструкционного материала (в частности его поверхностного слоя), определяющая также износостойкость деталей соединения. Помимо этого молекулярную составляющую силы трения, влияющую на демпфирующие свойства контакта, определяет поверхностная энергия.

Работоспособность герметизирующих соединений помимо уже указанных факторов определяется фактической геометрией сопрягаемых поверхностей, получаемой в результате различных видов их обработки.

Поскольку она отличается от номинальной геометрической формы, то при сближении стыков под нагрузкой их контакт происходит по отдельным пятнам с высоким давлением, оказывающим существенное влияние на все процессы контактного взаимодействия, а опосредованно и на герметичность, и на изнашивание рабочих поверхностей.

Таким образом, герметичность исследуемых соединений определяется деформативностью материала контактирующих поверхностей, прочностью адгезионно-механических связей и коэффициентом трения в контактной зоне, физико-химическими свойствами материалов, технологическими параметрами формирования рабочих поверхностей контактирующих деталей и особенностями сборки соединений. При этом чрезвычайно важна необходимость обеспечения благоприятных значений геометрических параметров герметизирующих поверхностей.

Одним из эффективных конструктивно-технологических приемов достижения герметичности и прочности таких соединений, на наш взгляд, представляется ведение в зону контакта некоторого объема восстанавливающего материала, обладающего повышенной пластичностью и позволяющего в должной степени заполнить места протекания рабочих сред за счет образования своего рода промежуточных металлических или полимерных слоев.

Вводимый материал должен надежно заполнять зоны с нарушенным герметизирующим контактом.

Для нанесения герметизирующего слоя возможно использование химических или электрохимических методов, осаждения покрытий, процессов напыления металлов, а также нанесение металло-полимерных паст на поверхности, образующие герметизирующий контакт.

В процессе эксплуатации или выполнения технологической приработки, наносимые покрытия образуют единый функциональный защитно-герметизирующий промежуточный слой.

Создаваемые слои должны обладать достаточной технологичностью, то есть обеспечить возможность их простого и наименее затратного способа нанесения на соединяемые детали. Структурное состояние материала покрытий должно обеспечивать возможность реструктуризации их материала и образования в результате этого благоприятного аморфного состояния покрытия.

Важнейшим фактором создания эффективно работающего промежуточного слоя является достижение за счет сил адгезии, прочного сцепления граничных слоев материала покрытия с материалом поверхности детали, на которое оно наносится. Кроме того должно быть обеспечено аморфное состояние внутреннего объема функционального слоя покрытия, в котором в процессе эксплуатации реализуется явление внутреннего трения [8].

Из возможных способов нанесения покрытий, обеспечивающих формирование функционального слоя, наиболее простым является использование химического и электрохимического осаждения меди.

При использовании химического осаждения могут быть получены слои толщиной от 2 до 5 мкм и более. Химическое осаждение является достаточно технологичным процессом, материалы для его выполнения доступны и недороги.

При его выполнении обеспечивается необходимая равномерность осаждения материала покрытия по всей функциональной поверхности, а само покрытие имеет мелкокристаллическое строение и обладает низкой пористостью, а также малой дефектностью получаемой структуры [6,7,8].

Однако именно это затрудняет реструктуризацию покрытия и его аморфизацию для обеспечения высокой работоспособности получаемых герметизирующих соединений деталей гидросистем.

При нанесении электрохимических покрытий меди, возможно создание слоев толщиной от долей мкм до десятых долей мм. Они действуют главным образом как защитные пленки.

Перспективным является и фрикционное латунирование, которое существенно повышает антифрикционные свойства создаваемых функциональных поверхностей.

Вместе с тем возможности реструктуризации и аморфизации этих покрытий также весьма ограничены.

Более перспективным для достижения поставленных в работе целей повышения работоспособности герметизирующих гидравлических соединений является использование распыления (пульверизации) наносимого материала электродуговым или газопламенным способом или же выполнение финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО).

Использование этих способов нанесения защитного слоя материала позволяет закреплять покрытия на металлической основе за счет действия сил адгезии, что является более предпочтительным для формирования герметизирующих неподвижных соединений, а также при приработке осуществить достаточно просто направленную аморфизацию получаемого промежуточного слоя [8,9].

Исходя из изложенного выше, нами предложена следующая схема формирования промежуточного функционального слоя.

Для достижения совокупности, предъявляемых к нему требований принято целесообразным на одну из контактирующих поверхностей наносить химическое покрытие толщиной 2–4 мкм, на другую — газотермическое покрытие толщиной 8–10 мкм с последующей оптимизирующей приработкой трибосоединения [10].

Механизм функционирования такого покрытия сводится к следующему.

Как газотермические, так и химические покрытия, наносимые на контактирующие поверхности, достаточно надежно закрепляются на них за счет действия адгезионных связей.

В результате при приложении смещающей нагрузки срыв покрытия с материала подложки не происходит, а все относительные, как микро- так и макро перемещения реализуются во внутренних слоях покрытия.

Таким образом, формирование промежуточных покрытий происходит в три этапа: нанесение газотермического покрытия на одну из деталей соединения, нанесение химического покрытия на другую деталь, аморфизация материала покрытия с одновременным созданием благоприятного уровня параметров шероховатости контактирующих поверхностей.

Технологическая приработка деталей с нанесенными покрытиями, выполняемая по схеме, включающей возвратно-вращательное перемещение на 3–5 оборотов в каждую сторону, осциллирующее движение с частотой 10–12 Гц на угол 3–5°, осевой нагрузкой 30–50 Н в течение 8–12 минут. Это позволяет обеспечить высокую работоспособность формируемых функциональных слоев по показателям фреттингостойкости и герметичности неподвижных разъемных соединений гидравлических систем технологических машин [10].

Таким образом, предлагаемые в работе схемы формирования промежуточных защитно-герметизирующих слоев, как при изготовлении новых конструкций неподвижных разъемных соединений, так и при восстановлении работоспособности изношенных обеспечивают практическое исключение фреттинг-изнашивания в течение заданного срока эксплуатации, а также более длительное сохранение регламентируемой герметичности.

Литература:

  1. Лебедев, Н. И. Объемный гидропривод лесных машин: учебник для студентов вузов / Н. И. Лебедев. — Москва: Изд-во Московского гос. ун-та леса, 2007. — 304 с.
  2. Алексеев, В. М. Основы расчёта неподвижных соединений на герметичность / В. М. Алексеев, // Сб. трудов. Контактное взаимодействие твёрдых тел. — Калинин: КГУ, 1982. — 121–129 с.
  3. Дац, Ф. А. Совершенствование технической эксплуатации зарубежных лесозаготовительных машин / автореф. дисс. на соискание уч. ст. кандидата техн. наук / Ф. А. Дац,- Москва: МГУЛ.- 2011.-18 с.
  4. Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учебник для технических вузов. 2-е изд. Перераб. И доп. / А. В. Чичинадзе, Э. Д. Браун, Н. А. Буше и др.; Под общ. Ред. А. В. Чичинадзе. — М.: Машиностроение, 2001. — 664 с.
  5. Амалицкий, В. В. Надежность машин и оборудования лесного комплекса / В. В. Амалицкий, В. Г. Бондарь, А. М. Волобаев, А. С. Воякин / Учебник для студентов лесотехнических вузов. Спец 1704.00 — М.: МГУЛ, 1998. — 288 с.
  6. Обеспечение герметичности разъемных соединений гидравлических систем технологических машин / Памфилов Е. А., Пилюшина Г. А., Тяпин С. В.//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 4. С. 1170.
  7. Возможности повышения работоспособности соединений ограниченной подвижности / Памфилов Е. А., Пилюшина Г. А., Данилюк В. А., Конов В. А.//Новые материалы и технологии в машиностроении. 2014. № 19. С. 97–100.
  8. Повышение герметичности неподвижных разъемных соединений гидросистем машин и оборудования лесного комплекса/Памфилов Е. А., Пыриков П. Г., Пилюшина Г. А., Тяпин С. В.//Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2013. № 1 (331). С. 56–62
  9. Обеспечение работоспособности соединений гидросистем технологических машин/Памфилов Е. А., Пилюшина Г. А., Пыриков П. Г., Тяпин С. В.//Системы. Методы. Технологии. 2012. № 1. С. 33–38.

Источник: https://moluch.ru/archive/137/38552/

ПОИСК

Обеспечение герметичности технологического оборудования
    Герметичность производственного оборудования обусловлена наличием неподвижных или подвижных соединений, коррозионной средой, температурой и давлением в системе. [c.

76]

    Возможность достижения необходимой степени герметичности производственного оборудования обусловливается его технической характеристикой и условиями эксплуатации (наличие неподвижных и движущихся деталей, коррозионной среды, величины температуры и давления в аппарате), способами герметизации, конструкцией и материалом уплотнений и др. [c.101]

    В процессе получения эпоксидных диановых смол в воздух рабочих помещений выделяются пары эпихлоргидрина, этиленгликоля, толуола, пары и пыль дифенилолпропана. Поступление токсических веществ в воздух обусловлено, главным образом, отсутствием полной герметичности производственного оборудования и наличием ручных операций [64]. [c.135]

    Анализируя причины загрязнения воздуха вредными веществами, как главную следует назвать все еще имеющееся несовершенство технологических процессов и не-герметичность производственного оборудования. [c.7]

    Изоляция горючей среды должна обеспечиваться одним или несколькими из перечисленных средств максимальной механизацией и автоматизацией технологических процессов, связанных с обращением пожароопасных веществ размещением пожароопасного оборудования в изолированных помещениях или на открытых площадках применением для пожароопасных веществ герметизированного и герметичного оборудования и тары применением устройств защиты производственного оборудования с пожароопасными веществами от повреждений и аварий применением изолированных отсеков, камер, кабин и т. п. [c.18]

    Предотвращение образования взрывоопасной среды и обеспечение в воздухе производственных помещений содержания взрывоопасных веществ, не превышающего нижнего концентрационного предела воспламенения с учетом коэффициента безопасности, должно быть достигнуто контролем состава воздушной среды, применением герметичного технологического оборудования, рабочей и аварийной вентиляцией, отводом взрывоопасной среды. Чтобы предотвратить образование взрывоопасной среды внутри технологического оборудования, необходимо применять герметичное оборудование, поддерживать состав среды вне области воспламенения, использовать ингибирующие (химически активные) и флегматизирующие (инертные) добавки, подбирать соответствующие скоростные режимы движения среды. Взрывобезопасные составы среды внутри технологического оборудования должны быть установлены нормативно-технической документацией на конкретный производственный процесс. [c.21]

    На предприятиях промышленности СК проводится большая работа по дальнейшему совершенствованию проектных решений, изысканию путей снижения количества вредных выбросов. Это достигается за счет внедрения прогрессивных технологических процессов, которые обеспечивают резкое сокращение количества производственных выбросов, применения герметичного технологического оборудования. [c.331]

    Оборудование и коммуникации в отделениях синтеза простых полиэфиров должны быть герметичными. Производственные помещения должны иметь общую приточно-вытяжную вентиляцию, перерабатывающее оборудование — местные отсосы. [c.150]

    Безопасность технологического процесса определяется способом производства и его аппаратурным оформлением степенью непрерывности процесса и его стабильностью оптимальными рабочими параметрами количеством, составом, свойствами и агрегатным состоянием исходных, промежуточных и конечных продуктов скоростью и глубиной протекания химических реакций способами регулирования давления и температуры режимом пуска и остановки производственного оборудования и т. д. Важное значение для безопасности технологических процессов имеет их автоматизация и комплексная механизация, наличие специальных защитных устройств и ограждений, герметичность, механизация и коррозионная прочность производственного оборудования и др. (см. гл. 4—8). Поэтому все эти факторы обязательно учитывают при проектировании технологического процесса с тем, чтобы сделать его безопасным. [c.45]

    Кроме вредного воздействия на организм человека, вибрации оказывают вредное воздействие и на производственное оборудование, коммуникации и сооружения.

Вредное действие их выражается в понижении КПД машин и механизмов, в преждевременном износе вращающихся частей оборудования вследствие дисбаланса, в снижении точности и уменьшении срока службы КИП, в нарушении механической прочности и герметичности аппаратов и коммуникаций, что может послужить причиной различных аварий. Длительные сотрясения, вызываемые вибрацией, могут привести к разрушению фундаментов машин и целых сооружений. Все это обусловливает необходимость разработки и осуществления комплекса инженерно-технических и организационных мероприятий для снижения шума и вибрации до величин установленных санитарными нормами и ГОСТом. [c.119]

    Организация технологических процессов и производственное оборудование, как правило, должны исключать контакт рабочих с вредными и агрессивными веществами в процессе обслуживания оборудования и при выполнении производственных операций. Технологическое оборудование и коммуникации должны быть максимально герметичными. [c.109]

    Все работы, связанные с изготовлением, применением и испытанием. отвердителя № 5, должны производиться в помещениях, снабженных местной и общей приточно-вытяжной вентиляцией.

Производственное оборудование должно быть максимально герметичным. Работники цехов должны быть обеспечены специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты.

Для защиты рук необходимо применять пасты типа биологические перчатки . [c.221]

    Трубопроводы составляют неотъемлемую часть производственного оборудования цеха, общее протяжение трубопровода даже в небольших цехах измеряется километрами. Высококачественный монтаж и правильное обслуживание трубопроводов являются одним из важнейших условий нормального проведения производственного процесса.

Правильно смонтированный трубопровод должен удовлетворять следующим техническим требованиям иметь сечение, достаточное для пропускания нужных количеств газа или жидкости обладать высокой механической прочностью и химической стойкостью к протекающим по трубопроводу продуктам быть герметичным, быть экономичным при изготовлении и эксплуатации.

[c.32]

    Производственное помещение должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией общего и местного назначения, а также должна быть обеспечена герметичность работающего оборудования.

[c.292]

    Производственное помещение должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией общего и местного назначения, а также должна быть обеспечена герметичность работающего оборудования.

При получении и применении грунтовок АК-069 и АК-070 работающие должны быть снабжены спецодеждой, резиновыми перчатками и защитными мазями для рук.

В случае необходимости (при концентрациях паров, превышающих ПДК) применяют фильтрующие противогазы марок А и М. [c.48]

    Проверяют, правильно ли принята в проекте внутренняя планировка производственных зданий, предусмотрена ли изоляция пожаро- и взрывоопасных, а также наиболее вредных технологических процессов от менее опасных, имеются ли там-бур-шлюзы, как размещены электротехнические помещения, распределительные устройства, трансформаторные и преобразовательные подстанции (ТП, ПП), а также установки КИПиА (по отношению к взрывопожароопасным помещениям и наружным установкам) выполнены ли предъявляемые к ним требования (герметичность смежных стен, число и направление выходов, уклон полов, вводы и выводы электросетей и пр.). Далее необходимо проверить правильность и рациональность компоновочных решений, касающихся расположения технологического оборудования, размещения производственных зданий по отношению к наружным установкам и производственно-вспомогательным помещениям проверить, чтобы оборудование, содержащее жидкие продукты, а также линии выброса были максимально удалены от предохранительных клапанов и воздушек, от горячих поверхностей трубопроводов, печей, электроподогревателей, реакторов и другого подобного оборудования. Кроме того, необходимо проверить обеспечены ли подъезды для транспортных средств и механизмов при загрузке и выгрузке сыпучих материалов, катализаторов из технологического оборудования, а также для проведения ремонтных работ наличие грузоподъемных механизмов для проведения трудоемких ремонтных работ имеются ли специальные устройства, исключающие загорание продуктов от горячих поверхностей трубопроводов и печей, а также от другого подобного технологического оборудования какие приняты решения для аварийного опорожнения аппаратов и емкостей как расположено оборудование в помещениях, на наружных установках обеспечена ли прямолинейность и требуемая нормами ширина проходов какова организация рабочих мест для создания безопасных условий труда обеспечено ли оборудование рабочими площадками разработаны ли мероприятия по ограничению количества горючих материалов и веществ, одновременно находящихся в производственных и складских помещениях, и предусмотрены ли меры защиты, принимаемые при работе аппаратов в режимах, опасных в [c.49]

    Для устранения возможности утечки хлора в производственное помещение или атмосферу предприятия оборудование и хлорные трубопроводы должны работать при небольшом разрежении.

Необходимо следить за герметичностью оборудования и коммуникаций. Выбивание газа из электролизеров или из хлорных компрессоров и трубопроводов может привести к сильной загазованности атмосферы.

[c.48]

    В процессе производства могут возникнуть и другие неполадки, приводящие к аварийной ситуации.

Так, к вынужденному снижению нагрузки приводит возрастание давления газов в хлорных н водородных компрессорах, обусловленное резким снижением или прекращением потребления газов цехами-потребителями резкое снижение концентрации газов, вызванное подсосом воздуха переполнение сушильных башен серной кислотой или холодильников смешения водой и др. При нормальной эксплуатации электролизеров, тщательной их сборке и герметичности оборудования попадание хлора в воздух производственных помещений исключается. [c.48]

    Крайне опасна утечка сероуглерода из аппаратов, емкостей, трубопроводов, а также проникновение паров из оборудования в производственное помещение.

Вопросам герметизации аппаратуры, плотности фланцевых соединений, сальников и других устройств, через которые возможно проникновение паров ядовитых, пожаро-и взрывоопасных веществ в производственное помещение, должно быть уделено особое внимание.

При вскрытии действующих реакционных реторт, если они не оборудованы герметичными приспособлениями, обязательным условием является предварительное поджигание газов. Загрузку реторт древесным углем необходимо выполнять под огнем . [c.95]

    Необходимо, где это возможно, предусматривать автоматический контроль за составом смесей в потоке. При невозможности устройства автоматического контроля в потоке следует для отбора проб применять герметичные пробоотборники.

При применении обычных пробоотборников, установленных на оборудовании, расположенном в производственных помещениях, необходимо устройство местного отсоса (установка пробоотборников в вытяжных шкафах и др.). [c.

59]

    Тяжелый остатки, накапливающиеся в резервуарах (что обнаруживается по малому давлению в них), необходимо слить в специально оборудованные для этой цели герметичные емкости. Слив отстоя и тяжелых остатков в открытую тару или в производственную канализацию категорически запрещается. [c.137]

    Из оборудования, среда в котором находится под небольшим разрежением (60—100 Па), также могут выделяться в атмосферу вредные вещества, если их концентрации на 4—6 порядков выше ПДК. На рис.

1-4 приведены данные о выделении хлора в зависимости от разрежения в ванне, полученные при производственных исследованиях [12] на одном из заводов электролитического получения хлора на Жидком ртутном катоде.

Ванны электролиза хлора не герметичны (имеются щели в резиновых диафрагмах у электродов, между крышкой ванны и ее корпусом, во фланцах трубопроводов и арматуры). Концентрация хлора в ванне 2440 г/м , т. е. почти в 2,5 млн. раз больше ПДК для хлора. Как видно из рис.

1-4, только при разрежении 200 Па из ванны практически не выделяется хлор. Вынос хлора нз ванны навстречу потоку воздуха, который образуется вследствие разрежения в ванне, происходит в результате молекулярной диффузии, значительной из-за большой разности концентрации хлора [c.14]

    Причиной больщинства крупных производственных аварий является применение горючих и токсичных химических продуктов.

Результатом воздействия горючих (и легковоспламеняющихся) веществ могут быть пожары без опасности взрыва (длительное воздействие высоких уровней теплового излучения и дымов) угроза технологическому оборудованию, содержащему опасные вещества (опасность распространения огня, взрыва или выброса токсичных веществ) взрывы (опасность от взрывной волны, летящих обломков, а также высокие уровни теплового излучения). Чрезвычайные ситуации, связанные с токсичными веществами, проявляются в медленном или перемежающемся по характеру газовом выбросе или сбросе жидкого вещества угрозе воспламенения пожароопасного технологического оборудования или его перегрева и опасности нарущения герметичности быстром выбросе вещества (опасность образования и быстрого распространения токсичного облака) массированном выбросе вещества при разрушении крупных технологических емкостей либо в случае отказа систем безопасности при неуправляемых химических реакциях. [c.158]

    Гидротранспортные установки применяют в горной промышленности для транспортирования полезных ископаемых из шахт и подачи в шахты закладочного материала, на обогатительных фабриках, в химической промышленности.

К их преимуществам относятся компактность трубопроводов, герметичность, хорошая приспособляемость к производственным помещениям, возможность создавать любую по очертанию пространственную трассу, обеспечение загрузки и разгрузки в любой точке, удобство разветвлений трассы.

Недостатками установок гидравлического транспорта являются особые требования к перемещаемому грузу (допустимость увлажнения, ограничения по гранулометрическому составу), изнашиваемость трубопроводов и другого оборудования абразивными грузами, потребность в большом количестве воды, повышенная энергоемкость, возможность замерзания пульпы зимой. [c.505]

    В этой же ведомости отмечают факты несоответствия санитарным требованиям состояния технологического оборудования и коммуникаций (например, недостаточная герметичность укрытий, плохая теплоизоляция, неплотности в соединениях и арматуре производственных коммуникаций, трубопроводов теплоснабжения и Др.)- [c.324]

    В ответственных конструкциях коррозия представляет большую опасность.

С развитием промышленности- ужесточаются условия работы машин и аппаратов, значительно во )растает объем, и ассортимент производственных сред, с которыми контактируют конструкционные материалы и которые именуются часто агрессивными средами .

Коррозионные повреждения во многих случаях являются причиной уменьшения прочности элементов конструкций, потери герметичности, ненадежности механизмов, преждевременного выхода из строя машин и оборудования, аварий, высокой стоимости ремонтов. [c.3]

    Анализ ножарной опасности технологии переработки и хранения газа показал, что при нормальном режиме работы технологического оборудования, установленного как на открытых площадках, так и в помещениях, исключается возможность. возникновения взрывов и пожаров. Выброс значительных количеств горючих веществ в атмосферу возможен только в аварийных ситуациях в результате нарушения герметичности производственного оборудования. [c.148]

    Меры профилактики. Производственное оборудование должно быть герметичным и обеспеченным аспирацией, а участие человека в промежуточных процессах, связанных с обслуживанием оборудования, — минимизировано.

Устройство местной вытяжной вентиляции при пайке и сварке с использованием соединений Б., а также эффективная общеобменная вентиляция при всех операциях с Б. Избегать загрязнения кожи рук и одежды работающих. Спецодежда должна подвергаться обеспыливанию.

Стирку следует проводить организованно в прачечных. В домащних условиях стирка запрещается. [c.430]

    Меры профилактики. Характер необходимых профилактических мероприятий определяется особенностями производственного процесса или операции, а также используемым оборудованием.

В одних случаях (вибросита, мельница) речь должна идти о максимальной герметичности пьшящего оборудования, в других имеется также необходимость устройства местной вытяжки у всех возможных мест вьщеления пыли. В случае вьщеления высокодисперсного аэрозоля оксида M.

(VI) при процессах, связанных с термической обработкой, необходимо оборудовать над местами выделения аэрозоля мощные местные вытяжные устройства (зонты со шторами). Кроме того, следует иметь в виду необходимость общего проветривания цеха.

Процессы разгрузки и загрузки сухих концентратов, просев и шихтовка должны быть механизированы и исключать поступление пыли и газов в производственные помещения. В местах пересыпки пылящих материалов необходимо предусмотреть гидрообеспыливание.

Применение поверхностноактивных пылесмачивающих веществ и адсорбентов влаги должно быть согласовано с органами санитарно-эпидемиологической службы. Ручные операции при сушке, дроблении осадков и подаче на обжиг в трубчатые печи, взвешивание порошка, предназна-ченного для прессовки, засыпка в прессы, сборка и разборка пресс-формы запрещаются. [c.470]

    Для предотвращения образования взрывоопасной среды внутри гер.

метичного производственного оборудования для горючих жидкостей и газов необходимо поддерживать состав рабочей среды вне области воспламенения, применять ингибирующие и флегматизирующие добавки, использовать автоматические системы контроля и регулирования параметров процесса и герметичности оборудования. [c.328]

Источник: https://www.chem21.info/info/1635023/

Читать ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Обеспечение герметичности технологического оборудования

 Аппараты, содержащие взрывоопасные, пожароопасные и вредные вещества, должны быть герметичны по отношению к внешней

среде. Согласно ГОСТ 12.1.007–76*, все вредные вещества в зависимости от их действия на организм человека разделены на четыре класса опасности:

1 класс – вещества чрезвычайно опасные;

2 класс – вещества высокоопасные;

3 класс – вещества умеренно опасные;

4 класс – вещества малоопасные.

Под герметичностью понимают непроницаемость оболочки (корпуса) оборудования, отдельных её элементов, их соединений для газов,

паров, жидкостей и пылей.

Герметичность оборудования характеризуется количеством выходящих из аппарата (или засасываемых в него при вакууме) жидкости, паров или газов в единицу времени. Количественно герметичность принято определять степенью герметичности    P , представляющей собой

процентное отношение конечного давления в аппарате (трубопроводе) к

начальному в нём давлению, отнесённым к единице времени:

P          100 (1

Pк  Tн ), \% ,

Pн  Tк

где Pк, Рн  – конечное и начальное давление в аппарате; Тн, Тк – температура в начале и в конце испытания;       – время испытания, ч.

Утечки зависят от характера и размеров неплотностей в оборудовании, пористости материала, разности давлений снаружи и внутри аппарата, величины удельных давлений, создаваемых на соприкасающихся поверхностях, физических свойств рабочей среды, способов соединения отдельных элементов оборудования.

Соединения  между  отдельными  частями  оборудования  могут быть неподвижными и подвижными. Неподвижные соединения подразделяются на неразъемные и разъёмные.

Неразъёмные соединения осуществляются сваркой, реже пайкой, развальцовкой, чеканкой, применением специальных цементов и герметиков.

Неразъёмные соединения, особенно изготовленные сваркой, обладают высокой герметичностью, но не всегда их можно применить.

Когда по условиям технологии требуется частая разборка аппаратуры и трубопроводов для чистки, проверки, замены, применяют фланцевые или резьбовые разъёмные соединения.

2.1.1. Уплотнение  валов аппаратов

Для герметизации разъёмных соединений применяют беспрокладочные уплотнения или уплотнения с прокладками. Силы упругой деформации используются в беспрокладочных соединениях с тщательно пришлифованными поверхностями.

Сюда относятся линзовые уплотнения, используемые в аппаратах высокого давления (до 200 МПа), а также плоские, конические и сферические уплотнения сёдел и клапанов в запорной и регулировочной арматуре.

Под действием осевых сил в месте касания двух поверхностей возникает поясок деформации материала, который и создаёт необходимое уплотнение.

Принцип действия разъёмного соединения, уплотняемого прокладкой, основан на пластической деформации материала прокладки. Степень герметизации зависит от степени сжатия прокладки.

Прокладки должны обладать хорошей деформируемостью, достаточной упругостью, быть устойчивыми при рабочих температуре и давлении, а также в коррозионной среде.

Рекомендации по выбору материала прокладки в зависимости от условий эксплуатации представлены в табл. 2.1.

2.1. Материалы уплотнительных прокладок

МатериалРабочая средаДавление,МПаТемпература,С
Сталь нержавеющаяПищевые продукты20200
МедьНефтепродукты, газы неагрессивные, вода, пар40300
СвинецАгрессивные средыБез ограничения200
ПаронитВода, пар, нефтепродукты, масла, щёлочи, газы, спирт, серная кислота5450
РезинаВода, пищевые жидкости, неагрессивные масла2,5– 30…+90
ФторопластВода, воздух, щёлочи,кислоты1–195…+260
АсбестРастворители, нефтепродукты, кислоты, агрессивные газы3450

Герметичность соединения возрастает с увеличением удельного давления на прокладку. Этим в значительной мере определяется выбор уплотнительной поверхности фланцев.

Например, плоские фланцы с уплотнительными канавками используют в основном для соединения аппаратов и трубопроводов, работающих с нетоксичными и негорючими средами при давлениях до 2,5 МПа.

При более высоких давлениях, а также при работе с ядовитыми и взрывои пожароопасными веществами и вакууме применяют торцовые поверхности фланцев, по типу «выступ-впадина» или «шип-паз».

Для обеспечения требуемой герметичности аппаратов в местах выхода валов наиболее широкое применение нашли сальниковые, торцовые и лабиринтные уплотнения.

Торцовые уплотнения  позволяют практически полностью предотвратить  утечки  рабочей  среды  из  аппарата  или  попадание  воздуха внутрь аппарата.

Торцовые уплотнения обеспечивают высокую герметичность, если радиальное и угловое биение вала аппарата, а также смещения неподвижных деталей корпуса уплотнения относительно оси вала не превышают 0,2 мм и 0,25   соответственно.

Большое значение имеет выбор материала трущихся пар: одно из колец изготовляют из более мягкого материала, например, графита, другое − из более твёрдого (стали, керамика). Торцовые уплотнения могут быть одинарными или двойными, являющимися комбинацией двух одинарных.

Обычно в торцовые уплотнения подаётся затворная жидкость давлением, превосходящим давление запираемой среды на 50…100 кПа. Затворная жидкость одновременно обеспечивает охлаждение и смазку деталей уплотнения. В качестве затворной жидкости применяют обессоленную воду, масло или другие жидкости, химически совместимые с рабочей средой, но нетоксичные и невзрывоопасные. Температура затворной жидкости на выходе из уплотнения не должна превышать 80  С.

Преимуществами торцовых  уплотнений являются  высокая  степень герметичности, небольшие потери мощности на трение (10…50\% от мощности, потребляемой сальниковыми уплотнениями), способность работать в большом диапазоне давлений (от глубокого вакуума до 45 МПа) при температуре до 450  С и др.

Вместе  с  тем  торцовые  уплотнения  характеризуются  высокой

стоимостью, сложностью конструкции, трудоёмкостью монтажа и ремонта, трудностью подбора материала для пар трения.

Для уплотнения валов вертикальных аппаратов, содержащих взрывоопасные, пожароопасные и вредные среды, наибольшее применение нашли торцовые уплотнения типа Т4 (ТДП) – двойное с подшипниковой опорой уплотняемого вала. Не рекомендуется применять уплотнения типа Т2 (ТСК) – одинарное с металлическим сильфоном

для аппаратов, содержащих взрывоопасные, пожароопасные и вредные среды при избыточном давлении. Уплотнения типа Т1 (ТТ) – двойное с металлическим сильфоном применяют в аппаратах, где требуется стерильность технологического процесса, например в биохимическом производстве.

В химической промышленности торцовые уплотнения применяются не только для реакторов, но и для центробежных насосов. Торцовое уплотнение для герметизации аппаратов при отсутствии токсичных  взрывоопасных коррозионных сред  при  высоких температурах

представлено на рис. 2.1. Кольцо 2 получает вращение от вала через водило 4, состоящее из двух половинок, стягивающих вал, и через шпильки 3. Неподвижное кольцо 7 соединено с сильфоном 8. Тяги 6 с пружиной 5 дают возможность регулировать силу поджатая колец 2 и

7, сильфон 8 позволяет компенсировать биение вала.

Уплотнение (рис. 2.1) работает при давлении 2 · 103…1,6 · 106 Па,

температуре до 250 °С и частоте вращения до 10 с  1 .

Радиальное и угловое биения вала аппарата в зоне торцового уплотнения, а также смещения неподвижных деталей корпуса уплотнения относительно оси вала не должны превышать 0,2 мм и 0,25° соответственно.

При установившемся режиме работы торцового уплотнения допускаются следующие утечки жидкости через пару трения со стороны большего давления:

Диаметр вала, мм4050658095110130
Утечки, см3/ч456,589,51113

При неподвижном вале утечки жидкости, а также газовой среды в виде пузырьков не допускаются.

Рис. 2.1. Торцовое уплотнение:

1 – корпус; 2 – вращающееся кольцо; 3 – шпильки; 4 – водило; 5 – пружина;

6 – тяга; 7 – неподвижное кольцо; 8 – сильфон

Работоспособность торцовых уплотнений обеспечивается правильным выбором схемы подачи запирающей жидкости, которая одновременно обеспечивает охлаждение и смазку деталей уплотнения. Для уплотнений типов Т1 и Т2 допускается подача уплотняющей жидкости наливом без дополнительных устройств.

Для двойных торцовых уплотнений типов ТЗ, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8, Т9 должны применяться схемы с естественной или принудительной циркуляцией запирающей жидкости: Т3 (ТД) – двойное; Т5 (ТДФ) – двойное с фторопластовым сильфоном; Т6 (ТДПФ) − двойное с фторопластовым сильфоном, с подшипниковой опорой уплотняемого вала, с корпусом, являющимся частью стойки привода вала; Т7 (ТДПФ-01) – двойное с фторопластовым сильфоном, с подшипниковой опорой уплотняемого вала; Т8 (ТДМ) – двойное без сильфона, с подшипниковой опорой уплотняемого вала; Т9 (ТДПН) – двойное с подшипниковой опорой уплотняемого вала, с нижним приводом.

Схему обвязки с естественной циркуляцией запирающей жидкости (рис. 2.2) рекомендуется применять при работе уплотнения в следующих условиях: частота вращения вала до 5 с–1; температура рабочей среды в аппарате от –30 до +150 °С.

Давление запирающей жидкости поддерживается за счёт давления в аппарате, если среда не вредная и не взрывоопасная, или за счёт подачи азота под давлением при взрывоопасной и токсичной среде. Запирающая жидкость циркулирует в замкнутом контуре вследствие разности плотностей нагретых и охлаждённых слоёв жидкости на разных уровнях.

Для лучшей циркуляции холодильник и пневмогидроаккумулятор следует устанавливать в непосредственной близости от уплотнения на высоте не менее 2 м.

Схему обвязки с принудительной циркуляцией уплотняющей жидкости (рис. 2.3) рекомендуется применять при диаметре уплотняемого вала более 80 мм, частоте вращения не менее 5 с–1 и температуре рабочей среды в аппарате до 150 °С.

Запирающая жидкость подаётся в уплотнение специальным насосом или централизованно из общей магистрали.

Для сглаживания пульсаций давления и поддержания работоспособности уплотнения при кратковременных остановках насоса в схему обвязки включён ресивер.

В  целях повышения надёжности работы  торцовых уплотнений при температуре среды в аппарате более 150 °С следует устанавливать дополнительное охлаждающее устройство (рис. 2.4).

В качестве запирающей жидкости применяют обессоленную воду, масло или другие жидкости, химически совместимые с рабочей средой, но не вредные и не взрывоопасные. Температура запирающей жидкости на выходе из уплотнения типа Т1 не должна превышать 140 °С, для остальных типов – не более 80 °С. Давление запирающей жидкости должно быть выше давления среды в аппарате на 0,05…0,1 МПа.

6

5

7

4

3

8

2

1

Рис. 2.2. Схема обвязки  торцового уплотнения

с естественной  циркуляцией запирающей жидкости:

1 – камера торцового уплотнения; 2 – теплообменник; 3 – фильтр;

4 – пневмогидроаккумулятор; 5 – бак; 6 – воронка;

7 – манометр; 8 − запорная арматура

7

7

4

1

8          3

9

6

11        10        2          5

Рис. 2.3. Схема обвязки  торцового уплотнения с принудительной циркуляцией уплотняющей жидкости:

1 – камера торцового уплотнения; 2 – теплообменник; 3 – фильтр;

4 – пневмогидроаккумулятор; 5 – бак; 6 – воронка; 7 – манометр; 8 – запорная арматура; 9 – регулирующий клапан; 10 – насос; 11 – обратный клапан

Рис. 2.4. Охлаждающее устройство  торцового уплотнения:

1 – корпус торцового уплотнения; 2 – вход охлаждающей жидкости;

3 – выход охлаждающей жидкости

Максимальное давление в камере уплотнения при отсутствии давления  в  аппарате  не  должно  превышать  следующих  значений:

0,45 МПа – для уплотнений типов ТЗ (с давлением 0,6 МПа), Т5 и Т6;

0,85 МПа – для уплотнений типов ТЗ (с давлением 3,2 МПа) и Т4.

В уплотнениях типов Т1 и Т2, а также при остаточном давлении в аппарате запирающая жидкость должна подаваться в камеру уплотнения при атмосферном давлении.

Направление вращения вала не влияет на работоспособность торцовых уплотнений, за исключением уплотнений типа Т1, для которых направление вращения вала следует принимать по часовой стрелке (со стороны привода).

Сальниковые уплотнения (рис. 2.5) устанавливаются на аппараты, содержащие нейтральные среды или вещества, отнесённые к четвёртому классу вредности.

Применение сальниковых уплотнений для аппаратов, содержащих вредные вещества, отнесённые к первому – третьему классам опасности, допускается при условии наличия паров этих веществ над поверхностью жидкости в аппарате в количестве, не превышающем предельно допустимые концентрации. Применение сальниковых уплотнений для аппаратов, содержащих взрывоопасные вещества, не рекомендуется.

Сальниковые уплотнения применяются на аппаратах, содержащих нейтральные, невзрывоопасные и нетоксичные среды с относительно невысокой температурой. Их используют также для уплотнения арматуры (вентилей, задвижек).

Сальниковые набивки изготавливаются из легкодеформируемых материалов, обладающих при этом достаточной упругостью: пеньки,

асбеста, резины, полиэтилена, фторопласта. Набивку из пеньки, асбеста и других волокнистых материалов пропитывают смазочными маслами, графитом, парафином. Выбор материала набивки определяется

температурой и давлением в аппарате, свойствами герметизируемой среды. Толщина слоя набивки S должна быть не менее 3…4 мм. Среднее значение определяется зависимостью

а его высота

S          (1,5…2,5)  d ,

h          d          2S .

Обслуживание сальниковых устройств заключается в их подтяжке, замене набивки для компенсации износа, в поддержании нормальной смазки набивки.

Для улучшения герметичности сальниковых уплотнений используют пружины (путём увеличения прижимной силы) или давление инертного газа. Но такие уплотнения сложны по устройству.

Появление лабиринтных бесконтактных уплотнений вызвано недостатками контактных (сальниковых, торцовых и др.) уплотнений: значительным износом трущихся частей, потерями энергии на трение,

трудностями отвода тепла трения из зоны уплотнения, необходимостью постоянного наблюдения за состоянием уплотнений в процессе их эксплуатации. Некоторые из этих недостатков устраняются в лабиринтных уплотнениях (рис. 2.6).

Принцип действия лабиринтного уплотнения основан на потерях энергии при движении среды в зазорах и расширительных камерах,

образуемых между движущимися и неподвижными деталями уплотнения, которые не соприкасаются между собой. Протекающие через зазоры жидкость или газ подвергаются дросселированию, теряют скорость и давление, причём конечная утечка среды может быть практически  приемлемой  для  заданных  условий  эксплуатации  или  может

быть вовсе прекращена запирающим противодавлением.

3

2          4

5

6

7

1

8

10        9

Рис. 2.5. Сальниковое уплотнение:

1 – корпус; 2 – нажимная втулка; 3 – шпилька с гайкой; 4 – набивка; 5 – фонарь;

6 – рубашка; 7, 8 – прокладки; 9 – опорное кольцо; 10 – кольцо

а)         б)

Рис. 2.6. Схема лабиринтного уплотнения:

а – с радиальной щелью; б – с осевой щелью

Лабиринтные уплотнения применяют при больших скоростях вращения валов и высокой температуре среды, например в компрессорах, насосах, газодувках, турбинах.

Недостатком лабиринтных уплотнений является утечка продукта при прекращении вращения вала, что ограничивает их применение для взрывоопасных и токсичных веществ.

Этот недостаток может быть устранён комбинированием бесконтактных уплотнений с уплотнениями контактного типа.

В производствах, связанных с применением особо взрывоопасных или сильнодействующих ядовитых веществ, когда утечки продуктов должны быть полностью исключены, используют полностью герметизированные машины и аппараты, в которых предусмотрен бесконтактный метод передачи движения, например с помощью экранированного электродвигателя (рис. 2.7).

Нагнетание

D

1

Масло

2

3

7          4

6

8          5

Всасывание

Рис. 2.7. Схема бессальникового герметичного центробежного  насоса:

1 – вал электродвигателя; 2 – статор; 3 – экран из немагнитного материала;

4 – ротор электродвигателя; 5 – корпус насоса; 6 – колпак;

7 – змеевик для охлаждающей воды; 8 – рабочее колесо насоса

На вал 1 насаживается ротор 4 асинхронного электродвигателя. Статор электродвигателя 2 отделяется от ротора 2 экраном 3 из немагнитного материала (аустенитовой стали, нихрома и др.). Экран 3 герметично прикрепляется к корпусу 5 насоса.

Обмотка статора охлаждается маслом, находящимся в колпаке 6; масло в свою очередь охлаждается водой, пропускаемой через змеевик 7. Рабочее колесо 8 вращается под действием магнитного поля, передающего крутящий момент через экранированную гильзу.

Таким образом, вращающийся вал не выходит из корпуса аппарата, и, следовательно, не требуются уплотнения.

Применение экранированных электродвигателей позволяет герметизировать оборудование многих видов: центрифуги, мешалки, реакторы и др. Они являются в ряде случаев единственно приемлемыми.

2.1.2. Испытание оборудования  на герметичность

Технологическое оборудование, в котором обращаются горючие, взрывоопасные или токсичные газы (или жидкости) под давлением, испытывают на герметичность в соответствии с действующими нормативными документами.

Пневматические испытания на герметичность заключаются в создании в аппарате или трубопроводе максимально разрешённого рабочего давления и контроля его падения в течение не менее 4 часов при периодической проверке и 24 часов для вновь устанавливаемых аппаратов. Вновь устанавливаемое оборудование считается выдержавшим

испытание на герметичность, если падение давления в нём за 1 час не

превышает 0,1\% при пожарои взрывоопасных средах. В оборудовании, подвергающемся повторному испытанию, допускается падение давления до 0,5\% в час.

Порядок подготовки и проведения испытаний трубопроводов не отличается от принятого для технологического оборудования. При этом цеховые трубопроводы испытывают совместно с оборудованием цеха. При испытании цеховых и межцеховых трубопроводов для разных сред допускается следующее падение давления (в \% от испытательного) (табл. 2.2):

2.2. Падение давления при испытании

ТрубопроводыТоксичные газыДругие взрывоопасные газыВоздух и инертные газы
Цеховые(в помещении)0,050,100,2
Межцеховые(вне помещения)0,10,20,4

При испытании газопроводов диаметром более 250 мм падение давления определяют умножением проведённых выше значений на поправочный коэффициент К, подсчитываемый по формуле

. K       250 / Dвн,

где Dвн – внутренний диаметр испытуемого газопровода, мм.

Если потери давления при испытании превышают нормы, то необходимо найти место утечки. Для этого используют специальные приборы (течеискатели) или обмазывают швы, сальники, арматуру и разъёмные соединения мыльным раствором.

После обнаружения мест утечек давление должно быть полностью снято и причины пропусков устранены. Устранение дефектов и подтяжка крепёжных соединений, а также обстукивание корпуса оборудования, находящегося под давлением, не допускаются. После устранения дефектов испытания на герметичность проводят повторно.

2.1.3. Уплотнение  байонетных  затворов

В настоящее время наиболее широкое распространение получили байонетные затворы с цельным байонетным кольцом, с разъёмным байонетным кольцом, а также двусторонние байонетные затворы и затворы с поворотной крышкой.

Конструкция байонетного уплотнения с цельным байонетным кольцом приведена на рис. 2.8. Применение байонетных затворов позволяет резко сократить время, необходимое для загрузки и выгрузки из аппаратов перерабатываемых веществ и материалов.

Работоспособность байонетных затворов в значительной степени зависит от надёжности уплотняющих устройств.

3          4          5

6

7

2

1

Рис. 2.8. Байонетное уплотнение  с цельным байонетным кольцом:

1 – фланец корпуса; 2 – байонетное кольцо; 3 – впадины байонетного кольца;

4 – выступы на фланце байонетной крышки; 5 – фланец байонетной крышки;

6 – резиновый уплотнитель; 7 – промежуточное разрезное кольцо

В качестве уплотняющих устройств для байонетных затворов рекомендуется применять резиновые уплотнители, показанные на рис. 2.9. Однако резиновые уплотнители в нормальных условиях работы могут применяться только до температуры 140 °С.

В случае необходимости использования байонетных затворов при температурах до 250 °С следует предусматривать защиту резиновых уплотнителей от действия высоких температур.

С этой целью применяют охлаждение пазов под резиновые уплотнители, расположенные во фланцах корпуса и крышки аппарата (рис. 2.10).

Рис. 2.9. Уплотнители для байонетных затворов

Рис. 2.10. Схема системы  охлаждения  байонетного затвора:

1 – отверстие для подвода охлаждающей жидкости; 2, 5 – охлаждающие каналы;

3, 4 – кольца, закрывающие охлаждающие каналы;

6 – отверстие для отвода охлаждающей жидкости; 7, 8 – перегородки

4          5          6          7

3

2

1

Рис. 2.11. Схема устройства для создания давления под уплотнителем с промежуточным резервуаром:

1 – трубопровод, соединяющий резервуар с уплотнением затвора;

2 – контрольный кран; 3 – манометр; 4 – смотровое стекло; 5 – резервуар;

6 – воронка, или заменяющий её трубопровод; 7 – предохранительный клапан

Для обеспечения надёжной герметичности байонетного затвора под резиновым уплотнителем должно поддерживаться избыточное давление.

При использовании в аппаратах в качестве рабочей среды воды, воздуха, масла, водяного пара и инертных газов герметичность затвора в начальный период пуска обеспечивается подачей давления под уплотнитель от автономного источника, а при достижении в аппарате избыточного давления 0,2…0,3 МПа уплотняющее устройство соединяется с внутренним пространством аппарата (рис. 2.11).

В аппаратах, работающих с агрессивными, вредными, взрывои пожароопасными средами, соединение внутренней полости аппарата с уплотняющим устройством недопустимо. В этом случае давление под уплотнителем создаётся от автономного пневматического или гидравлического источника, оно должно превышать рабочее давление в аппарате на 0,05…0,1 МПа.

Источник: http://vuzmen.com/book/1546-osnovy-bezopasnoj-yekspluatacii-texnologicheskogo-oborudovaniya-ximicheskix-proizvodstv-borshhev-vya/13-21-germetizaciya-texnologicheskogo-oborudovaniya.html

Обеспечение герметичности технологического оборудования

Обеспечение герметичности технологического оборудования

Под герметичностью понимают непроницаемость оболочки (корпуса) оборудования, отдельных ее элементов, их соединений для газов, паров, жидкостей и пылей.

Герметичность оборудования характеризуется количеством выходящих из аппарата (или засасываемых в него при вакууме) жидкости, паров или газов в единицу времени. Количественно герметичность принято определять степенью герметичности , представляющей собой процентное отношение конечного давления в аппарате (трубопроводе) к начальному в нем давлению, отнесенным к единице времени:

% , (1)

где Pк, Рн – конечное и начальное давление в аппарате; Тн, Тк – температура в начале и в конце испытания; – время испытания, ч.

Утечки зависят от характера и размеров неплотностей в оборудовании, пористости материала, разности давлений снаружи и внутри аппарата, величины удельных давлений, создаваемых на соприкасающихся поверхностях, физических свойств рабочей среды, способов соединения отдельных элементов оборудования.

Соединения между отдельными частями оборудования могут быть неподвижными и подвижными. Неподвижные соединения подразделяются на неразъемные и разъемные.

Неразъемные соединения осуществляются сваркой, реже пайкой, развальцовкой, чеканкой, применением специальных цементов и герметиков.

Неразъемные соединения, особенно изготовленные сваркой, обладают высокой герметичностью, но не всегда их можно применить.

Когда по условиям технологии требуется частая разборка аппаратуры и трубопроводов для чистки, проверки, замены, применяют фланцевые или резьбовые разъемные соединения.

3.1. Герметизация соединения элементов частей аппаратов и трубопроводов

Для герметизации разъемных соединений применяют беспрокладочные уплотнения или уплотнения с прокладками. Силы упругой деформации используются в беспрокладочных соединениях с тщательно пришлифованными поверхностями.

Сюда относятся линзовые уплотнения, используемые в аппаратах высокого давления (до 200 МПа), а также плоские, конические и сферические уплотнения седел и клапанов в запорной и регулировочной арматуре.

Под действием осевых сил в месте касания двух поверхностей возникает поясок деформации материала, который и создает необходимое уплотнение.

Принцип действия разъемного соединения, уплотняемого прокладкой, основан на пластической деформации материала прокладки. Степень герметизации зависит от степени сжатия прокладки.

Прокладки должны обладать хорошей деформируемостью, достаточной упругостью, быть устойчивыми при рабочих температуре и давлении, а также в коррозионной среде.

Рекомендации по выбору материала прокладки в зависимости от условий эксплуатации представлены в табл.1.

Герметичность соединения возрастает с увеличением удельного давления на прокладку. Этим в значительной мере определяется выбор уплотнительной поверхности фланцев.

Например, плоские фланцы с уплотнительными канавками используют в основном для соединения аппаратов и трубопроводов, работающих с нетоксичными и негорючими средами при давлениях до 2,5 МПа.

При более высоких давлениях, а также при работе с ядовитыми и взрывопожароопасными веществами и вакууме применяют торцевые поверхности фланцев, по типу “выступ-впадина” или “шип-паз”.

Для обеспечения требуемой герметичности аппаратов в местах выхода валов наиболее широкое применение нашли сальниковые, торцовые и лабиринтные уплотнения.

Таблица 1

Материалы уплотнительных прокладок Материал
Рабочая среда
Давление, МПа
Температура,0С
Сталь нержавеющая
Пищевые продукты
20
200
Медь
Нефтепродукты, газы неагрессивные, вода, пар
40
300
Свинец
Агрессивные среды
Без ограничения
200
Паронит
Вода, пар, нефтепродукты, масла, щелочи, газы, спирт, серная кислота
5
450
Резина
Вода, пищевые жидкости, неагрессивные масла
2,5
– 30 – +90
Фторопласт
Вода, воздух, щелочи, кислоты
1
– 195 – +260
Асбест
Растворители, нефтепродукты, кислоты, агрессивные газы
3
450

Сальниковые уплотнения применяются на аппаратах, содержащих нейтральные, невзрывоопасные и нетоксичные среды с относительно невысокой температурой. Их используют также для уплотнения арматуры (вентилей, задвижек). Схема простейшего сальникового уплотнения показана на рис. 1.

Сальниковые набивки изготавливаются из легкодеформируемых материалов, обладающих при этом достаточной упругостью: пеньки, асбеста, резины, полиэтилена, фторопласта.

Набивку из пеньки, асбеста и других волокнистых материалов пропитывают смазочными маслами, графитом, парафином. Выбор материала набивки определяется температурой и давлением в аппарате, свойствами герметизируемой среды /1/.

Толщина слоя набивки S должна быть не менее 3-4 мм. Среднее значение определяется зависимостью

, (2)

а его высота

. (3)

Обслуживание сальниковых устройств заключается в их подтяжке, замене набивки для компенсации износа, в поддержании нормальной смазки набивки.

Для улучшения герметичности сальниковых уплотнений используют пружины (путем увеличения прижимной силы) или давление инертного газа. Но такие уплотнения сложны по устройству.

Рис.1 Схема сальникового уплотнения

1 – корпус; 2 – нажимная крышка букса; 3 – вал; 4 – пространство между валом и крышкой для набивки Торцовые уплотнения наибольшее применение нашли для уплотнения валов аппаратов, содержащих взрывоопасные, пожароопасные и токсичные среды. Торцовые уплотнения весьма разнообразны по конструкциям, хотя все построены по одной схеме (рис. 2) /1/.

Вал 1 связан упругим элементом 4 с кольцом 2. Торцовая поверхность кольца 2 под воздействием упругого элемента 4 прижимается к неподвижному кольцу 3, соединенному с корпусом аппарата 6 через другой упругий элемент 5.

Упругие элементы 4 и 5 должны обеспечивать постоянное и плотное прилегание колец 2 и 3 даже при вибрациях и смещениях вала и износе соприкасающихся поверхностей пары трения.

Торцовые уплотнения обеспечивают высокую герметичность, если радиальное и угловое биение вала аппарата, а также смещения неподвижных деталей корпуса уплотнения относительно оси вала не превышают 0,2 мм и 0,250 соответственно.

Рис. 2. Схема торцевого уплотнения

1 – вал; 2 – вращающееся кольцо; 3 – неподвижное кольцо; 4 – вращающийся упругий элмент; 5 – неподвижный упругий элемент; 6 – корпус Большое значение имеет выбор материала трущихся пар: одно из колец изготовляют из более мягкого материала, например, графита, другое – из более твердого (стали, керамика). Торцовые уплотнения могут быть одинарными или двойными, являющимся комбинацией двух одинарных. Обычно в торцовые уплотнения подается затворная жидкость давлением, превосходящим давление запираемой среды на 50-100 кПа. Затворная жидкость одновременно обеспечивает охлаждение и смазку деталей уплотнения. В качестве затворной жидкости применяют обессоленную воду, масло или другие жидкости, химически совместимые с рабочей средой, но нетоксичные и невзрывоопасные. Температура затворной жидкости на выходе из уплотнения не должна превышать 800С.

Преимуществами торцовых уплотнений являются высокая степень герметичности, небольшие потери мощности на трение (10-50% от мощности, потребляемой сальниковыми уплотнениями), способность работать в большом диапазоне давлений (от глубокого вакуума до 45 МПа) при температуре до 4500С и другие.

Вместе с тем торцовые уплотнения характеризуются высокой стоимостью, сложностью конструкции, трудоемкостью монтажа и ремонта, трудностью подбора материала для пар трения.

Появление лабиринтных бесконтактных уплотнений вызвано недостатками контактных (сальниковых, торцовых и др.

) уплотнений: значительным износом трущихся частей, потерями энергии на трение, трудностями отвода тепла трения из зоны уплотнения, необходимостью постоянного наблюдения за состоянием уплотнений в процессе их эксплуатации. Некоторые из этих недостатков устраняются в лабиринтных уплотнениях (рис. 3).

а

б Принцип действия лабиринтного уплотнения основан на потерях энергии при движении среды в зазорах и расширительных камерах, образуемых между движущимися и неподвижными деталями уплотнения, которые не соприкасаются между собой. Протекающие через зазоры жидкость или газ подвергаются дросселированию, теряют скорость и давление, Рис. 3. Схема лабиринтного уплотнения:

а – с радиальной щелью; б – с осевой щелью причем конечная утечка среды может быть практически приемлемой для заданных условий эксплуатации или может быть вовсе прекращена запирающим противодавлением.

Лабиринтные уплотнения применяют при больших скоростях вращения валов и высокой температуре среды, например в компрессорах, насосах, газодувках, турбинах.

Недостатком лабиринтных уплотнений является утечка продукта при прекращении вращения вала, что ограничивает их применение для взрывоопасных и токсичных веществ.

Этот недостаток может быть устранен комбинированием бесконтактных уплотнений с уплотнениями контактного типа.

В производствах, связанных с применением особо взрывоопасных или сильнодействующих ядовитых веществ, когда утечки продуктов должны быть полностью исключены, используют полностью герметизированные машины и аппараты, в которых предусмотрен бесконтактный метод передачи движения, например, с помощью экранированного электродвигателя (рис. 4).

На вал 1 насаживается ротор 4 асинхронного электродвигателя. Статор электродвигателя 2 отделяется от ротора 2 экраном 3 из немагнитного материала (аустенитовой стали, нихрома и др.). Экран 3 герметично прикрепляется к корпусу 5 насоса.

Обмотка статора охлаждается маслом, находящимся в колпаке 6; масло в свою очередь охлаждается водой, пропускаемой через змеевик 7. Рабочее колесо 8 вращается под действием магнитного поля, передающего крутящий момент через экранированную гильзу.

Таким образом, вращающийся вал не выходит из корпуса аппарата, и, следовательно, не требуются уплотнения.

Применение экранированных электродвигателей позволя- ет герметизировать оборудова-

Рис. 4. Схема бессальникового герметичного центробежного насоса:

1 – вал электродвигателя; 2 – статор; 3 – экран из немагнитного материала; 4 – ротор электродвигателя; 5 – корпус насоса; 6 – колпак; 7 – змеевик для охлаждающей воды; 8 – рабочее колесо насоса
ние многих видов: центрифуги, мешалки, реакторы и др. Они являются в ряде случаев единственно приемлемыми.

Источник: https://bookucheba.com/jiznedeyatelnosti-bjd-bezopasnost/obespechenie-germetichnosti-tehnologicheskogo-18662.html

Book for ucheba
Добавить комментарий