Предохранительная и защитная арматура.

Предохранительная арматура исключает возможность, возникновения недопустимо высокого давления в трубопроводных системах и на установках. Чаще всего используют предохранительные клапаны и разрывные мембраны.

Предохранительные клапаны бывают рычажно-грузовыми (рис. 17.11) и пружинными (рис. 17.12). Нижним штуцером их устанавливают на трубопроводе или аппарате; через боковой их штуцер отводится избыток среды. Давление на золотник клапана регулируют изменением числа грузов или силы сжатия пружины. Грузовые клапаны устанавливают лишь в одном положении, при котором золотник строго вертикален. Пружинные клапаны монтируют в любом положении. Грузовой клапан в отличие от пружинного не имеет сальника на штоке, поэтому его нельзя устанавливать внутри помещений, а также на трубопроводах для транспортирования огнеопасных сред.

Разрывные мембраны, устанавливаемые на трубопроводах, срабатывают при повышении рабочего давления на 20-25 %. Мембраны обеспечивают высокую герметичность, а также надежность срабатывания; их недостаток - одноразовое использование.

Назначение защитной (отсечной) арматуры состоит в предотвращении аварийной ситуации в системах отключением защищаемого участка. К защитной арматуре относятся прежде всего обратные клапаны (подъемные и поворотные). Назначение обратных клапанов - защита трубопроводных систем от обратного потока, что может в ряде случаев создать аварийную ситуацию. В показанном на рис. 17.13 обратном подъемном клапане для водопроводов золотник 2 находится в положении <открыто>, поскольку сила от давления поступающей среды преодолевает вес золотника. С прекращением подачи среды при возникновении обратного потока золотник опускается на седло и клапан закрывается.

В обратных поворотных клапанах (рис. 17.14) проходное сечение закрывается диском 2, поворачивающимся вокруг горизонтальной оси 4. Такие клапаны менее чувствительны к загрязненности среды, но по герметичности уступают подъемным клапанам. Для уменьшения скорости закрывания и исключения возможности гидравлического удара поворотные клапаны большого диаметра снабжают демпферами, противовесами и др.

 

Выбор трубопроводной арматуры

Основной тип запорной арматуры, рекомендуемой для трубопроводов диаметром от 50 мм и более, - задвижка; она имеет минимальное гидравлическое сопротивление, надежное уплотнение затвора и допускает изменение направления движения среды. Вентили рекомендуется устанавливать на трубопроводах диаметром до 50 мм; при диаметре трубопровода более 50 мм вентили используют главным образом в случаях, когда по условиям тех-нологического процесса требуется ручное дросселирование. Основное преимущество вентилей - отсутствие трения уплотнительных поверхностей, что значительно уменьшает опасность их I повреждения посторонними частицами и позволяет использовать при более высоких давлениях. В связи с этим вентили устанавливают на трубопроводах высокого давления.

Краны используют, когда требуются запорные устройства, обладающие незначительным гидравлическим сопротивлением или способные управлять несколькими расходящимися потоками, в последнем случае используют трех-четырехходовые краны.

   Дисковые заслонки устанавливают на трубопроводах для жидких газообразных неагрессивных сред с температурой до 80 °С, при условном проходе до 2000 мм и давлении до 1,6 МПа.; Использование регулирующей аппаратуры регламентируется требованиями нормативных документов,  а область применения обратных и предохранительных клапанов - правилами Госгортехнадзора.

   При выборе материала для трубопроводной арматуры прежде всего следует учитывать свойства транспортируемой среды, ее; коррозионную активность, воспламеняемость, токсичность.

   В трубопроводах для горючих, токсичных, пожаро- и взрывоопасных сред, сжиженных газов применяют только стальную арматуру.

   Арматуру из ковкого чугуна допускается использовать на газопроводах для горючих газов в диапазоне рабочих температур от -30 до +150 °С, при давлении до 1,6 МПа, а арматуру из серого чугуна - в диапазоне рабочих температур от -10 до +100 °С при давлении до 0,6 МПа.

 В соответствии с нормативными требованиями, независимо от среды рабочего давления  и температуры,  не рекомендуется устанавливать чугунную арматуру на трубопроводах: для токсичных веществ группы А, а также для сжиженных углеводородных газов и легковоспламеняющихся жидкостей с температурой кипения ниже 45 °С; для газов при возможности вибрации трубопровода; для газов, содержащих пары воды, и других замерзающих жидкостей при температуре стенки трубы ниже О °С; для газов; при возможности растяжения трубопровода; при их размещении на открытом воздухе при температуре воздуха ниже -30 °С. На трубопроводах, работающих при температуре ниже-40 °С, следует устанавливать арматуру из легированных сталей и специальных сплавов.

       На трубопроводах, предназначенных для транспортирования высокоагрессивных сред, используют арматуру в коррозионностойком исполнении.

       На трубопроводах для сред с токсичными свойствами, горючих и активных газов, легковоспламеняющихся жидкостей следует устанавливать арматуру, удовлетворяющую требованиям повышенной герметичности к запорным и сальниковым устройствам. В случаях, когда это допустимо, арматуре с сальниковым уплотнением штока в корпусе, как наиболее дешевой, отдают предпочтение перед арматурой с сильфонным уплотнением. Для трубопроводов с токсичной, огне- и взрывоопасной средой выбирают сильфонную арматуру.

       Ручное управление арматурой используют лишь при ее редком срабатывании. При частом использовании арматуры, а также в условиях автоматизированного управления производственным процессом применяют арматуру с электро-, пневмо- и гидроприводами. Арматуру с электроприводом не используют при температуре окружающего воздуха ниже -40 °С, на открытых площадках и в колодцах с повышенной влажностью.

На трубопроводах малого (до 80 мм) диаметра арматуру крепят на резьбе, так как резьбовые соединения требуют минимального числа присоединительных элементов, просты по конструкции и исполнению. Для ответственных случаев, когда требуется частый демонтаж системы, например с целью очистки, на трубопроводах малого диаметра используют фланцевые соединения. Наиболее надежный способ присоединения арматуры - сварка, поэтому в трубопроводах для горючих, токсичных, пожаро- и взрывоопасных сред сварку используют везде, где это допустимо.

Во фланцевых соединениях трубопроводов для сильно действующих ядовитых веществ и дымящих кислот независимо от давления и температуры конструкцию уплотнительных устройств выполняют по типу <шип - паз>.

Особенности монтажа и эксплуатации трубопроводов

Объем работ по монтажу технологических трубопроводов в общем объеме монтажных работ при сооружении промышленных объектов весьма значителен и достигает в химической промышленности 35-40 %, в нефтеперерабатывающей 55-60 % .

Монтажным работам на месте прокладки трубопроводов предшествуют подготовительные работы в цехах трубных заготовок, где выполняют разметку, резку и гибку труб, механическую обработку их торцов и вырезание в трубах отверстий, сборку и сварку элементов трубопроводов в сборочные единицы, испыта-ния сборочных единиц трубопроводов, их маркировку и др.

Сваривают трубы на специальных сборочных стендах с использованием приспособлений (кондукторов и центраторов), обеспечивающих правильное сопряжение деталей и узлов трубопроводов.

Режут трубы на дисковых, ножовочных или токарных станках. Применяют также установку для газопламенной резки и маятниковую пилу с абразивными армированными кругами.

После выполнения резки концы труб и края отверстий обрабатывают на специальных станках или переносными пневмо- и электрошлифовальными машинами. Трубы диаметром до 200 мм гнут на трубогибочных станках в холодном состоянии, а трубы диаметром более 200 мм - в горячем состоянии. Для уменьшения деформации стенок в процессе гибки трубы заполняют сухим песком.

Перед сборкой трубы и детали трубопроводов очищают от загрязнений и обдувают сжатым воздухом. Детали, покрытые смазочными маслами, расконсервируют одним из способов: нагревают в камерах или в ваннах с минеральным маслом при тем-пературе 100-120°С, а затем протирают уайт-спиритом или бензином; промывают горячей водой или моющими растворами.

Прокладке трубопроводов предшествует разбивка их трасс; при этом с помощью стальной или капроновой струны и нивелира через каждые 50-200 м размечают прямолинейные горизонтальные участки с указанием вертикальных отметок оси трубопровода. Затем отмечают места расположения подвижных и неподвижных опор, подвесок, арматуры, ответвлений к аппаратам, температурных компенсаторов. После этого приступают к установке опорных конструкций, которые выверяют по уровню и отвесу.

При монтаже трубопроводов применяют трубоукладчики, краны, тали и другие грузоподъемные механизмы. При монтаже внутрицеховых трубопроводов сварные стыки, которые должны быть доступны для осмотра, удаляют не менее чем на 50 мм от опор или подвесок; продольный шов сварных труб располагают так, чтобы его было удобно осматривать; фланцевые соединения располагают непосредственно у опор. Трубопроводы не должны пересекать оконные и дверные проемы. Над этими проемами нельзя устанавливать арматуру, фланцевые и резьбовые соединения. Трубы, проходящие через стены, необходимо устанавливать в патроны, выступающие за пределы стены на 50-100 мм в каждую сторону. Патроны надевают на трубу до начала монтажа и заделывают в стены.

Трубопроводы монтируют обычно сборочными единицами, представляющими собой участок трубопровода с арматурой, компенса-торами, теплоизоляцией.

В последние годы все шире применяют метод монтажа оборудования блоками  (крупноблочная технология монтажа), когда несколько единиц оборудования вместе с обвязочными трубопроводами, арматурой, приборами контроля и управления поступают на монтажную площадку в готовом виде с заводов-изготовителей. После окончания монтажных работ проводят гидравлические или пневматические испытания трубопроводов на плотность и прочность. Пневматические испытания проводят, если невозможно провести гидравлическое испытание, например, при температуре окружающего воздуха ниже 0°С или при отсутствии воды на площадке. При испытательном давлении трубопровод выдерживают в течение 5 мин, затем давление снижают до рабочего и осматривают трубопровод, обстукивают сварные швы молотком. Обнаруженные дефекты отмечают на трубопроводе мелом или краской и устраняют после снижения давления до атмосферного. Результаты испытания на прочность и плотность считают удовлетворительными, если во время испытаний давление не уменьшается, а в сварных швах, фланцевых и прочих соединениях не обнаружены течи.