Общие понятия о сосудах и аппаратах, работающих под давлением

 

В настоящее время действуют «Правила устройства и безо­пасной эксплуатации сосудов, работающих под давление», утвер­жденные Госгортехнадзором России 18.04.1995г.

В Правилах установлены требования к устройству, изготов­лению и эксплуатации данного вида оборудования.

Правила распространяются на:

- Сосуды, работающие под давление воды с температурой выше 115°С или другой жидкости с температурой, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 Мпа (0,7 кгс/см²), без уче­та гидростатического давления;

- Сосуды, работающие под давлением пара или газа свыше 0,07 Мпа (0,7 кгс/см²);

- Баллоны, предназначенные для транспортирования и хра­нения сжатых, сжиженных газов свыше 0,07 Мпа (0,7 кгс/см²);

- Цистерны и бочки для транспортирования и хранения сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50^оС превышает давление 0,07 Мпа (0,7 кгс/см);

- Цистерны и сосуды для транспортирования или хранения сжатых, сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, в которых давление свыше 0,07 Мпа (0,7 кгс/см²), создается периодически для их опорожне­ния;

- Барокамеры.

 

Вопросы к размышлению:

1. На какие сосуды распространяются требования Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, рабо­тающих под давлением?

 

2.2. Общие требования к конструкции сосудов

 

Конструкция сосуда должна быть надежной, обеспечивать безопасность при эксплуатации и предусматривать возможность их полного опорожнения, очистки, промывки, продувки, осмотра и ремонта.

Устройства, препятствующие наружному и внутреннему ос­мотру сосуда должны быть съемными.

Конструкция внутренних устройств должна обеспечивать удаление из сосуда воздуха при гидравлическом испытании и воды после гидравлического испытания.

На каждом сосуде должны быть вентиль, кран или другое устройство, позволяющее осуществлять контроль за отсутствием давления в сосуде перед его открытием, при этом отвод среды должен быть направлен в безопасное для обслуживающего персо­нала место.

Электрическое оборудование и заземление должно быть вы­полнены в соответствии с Правилами устройства электроустано­вок.

Вопросы к размышлению:

1. Какие устройства, позволяющие осуществлять контроль за отсутствием давления в сосуде перед его открытием должны быть монтироваться на сосуды?

 

2.3. Общие требования к материалам

 

Эксплуатация объектов котлонадзора связана с повышенной опасностью. Поэтому для их изготовления разрешается использо­вать только те материалы, которые допускаются к применению в соответствующих рабочих условиях "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением".

Объекты котлонадзора в большинстве своем эксплуатируются в тяжелых условиях и могут находиться одновременно под действи­ем высоких температур и агрессивной среды. В результате этого могут возникать явления ползучести, коррозии, изменения струк­туры и механических свойств, что в свою очередь может привести к разрушению объектов котлонадзора с тяжелыми последствиями.

Материалы, применяемые для изготовления и ремонта объ­ектов котлонадзора, должны обладать способностью деформиро­ваться без образования трещин в холодном и горячем состояниях (в процессе изготовления элементов конструкций), хорошей сва­риваемостью, высокими прочностными и пластическими свойст­вами, которые обеспечивали бы надежную эксплуатацию на про­тяжении расчетного срока службы. В тех случаях, когда элемент конструкции работает в контакте с агрессивными средами, мате­риал должен быть достаточно коррозионно-стойким.

Вопросы к размышлению:

1. Из какого материала должны изготовляться сосуды, цис­терны, бочки?

 

Документация и маркировка

 

Каждый сосуд должен поставляться изготовителем с паспор­том установленной формы.

К паспорту должна быть приложена инструкция по монтажу и эксплуатации.

На каждом сосуде должна быть прикреплена табличка, вы­полненная в соответствии с ГОСТ 12971.

Для сосудов наружным диаметром менее 325 мм допускает­ся табличку не устанавливать. При этом все необходимые данные должны быть нанесены на корпус сосуда электрографическим ме­тодом.

На табличке должны быть нанесены:

- товарный знак или наименование изготовителя;

- наименование или обозначение сосуда;

- порядковый номер сосуда по системе нумерации изгото­вителя;

- год изготовления;

- рабочее давление, Мпа

- расчетное давление, Мпа

- пробное давление, Мпа

- допустимая максимальная и (или) минимальная рабочая температура стенки, °С;

- масса сосуда, кг.

На каждый Сосуд после выдачи разрешения на его эксплуа­тацию должно быть нанесено краской на видном месте или специ­альной табличке:

- регистрационный номер;

- разрешенное давление;

- число, месяц и год следующего технического испытания.

Вопросы к размышлению:

1. Что не наносится на табличке, прикрепленной на сосуде, после его изготовления?

 

2.5. Общие требования к арматуре, контрольно-измерительным приборам, предохранительным устрой­ствам

 

Для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации сосуды в зависимости от назначения должны быть оснащены:

- запорной или запорно-регулирующей арматурой;

- приборами для измерения давления;

- приборами для измерения температуры;

- предохранительными устройствами;

- указателями уровня жидкости.

Сосуды, снабженные быстросъемными затворами, должны иметь предохранительные устройства, исключающие возможность включения сосуда под давлением при неполном закрытии крышки и открывании ее при наличии в сосуде давления. Такие сосуды также должны быть оснащены замками с ключем-маркой.

 

Запорная арматура

 

Запорная или запорно-регулирующая арматура устанавлива­ется на штуцерах, непосредственно присоединенных к сосуду или на трубопроводах, подходящих к сосуду и отводящих из него ра­бочую среду.

Арматура должна иметь следующую маркировку:

- наименование или товарный знак изготовителя;

- условный проход, мм;

- условное давление, Мпа;

- направление потока среды;

- марку материала корпуса.

На маховике запорной арматуры должно быть указано на­правление вращения при открывании или закрывании арматуры.

 

Вопросы к размышлению:

1. Какими устройствами должен быть оснащен сосуд для управления его работой и обеспечения безопасных усло­вий эксплуатации?

 

Манометры

 

Для осуществления контроля за давлением на технологиче­ских линиях и сосудах, работающих под давлением применяются технические манометры.

По назначению манометры подразделяются на:

- технические (служат для установки на объектах)

- контрольные (предназначены для проверки приборов на месте их установки)

- образцовые (используются для проверки технических и контрольных приборов, а также для точных измерений)

Наиболее часто встречаются манометры, показывающие с одновинтовой пружиной (рис. 1)

                                      Рис. 1

1 - ниппель; 2-стрелка; 3-корпус; 4-стекло; 5-держатель; 6 - спиральная пружина; 7 - шкала; 8 - одновитковая трубчатая пружина; 9-трибка; 10 -зубчатый сектор; 11 -тяга; 12 - плата; 13 – основание

 

Манометры не допускаются к применению в случаях когда:

- отсутствует пломба или клеймо с отметкой о проведении проверки;

- просрочен срок поверки;

- стрелка манометра при его отключении не возвращается к нулевому показанию шкалы на величину, превышающую половину допускаемой погрешности для данного прибо­ра;

- разбито стекло или имеются повреждения, которые могут отразиться на правильности его показаний.

 

Вопросы к размышлению:

1. Что входит в маркировку арматуры?

 

Предохранительные клапаны

 

Предохранительные клапаны предназначены для обеспече­ния безопасной работы сосудов и связанных с ними устройств от повышения давления, угрожающего разрушением.

Всякий сосуд, работающий под давлением, имеет опреде­ленную толщину стенки, рассчитанную на максимальное рабочее давление в емкости, возникающее при максимально возможной ожидаемой температуре окружающей среды. Для экономии метал­ла принимают небольшие запасы прочности.

Причинами возникновения высоких давлений могут быть:

- повышение давления от нагрева солнцем и при пожаре;

- расширение жидкости в хранилище от повышения темпе­ратуры при отсутствии или недостатке парового про­странства;

- наполнение сосуда жидкостью с большей упругостью па­ров, чем предусмотрено;

- подача жидкости в уже заполненный сосуд насосами, которые создают повышенное давление против рабочего.

Предохранительные клапаны устанавливают непосредственно на сосудах, при этом установка запорных органов между сосудом и клапаном не допустима. Диаметр шту­цера на сосуде должен быть не менее диаметра приемного патруб­ка предохранительного клапана.

Каждую емкость оборудуют двумя (рабочим и контрольным) ПК (рис. 2).

Рис. 2

Л - трехходовой кран; 2 - предохранительный клапан (левый - на контрольное, правый - на рабочее установочное давление); 3 - коллектор; 4 - резервуар

 

 

Основной характеристикой прёдохранитёльных клапанов является их пропускная способность, определяемая количеством сбрасываемой среды в единицу времени при открытом клапане.

По правилам Госгортехнадзора пропускная способность предохранительных клапанов (рабочего и контрольного) должна быть таковой, чтобы давление в сосуде не превышало рабочее бо­лее чем на 15% при работающих клапанах.

Настройка и регулировка предохранительных клапанов про­изводится с таким расчетом, чтобы они открывались при давлени­ях, в соответствии с Таблицей 1.

 

Таблица № 1

Рабочее давление в сосуде, Мпа	Клапаны	Настройка
До 0,7	Рабочий и контроль­ный	Рабочее +0,02 Мпа
0,7-1,3	Контрольный Рабочий	Рабочее +0,02 Мпа Рабочее + 0,03 Мпа
Более 1,3	Контрольный Рабочий	1,05 рабочего давления 1,08 рабочего давления

 

На диаграмме (рис. 3) показано соотношение между различными давлениями для предохранительных клапанов.

Рис. 3

Чтобы понять работу предохранительного клапана, надо четко знать следующие понятия:

- технологическое давление - максимальное избыточное давление, которое может возникнуть при нормальном ре­жиме;

- рабочее давление (расчетное давление сосуда) - давление на которое рассчитаны стенки корпуса и узлы сосуда. Ве­личина расчетного давления должна превышать техноло­гическое, чтобы исключить нежелательное срабатывание предохранительных клапанов;

- установочное давление (давление срабатывания) - давле­ние при котором открывается предохранительный клапан;

- максимально допустимое рабочее давление - давление, превышение которого недопустимо из соображения безо­пасности;

- давление закрытия. Давление закрытия должно быть та­ким, чтобы в сосуде не успело произойти падение давле­ния ниже технологического;

- продув - разность между давлением срабатывания и дав­лением закрытия клапана, выражаемая в процентах от давления срабатывания.

Безотказность открытия предохранительных клапанов и их пропускная способность - основные требования, которым должно быть подчинены остальные. Предохранительный клапан должен сработать при определенном предварительно рассчитанном давлении и оставаться полностью открытым (без колебания запорного органа), чтобы пропустить среду в таком количестве, что давление в сосуде не будет повышаться. Установочное давление должно быть практически постоянным при неоднократных сбросах.

 

Вопросы к размышлению:

1. В каких случаях манометры не допускаются к применению?

2. Какие приборы применяются в качестве предохранительных устройств от повышения давления выше допустимого значения и устанавливаются на сосудах, работающих под давлением?

 

Указатели уровня жидкости

 

При необходимости контроля жидкости в сосудах, имеющих границу раздела сред, должны применяться указатели уровня. Кроме указателей уровня, на сосудах могут устанавливаться зву­ковые, световые и другие сигнализаторы и блокировки по уровню.

Указатели уровня прямого действия должны устанавли­ваться вертикально или с наклоном вперед под углом не более 30° и должны быть расположены и освещены так, чтобы уровень был хорошо виден с рабочего места обслуживающего персонала.

Для определения уровня рабочей среды и проведения кон­троля на сосудах устанавливают водоуказательные стекла.

Водоуказательные стекла бывают двух видов: цилиндриче­ские и плоские (стекло Клингера).

Указатели уровня должны быть снабжены арматурой для их отключения от сосуда и продувки с отводом рабочей среды в безопасное место.

 

Вопросы к размышлению:

1. На какую величину допускается превышение давления в сосуде после срабатывания предохранительного клапана, если рабочее давление составляет 3 кгс/см²?

 

Установка сосудов

 

Сосуды должны устанавливаться на открытых площадках в местах, исключающих скопление людей или в отдельно стоящих зданиях.

Допускается установка сосудов:

- в помещениях, примыкающих к производственным зда­ниям, при условии отделения их от здания капитальной стеной;

- в производственных помещениях в случаях, предусмот­ренных отраслевыми правилами безопасности;

- с заглублением в грунт при условии обеспечения доступа к арматуре и защите стенок сосуда от почвенной корро­зии и коррозии блуждающими токами.

Не разрешается установка регистрируемых в органах Госгортехнадзор России сосудов в жилых, общественных и бытовых зданиях, а также в примыкающих к ним помещениям.

Установка сосудов должна обеспечивать возможность ос­мотра, ремонта и очистки их с внутренней и наружной сторон.

Для удобства обслуживания сосудов должны быть устроены площадки и лестницы.

Вопросы к размышлению:

1. На какую величину допускается превышение давления в сосуде после срабатывания предохранительного клапана, если рабочее давление составляет 50 кгс/см²?

 

Содержание и обслуживание сосудов

 

К обслуживанию сосудов могут быть допущены лица не мо­ложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обу­ченные по соответствующей программе, аттестованные и имею­щие удостоверение на право обслуживания сосудов.

Подготовка и проверка знаний персонала, обслуживающего сосуды, должны проводиться в учебно-курсовых комбинатах, имеющих разрешение (лицензию) органов Госгортехнадзора Рос­сии. Индивидуальная подготовка персонала не допускается.

Лицам, сдавшим экзамены, выдаются удостоверения с ука­занием наименования, параметров рабочей среды сосудов, к об­служиванию которых эти лица допущены.

Периодическая проверка знаний персонала обслуживающего сосуды, должна проводиться не реже одного раза в 12 месяцев.

Допуск персонала к самостоятельному обслуживанию сосу­дов оформляется приказом по организации или распоряжением по цеху.

На предприятии должна быть разработана и утверждена тех­ническим директором инструкция по режиму работы и безопасно­му обслуживанию сосудов. Инструкция должна находиться на ра­бочих местах и выдаваться под расписку обслуживающему персо­налу.

Схемы включения сосудов должны быть вывешены на рабо­чих местах.

В инструкцию по режиму работы и безопасному обслужива­нию сосудов должны быть включены следующие указания:

- при неисправности манометра и невозможности опреде­ления давления по другим приборам;

- при снижении уровня жидкости ниже допустимого в со­судах с огневым обогревом;

- при выходе из строя всех указателей уровня жидкости;

- при неисправности предохранительных блокировочных устройств;

- при возникновении пожара, непосредственно угрожаю­щего сосуду, находящегося йод давлением.

Порядок аварийной остановки сосуда и последующего ввода его в работу должен быть указан в инструкции.

Причины аварийной остановки сосуда должны записываться в сменный журнал.

 

Вопросы к размышлению:

1. Какие приспособления могут устанавливаться на сосудах при необходимости контроля уровня жидкости, имеющих границу раздела сред?

 

Аварийная остановка сосуда.

 

Сосуд должен быть немедленно остановлен в случаях, пре­дусмотренных инструкцией по режиму работы и безопасному об­служиванию, в частности:

- если давление в сосуде поднялось выше разрешенного и не снижается, несмотря на меры, принятые персоналом;

- при обнаружении в сосуде и его элементах, работающих под давлением, неплотностей, выпучин, разрыва прокла­док;

- при выявлении неисправности предохранительных кла­панов;

- при неисправности манометра и невозможности опреде­ления давления по другим приборам;

- при снижении уровня жидкости ниже допустимого в со­судах с огневым обогревом;

- при выходе из строя всех указателей уровня жидкости;

- при неисправности предохранительных блокировочных устройств;

- при возникновении пожара, непосредственно угрожаю­щего сосуду, находящегося под давлением.

Порядок аварийной остановки сосуда и последующего ввода его в работу должен быть указан в инструкции.

Причины аварийной остановки сосуда должны записываться в сменный журнал.