Материал: основы проектирования хим произв дворецкий

5.1. Условные обозначения трубопроводной арматуры

Клапан предохранительный

Выбор труб и определение их диаметра проводится в такой последовательности. Вначале анализируются исходные данные: температура и давление транспортируемой среды, расход, вязкость, сведения о коррозионных, токсических и пожароопасных свойствах, удельный вес, а также назначение рассчитываемого участка трубопровода и технологические требования, предъявляемые к материалу труб. Затем выбирают материал труб. Выбор зависит от условного давления, химической агрессивности транспортируемой среды, требования к надежности и долговечности рассматриваемого участка трубопровода. Для защиты стальных труб от коррозии, а также для изготовления неметаллических труб применяют: винипласт, бутилкаучук, полиэтилен, полиизобутилен, резину, бутадиенстирольный каучук, стекло, текстолит, фаолит, фарфор, хлоропреновый каучук.

После выбора материала труб переходят к гидравлическому расчету. Основной целью такого расчета является определение диаметра трубопровода. Одновременно определяют потери напора на отдельных участках.

Приближенно внутренний диаметр трубопровода (м) определяют, задаваясь допустимой скоростью или допустимыми потерями напора:

d = 4πVсекw ,

где Vсек – объемный расход жидкости, м3/с; w – средняя скорость жидкости, м/с. Чем выше выбранная скорость w, тем меньше диаметр трубопровода, тем меньше затраты материала на его изготовление, а значит, его стоимость, а также стоимость монтажа и ремонта трубопровода. Вместе с тем, при увеличении скорости растут потери напора в трубопроводе, т.е. увеличивается перепад давлений, требуемый для перемещения жидкости, и, следовательно, затраты энергии на ее перемещение возрастают. Оптимальное значение диаметра трубопровода выбирают из условия минимума суммарных годовых расходов на эксплуатацию

трубопровода.

Тщательно следует подбирать и трубопроводную арматуру. Под этим понятием объединены все механизмы и устройства, предназначенные для полного или частичного отключения отдельных участков трубопровода, предотвращения обратного тока жидкости или газа, а также опасного повышения давления.

По конструкции корпуса, и особенно запорного органа, а также по назначению арматура делится на несколько групп [21].

Вентили являются основными запорными устройствами трубопроводов для жидкостей и газов при любых давлениях и весьма высоких температурах. Они изготавливаются из чугуна, стали, пластмасс, цветных металлов. Вентили отличаются надежностью в работе, герметичностью, а также плавной регулировкой величины расхода, но имеют относительно высокое сопротивление (коэффициент сопротивления достигает семи) и большие габариты. Они непригодны для загрязненных и легко кристаллизующихся растворов. Следует помнить, что максимальный условный проход вентиля – 250 мм.

Задвижки служат запорными устройствами на трубопроводах среднего и большого диаметра (от 50 мм и выше). Основными преимуществами задвижек по сравнению с вентилями является малое сопротивление (коэффициент сопротивления не более двух) и небольшие габариты. Они могут применяться для загрязненных потоков. Однако герметичность задвижек ниже герметичности вентилей соответственного диаметра.

Краны применяют в качестве запорной арматуры на трубопроводах диаметром до 200 мм, предназначенных для транспортирования жидкостей, легко застывающих продуктов и взвесей при температуре до 100 °С и давлении до 10 кг с/см2.

Работа кранов в качестве запорной аппаратуры имеет некоторые особенности. Быстрое открывание проходного отверстия может привести к гидравлическому удару в трубопроводах, где протекают жидкости под давлением. В то же время краны обладают определенными преимуществами: они дают возможность пропускать жидкости, содержащие взвеси и кристаллы, создают небольшое гидравлическое сопротивление.

Корпус и пробка крана могут быть выполнены из чугуна, стали бронзы, латуни, а также из фарфора, стекла, фаолита.

Предохранительные клапаны предназначены для защиты трубопроводной системы от повышения давления выше предельно допустимого. Максимальный условный проход предохранительных клапанов 150 мм. Конструктивно предохранительные устройства делятся на пружинные, рычажные и на предохранительные пластины (мембраны).

Обратные клапаны устанавливаются на трубопроводах с целью предотвращения обратного хода жидкости или газа (например, при внезапной остановке насоса или компрессора). По конструкции запорного органа различают клапаны подъемные и поворотные.

К обратным клапанам можно также отнести и приемные клапаны, устанавливаемые на всасывающих трубах насосов для предотвращения опорожнения при кратковременной остановке. Приемные клапаны снабжаются фильтрами.

Редукционные клапаны применяются для понижения давления газа в трубопроводах, когда применение более точных и дорогих автоматических устройств нецелесообразно.

Конденсатоотводчики – это устройства, предупреждающие проскок водяного пара в линию сбора конденсата.

Трубопроводная арматура (вентили, задвижки, краны) может иметь различные приводы.

Пневмопривод обеспечивает надежность, плавную работу и полную взрывобезопасность, благодаря чему он широко распространен на химических предприятиях. Пневмоприводом в виде гибкой мембраны, прогибающейся под действием сжатого воздуха, оснащены регулирующие клапаны.

Электропривод состоит из асинхронного электродвигателя и редуктора. Устанавливается на задвижках, управление которыми требует больших усилий. Электродвигатели выпускаются как в нормальном, так и во взрывобезопасном исполнении.

Другим видом электропривода является электромагнит, сердечник которого связан со шпинделем вентиля (соленоидный вентиль). Усилие, развиваемое такими электроприводами, относительно невелико. Поэтому они устанавливаются на арматуре небольших размеров (Dy = 80...100 мм).

Преимуществом соленоидного электропривода является быстродействие, благодаря которому такую арматуру можно применять в качестве отсекающего устройства, сблокировав ее электропитание с соответствующим датчиком.

Как отмечалось выше, монтажная проработка заключается в трассировке магистралей и обвязке каждого узла схемы. Магистральные трубопроводы условно можно разделить на межцеховые и внутрицеховые. Межцеховые трубопроводы, относящиеся к магистральным коммуникациям, проектируются в виде прямолинейных участков вдоль магистральных проездов, параллельно линиям застройки цехов. Запрещается прокладывать магистральные трубопроводы для газов, легковоспламеняющихся и горючих веществ под зданиями, автомобильными и железными дорогами [21].

Для прокладки магистральных межцеховых трубопроводов используются эстакады (рис. 5.1), основными элементами которых являются железобетонные или металлические стойки с настилом и ограждениями для безопасного обслуживания и ремонта трубопроводных схем.

Места вводов в цех межцеховых трубопроводов

2 намечаются в процессе компоновки технологическо-

1

го оборудования. Но при большой протяженности цеха иногда приходится предусматривать два ввода и более.

Для прокладки внутрицеховых трубопроводов можно использовать междуэтажные перекрытия, ме-

Прокладку труб прямыми участками между аппаратами от штуцера к штуцеру следует допускать только в исключительных случаях, когда появление поворотов вызывает вибрацию выпадение твердой фазы из суспензий и т.п.

При трассировке магистральных трубопроводов, как внутрицеховых, так и межцеховых, придерживаются следующих правил.

Трубопроводы располагают одним пучком, сечение которого должно иметь простую форму (обычно это горизонтальные или вертикальные ряды), на таком расстоянии друг от друга и строительных конструкций, а также аппаратов, чтобы имелась возможность обслуживания фланцевых соединений, устройства опор, нанесения изоляции и краски.

При использовании неметаллических трубопроводов необходимо учитывать их невысокую механическую прочность. Поэтому при совместной прокладке металлических и неметаллических труб последние необходимо располагать так, чтобы исключить повреждения их при эксплуатации и монтаже.

Горячие трубопроводы размещают на расстоянии 3 – 5 собственных диаметров от других труб. Если трубопровод работает при температуре выше 20 °С и имеет большую длину, то необходимо предусматривать на нем П-образные участки для компенсации температурных удлинений.

Трубопроводы должны обязательно иметь уклон в сторону аппаратов, служащих сборником жидкости, сливаемой при остановке технологического процесса. Уклон для безнапорных трубопроводов должен быть больше, чем для напорных. Безнапорные трубопроводы должны иметь на поворотах люки для чистки.

Рассмотрим далее трубопроводную обвязку некоторых технологических узлов [21].

Узел насос–емкость. В химической промышленности чаще всего применяют центробежные и поршневые насосы с электрическим приводом. Как правило, для одной емкости предусматривают два насоса: рабочий и резервный.

Схема обвязки такого узла представлена на рис. 5.3.

5

4

3

Рис. 5.3. Схема обвязки узла «насос–емкость»:

1 – сборник; 2 – рабочие или резервные насосы; 3 – манометры; 4 – сосуд; 5 – гребенка регулирующая клапана