Принципы, методы и средства обеспечения

клапанов:

а - грузовой с прямыми нагружением; б – грузовой рычажный; в – пружинный

с прямым нагружением; 1 – груз; 2 – рычаг; 4 пружина

Рис. 2.37. Разрывная предохранительная мембрана

со сплошным куполом:

1 – мембрана; 2,3 – зажимные кольца.

Количество ПК, их размеры и пропускная способность должны рассчитываться так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее рабочее давление более чем на 0,05 МПа для сосудов с давлением до 0,3 МПа, на 15 % - для сосудов с давлением от 3 до 6,0 МПа, на 10 % - для сосудов с давлением свыше 6,0 МПа. При работающих ПК допускается превышение давления в сосуде не более чем на 25 % при условии, что это превышение предусмотрено проектом и отражено в паспорте сосуда.

Пропускная способность ПК определяется по ГОСТ 12.2.085.

На все предохранительные устройства должны быть паспорта и инструкции по эксплуатации.

Рис. 2.38. Устройство пружинного предохранительного

клапана:

1 –корпус; 2 – золотник; 3 – пружина; 4 – отводящий трубопровод;

5 – защищаемый сосуд.

При определении размеров проходных сечений и количества предохранительных клапанов важное значение имеет расчет пропускной способности клапана G (в кг/ч). Он выполняется по методике, изложенной в ССБТ. Для водяного пара величина G рассчитывается по формуле

G = 10B₁B₂α₁F(P₁+0,1) (2.110)

где В₁ – коэффициент, учитывающий физико-химические свойства водяного пара при рабочих параметрах перед предохранительным клапаном, он может быть определен по выражению (6.7), изменяется в пределах от 0,35 до 0,65; В₂ – коэффициент, учитывающий соотношение давлений перед и за предохранительным клапаном, зависит от показателя адиабаты k и показателя β, при β ≤ β_кр= коэффициент В₂ = 1, показатель β вычисляется по формуле (2.110), коэффициент В₂ изменяется от 0,62 до 1,00; α₁ – коэффициент расхода, указываемый в паспортах предохранительных клапанов, для современных конструкций низкоподъемных клапанов, α₁ = 0,06-0,07, для высокоподъемных – 0,16-0,17; F – площадь проходного сечения клапана, мм²; Р₁ – максимальное избыточное давление перед клапаном МПа.

(2.111)

где V₁ – удельный объем пара перед клапаном при параметрах Р₁ и Т₁, м³/кг; Т₁ – температура среды перед клапаном при давлении Р₁, ^оС.

β = (Р₂+ 0,1)/(Р₁+0,1), (2.112)

где Р₂ - максимальное избыточное давление за клапаном, МПа.

Показатель адиабаты k зависит от температуры водяного пара. При температуре пара 100 ^оС k = 1,324, при 200 ^оС – 1,310, при 300 ^оС – 1,304, при 400 ^оС – 1,301, при 500 ^оС – 1,296.

Суммарная пропускная способность всех установленных предохранительных клапанов должна быть не ниже максимально возможного аварийного притока среды в защищаемый сосуд или аппарат.

Предохранительные мембраны (см. рис. 2.37 и 2.39) представляют собой специально ослабленные устройства с точно рассчитанным порогом разрушения по давлению. Они просты по конструкции и обеспечивают в то же время высокую надежность защиты оборудования. Мембраны полностью герметизируют сбросное отверстие защищаемого сосуда (до срабатывания), дешевы и просты в изготовлении. К недостаткам их относятся необходимость замены после каждого срабатывания, невозможность точного определения давления срабатывания мембраны, что заставляет повышать запас прочности защищаемого оборудования.

Мембранные предохранительные устройства могут устанавливаться вместо рычажно-грузовых и пружинных ПК, если эти клапаны в условиях конкретной среды не могут быть использованы вследствие их инерционности или других причин. Они устанавливаются также перед ПК в случаях, когда ПК не могут надежно работать вследствие особенностей воздействия рабочей среды в сосуде (коррозия, кристаллизация, прикипание, примерзание). Мембраны устанавливаются еще параллельно с ПК для увеличения пропускной способности систем сброса давления.

Рис. 2.39. Отрывные предохранительные мембраны

с канавкой (а) и проточкой (б)

Мембраны могут быть разрывными (рис. 2.37), ломающимися, отрывными (рис. 2.39), срезными, выщелкивающимися. Толщина разрывных мембран Δ (в мм) рассчитывается по формуле

(2.113)

где D – рабочий диаметр; Р – давление срабатывания мембраны, σ_вр – предел прочности материала мембраны (никель, медь, алюминий и др.) при растяжении; K_t – температурный коэффициент, изменяющийся в пределах от 0,5 до 1,8; δ – относительное удлинение материала мембраны при разрыве, %.

Для отрывных мембран величиной, определяющей давление срабатывания, является диаметр D_н (см. рис. 6.4), который рассчитывается как

(2.114)

Предохранительные устройства должны устанавливаться на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к сосуду. При установке на одном патрубке (или трубопроводе) нескольких предохранительных устройств, площадь поперечного сечения патрубка (или трубопровода) должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения ПК, установленных на нем.

Не допускается установка какой-либо запорной арматуры между сосудом и предохранительным устройством, а также за ним. Кроме того, предохранительные устройства должны размещаться в местах, удобных для их обслуживания.

Требования к установке и эксплуатации сосудов

Установка сосудов. Сосуды должны устанавливаться на открытых площадках в местах, исключающих скопление людей, или в отдельно стоящих зданиях. Допускается установка: 1) в помещениях, примыкающих к производственным зданиям, при условии отделения их от здания капитальной стеной; 2) в производственных помещениях в случаях, предусмотренных отраслевыми правилами безопасности; 3) с заглублением в грунт при условии обеспечения доступа к арматуре и защиты стенок сосуда от коррозии.

Не разрешается размещение регистрируемых в органах Ростехнадзора сосудов в жилых, общественных и бытовых зданиях, а также в примыкающих к ним помещениях.

Все сосуды, на которые распространяются Правила, до пуска их в работу должны пройти регистрацию. Она осуществляется либо в органах Ростехнадзора, либо самой эксплуатирующей организацией. Не подлежат регистрации в органах Ростехнадзора:

1) сосуды 1-й группы⁵, работающие при температуре стенки не выше 200

____________________

⁵Группы сосудов (всего их четыре) определяются по Правилам с учетом расчетного давления температуры стенки, рабочей среды. В частности, к 1-й группе относят сосуды, у которых расчетное давление свыше 0,07 МПа (0,7 кгс/см²), рабочая среда взрыво- или пожароопасная, или 1 – 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007 независимо от температуры стенки

^оС, у которых произведение давления в МПа (кгс/см²) на вместимость в м³(л) не превышает 0,05 (500), а также сосуды 2-й, 3-й, 4-й групп, работающие при указанной выше температуре, у которых это произведение не превышает 0,1 (10000);

2) бочки для перевозки сжиженных газов, баллоны вместимостью до 100 л включительно;

3) сосуды для хранения или транспортировки сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, находящихся под давлением периодически при их опорожнении;

4) сосуды со сжатыми и сжиженными газами, предназначенные для обеспечения топливом двигателей транспортных средств, на которых они установлены;

5) сосуды, установленные в подземных горных выработках;

6) некоторые другие сосуды специального назначения, перечисленные в Правилах.

Регистрация сосуда осуществляется на основании письменного заявления владельца сосуда с представлением: 1) паспорта сосуда, 2) удостоверения о качестве монтажа (составляется монтажной организацией), 3) схемы включения сосуда с указанием источника давления, параметров рабочей среды, арматуры, контрольно-измерительных приборов, предохранительных устройств и др., схема должна быть утверждена руководством организации; 4) паспорта предохранительного клапана с расчетом его пропускной способности.

Орган Ростехнадзора должен в течение 5 дней рассмотреть представленную документацию и при соответствии её Правилам поставить в паспорт сосуда штамп о регистрации, опломбировать документы и возвратить их владельцу.

Техническое освидетельствование. Техническое освидетельствование (ТО) сосудов проводится после монтажа до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации, а в необходимых случаях проводятся и внеочередные ТО. Объем, методы, периодичность ТО должны быть указаны в инструкции по монтажу и эксплуатации сосуда. Если подобные указания отсутствуют, то ТО должны проводиться в соответствии с Правилами (таблицы 2.9 и 2.10). Из этих таблиц следует, что ТО включает наружный и внутренний осмотры сосудов и гидравлическое испытание.

ТО сосудов, не регистрируемых в органах Ростехнадзора, проводится лицом, ответственным по надзору за исправным состоянием и безопасной эксплуатацией сосудов. Первичное и внеочередное ТО сосудов, регистрируемых в органах Ростехнадзора, а также периодическое ТО таких сосудов, содержащих взрывопожарные вещества и вещества 1-ого и 2-ого классов опасности по ГОСТ 12.1.007, проводится инспектором Гостехнадзора. Периодическое ТО сосудов, регистрируемых в органах Ростехнадзора, но не содержащих указанных веществ, проводится специалистом организации, имеющей разрешение (лицензию) органов Ростехнадзора на выполнение этих работ.

Цель наружного и внутреннего осмотров сосудов - проверка правильности установки и оборудования сосудов, отсутствия повреждений, определение возможности дальнейшей работы. Гидравлическое испытание имеет целью проверку прочности элементов сосуда и плотности соединений. При этом сосуды должны испытываться вместе с установленной на них арматурой.

Таблица 2.9

Периодичность ТО сосудов, находящихся в эксплуатации

и не подлежащих регистрации в органах Ростехнадзора

Наименование	Наружный и внутренний осмотры	Гидравлическое испытание пробным давлением
1. Сосуды, работающие со средой, вызывающей разрушение и физико-химическое превращение материала (коррозия и т.п.) со скоростью не более 0,1 мм/год 2. То же со скоростью более 0,1 мм/год 3. Цистерны и бочки, в которых давление выше 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) создается периодически для их опорожнения 4. Бочки для сжиженных газов при скорости коррозии не более 0,1 мм/год 5. То же при скорости коррозии более 0,1 мм/год	2 года   12 мес. 2 года     4 года   2 года	8 лет   8 лет 8 лет     4 года   2 года

Таблица 2.10

Периодичность ТО сосудов, зарегистрированных

в органах Ростехнадзора России (извлечение)

Наименование	Ответственным по надзору	Специалистом организации, имеющей разрешение (лицензию) органов Госгортехнадзора России
	наружный и внутренний осмотры	наружный и внутренний осмотры	гидравлическое испытание пробным давлением
1. Сосуды, работающие со средой вызывающей разрушение и физико-химическое превращение материала (коррозию и т.п.) со скоростью не более 0,1 мм/год 2. То же со скоростью более 0,1 мм/год 3. Цистерны железнодорожные для транспортирования пропан-бутана и пентана; цистерны, изолированные на основе вакуума 4. Цистерны железнодорожные, предназначенные для перевозки аммиака 5. Цистерны для сжиженных газов при скорости коррозии более 0,1 мм/год 6. Все остальные цистерны	2года   12 мес.   -   -   12 мес.   2 года	4 года   4 года   10 лет   8 лет   4 года   4 года	8 лет   8 лет   10 лет   8 лет   8 лет   8 лет

До начала внутреннего осмотра и гидравлического испытания сосуд должен быть остановлен, охлажден (или отогрет), отключен заглушками от всех трубопроводов, соединяющих сосуд с источником повышенного давления, освобожден от заполняющей его рабочей среды, включая в необходимых случаях специальную обработку – дегазацию, нейтрализацию сосуда. Гидравлическое испытание проводят только при удовлетворительных результатах наружного и внутреннего осмотров.

Внеочередное ТО сосудов проводят в следующих случаях:

1) при перерыве в работе более 12 мес.;

2) после демонтажа и установки сосуда на новом месте;

3) после реконструкции сварки или пайки;

4) перед наложением защитных покрытий на стенки сосуда;

5) после отработки расчетного срока службы;

6) после аварии сосуда;

7) по требованию инспектора Ростехнадзора или лица, ответственного по надзору за техническим состоянием и эксплуатацией сосудов.

Результаты ТО записывают в паспорт сосуда, лицом, проводившим ТО, с указанием разрешительных параметров эксплуатации сосуда и сроков следующих освидетельствований. Если сосуд, признан годным для дальнейшей эксплуатации, то на нем на видном месте наносятся краской следующие сведения:

1) регистрационный номер;

2) разрешенное давление;

3) число, месяц и год следующих наружного и внутреннего осмотров и гидравлического испытания.

Указанная информация может быть нанесена на специальную табличку размером не менее 200х150 мм.

Если при ТО будут обнаружены дефекты, снижающие прочность сосуда, то его эксплуатация может быть разрешена при пониженных параметрах (по давлению и температуре). Возможность такой эксплуатации должна быть подтверждена расчетом на прочность, представляемым владельцем. Должен быть проведен также проверочный расчет пропускной способности ПК.

В сложных случаях владелец сосуда должен представить заключение специализированной организации о возможности дальнейшей эксплуатации сосуда.

Если при ТО обнаружено опасное состояние сосуда, то его дальнейшая эксплуатация должна быть запрещена.

При периодических ТО гидравлические испытания проводят под пробным давлением, величина которого может определяться исходя из разрешенного давления для сосуда. Под пробным давлением сосуд должен находиться 5 мин, если отсутствуют другие указания завода-изготовителя.

Если гидравлическое испытание заменяется пневматическим, то вентиль на наполнительном трубопроводе от источника давления и манометры выводятся за пределы помещения, в котором находится испытываемый сосуд, а люди удаляются в безопасное место.

День проведения ТО устанавливается владельцем и согласовывается с лицом, осуществляющим освидетельствование. О предстоящем ТО владелец сосуда уведомляет это лицо не позднее чем за 5 дней. За своевременную и качественную подготовку сосуда к ТО ответственность несет владелец.

Органу Ростехнадзора представлено право в исключительных случаях продлевать установленные сроки ТО сосудов по обоснованному письменному ходатайству владельца с представление заключения специализированной организации, подтверждающей удовлетворительное состояние сосуда.

Разрешение на ввод сосуда в эксплуатацию. Разрешение на ввод в эксплуатацию сосуда, регистрируемого в органах Ростехнадзора России, выдается инспектором после его регистрации на основании ТО и проверки организации обслуживания и надзора. При этом инспектор должен проконтролировать:

1) наличие и исправность арматуры, КИП и приборов безопасности;

2) соответствие размещения сосуда правилам безопасности;

3) правильность включения сосуда;

4) наличие аттестованного обслуживающего персонала и специалистов;

5) наличие должностных инструкций для ответственных лиц, инструкций по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов, производственных инструкций, инструкций по охране труда, сменных журналов и другой документации, предусмотренной Правилами.

Нерегистрируемые в органах Ростехнадзора сосуды допускаются к эксплуатации лицом, назначенным приказом по организации для осуществления надзора за техническим состоянием и эксплуатацией сосудов. Перед выдачей разрешения он должен провести контроль по тем же пунктам, что и инспектор Ростехнадзора.

Разрешение на ввод сосуда в эксплуатацию записывается в его паспорт. После этого на сосуд или на специальную табличку краской наносится информация, которая уже была указана в предыдущем подразделе.

Организация надзора за сосудами. В целях обеспечения содержания сосудов в исправном состоянии и их безопасной работы необходимо:

1) назначить из числа ИТР, прошедших в установленном порядке проверку знаний Правил, ответственного за исправное состояние и безопасное действие сосудов и ответственного по надзору за техническим состоянием и эксплуатацией сосудов; при большом числе используемых сосудов ответственных по надзору может быть несколько (группа по надзору);

2) назначить необходимое количество лиц обслуживающего персонала, прошедших обучение и проверку знаний и имеющих удостоверения на право обслуживания сосудов;

3) обеспечить проведение ТО, диагностики сосудов в установленные сроки;

4) обеспечить требуемую периодичность обучения и проверки знаний руководящими работниками, специалистами и обслуживающим персоналом правил и инструкций, относящихся к организации безопасной эксплуатации сосудов;

5) обеспечить специалистов Правилами, руководящими указаниями по безопасной эксплуатации сосудов, а персонал – инструкциями.

Ответственный по надзору за техническим состоянием и эксплуатацией сосудов осуществляет свою работу по плану, утвержденному руководством организации. В частности, он обязан: осматривать сосуды, проверять соблюдение установленных режимов эксплуатации; проводить ТО сосудов; контролировать ход подготовки и своевременность предъявления сосудов для ТО; вести книгу учета и освидетельствования сосудов (регистрируемых и не подлежащих регистрации).

Ответственным за исправное состояние и безопасное действие сосудов организации (цеха) назначается ИТР, которому подчинен персонал, обслуживающий сосуды. Номер и дата приказа о назначении этого лица должны быть записаны в паспорт сосуда.

Ответственный за исправное состояние и безопасной действие сосудов должен обеспечить: содержание сосудов в исправном состоянии; обслуживание сосудов обученным и аттестованным персоналом; выполнение обслуживающим персоналом инструкций по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов. Он же обязан осматривать сосуды в установленные сроки, ежедневно проверять записи в сменных журналах с росписью в нем, проводить работу с персоналом по повышению его квалификации, участвовать в ТО сосудов, хранить паспорта сосудов и инструкции по их монтажу и эксплуатации.

Обслуживание сосудов

К обслуживанию сосудов допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медосвидетельствование, обучение по профессии, обучение и проверку знаний правил безопасной эксплуатации сосудов. Подготовка персонала должна проводиться в ПТУ, УКК, имеющих разрешение органов Ростехнадзора. Подготовка персонала в индивидуальном порядке не допускается.

Лицам, сдавшим экзамены, выдаются соответствующие удостоверения.

Аттестация персонала, обслуживающего сосуды с быстроразъемными крышками, сосуды, работающие под давлением вредных веществ, проводится комиссией с участием инспектора Ростехнадзора, в остальных случаях участие инспектора в работе комиссии не обязательно.

В процессе работы периодическая проверка знаний персонала, обслуживающего сосуды, должна проводиться не реже 1 раза в 12 месяцев. Правила предусматривают также основания для внеочередной проверки знаний:

1) при переходе в другую организацию;

2) при внесении изменений в инструкцию по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов;

3) по требованию инспектора Ростехнадзора.

Результаты проверки знаний оформляются протоколом и продлением действия удостоверения (или выпиской нового удостоверения).

Допуск персонала к самостоятельному обслуживанию сосудов оформляется приказом.

Организацией – владельцем должна быть разработана и утверждена инструкция по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов. Она должна находиться на рабочих местах и выдаваться под расписку обслуживающему персоналу. На рабочих местах должна быть вывешена также схема включения сосуда.

В инструкциях по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов должны быть указаны случаи, когда требуется аварийная (немедленная) остановка сосудов:

1) подъем давления выше разрешенного;

2) неисправность предохранительных устройств;

3) обнаруженные неплотности, выпучины, разрывы прокладок;

4) неисправность манометра;

5) снижение уровня жидкости ниже допустимого в сосудах с огневым подогревом;

6) выход из строя всех указателей уровня жидкости;

7) возникновение пожара.

Порядок аварийной остановки сосудов указывают в этой же инструкции. Причины аварийной остановки сосуда записывают в сменный журнал.

Особенности обеспечения безопасной эксплуатации

паровых и водогрейных котлов

Конструкция котлов должна соответствовать общим требованиям безопасности, предъявляемым ко всем сосудам, работающим под давлением.

Участки элементов котлов и трубопроводов с повышенной температурой поверхности, с которыми возможно соприкосновение обслуживающего персонала, должны быть покрыты тепловой изоляцией. Она должна обеспечивать температуру наружной поверхности не более 55 ^оС при температуре окружающей среды не более 25 ^оС.

Каждый котел должен иметь трубопроводы подвода питательной или сетевой воды, продувки котла и спуска воды при остановке котла, удаления воздуха из котла при заполнении его водой и растопке, отбора проб воды и пара, ввода в котловую воду корректирующих и моющих реагентов, отвода воды или пара при растопке и остановке котла.

Все котлы и их элементы после изготовления испытываются пробным давлением ρ_пр. с целью проверки плотности и прочности всех элементов котла, а также всех соединений. Если рабочее давление ρ не превышает 0,5 МПа, то ρ_пр= 1,5 · ρ, но не менее 0,2 МПа, если ρ > 0,5 МПа, то ρ_пр = 1,25· ρ, но не менее ρ + 0,3 МПа. Время выдержки под пробным давлением согласно Правилам должно быть не менее 10 мин.

Котлы должны поставляться заказчикам с паспортом установленной формы, к которому прилагается инструкция по монтажу и эксплуатации.

Диаметр прохода (условный), устанавливаемых на котлах рычажно-грузовых и пружинных клапанов, должен быть не менее 20 мм. Допускается уменьшение этого прохода до 15 мм для котлов паропроизводительностью до 0,2 т/ч и давлением до 0,8 МПа при установке двух клапанов.

принципы, методы и средства обеспечения