Обеспечение безопасной эксплуатации систем,

Работающих под давлением

Виды систем, работающих под давлением,

причины их аварий и взрывов

 

Системы, работающие под давлением, используются во многих отраслях.. К ним относятся паровые и водогрейные котлы, компрессоры, пневмоприводы, трубопроводы, баллоны, цистерны, бочки, автоклавы. В «Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (далее – Правила) приведены следующие определения: сосуд – герметически закрытая емкость, предназначенная для ведения химических, тепловых и других технологических процессов, а также для хранения и транспортирования газообразных, жидких и других веществ; цистерна – передвижной сосуд, постоянно установленный на раме железнодорожного вагона, на шасси автомобиля (прицепа) или на других средствах передвижения; баллон – сосуд, имеющий одну или две горловины для установки вентилей, фланцев или штуцеров, предназначенный для транспортирования, хранения или использования сжатых, сжиженных или растворенных под давлением газов.

Причинами аварий и взрывов сосудов, работающих под давлением, являются нарушения требований безопасности при проектировании и изготовлении сосудов, нарушения установленного технологического режима и правил эксплуатации, неисправности арматуры и контрольно-измерительных приборов, коррозия, ведущая к уменьшению толщины стенок сосудов.

Для паровых и водогрейных котлов причинами взрывов могут быть перегрев стенок котлов (например, вследствие упуска воды, недостаточного охлаждения внутренних поверхностей стенок котлов из-за накопления накипи), внезапное разрушение стенок котлов из-за появившихся на них трещин, усталостных образований при превышении давления, неисправность предохранительных устройств.

При использовании компрессоров и компрессорных станций причиной взрывов может быть перегрев поршневой группы компрессора, что вызывает активное разложение смазочных масел с выделением паров углеводородов. Эти пары в смеси с воздухом образуют взрывоопасную среду. Еще одной причиной взрывов может быть накопление статического электричества на корпусе компрессоров, что может приводить к искрению. Превышение давления в воздухосборниках при неисправности предохранительных клапанов также может приводить к взрывам.

В компрессорных установках осуществляется адиабатическое сжатие газов (например, воздуха). При этом с увеличением давления повышается температура сжимаемого газа и всей системы в соответствии с формулой

                                                                                  (2.104)

где Т₂ и Т₁ – соответственно температура газа после и до сжатия, ^оК; Р₂ и Р₁ – давление газа после и до сжатия, кгс/см²;  - показатель адиабаты;     для воздуха k = 1, 41; C_P и C_V – удельная теплоемкость газа соответственно при постоянном давлении и при постоянном объеме, кДж/кг·град.

    Расчет по вышеприведенной формуле показывает, что если компрессор нагнетает воздух в систему с давлением Р₂ = 6 кгс/см², начальная температура воздуха составляет Т₁ = 273 + 20 =293 ^оK, начальное давление Р₁ равно          1 кгс/см², то Т₂ будет равно 216 ^оС. При такой температуре уже возможно самовоспламенение продуктов разложения смазочных масел.

Большую опасность представляет нагнетание с помощью компрессорных установок ацетилена, метана, водорода, природного газа и других подобных газов, которые при случайном подсосе атмосферного воздуха создают взрывоопасные смеси.

Взрывы баллонов возможны при ударах, падении, соудорениях, перегреве, повышении внутреннего давления, накоплении другим газом, совместном хранении баллонов, накопленных разными газами.

Последствиями взрывов сосудов, работающих под давлением, могут быть ожоги горячими газами, водяным паром, жидкостью, пламенем, механические травмы от ударов разрушившимися элементами конструкции сосудов, другими разрушившимися деталями, отравление вредными веществами, контузии и другие поражения от действия ударной волны.

Работу взрыва А, кгм, при адиабатическом расширении газа определяют по формуле

                                                                (2.105)

где V – начальный объем газа, м³; Р₁ и Р₂ – соответственно начальное (повышенное) и конечное давление (после взрыва), кгс/см².

Мощность взрыва N, кВт, рассчитывают как

                                                                                              (2.106)

где t – время действия взрыва, с; 102 – переводной коэффициент ( 1 кВт = 102 кгм/с).

Расчет показывает, что мощность взрыва сосуда емкостью V = 1 м³ со сжатым воздухом при давлении Р₁ = 12 кгс/см² и времени действия взрыва    t = 0, 1с составит 28100 кВт. Взрыв такой силы способен разрушить не только систему, работающую под давлением, но и здание, в которой она располагается.

При эксплуатации систем, работающих под давлением свыше 0, 7 кгс/см² или при температуре нагрева воды более 115 ^оС необходимо соблюдать требования Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (№ 116-ФЗ).

 

Требования к устройству сосудов,

 работающих под давлением

 

Общие требования безопасности к устройству и эксплуатации сосудов, работающих под давлением, приведены в указанных выше Правилах. Эти правила не распространяются только на специальные сосуды (например на сосуды, устанавливаемые на морских судах, самолетах) и на сосуды емкостью не более 0, 025 м³ (25л), у которых произведение давления Р, МПа (кгс/см²) на вместимость V в м³ (л) не превышает 0, 02 (200).

Проектирование сосудов, работающих под давлением, их изготовление, монтаж, ремонт могут осуществлять организации, имеющие разрешение (лицензию) органов Ростехнадзора⁴. Руководители и специалисты этих организаций, а также организаций, эксплуатирующих сосуды, должны быть аттестованы на знание Правил.

Конструкция сосудов должна быть надежной, долговечной, обеспечивать безопасность эксплуатации в течение всего расчетного срока службы. Расчетный срок службы указывается в паспорте сосуда.

Конструкция сосуда должна обеспечивать проведение наружного и внутреннего осмотра (наличие люков, лючков), гидравлического испытания сосуда, удаления воздуха при этих испытаниях и воды после испытания. Если какие-либо устройства мешают наружному и внутреннему осмотру сосуда, то они должны быть съемными.

Сосуды должны иметь штуцеры для наполнения и слива воды, а также удаления воздуха при гидравлическом испытании. Штуцер – это элемент, предназначенный для присоединения к сосуду трубопароводов, контрольно-измерительных приборов и т.п. На каждом сосуде предусматривается вентиль, кран или другое устройство, позволяющее осуществлять контроль за отсутствием давления в сосуде перед его открыванием.

Сосуды с внутренним диаметром более 800 мм должны иметь люки, а с внутренним диаметром 800 мм и менее – лючки. Диаметр круглых люков должен быть не менее 400 мм. Размеры овальных люков должны быть по наименьшей и наибольших осях не менее 325х400 мм.

Материалы, используемые для изготовления сосудов, должны обеспечивать их надежную работу в течение всего расчетного срока службы при заданных условиях эксплуатации (по давлению, температуре, составу и характеру среды). Применяемые при изготовлении сосудов трубы должны проходить гидравлическое испытание пробным давлением, величина которого указывается в нормативной документации на трубы.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: