Безопасность систем , работающих под давлением

На предприятиях различных отраслей промышленности широко используются сосуды и аппараты, коммуникации, работающие под повышенным давлением.

Сосудами называются герметически закрытые емкости, предназначенные для ведения химических, тепловых и других технологических процессов, а также для хранения и транспортировки газообразных, жидких и других веществ.

Баллоны, цистерны и бочки, наполненные сжиженными газами; компрессоры, паровые и водогрейные котлы относятся к сосудам, работающим под давлением.

Разгерметизация их может привести к выбросу в рабочую зону токсичных паров и газов, ионизирующих излучений, тепловых излучений, резкому повышению давления, обрушению строительных конструкций и оборудования при взрыве.

Взрыв баллона может быть следствием удара, нагревания солнечными лучами, переполнения сжиженными газами, ошибочного заполнения его другими газами (например, кислородного баллон метаном).

При взрывах сосудов под давлением развиваются большие мощности, которые могут приводить к значительным разрушениям. Особенно опасны взрывы сосудов, содержащих горючую среду, так как кроме пожара осколки резервуаров даже большой массы (до нескольких тонн) разлетаются на расстояние до нескольких сот метров и при падении на здания, технологическое оборудование, емкости вызывают разрушения, новые очаги пожаров, гибель людей.

Основными причинами аварий и взрывов компрессорных установок являются:

· дефекты, допущенные при изготовлении (трещины, утончения стенок ресиверов, пропуски в сварных швах, разрывы прокладок и т.п.);

· неудовлетворительный монтаж (ремонт);

· повышение температуры сжатого газа или перегрев частей компрессора, вследствие неудовлетворительного охлаждения;

· повышение давления выше допустимого вследствие неисправности средств защиты;

· утечка сжимаемых газов через неплотности в оборудовании;

· попадание пыли, влаги, паров смазки, керосина, бензина и т.п. в камеру сжатия;

· накопление зарядов статического электричества;

· образование нагара на стенках цилиндров компрессоров;

· неудовлетворительная эксплуатация и надзор за установками.

Основными причинами аварий передвижных сосудов являются:

· ошибки и неточности, допущенные при их изготовлении (дефекты сварных швов, резьбы вентиля или горловины баллона);

· низкое качество или осадка пористой массы в ацетиленовых баллонах;

· превышение давления вследствие заполнения сжиженными газами сверх установленной нормы;

· нагревание баллонов под воздействием солнечных лучей, открытого огня, нагревательных приборов, чрезмерно быстрого заполнения газом; нарушения правил безопасности при хранении и транспортировке баллонов (падение и удары о твердые предметы, быстрый отбор газа, попадание масла в выходное отверстие вентиля кислородных баллонов);

· отсутствие четкой окраски и маркировки баллонов и др.

Водородные баллоны представляют опасность при загрязнении водорода кислородом в количестве более 1% об., при образовании взрывоопасных смесей в процессе кислородно-водородной сварки, водородной коррозии, а также при накоплении в баллонах окалины.

Взрывы кислородных баллонов возможны при попадании масел и других жировых веществ во внутреннюю полость вентиля и баллона или при применении необезжиренных прокладок. Масло способно воспламениться в струе выходящего из баллона кислорода, что в конечном итоге может привести к взрыву баллона.

Требования безопасности к системам, находящимся под давлением

К сосудам (системам) под давлением относятся емкости, заполненные сжатыми, сжиженными и растворенными газами и жидкостями, компрессоры, баллоны, паровые котлы, а также трубопроводы, предназначенные для транспортировки газов, паров и жидкостей.

Системы под давлением являются объектами повышенной опасности, т.к при нарушении их герметичности и режимов эксплуатации возможны взрывы большой мощности, за счет высвобождения потенциальной энергии сжатого газа и действия кинетической энергии.

Причины взрывов сосудов:

1. неправильное изготовление сосудов

2. нарушение режимов работы и правил эксплуатации

3. неисправность арматуры и контрольно-измерительных приборов

4. коррозия

5. механические удары

6. превышение давления

7. воздействие высоких температур и открытого пламени

В компрессорах взрыв может произойти из-за перегрева стенок; загорания и взрыва паров смазочного масла; разрядов статического электричества; засасывания грязного воздуха и т.д.

Причины взрывов трубопроводов

1. внутренняя коррозия

2. гидроудары

3. некачественная сварка, изготовление труб, фланцевых соединений

Взрывы паровых котлов возникают при снижении уровня воды ниже допустимого; превышения давления; дефектов изготовления.

Причинами взрывов баллонов, кроме перечисленных, может быть случайное попадание внутрь баллона газов, образующих с содержимым баллона взрывоопасную смесь.

Устройство и эксплуатация систем, находящихся под давлением, должны отвечать требованиям "правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением"; "правил устройства и безопасной эксплуатации компрессорных устройств, воздуховодов и газопроводов"; "правил устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов для горючих, взрывоопасных газов" и т.д. Для каждой системы существуют свои правила.

Техническое освидетельствование

Сосуды под давлением свыше 70 кПа в соответствии с правилами подвергаются техническому освидетельствованию (гидроиспытанию) и внутреннему осмотру до пуска в работу, периодически и досрочно.

Гидравлическое испытание проводят пробным давлением, регламентированным "правилами..." в зависимости от конструкции сосудов, рабочего давления, а также допускаемых напряжений для материалов сосудов и их элементов при температуре стенки сосуда 20( С и расчетной рабочей температуре. Баллоны на заводе изготовителе испытывают пробным гидродавлением, указанным на баллоне, а также подвергают пневматическому испытанию давлением, равным рабочему.

В период эксплуатации осуществляются следующие виды контроля:

1. внутренний осмотр, не реже 1 раза в 4 года.

2. гидравлическое испытание, не реже 1 раза в 8 лет.

3. ежегодный осмотр сосудов в рабочем состоянии.

В период эксплуатации баллоны подвергаются периодическому освидетельствованию не реже 1 раза в 5 лет. При этом проводится осмотр внутренней и наружной поверхностей, проверка массы и емкости. Гидроиспытания производят под давлением в 1.5 раза больше рабочего. У горловины каждого баллона, у сферической части выбивается товарный знак предприятия-изготовителя, дата изготовления, испытания и дата следующего испытания в соответствии с правилами.

Стальные трубопроводы для горючих газов подлежат осмотру и проверке на плотность через три года. Чугунные газопроводы подвергаются проверке на плотность ежегодно.

Безопасность эксплуатации

Системы, работающие под давлением обеспечиваются предохранительными устройствами: клапанами (рычажными и пружинными) и мембранами (разрывными).

Клапаны используются для автоматического выпуска избытка газа, пара и жидкости из системы при аварийном росте давления. Разрывные мембраны применяются для защиты при аварийном быстром росте давления. В сосудах под давлением используются контрольно-измерительные приборы и автоматика: манометры и термометры. Контрольно-измерительная аппаратура проверяется не реже 2х раз в год специальными организациями.

Компрессоры

Давление сжатого воздуха в компрессорах контролируется и регулируется автоматически, регулятор давления при его повышении переводит компрессор на холостой ход, а предохранительный клапан снижает давление до нормального, выпуская воздух в атмосферу. Во избежание взрыва, сжатый воздух охлаждается водой и воздухом. На случай прекращения подачи воды предусматривается автоматическая сигнализация и блокировка для остановки компрессора. Смазка циллиндров осуществляется компрессорным маслом с температурой вспышки не менее 216-240 (С и температурой самовоспламенения более 400 (С.

Баллоны

Их безопасность обеспечивается механической прочностью и контролем состояния с соблюдением правил наполнения и транспортировки. Во избежание смешения горючих и негорючих газов боковые штуцеры на баллонах для кислорода и инертных газов имеют правую резьбу, а на баллонах горючих газов, образующих с воздухом взрывоопасные смеси - левую резьбу. Баллоны окрашиваются в разные цвета с указанием газа (горючие газы - красный; кислород - голубой; инертные газы - черный). В баллонах со сжиженными газами после их использования должно быть избыточное давление не менее 49 кПа для предотвращения подсоса воздуха внутрь баллона и исключения образования в нем конденсата. Во избежание перегрева расстояние от баллона до источников тепла устанавливается не менее 2м, от открытых источников не менее 5м, от солнечных лучей баллоны защищают навесами. Баллоны с горючими взрывоопасными газами, такими как ацетилен, водород, метан и др. хранятся в

специальных огнестойких складах отдельно от других взрывоопасных веществ. Во избежание ударов, падений и загрязнения баллоны перевозят на специально оборудованных машинах, карах, тележках со специальной фиксацией каждого баллона. При этом фары автомобилей должны быть включены.