Сосуды под давлением. Расчет предохранительных устройств

Предохранительные клапаны служат для быстрого снижения давления рабочей среды до нормальной. Когда давление в защищаемом объекте достигает установленного предела, предохранительный клапан автоматически открывается и выпускает рабочею среду в атмосферу или специальную емкость большого объема и закрывается также автоматически при снижении давления до нормального. Это дает возможность оперативному персоналу восстановить нормальный режим работы оборудования или отключить его без повреждений. [4]

Опыт эксплуатации показал, что на практике наблюдается повышение давления в корпусах ПВД сверх расчетного. Чаще всего это происходит при отключении ПВД защитой от переполнения по первому аварийному уровню, когда прекращается поступление питательной воды в трубные системы подогревателей, а по линии каскадного слива продолжается переток конденсата или даже пара (при отказе запорной или регулирующей арматуры). Все современные ПВД турбоустановок с начальным давлением пара 9 МПа и выше, за исключением подогревателей, подключенных к первому отбору турбины, а также турбоустановок АС, оснащаются пружинными предохранительными клапанами на заводе-изготовителе.

Предохранительные клапаны должны быть настроены на давление срабатывания, превышающее рабочее на 15%. [7]

Для проверки пропускной способности клапана необходимо определить количество среды, которое можно сбросить через клапан в аварийной ситуации, и сравнить полученное значение с расходом сбрасываемой среды в аппарате, т.е. пропускная способность ПУ G должна быть не менее аварийного расхода среды G_a (G³G_a).

Пропускную способность ПУ для газов и паров в кг/ч рассчитывают по формуле [8]:

G = B₁×B₂×a₁×F×(P₁+1), кгс/см² (7.4)

где F – площадь сечения седла ПК, ,

где d_с – диаметр седла клапана;

Р₁ – избыточное давление среды до ПУ при истечении, кгс/см²;

В₁ – коэффициент, учитывающий физико-химические свойства водяного пара при рабочих параметрах перед клапаном [8];

В₂ – коэффициент, учитывающий соотношения давлений перед клапаном и за клапаном [8];

a₁ – коэффициент расхода для газообразных сред [8].

При сбросе газообразных сред для малоподъемных ПК a₁ = 0,05, для среднеподъемных a₁ = 0,3, для полноподъемных - a₁ = 0,6. Клапаны, установленные на аппаратах (емкостях, колоннах, сепараторах), как правило, являются полноподъемными. Для аппаратов, работающих под давлением пара или газа, избыточное давление Р₁ при действии ПУ не должно превышать следующих допустимых значений:

Таблица 7.3 – Допустимое давление в аппарате при действии ПУ

Рр, МПа	£0,3	Св. 0,3 до 6,0	Св. 6,0
Р1, МПа	Рр+0,05	1,15 Рр	1,1 Рр

Р_р – рабочее давление в аппарате.

Рабочее давление пара в корпусе ПВ-475-230-50 равно Р_р=50 кгс/см².

Диаметр седла клапана d_с = 20 мм. Тогда площадь сечения седла ПК равна см².

По таблицам из ГОСТа 12.2.085-2002. Сосуды, работающие под давлением. Клапаны предохранительные требования безопасности определим значения: В₁=0,51; В₂=1; a₁=0,6.

Подставим найденные значения в формулу (7.4):

G = 0,51×1×0,6×3,14×(5,638+1) = 6,378 кгс/см²

Сравнивают его с величиной аварийного расхода m_а, который определяется из материального баланса аппарата. Если клапан установлен на компрессоре или насосе, то величина аварийного расхода равна производительности агрегата.

Если выполняется условие G³G_a , то клапан обеспечивает защиту аппарата от превышения давления. Если нет, то необходимо подобрать предохранительный клапан с другими параметрами. Для этого вычисляют площадь поперечного сечения и диаметр седла клапана по формуле (7.4), принимая G = G_a. Затем подбирают предохранительный клапан с соответствующим диаметром седла и условным давлением по каталогам.

Выполняют проверку имеющегося или выбранного клапана по формуле:

, (7,5)

где В выбирается в зависимости от k и β по таблице А3 Приложения А [8].

ПК выбран правильно, если площадь проходного сечения выбранного ПУ F не менее . В противном случае следует по выбрать новое ПУ большего размера с учетом коэффициента α.

Величина аварийного расхода ПВ-475-230-50 равна G_a= 4,3 кгс/см², т.е. выполняется условие G³G_a, выбранный клапан обеспечивает защиту ПВД от превышения давления.

Вывод по разделу

В акустическом расчете после вычисления октавных уровней звукового давления в расчетных точках определила требуемое снижение уровней звукового давления. В моем случае требуемое снижение шума для частот 125, 1000 и 8000 Гц оказалось положительным, т.е. как показали результаты расчета, есть необходимость применения мероприятий по снижению уровня шума в турбинном цехе.

Для выполнения санитарных норм по уровням шума на ТЭЦ-2 предусмотрены следующие мероприятия. Рабочие места в производственных помещениях с постоянным пребыванием людей при уровне производственного шума превышающем нормируемый санитарный уровень, оборудуются специальными приспособлениями: шумоотражающими экранами, шумоглушащими кабинами, виброизолирующими опорными площадками и прочее. Такие помещения, как щиты управления, находящиеся внутри производственных зданий, ограждаются тяжелыми стеновыми панелями и изнутри облицовываются специальными звукопоглощающими материалами, снабжаются витринами с двойными стеклами и упругим уплотнением дверей.

Кроме того, для создания комфортных для шума условий на уровне человеческого роста, на территории станции вдоль всех проездов и пешеходных дорожек высаживаются кустарниковые древесные насаждения и организуются соответствующие шумозащитных экранов.[4]

Также для снижения шума оборудования в источнике его образования в качестве дополнительных мероприятий можно: заменять ударные взаимодействия деталей безударными; демпфировать вибрации соударяющихся деталей путем сочленения их с материалами, имеющими большое внутреннее трение (резиной, изделиями из пластмасс, пробкой, битумными картонами, войлоком, асбестом и др.); уменьшить интенсивность шума от вибрирующих деталей, имеющих большие поверхности (корпуса редукторов, барабаны мельниц, кожуха турбин и т.д.), устройством упругих прокладок и пружин между деталями, передающими вибрацию; звукоизолирующей облицовкой внешней и внутренней поверхностей кожухов, барабанов и т.д.; заменять металлические детали изделиями из пластмасс или других незвучных материалов; производить тщательную балансировку роторов агрегатов и других вращающихся деталей для уменьшения динамических сил, возбуждающих вибрацию; предусматривать минимальные допуски при сборке агрегатов в целях уменьшения зазоров в сочленении деталей, тем самым уменьшить вибрацию или энергию соударений; не допускать завихрения газовых, пароводяных и воздушных струй в местах резкого расширения [падение давления с 0,2 МПа (2 кгс/см2) и более] и сужения или предусматривать специальные глушители шума; заменять по возможности подшипники качения подшипниками скольжения в случаях, когда преобладающим шумом агрегата является шум подшипников. [6]

При расчёте пропускной способности клапана необходимо было определить количество среды, которое можно сбросить через клапан в аварийной ситуации, и сравнить полученное значение с расходом сбрасываемой среды в аппарате, т.е. пропускная способность ПУ G должна быть не менее аварийного расхода среды G_a (G³G_a). Результат расчетов показал, что величина аварийного расхода ПВ-475-230-50 равна G_a=4,3 кгс/см², т.е. выполняется условие G³G_a и выбранный клапан обеспечивает защиту ПВД от превышения давления.

Согласно инструкции по обслуживанию предохранительных клапанов в турбинном цехе работоспособность клапанов проверяется раз в 6 месяцев. Запрещается эксплуатация ПВД при отсутствии или неисправности элементов защиты, регуляторов уровня. Опробование защиты производится с целью определения правильности, надежности и времени срабатывания защиты совместно с исполнительными органами (впускными и обратными клапанами, электрифицированными вентилями, задвижками и связанной с защитой сигнализации).