Одним из методов повышения надёжности оборудования является его резервирование - введение в систему добавочных (дублирующих) элементов, включаемых параллельно основным.

Поскольку резервирование значительно удорожает оборудование и его обслуживание, этот способ повышения надёжности применяется в том случае, когда нет более простых решений.

8.3 Требования безопасности, предъявляемые к основному производственному оборудованию

Несмотря на большое разнообразие технологического оборудования по назначению, устройству и особенностям эксплуатации, к нему предъявляются общие требования безопасности, соблюдение которых обеспечивает безопасность эксплуатации ПО. Эти требования сформулированы в ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ «Оборудование производственное. Общие требования безопасности».

В соответствии с ГОСТом оборудование производственное должно удовлетворять требованиям безопасности при монтаже, эксплуатации, ремонте, транспортировании и хранении, при использовании отдельно или в составе комплексов и технологических систем.

В процессе эксплуатации производственное оборудование должно удовлетворять следующим требованиям:

– не загрязнять окружающую природную среду выбросами вредных веществ выше санитарных норм;

– должно быть пожаро- и взрывобезопасным;

– не создавать опасности в результате воздействия влажности, солнечной радиации, вибрации, экстремальных температур и давления, агрессивных веществ и др. негативных факторов.

Требования безопасности предъявляются к производственному оборудованию в течение всего срока службы, при этом его безопасность должна обеспечиваться следующими мерами:

– правильным выбором принципов действия, конструктивных схем, материалов, способов изготовления и др.;

– применением средств механизации, автоматизации и дистанционного управления;

– применением специальных средств защиты;

– выполнением эргономических требований;

– включением требований безопасности в техническую документацию на монтаж, эксплуатацию, ремонт, транспортирование и хранение.

В соответствии с требованиями ГОСТ на все основные группы оборудования производственного разрабатываются стандарты требований безопасности, включающие в себя следующие разделы:

1. Требования безопасности к основным элементам конструкции и системе управления.

Здесь отражаются требования безопасности, обусловленные особенностями назначения, устройства и работы данной группы производственного оборудования и его составных

частей:

– предупреждение или снижение до нормативных величин возможного воздействия ОВПФ;

– устранение причин, способствующих возникновению ОВПФ;

– устройство органов управления;

– движущиеся, токоведущие и другие опасные части, подлежащие ограждению;

– допустимые значения шумовых и вибрационных характеристик, методы определения и средства защиты от них;

– допустимые уровни излучений и методы их контроля;

– допустимые температуры органов управления и наружных поверхностей оборудования;

– допустимые усилия на органах управления;

– наличие защитных блокировок, тормозных устройств и других средств защиты.

2. Требования к средствам защиты, входящим в конструкцию производственного оборудования.

В этом разделе стандартов отражаются требования, обусловленные особенностями конструкции, размещения, контроля работы и применения средств защиты (защитные ограждения, экраны, аспирация, блокировки, сигнализация, сигнальная окраска оборудования и его частей, предупредительные надписи и др.).

3. Требования безопасности, определяемые особенностями монтажных и ремонтных работ, транспортированием и хранением различных веществ.

Здесь отражаются требования к грузоподъёмным и транспортным устройствам, местам их размещения, массе поднимаемого или транспортируемого груза, грузозахватным средствам, устройствам фиксации перемещения грузов и другие требования, обеспечивающие безопасность указанных работ.

8.4 Требования к средствам защиты, входящим в конструкцию производственного оборудования, и сигнальным устройствам

Конструкция средств защиты должна обеспечивать возможность контроля выполнения ими своего назначения до начала и (или) в процессе функционирования оборудования.

Средства защиты должны выполнять своё назначение непрерывно в процессе работы ПО или при возникновении опасной ситуации. Действие средств защиты не должно прекращаться раньше, чем закончится действие ОВПФ. Отказ одного из средств защиты или его элемента не должен приводить к прекращению нормального функционирования других систем защиты.

Производственное оборудование, в состав которого входят средства защиты, требующие их включения до начала его работы и (или) выключения после окончания работы, должно иметь устройство, обеспечивающие такую последовательность.

Конструкция и расположение средств защиты не должны ограничивать технологические возможности оборудования, обеспечивая удобство его эксплуатации и технического обслуживания.

Если конструкция средств защиты снижает технологические возможности производственного оборудования, то приоритетным является требование обеспечения защиты обслуживающего персонала.

Форма, размеры, прочность и жёсткость защитного ограждения, его расположение относительно ограждаемых частей оборудования должны исключать воздействие на персонал ограждаемых частей ПО и выбросов материала, инструмента, обрабатываемых деталей и т.п. Конструкция защитного ограждения должна также удовлетворять следующим требованиям:

исключать возможность самопроизвольного перемещения из положения, обеспечивающего защиту, допуская перемещение (в случае необходимости) только с помощью специального инструмента, а также блокировки работы оборудования, если защитное ограждение переводится в положение, не обеспечивающее его защитные функции;

обеспечивать возможность выполнения персоналом рабочих операций, включая наблюдение за состоянием ограждаемых частей, если это необходимо;

не создавать дополнительных опасных ситуаций;

не снижать производительность труда.

Сигнальные устройства, предупреждающие об опасности должны быть выполнены и расположены так, чтобы их сигналы были хорошо различимы и слышны в производственной обстановке всему персоналу, которому угрожает опасность.

Части оборудования, представляющие опасность, должны быть окрашены в сигнальные цвета и обозначены соответствующим знаком безопасности, регламентируемым стандартами.

8.5 Конструкционные материалы производственного оборудования

Специфические условия работы производственного оборудования топливно-энергетического комплекса (высокие давление и температура, агрессивная среда, эрозия твёрдыми материалами, вибрация и др.) предъявляют высокие требования к выбору конструкционных материалов при его изготовлении.

Наряду с обычными требованиями высокой коррозионной стойкости в агрессивных средах (например, химический состав), одновременно предъявляются требования высокой механической прочности, жаростойкости и жаропрочности, устойчивости при знакопеременных или повторных нагрузках (циклической прочности), малой склонности к старению.

При выборе материалов для производственного оборудования, работающих под давлением при высоких температурах, необходимо учитывать, что механические свойства материалов существенно понижаются.

При статическом приложении нагрузки важными характеристиками для оценки прочности материала являются: предел текучести _Т ; предел прочности _В ; модуль нормальной упругости Е; коэффициент Пуассона . Эти характеристики являются основными при расчётах на прочность деталей производственного оборудования, работающего под давлением и при высоких температурах.

При динамических нагрузках кроме указанных выше характеристик необходимо учитывать также и вязкость, которая для многих углеродистых и легированных сталей при низких температурах ( - 40 С) резко снижается.

Для оборудования, подверженного ударным и пульсирующим нагрузкам при низких температурах, например, следует применять металлы и сплавы с ударной вязкостью не 0,2 МДж/м², а для деталей, имеющих концентраторы напряжений (болты, шпильки), рекомендуются материалы, у которых ударная вязкость в 2 раза выше.

При высоких температурах значительно снижаются основные показатели прочности металлов и сплавов. Кроме того, поведение металлов под нагрузкой при высоких температурах значительно отличается от такового при обычной температуре. Предел прочности _В и предел текучести _Т зависят при этом от времени пребывания под нагрузкой и скорости нагружения, т.к. с ростом теипературы металлы из упругого состояния переходят в упругопластическое и под нагрузкой непрерывно деформируются (явление ползучести). Температура, при которой начинается ползучесть, например у обычных углеродистых сталей, составляет ~ 375 С, для низколегированных сталей ~ 525 С, для жаропрочных ~ 1000 и С.

Поскольку основным способом получения металлических неразъёмных соединений в ПО является сварка, хорошая свариваемость металлов является одним из основных и необходимых условий, определяющих пригодность их для безопасной эксплуатации оборудования.

Учитывая вышеизложенное, при изготовлении оборудования, отвечающего требованиям безопасной эксплуатации, к конструкционным материалам должны предъявляться следующие требования:

– достаточная коррозионная стойкость материала в агрессивной среде;

– достаточная механическая прочность при заданных давлении и температуре;

– наилучшая способность металла свариваться с обеспечением высоких механических и коррозионно-стойких свойств сварных соединений.

Для изготовления производственного оборудования ТЭК, как правило, применяются следующие стали:

– качественные, углеродистые конструкционные - обозначают их двумя цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях %, например, Ст20. Если такие стали можно применять в котельных установках, работающих при высоких температурах, то к этому обозначению добавляется буква К (Ст20К).

– легированные - обозначают комплексом букв и цифр, причём первые две цифры указывают содержание углерода в сотых долях % масс (отсутствие цифр означает, что среднее содержание углерода ~ 0,01), затем последовательно идут буквы, означающие наличие в стали конкретного легирующего элемента, а за каждой буквой одной или двумя цифрами указывается примерное содержание данного элемента в % масс (отсутствие цифр означает, что содержание элемента не 1,5).

Для обозначения легирующих элементов в марках стали применяются следующие буквенные обозначения: Г - марганец; С - кремний; Х - хром; Н - никель; М - молибден;

В - вольфрам; Ф - ванадий; Т - титан; Д - медь; Ю - алюминий; Б - ниобий; Р - бор; А - азот (в конце обозначения буква А не ставится).

Наличие в конце обозначения марки стали буквы А означает высококачественную сталь, а цифры III (через дефис) - особо высококачественную сталь.

Например, высококачественная сталь марки Х18Н10ТА (нержавеющая) означает состав (% масс): углерода - 0,01; хрома - 18; никеля - 10; титана - 1,5.

8.6 Снижение шума и вибрации производственного оборудования

8.6.1 Снижение шума и вибрации в подшипниковых узлах

Наиболее широкое применение в конструкциях производственного оборудования нашли подшипники качения. Уровни шума и вибрации, генерируемые при работе таких подшипников, зависят от многих факторов (размера, частоты вращения вала, типа тел вращения и др.). При выборе подшипников необходимо учитывать, что уровни шума и вибрации возрастают на 1…2 дБ с увеличением номера, определяющего типоразмер подшипника. Уровень звукового давления от работы роликовых подшипников на 1…3 дБ сильнее такового шариковых подшипников при прочих равных условиях. Уровень виброускорения в роликовых подшипниках превышает таковой у шариковых на 4…6 дБ. Если класс точности изготовления подшипников увеличивается, то уровни шума и вибрации уменьшаются.

Увеличение частоты вращения вала подшипников ведёт к увеличению уровня звукового давления на величину L, дБ, определяемую по формуле:

L=23.3 lgn₂/n₁), (11)

где n₁, n₂ - соответственно начальная и конечная частоты вращения вала, с ^-1.

Значительное влияние на генерацию шума и вибрации оказывает тип и качество смазки.

Шум и вибрация в подшипниковых узлах значительно снижаются при применении специальных вкладышей с высоким коэффициентом затухания колебаний (металловолокнистые, резиновые, пластмассовые). Это происходит благодаря компенсации несовершенства геометрии посадочных мест и виброизоляции корпуса оборудования от подшипника. Суммарный эффект при этом достигается ~ 12…15 дБ.

Значительное влияние на генерируемые уровни шума и вибрации оказывают условия монтажных работ, так различные осевые сдвиги и перекосы установки подшипников в оборудование могут увеличить уровни звукового давления и виброскорости на 13…16 дБ.

Для снижения уровней шума и вибрации в ПО с опорными узлами на основе подшипников качения рекомендуются следующие меры:

– выбирать подшипники минимально необходимых размеров;

– применять однорядные шарикоподшипники;

– применять самоустанавливающиеся опоры;

– применять упругие вкладыши из вибродемпфирующих материалов;

– обеспечивать соосность посадочных мест на валу и в корпусе подшипникового узла;

– обеспечить минимальный радиальный зазор между подшипником и корпусом узла;

– обеспечить параметры шероховатости посадочных мест в соответствии с классом точности выбранного подшипника;

– заполнять камеры подшипниковых узлов смазочным материалом (на 50 %).

8.6.2 Снижение уровней шума и вибрации в зубчатых передачах и редукторах

Шум и вибрация в таких системах возникают как в результате деформации сопрягаемых зубьев под действием передаваемой мощности, так и вследствие динамических процессов, обусловленных дефектами, допущенными при изготовлении и монтаже зубчатых передач. На величину излучаемых шума и вибрации здесь влияют частота вращения валов и передаваемая мощность. Так, например, при двукратном увеличении этих параметров уровень звукового давления возрастает на 5…7 дБ. Снижение уровня генерируемого шума в этом случае возможно за счёт применения: двухступенчатых передач той же мощности; косозубых передач; уменьшения диаметра шестерен и др. Эти меры могут дать снижение уровня звукового давления на 3…6 дБ.

Большое значение для генерации шума имеет материал зубчатых колёс и его термообработка. Например, замена стали на чугун снижает уровни звукового давления на 3…5 дБ; закалка и другие виды термообработки, наоборот, ведут к увеличению уровня звукового давления на 4…6 дБ, т.к. при этом возрастают деформации зубчатых колёс. На величину генерируемого шума также влияет наличие смазочного материала (отсутствие его или наличие могут изменять величину уровня звукового давления в диапазоне 10…15 дБ).

Ориентировочно уровень звукового давления L, дБ, генерируемый силовой зубчатой передачей можно определить по формуле:

L= L₀ + 20 lg u,(12)

где L₀ - поправка на уровень звукового давления, зависящая от качества изготовления зубчатых колёс, дБ (40…55 дБ);

u - окружная скорость вращения зубчатых колёс, м/с.

Шум в редукторах складывается из шума, возникшего в результате колебаний корпусов под действием вибрации, генерируемой при работе зубчатых передач, и шума, производимого воздухом, проникающим через неплотности в корпусе. Для снижения шума редукторов кроме выше приведенных рекомендаций целесообразно покрывать их корпуса звукопоглощающими материалами, а весь редуктор накрывать звукоизолирующим кожухом.

8.6.3 Снижение шума и вибрации, вызванных неуравновешенностью масс вращающихся деталей

Одной из причин возникновения вибрации и шума при работе производственного оборудования является неуравновешенность масс вращающихся деталей. При этом, в зависимости от взаимного расположения осей инерции и вращения, различают статическую и динамическую неуравновешенность.

Статическая неуравновешенность вызвана разностью масс конструктивных элементов, находящихся на диаметрально противоположных сторонах детали, а также кривизной вала, несоосностью поверхности детали с поверхностью шеек вала. При этом суммарная ось инерции и ось вращения параллельны.

Динамическая неуравновешенность возникает при пересечении суммарной оси инерции с осью вращения не в центре масс детали, т.е. ось инерции и ось вращения не параллельны друг другу.

Частота вибрации, вызванной неуравновешенностью масс вращающихся деталей, равна частоте их вращения.

Снижение уровней вибрации и сопровождающего её шума при этом достигается балансировкой вращающихся деталей.

Причиной вибрации (и соответственно шума) может быть также нарушение соосности валов оборудования и привода (например, электродвигателя). Снижение уровней вибрации и шума в этом случае достигается соответствующей центровкой валов.

8.6.4 Снижение шума газодинамических процессов

Основными причинами генерирования шума в газовых потоках являются вихревые процессы (турбулентность), колебания среды под действием рабочих органов оборудования, пульсация давления, а также колебания, вызванные неоднородностью газового пространства по его плотности. Снижение уровня звукового давления непосредственно в производственном оборудовани достигается увеличением зазора между деталями, находящимися в газовой струе, и улучшением газодинамических характеристик проточной части оборудования.

Значительное снижение шума достигается установкой специальных глушителей на всасывающих и выхлопных линиях компрессоров, вентиляторов и др. Глушители представляют собой цилиндрическое устройство с наполнением из стеклянного или базальтового волокна со средней объёмной плотностью ~ 20 кг/м³. Снижение уровня звукового давления при этом достигает 70 дБ на средних частотах (~ 2000 Гц) и 15…30 дБ на низких и высоких частотах. Принцип действия глушителя шума основан на явлении звукопоглощения.

8.6.5 Снижение вибрации производственного оборудования путём вибропоглощения и виброизоляции

Вибропоглощение. Принцип вибропоглощения заключается в уменьшении амплитуды колебаний аппарата (машины) или отдельных его частей за счёт облицовки вибрирующих поверхностей жёсткими и мягкими демпфирующими покрытиями. При этом энергия колебательного процесса переходит во внутреннюю энергию облицовки в результате трения между её отдельными частицами (доменами), которые имеют различную собственную частоту колебаний.

В качестве жёстких покрытий используются пластмассы с динамическим модулем упругости 100…1000 МПа, которые наиболее эффективны на низких и средних частотах (1… 1000 Гц).

Мягкие покрытия (резина, мягкие пластмассы, мастики и т. п. материалы) с динамическим модулем упругости ~10 МПа более эффективны на высоких частотах (> 1000 Гц).

Толщина вибропоглощающего слоя в обоих случаях составляет 2…3 толщины стенки защищаемого оборудования.

Виброизоляция. Принцип виброизоляции заключается в создании упругой связи между источником колебаний (машины и аппараты) и поддерживающей его конструкцией (опора, основание и др.) путём размещения между ними амортизаторов. В качестве амортизаторов используются стальные пружины или упругие прокладки из резины и других подобных материалов.

Эффективность виброизоляции характеризуется коэффициентом передачи действующей силы виброколебаний на основание (опору), определяемым по формуле

К = [(f/f_oz)² - 1]-¹ (13)

где: f - частота колебаний системы (аппарат-опорная плита-виброизолятор) под действием возмущающей силы, Гц;

f_oz - собственная частота колебаний системы, Гц.

Из данного выражения следует:

1. При f < f_oz система имеет такое упругое сопротивление, что сила виброколебаний полностью передаётся основанию;

2. При f = f_oz возникает явление резонанса, при этом амплитуда колебаний резко возрастает;

3. При система оказывает инерционное сопротивление, и эффективность виброизоляторов возрастает с увеличением частоты колебаний.

Таким образом условием надёжной работы виброизоляторов является обеспечение соотношения

(14)

9. Безопасность эксплуатации систем, работающих под давлением

9.1 Сосуды, работающие под давлением

Под сосудом понимается геометрически замкнутая ёмкость, предназначенная для ведения химических, тепловых и других технологических процессов, а также для хранения и транспортировки газообразных, жидких и других веществ. Границей сосуда являются входные и выходные штуцера для подключения различных коммуникаций и устройств.

В зависимости от условий эксплуатации сосуды могут быть передвижными (для временного использования в различных местах или во время их перемещения) и стационарными (постоянно установленные в одном определённом месте).

Рабочее давление в сосуде может быть как избыточное (по отношению к атмосферному) внутреннее, так и избыточное наружное, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса.

Чаще всего используются сосуды следующих видов:

баллон - сосуд, имеющий одну или две горловины для установки вентилей, фланцев или штуцеров, предназначенный для транспортировки, хранения и использования сжатых, сжиженных или растворённых под давлением газов;

бочка - сосуд цилиндрической или другой формы, который можно перекатывать с одного места на другое и ставить на торцы без дополнительных опор, предназначенный для транспортировки и хранения веществ, указанных выше;

цистерна - передвижной сосуд, постоянно установленный на раме ж/д вагона, на шасси автомобиля (прицепа) или других средствах передвижения, предназначенный для транспортировки и хранения веществ, указанных выше;

резервуар - стационарный сосуд, предназначенный для хранения веществ, указанных выше;

Конструкция сосуда должна обеспечить надёжность и безопасность эксплуатации в течение расчётного срока службы и предусматривать возможность проведения технического освидетельствования, очистки, промывки, полного опорожнения, продувки газом или паром, ремонта, эксплуатационного контроля состояния металла и соединений. Сосуд должен иметь необходимое количество люков и смотровых лючков для осмотра, очистки, ремонта, монтажа и демонтажа разборных внутренних устройств.

Сосуд должен быть изготовлен цельнокованным или сварным способом. Отверстия в стенках сосуда должно быть вне сварных соединений.

Материалы, применяемые для изготовления сосудов должны обеспечивать их надёжную работу в течение расчётного срока службы с учётом заданных условий эксплуатации (по величине давления, температуры, составу и др.).

В качестве материала для сосудов, работающих под давлением, используется сталь (углеродистая и легированная), цветные металлы и их сплавы. Неметаллические материалы могут применяться только с разрешения органов «Федеральной службы по технологическому, экологическому и атомному надзору РФ» (Ростехнадзор, РТН) на основании заключения специализированной организации.

Все сварные соединения сосудов, работающих под давлением, должны быть подвержены неразрушающему контролю на наличие в них дефектов.

9.1.1 Опасности, возникающие при эксплуатации сосудов, работающих под давлением

Основная опасность при эксплуатации сосудов заключается в возможности их разрушения при внезапном адиабатическом расширении газов и паров (физический взрыв). При физическом взрыве потенциальная энергия сжатой среды в течение малого промежутка времени реализуется в кинетическую энергию осколков разрушенного сосуда и ударную волну.

Особенно опасны взрывы сосудов, содержащих горючие вещества, так как при этом возникает химический взрыв, являющийся причиной пожара.

При взрывах сосудов развиваются большие мощности, что и является причиной сильных разрушений. Так, например, при разрыве сосуда V = 1 со сжатым до Р = 1,2 МПа воздухом с длительностью физического взрыва 0,1 с развивается мощность, равная 28 МВт.

Наиболее частыми причинами аварий сосудов, работающих под давлением, являются:

– несоответствие конструкции максимально допустимым давлению и температуре;

– превышение давления сверх предельного для данного сосуда;

– потеря механической прочности в результате внутренних дефектов, коррозии, местных перегревов и др.;

– несоблюдение установленного режима работы;

– низкая квалификация обслуживающего персонала;

– отсутствие технического надзора.

Так как наиболее часто на производствах топливно-энергетического комплекса используются баллоны для транспортирования, хранения и использования сжатых, сжиженных и растворённых газов, рассмотрим подробнее опасности, возникающие при их эксплуатации.

Взрывы баллонов возможны при повреждении корпуса в случае падения или удара по баллону, особенно при температуре < -30 ^оС, т. к. при этом повышается хрупкость стали. Взрыв может произойти и при повышении температуры из-за роста давления среды в баллоне.

Причиной взрыва может быть также переполнение баллона сжиженными газами из-за резкого повышения давления при росте температуры, что объясняется следующим образом. При повышении температуры баллона, полностью заполненного сжиженным газом, величина возросшего при этом давления рассчитывается по формуле

р = ?t ·б/в (15)

где: ?t - диапазон повышения температуры содержимого баллона, град.;

б - коэффициент объёмного теплового расширения газа, содержащегося в баллоне;

в - коэффициент объёмного теплового сжатия сжиженного газа, содержащегося в баллоне;

Для большинства газов, использующихся в промышленности, величина б больше в на порядок, что при повышении ?t на 10 градусов даёт прирост давления на 100 атм.

Взрывы баллонов, содержащих сжатый кислород возможны при попадании масел и других жировых веществ во внутреннюю полость вентиля или баллона за счёт применения, например, необезжиренных уплотняющих прокладок. В кислородной среде масла и жиры окисляются до пероксидов, которые разлагаются взрывным способом, кроме того масла и жиры в струе кислорода способны самовоспламеняться, что также приводит к взрыву баллонов.

Баллоны с водородом представляют опасность при загрязнении водорода, содержащегося в них, кислородом в количестве > 1 % об., т. к. при этом образуется взрывоопасная смесь, воспламеняющаяся в взрывной форме при наличии соответствующего импульса.

Баллоны с ацетиленом представляют опасность из-за возможности этого вещества разлагаться со взрывом в отсутствии кислорода при давлении > 0,2 МПа. Из-за этого обстоятельства баллоны с ацетиленом заполнены активированным углём, который пропитан ацетоном, что позволяет повысить давление газа в баллоне до 1,6 МПа.

Аварии баллонов происходят также по причине отсутствия сведений о веществе, содержавшемся в них при полном расходовании его, а также отсутствия опознавательной окраски поверхности баллона и соответствующих надписей, в результате чего внутрь баллона может быть закачан или воздух или горючее вещество, что приведёт к образованию взрывоопасной смеси и взрыву при наличии соответственного импульса воспламенения.

Поскольку в баллонах могут содержаться и токсические вещества, при их разгерметизации существует также опасность отравления персонала токсическими веществами.

9.1.2 Основные меры безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением

Основные способы и средства безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением регламентируются нормативным документом «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (ПБ 03-576-03), которые распространяют своё действие на:

сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115 ^оС или других нетоксичных, невзрывопожароопасных жидкостей при температуре, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа;

сосуды, работающие под давлением пара, газа или токсичных взрывопожароопасных жидкостей свыше 0,07 МПа;

баллоны, предназначенные для транспортировки и хранения сжатых, сжиженных и растворённых газов под давлением свыше 0,07 МПа;

цистерны и бочки для транспортировки и хранения сжатых и сжиженных газов; давление паров которых при температуре до 50 ^оС превышает давление 0,07 МПа;

цистерны и сосуды для транспортировки и хранения сжатых, сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, в которых давление выше 0,07 МПа создаётся периодически для их опорожнения;

барокамеры.

Для управления работой и обеспечения безопасной эксплуатации сосуда в зависимости от назначения в соответствии с требованиями ПБ 03-576-03 должны быть оснащены:

запорной или запорно-регулирующей арматурой;

приборами для измерения давления;

приборами для измерения температуры;

предохранительными устройствами;

указателями уровня жидкости.

Запорная и запорно-регулирующая арматура должна устанавливаться на штуцерах, присоединённых непосредственно к сосуду или на трубопроводах, подводящих и отводящих из него рабочую среду. На маховике запорной арматуры должно быть указано направление его вращения при открывании или закрывании прохода для содержимого сосуда с соответствующей надписью. Сосуды для горючих веществ и токсических веществ 1 или 2 класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76, испарителей с огневым или газовым обогревом должны иметь обратный клапан на линии между запорной арматурой сосуда и насосом (компрессором), автоматически закрывающимся давлением из сосуда, например, при отказе компримирующего устройства.

На каждом сосуде или его самостоятельной полости, имеющей другое давление, устанавливаются манометры прямого действия. Манометр устанавливается на штуцере сосуда или трубопроводе между сосудом и запорной арматурой. Между манометром и сосудом устанавливается трехходовой кран для периодической поверки прибора контрольным манометром. Манометры защищаются от воздействия агрессивной среды сосуда буферными жидкостями в сифонной трубке (например, маслом). Поверка манометра проводится не реже одного раза в год специализированными организациями (с последующим опломбированием), а не реже одного раза в шесть месяцев - владельцем сосуда с записью в соответствующий журнал.

Каждый сосуд (полость комбинированного сосуда) снабжается предохранительными устройствами от повышения давления выше допустимой величины. Такими устройствами являются:

пружинные предохранительные клапаны;

рычажно-грузовые клапаны;

импульсные предохранительные устройства (ИПУ), состоящие из главного предохранительного клапана (ГПК) и управляющего импульсного клапана (ИПК) прямого действия;

предохранительные устройства с разрушающимися мембранами (мембранные предохранительные устройства - МПУ);

другие устройства, применение которых согласовано с Ростехнадзором.

Установка рычажно-грузовых клапанов на передвижных сосудах не допускается из-за нарушения работы их механизма за счёт инерционных эффектов, возникающих при неравномерном движении.

Отбор газов из сосудов на технологические и другие нужды производится через редуцирующие устройства, снижающие исходное давление до необходимой величины.

Для группы сосудов, работающих при одном и том же давлении, допускается установка одного редуцирующего устройства с манометром, предохранительным клапаном на общем, подводящем трубопроводе до первого ответвления к одному из сосудов. В этом случае установки предохранительного устройства на самих сосудах необязательна, если в них исключена возможность повышения давления.

Количество предохранительных клапанов, их размеры и пропускная способность должны быть выбраны по расчёту так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее расчётное более, чем на 0,05 МПа для сосудов с давлением до 0,3 МПа; на 15% - для сосудов с давлением от 0,3 до 6 МПа и на 10% - для сосудов с давлением > 6 МПа.

Сбрасываемые при срабатывании предохранительных устройств токсичные, взрыво- и пожароопасные технологические среды направляются в закрытые системы для дальнейшей утилизации.

Мембранные предохранительные устройства устанавливаются в следующих случаях:

– вместо рычажно-грузовых и пружинных предохранительных клапанов, когда последние в рабочих условиях не могут быть применимы вследствие их инерционности;

– перед предохранительными клапанами в случаях, когда они не могут работать надёжно, например, из-за коррозии, примерзания и др. причин или при возможных утечках через клапаны токсичных, горючих и др. опасных веществ;

– параллельно с предохранительными клапанами для увеличения пропускной способности системы сброса избыточного давления.

В сосудах, имеющих границу раздела фаз различных сред, устанавливаются указатели их уровня.

9.1.3 Установка, регистрация, техническое освидетельствование и разрешение на эксплуатацию сосудов, работающих под давлением

Установка сосудов. Устанавливаться сосуды должны на открытых площадках, где нет скопления людей или в отдельно стоящих зданиях. При невозможности обеспечения этих условий допускается установка сосудов:

– в помещениях, примыкающих к производственному зданию при разделении их капитальной стеной;

– заглублением в грунт при условии обеспечения доступа к арматуре и защиты стенок сосуда от почвенной и электрохимической коррозии.

Не допускается установка сосудов, работающих под давлением в жилых, общественных и бытовых зданиях, а также в примыкающих к ним помещениях.

Регистрация сосудов. Сосуды, на которые распространяются Правила ПБ 03-576-03, до пуска в работу регистрируются в органах Ростехнадзора. Регистрации не подлежат следующие сосуды:

сосуды, работающие при давлении > 0,07 МПа с рабочей средой, состоящей из взрывоопасных, пожароопасных или токсических веществ первого или второго класса опасности, у которых произведение давления в МПа (кг/см) на вместимость в м³ (л) не превышает 0,05 (500), а также сосуды с иной рабочей средой, у которых произведение давления на ёмкость 1,0 (10000);

– резервуары воздушных электрических выключателей;

– бочки для перевозки сжиженных газов, баллоны ёмкостью до 100 л включительно, установленные стационарно, а также перемещающиеся в процессе эксплуатации;

– сосуды, для хранения или транспортировки сжиженных газов, жидкостей и сыпучих веществ, находящихся под давлением периодически при их опорожнении;

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

– сосуды, установленные в подземных горных выработках.

Регистрация сосудов производится на основании письменного заявления владельца сосуда с предоставлением следующих документов:

паспорта, установленной формы;

удостоверения о качестве монтажа;

схемы включения сосуда в технологическую линию, утвержденной руководителем организации, с указанием источника давления и величины его, температуры, рабочей среды, арматуры, контрольно-измерительных приборов (КИП), средств автоматического управления, предохранительных и блокирующих устройств.

паспорта предохранительного клапана с расчётом его пропускной способности.

Удостоверение о качестве монтажа предоставляется организацией его производившей и подписывается руководителями обеих сторон (монтажной организацией и организацией владельцем) с соответствующими печатями. В удостоверении должны быть приведены следующие данные:

наименования обеих организаций (монтажной и владельца);

– наименование организации изготовителя;

– заводской номер сосуда;

– сведения о материалах, примененных монтажной организацией, дополнительно указанных в паспорте сосуда;

– сведения о сварке, включающие вид сварки, тип и марку электродов, о термообработке и её режиме;

– фамилия, имя, отчество сварщиков, термистов и номера их квалификационных удостоверений;

– результаты испытаний контрольных стыков и их неразрушающего контроля;

– заключение о соответствии выполненных монтажных работ сосудов Правилам ПБ 03-576-03, проекту, техническим условиям, руководству по эксплуатации и пригодности к эксплуатации при указанных в паспорте параметрах.

Орган Ростехнадзора обязан в течение 5-ти дней рассмотреть представленную документацию. Если документация соответствует требованиям Правил ПБ 03-576-03, орган РТН в паспорте сосуда ставит штамп о регистрации, пломбирует документы и возвращает их владельцу сосуда. Отказ о регистрации сообщается владельцу сосуда в письменном виде с указанием причин отказа и ссылкой на соответствующие пункты Правил ПБ 03-576-03.

Если сосуд переустанавливается на новое место или вносятся изменения в схему его включения в технологическую линию, или сосуд передаётся другому владельцу, то до пуска в эксплуатацию сосуд должен быть перерегистрирован в органах Ростехнадзора.

Для снятия с учёта зарегистрированного сосуда его владелец предоставляет в орган РТН заявление с указанием соответствующих причин и паспорт сосуда.

Для регистрации сосудов, не имеющих технической документации изготовителя, паспорт сосуда может быть составлен специализированной организацией, имеющей лицензию Ростехнадзора на проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств.

Техническое освидетельствование. Сосуды, на которые распространяется действие Правил ПБ 03-576-03, подвергаются техническому освидетельствованию (ТО) после монтажа, до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации и в необходимых случаях - внеочередному освидетельствованию.

Объём, методы и периодичность технического освидетельствования сосудов (за исключением баллонов) определяются изготовителем и указываются в руководстве по эксплуатации. Если таких сведений нет, то техническое освидетельствование проводится в соответствии с требованиями ПБ 03-576-03.

Техническое освидетельствование включает в себя:

наружный и внутренний осмотры с целью проверки соответствия установки и оборудования сосудов требованиям Правил ПБ 03-576-03 и другой нормативной документации, а также обнаружения визуально определяемых повреждений (трещины, вздутия и т.п.);

гидравлическое испытание, осуществляемое с целью проверки прочности элементов сосудов и плотности соединений (проводится с установленной арматурой).

Перед техническим освидетельствованием сосуд останавливается, охлаждается (отогревается), освобождается от рабочей среды, отключается заглушками от всех коммуникаций. Металлические сосуды очищаются до металла.

Если в сосуде находились токсические вещества 1 или 2 класса опасности, перед внутренним осмотром проводится их нейтрализация и дегазация. Футеровка, изоляция и другие виды защиты сосуда от коррозии должны быть частично или полностью удалены, если имеются признаки их разрушения. Сосуды также отключаются от электрической сети.

В целом периодичность технического освидетельствования определяется условиями эксплуатации (например, передвижной или стационарный сосуд, постоянное избыточное давление или периодическое и др.), параметрами рабочей среды (сжатый или сжиженный газ, агрессивность по отношению к материалу сосуда и др.), свойствами материала, из которого он изготовлен (скорость коррозии по толщине материала в мм/г, металл или неметалл и др.)

Например, периодичность ТО для баллонов, не подлежащих регистрации в органах Ростехнадзора, составляет 5 лет, если скорость коррозии материала сосуда ? 0,1 мм/г и 2 года, если скорость коррозии > 0,1 мм/г; если баллоны установлены стационарно, в том числе и на передвижных средствах, и в них хранятся некорродирующие газы (воздух, азот, аргон, гелий, обезвоженный углекислый газ и т.п.), то техническое освидетельствование проводится не реже 1 раза в 10 лет.

Внеочередное техническое освидетельствование сосудов, находящихся в эксплуатации, проводится в следующих случаях:

если сосуд не эксплуатировался больше 1 года;

если сосуд был демонтирован и установлен на новом месте;

если произведены ремонт или реконструкция сосуда;

перед наложением защитного покрытия на стенки сосуда;

после аварии сосуда или его элементов, работающих под давлением;

по требованию инспектора Ростехнадзора или ответственного лица по надзору за осуществлением производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Техническое освидетельствование сосудов, не регистрируемых в органах РТН, проводится лицом, ответственным за осуществление производственного контроля по соблюдению требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Первичное, периодическое и внеочередное техническое освидетельствование сосудов, зарегистрированных в органах РТН, проводится специалистом организации, имеющей лицензию Ростехнадзора на проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств опасных производственных объектов.

На сосудах, признанных по результатам ТО годными к дальнейшей эксплуатации наносятся при выдаче разрешения на эксплуатацию следующие сведения (на специальной табличке краской):

– регистрационный номер;

– разрешённое давление;

– число, месяц, год следующих наружного и внешнего осмотров и гидравлического испытания.

Если при техническом освидетельствовании обнаружены дефекты, снижающие прочность сосуда, то эксплуатация его может быть разрешена при пониженных параметрах (давление и температура), при подтверждении этой возможности соответствующими расчётами. Если при техническом освидетельствовании установлено, что сосуд имеет дефекты, создающие опасные условия эксплуатации, то его эксплуатация запрещается.

Органам Ростехнадзора в исключительных случаях предоставляется право на продление до 3-х месяцев срока очередного технического освидетельствования, по обоснованному письменному ходатайству владельца сосуда.

Разрешение на ввод сосуда в эксплуатацию. После регистрации сосуда инспектором РТН выдаётся разрешение на ввод его в эксплуатацию на основании результатов технического освидетельствования и проверки организации обслуживания и надзора, при которой контролируется:

соответствие установки сосуда требованиям правил безопасности;

правильность включения сосуда в технологическую схему;

наличие аттестованного рабочего персонала и специалистов;

наличие должностных инструкций для лиц, ответственных за осуществление производственного контроля по соблюдению требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов, работающих под давлением, лиц, ответственных за исправное состояние и безопасную эксплуатацию конкретного сосуда;

наличие инструкции по режиму работы и безопасному обслуживанию, сменных журналов другой документации, предусмотренной Правилами ПБ 03-576-03.

Разрешение на ввод в эксплуатацию сосуда, не подлежащего регистрации в органах РТН, выдаётся лицом, назначенным приказом по организации (предприятию) для осуществления производственного контроля по соблюдению требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов, работающих под давлением, на основании документации изготовителя после технического освидетельствования и проверки организации обслуживания.

Разрешение на ввод в эксплуатацию сосуда записывается в его паспорте. Сосуд может быть включён в работу только после реализации рассмотренных выше требований.

9.1.4 Надзор, содержание, обслуживание и ремонт сосудов

Организация надзора. Владелец сосуда обязан обеспечить исправное состояние и безопасные условия его работы. Для этого на предприятии проводятся следующие организационные работы:

1. назначается приказом лицо, ответственное за исправное состояние и безопасную работу сосуда из числа специалистов, прошедших проверку знаний Правил ПБ 03-576-03, а также лиц, ответственных за осуществление производственного контроля по соблюдению требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов, работающих под давлением, число которых зависит от количества сосудов, условий их эксплуатации и др. факторов;

2. назначается необходимое количество обслуживающего персонала, обученного и имеющего удостоверения на право работы с сосудами, работающими под давлением;

3. обеспечивается проведение технического освидетельствования и диагностики сосуда в установленные сроки;

4. определяется периодичность и порядок проверки знаний Правил ПБ 03-576-03 руководящими работниками и специалистами;

5. организуется периодическая проверка знаний персоналом инструкций по безопасному обслуживанию сосудов;

6. специалисты обеспечиваются Правилами ПБ 03-576-03 и руководящими указаниями по безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, а обслуживающий персонал - соответствующими инструкциями;

7. разрабатываются и утверждаются инструкции для ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию сосуда и ответственного за осуществление производственного контроля по соблюдению требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Содержание и обслуживание сосудов. К обслуживанию сосудов допускаются лица обученные, аттестованные и имеющие соответствующие удостоверения. Подготовка и проверка знаний персонала, обслуживающего сосуды, проводятся в учебных заведениях, а также на курсах, специально создаваемых на предприятии. Лицам, успешно сдавшим экзамен, выдаются удостоверения с указанием наименования и параметров рабочей среды сосуда, к обслуживанию которых они допускаются.

Аттестация персонала, обслуживающего сосуды с быстросъёмными крышками (реакторы), а также сосудов с токсическими веществами 1…4 классов опасности, проводится комиссией с участием инспектора Ростехнадзора, в остальных случаях его участие необязательно.

Периодическая проверка знаний персонала проводится не реже 1 раза в год.

Внеочередная проверка знаний персонала проводится в следующих случаях:

– при переходе на работу в другую организацию;

– при внесении изменений в инструкцию по режиму работы и безопасному обслуживании сосуда;

– по требованию инспектора РТН.

При перерыве в работе по специальности > 1 года персонал после проверки знаний перед допуском к работе проходит стажировку для восстановления практических навыков.

Результаты проверки знаний персонала оформляются протоколом с отметкой в удостоверении.

Допуск персонала к самостоятельной работе оформляется приказом по предприятию или распоряжением по цеху.

Предприятием разрабатывается и утверждается инструкция по режиму работы и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. Инструкция выдаётся персоналу под расписку и находится на рабочем месте.

Схемы включения сосудов в технологический процесс вывешиваются на рабочих местах.

Аварийная остановка работы сосудов, работающих под давлением. Сосуды, работающие под давлением, немедленно останавливаются в следующих случаях:

– давление в сосуде поднялось выше разрешённой величины и не снижается при принятии соответствующих мер персоналом;

– выявлены неисправности предохранительных устройств от повышения давления;

– обнаружены неплотности, выпучины и т.п. нарушения нормального состояния сосуда;

– неисправен рабочий манометр и невозможно определить величину давления в сосуде по другим приборам;

– снижен уровень жидкости ниже допустимой величины в сосуде с огневым обогревом;

– вышли из строя все указатели уровня жидкости;

– неисправны дополнительные блокировочные устройства;

– возник пожар, угрожающий нормальному состоянию сосуда;

Кроме этого аварийная остановка сосуда производится в случаях, указанных в инструкции по его безопасной эксплуатации, в которой также регламентируется порядок остановки.

Факт и причины аварийной остановки сосуда фиксируется в сменном журнале.

Ремонт сосудов. Для поддержания сосуда в исправном состоянии владелец его обязан своевременно в соответствии с утверждённым графиком проводить ремонт. Ремонт с применением сварки проводится по технологии изготовителя, конструкторской или ремонтной организацией, разработанной до начала работ. Результаты этой работы заносятся в паспорт сосуда.

До начала ремонтных работ сбрасывается (до атмосферного) давление, отсоединяются коммуникации с соответствующими заглушками, сосуд опорожняется.

При работе внутри сосуда для освещения его пространства применяются светильники, питающиеся переменным электрическим током с напряжением не больше 12 В, а если рабочая среда взрывоопасная, то и во взрывобезопасном исполнении. Если в сосуде рабочая среда - токсическое или взрывоопасное вещество, то после его удаления сосуд продувается инертным газом. Ремонтные работы внутри сосуда выполняется по наряду-допуску.

9.2 Безопасность эксплуатации компрессорных установок

9.2.1 Устройство и основные характеристики компрессорных установок

Компрессор представляет собой машину для повышения давления и перемещения газа. Компрессоры относятся к классу воздухо- и газодувных машин также как газодувки и вентиляторы.

В отличие от вентиляторов и газодувок в компрессоре газ в процессе сжатия охлаждается, а величина отношения давления нагнетания к давлению всасывания превышает 3,5.

По принципу сжатия компрессоры делятся на объёмные и динамические.

В объёмном компрессоре сжатие происходит в результате периодического уменьшения объёма, занимаемого газом. По виду рабочего органа объёмные компрессоры делятся на поршневые, мембранные и роторные.

В динамическом компрессоре сжатие происходит в результате непрерывного создания ускорений в потоке газа. По принципу действия динамические компрессоры делятся на турбинные (турбокомпрессоры) и струйные.

В зависимости от величины рабочего давления все компрессоры делятся на:

– вакуумные - начальное давление ниже атмосферного;

– низкого давления - конечное давление ? 1 МПа;

– среднего давления - конечное давление 1…10 МПа;

– высокого давления - конечное давление 10…100 МПа;

– сверхвысокого давления - конечное давление > 100 МПа.

Конечное давление может создаваться одной ступенью или последовательно несколькими ступенями сжатия. Под ступенью компрессора понимается совокупность элементов, обеспечивающих повышение давления и перемещение газа в определённых направлениях и интервале давлений. Ступень или группу ступеней компрессора, после которых газ направляется на охлаждение или потребителю, называется секцией компрессора.

Величиной рабочего давления, создаваемого компрессором обусловлены характеристики прочности ступени, конструкция клапанов, конструкционные материалы.

Компрессоры могут быть стационарными и передвижными, а в зависимости от компримируемой среды - воздушными, газовыми и холодильными.

В компрессорную установку наряду с компрессором входят:

– электропривод (как правило);

– межступенчатая и концевая теплообменная аппаратура;

– влагомаслоотделители;

– трубопроводы обвязки ступеней;

– средства автоматического контроля и регулирования параметров сжатия;

– средства защиты.

Поршневые компрессоры. Поршневые компрессоры являются машинами объёмного действия, в которых изменение объёма осуществляется поршнем, совершающим прямолинейное возвратно-поступательное движения в цилиндре.

Поршневые компрессоры могут быть одно-, двух- и многоцилиндровыми, а по расположению осей цилиндров в пространстве горизонтальными, вертикальными и угловыми (V-образные, W-образные, прямоугольные).