Поэтому помимо проверки колонны на прочность необходима проверка на устойчивость. Минимальная сила, под действием которой стержень после небольшого отклонения его в сторону не выпрямится, а останется искривленным при снятии силы, называется критической силой и обозначается Р_кр, кг

Рисунок 5 - Схема нагрузки колонны

Критическая сила в сжатом стержне вызывает напряжения, которые носят название критическое МПа, определяется по формуле

, (3.57)

где F - полное сечение (а не ослабленное), м².

Условие устойчивости

(3.58)

По Л. Эйлеру

(3.59)

где М - минимальный момент инерции поперечного сечения стержня, принимаем М=2,74•10^-6 м⁴;

Е - модуль упругости материала, принимаем Е=2 МПа;

- длина стержня, принимаем

Формула Эйлера основана на предположении, что напряжения в стержне в момент потери устойчивости не превосходят предела пропорциональности.

Находим полное сечение стержня, м², определяется по формуле

(3.60)

Находим критические силы

Проверяем критические напряжения по табличному значению сечения стержня принятому

Условие устойчивости выполняется

3.8 Колонны составного сечения

Колонны составного сечения применяются при установке аппаратов, суммарный вес которых значительный (варочные котлы).

Рисунок 6 - Схема опоры-лапы сварной конструкции

Выбираем колону составного сечения из 2-х двутавров.

В этом случае наименьший момент инерции, а, следовательно, и наименьшее сопротивление искривлению, будет относительно оси Х-Х.

Наименьший момент инерции составного сечения будет относительно оси Х-Х, т.к. здесь длина ординаты меньше.

_Хоп = 2_Хветви (3.61)

Минимальный радиус инерции опоры м определяется по формуле

(3.62)

Совместная работа ветвей составного стержня будет обеспечена лишь при надежном соединении их с помощью решетки или планок. При этом расстояние а между соединительными планками (элементами) должно быть выбрано так, чтобы отдельная ветвь не выпучивалась в плоскости наименьшей жесткости сечения ветви. Это условие будет обеспечено, если гибкость отдельной одной двутавровой балки на длине а будет не больше гибкости всей стойки т. е.

(3.63)

Тогда принимаем и находим длину

(3.64)

Принимаем а = 1,5 м

Наиболее лучшее решение выбора сечения опор составного сечения будет в том случае, если при определенной площади сечения величина наименьшего радиуса инерции сечения была бы близка или равна наибольшему радиусу инерции, т.е. чтобы центральные моменты инерции сечения были бы равны между собой. Такая опора будет оказывать одинаковое сопротивление потери устойчивости в любом направлении. Это достигается установкой двутавров на определенном расстоянии друг от друга. Это расстояние можно найти, исходя из следующих условий.

2_У 2_Х, (3.65)

_У = _У + F b², (3.66)

где _У - собственный центральный момент инерции двутавра относительно оси y, м⁴;

F -площадь поперечного сечения двутавра, м²;

b -расстояние от оси двутавра до центральной оси, м.

Тогда

[_У + F b²]2 2_Х, (3.67)

Таким образом

(3.68)

(3.69)

где - соответственно собственный центральный момент инерции двутавра относительно оси х и у, принимаем соответственно 2,74•10^-6 м⁴ и 0,6•10^-6 м⁴;

b - расстояние от оси двутавра до центральной оси, м

Принимаем b = 1.5 м

Эта формула дает значение расстояния, на котором надо помещать двутавры в составных колоннах, чтобы соблюдалось условие устойчивости колонны при данной нагрузке.



4. Правила ремонта и эксплуатации, монтажа

При транспортировании, а также при погрузочно-разгрузочных работах должна быть обеспечена сохранность поставочных блоков котла и его упаковка.

Все оборудование по прибытии в пункт назначения должно быть тщательно осмотрено для проверки соответствия сопроводительно-транспортным документам. Количества мест и состояния упаковки, а для поставочных блоков без упаковки - состояние узлов и деталей.

Хранение котла должно производиться в условиях гарантирующих сохранность его от механических повреждений и от коррозии.

В случае повреждения консервации и окраски при транспортировании и хранении их необходимо восстановить.

Порядок монтажа

Технологические процессы в химическом производстве характеризуются многообразием применяемых методов обработки материалов, изменения их состояния и формы. Каждый процесс имеет особенности, определяющие конструкцию и параметры применяемого технологического оборудования. В зависимости от типа оборудования осуществляется и индивидуальный подход к монтажу используемого в технологических процессах оборудования.

При монтаже котла необходимо руководствоваться указаниями мер безопасности, изложенными в инструкции по монтажу варочного котла и общестроительными нормами СНиП А-2-70 «Техника безопасности в строительстве».

Монтаж включает в себя установку, выверку и крепление оборудования на фундаменте на определенных высотных отметках в соответствии с монтажными инструкциями и техническими условиями. В объем монтажа входит также испытание оборудования в холостом режиме и под нагрузкой, а также сдача его в эксплуатацию.

Технические условия и инструкции на монтаж оборудования разрабатываются заводом-изготовителем. Вместе с монтажными инструкциями завод-изготовитель присылает паспорта на оборудование и правила технической эксплуатации.

Приемка оборудования осуществляется дважды: на заводе-изготовителе и на монтажной площадке. Приемку оформляют актом, в котором указывают замеченные дефекты.

Подготовка к работе

До сдачи в эксплуатацию должны быть закончены все работы: установка арматуры, приборов и обвязке котла трубопроводами, включая теплоизоляционные работы.

На котёл, после его регистрации должны быть нанесены риской на видном месте или на специальной табличке:

1) регистрационный номер;

2) разрешенное давление;

3) дата (месяц и год) следующего внутреннего осмотра и гидравлического испытания.

Необходимо:

- проверить работу всех регулирующих систем и контрольно-измерительных приборов, подачу воды на уплотнение и охлаждение сальника насоса, поступление электроэнергии к двигателю насоса, воздуха к регулирующей и запорной арматуре.

- провести водную варку для определения плотности оборудования и соединений, самокомпенсации трубопроводов при рабочей температуре и давлении.

- варочный котёл заполнить водой на 2/3 объёма, при достижении уровня воды выше циркуляционной сетки включить циркуляционный насос на несколько минут для заполнения водой трубопроводов циркуляционной системы и теплообменника.

- подъём температуры в котле осуществлять через теплообменник до температуры варки целлюлозы в соответствии с графиком варки скоростью не более 1,5 С в минуту.

- включить в работу программное устройство ведения процесса варки.

- проверить герметичность всех фланцевых соединений.

- устранить все неполадки, выявленные во время водной варки, (проводить без давления в котле и при температуре стенок не выше 30 С).

- проверить наличие щепы и кислоты и её концентрацию.

- определить насыпную массу, влажность, фракционный состав щепы[9].

Порядок работы

Порядок и режим работы установки варочного котла необходимо проводить в строгом соответствии с технологическим регламентом и графиком варки в последовательности - загрузка щепы в котёл, заполнение котла варочной кислотой, заварка, подача полного раствора SO2, варка, сдувка, опорожнение котла, промывка.

Пуск котла при температуре корпуса ниже 0 С необходимо осуществлять в соответствии с «Регламентом проведения в зимнее время пуска, остановки и испытаний на прочность аппаратуры химических, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, а также газобензиновых заводов».

Рекомендуется при возможности пуск варочного котла производить при температуре окружающего воздуха выше 0 С.

Подача пара на паровой уплотнитель при загрузке щепы в котёл производится не ранее чем через 5 минут после начала загрузки.

Прекращается подача пара на паровой уплотнитель и вакуумизацию за 2-3 минуты до окончания загрузки.

В случае прекращения подачи пара на уплотнитель необходимо остановить загрузку щепы в котёл и, наоборот, при прекращении поступления щепы закрыть пар.

Перед закрытием крышки нужно очистить сжатым воздухом горловину и уплотнительные поверхности крышки котла от щепы и опилок.

В процессе варки необходимо контролировать состав варочной кислоты. Содержание хлоридов в кислоте не должно быть более 50 млг/л. содержание ионов SO4 не должно быть более 1,5 г/л.

По окончании процесса варки промывается карман крышки подачей жидкости через вентиль крышки.

После отбора газов из котла даётся предупреждающий сигнал сиреной о начале выдувки (вымывки) массы из котла.

При вымывке массы производится промывка поверхности котла подачей оборотного щелока через коллектор с соплами. Хранение сваренной целлюлозной массы в варочном котле запрещается.

Крышку котла необходимо открывать только убедившись в отсутствии давления в котле по манометру.

Осматривая внутреннюю часть, и проверяя чистоту выдувки и состояние поверхности котла в котёл опускается 12-вольтовая лампочка.

Оставшаяся после выдувки масса, смывается тёплой водой, слабым щелоком, отфильтрованным от волокна, или кислым конденсатом через коллектор, расположенный в верхней части котла.

Также тщательно промывается внутренняя поверхность при остановке котла.

Техническое обслуживание

Техническое обслуживание варочных котлов должно выполняться в соответствии с графиком, разработанным на предприятии (ЦБК) с учётом норм обслуживания и ремонтов оборудования по производству целлюлозы, принятым в отрасли.

Профилактический осмотр варочных котлов проводят после каждой варки. Системой ППР для варочных котлов предусмотрен межремонтный цикл 43 800 ч. За это время выполняют 59 текущих ремонтов по 24 ч и 1 капитальный ремонт на 240 ч биметаллических варочных котлов с наружной теплоизоляцией.

При текущем ремонте выполняют следующие работы :

Отключение котла от коммуникации;

Частичную разборку арматуры и гарнитуры котла;

Установку приспособлений для производства ремонтных работ и подачи материалов;

Осмотр наружных стенок котла и устранение дефектов;

Ремонт кислотоупорной защиты котла биметаллического - подготовку материалов для восстановления защитного слоя, зачистку коррозийных участков, заварку раковин и шлифовку, обработку восстановленных участков раствором азотной кислоты с последующей промывкой водой;

Осмотр циркуляционных сеток, прочистку их и проверку креплений;

Проверку состояния верхней крышки котла и крепёжных деталей с заменой изношенных;

Ревизию циркуляционных колонок с продувкой и заменой прокладок;

Ревизию запорной арматуры с набивкой сальников, подтяжкой, зачисткой или заменой крепёжной детали;

Наружный осмотр коммуникаций и устранение неисправностей;

Проверку контрольно-измерительных приборов;

Осмотр площадок, лестниц и их ремонт;

Подключение котла к коммуникациям и сдачу в эксплуатацию.

При среднем ремонте помимо работ, выполняемых при текущем ремонте, выполняют следующие работы:

Промывку системы коммуникаций, ревизию опор и подвесок с заменой дефектных, замену прокладок и крепёжных деталей;

Ремонт наружной теплоизоляции котла;

Окраску наружной поверхности котла и узлов, включенных в комплект установки.

При капитальном ремонте помимо работ, выполняемых при среднем ремонте, выполняют следующие работы:

Полную разборку арматуры и гарнитуры котла;

Ремонт кислотоупорной защиты котла биметаллического - выполняют все операции, перечисленные в среднем ремонте, но в большем объеме;

Замену циркуляционных и сдувочных сеток и ремонт их крепления;

Ремонт штуцеров ввода кислоты, пара, воды, для удаления щелоков, сдувочных газов, отборку проб и замену изношенных;

Ремонт арматуры котла (горловины с защитными кольцами, вымывное колено, верхняя крышка) или замену в случае полного износа;

Ремонт уплотнителя щепы;

Ремонт циркуляционных колонок с чисткой труб и гидравлическим испытанием;

Ремонт запорной арматуры с полной разборкой и снятием с мест установки, набивкой сальников, постановкой на новые прокладки и установкой новых комплектов в случае полного износа;

Сборку арматуры и гарнитуры котла ;

Гидравлическое испытание котла и установки в целом и сдача инспектору Госгоркотлонадзора;

Ввод котла в эксплуатацию.

Также варочные котлы должны подвергаться техническому освидетельствованию инспектором в соответствии с «Правилами и устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».



Заключение

Отличие сульфитной варки целлюлозы от бисульфитной заключается в том, что Ph среды составляет 1,3-3,5. При бисульфитной варке Ph среды 3,5-5.

В данной курсовой работе представлен проект варочного котла сульфитной варки целлюлозы V=320 м³. В проекте представлено технико-экономическое обоснование выбора конструкции. Проделаны технологический и конструктивный расчеты, содержащие определение объема котла, площади живого сечения циркуляционного сита, допускаемого цикла нагружения ресурса корпуса котла и т.д. Произведен расчет и выбор опор котла. Приведены правила технического обслуживания и ремонта варочного котла.

Проделав данный курсовой проект, мы ознакомились с формулами для расчета основных параметров варочных котлов данного типа. Представил конструкцию и классификацию варочных котлов как сульфитной, так и сульфатной варки целлюлозы. Приведены правила ремонта и эксплуатации варочного котла бисульфитной варки целлюлозы.



Список использованных источников

1. СТП 3.4.104 - 01 (требование к выполнению и представлению)

2. СТП 3.4.204 - 01 (требование к оформлению текстовых документов),

3. СТП 3.4.205 - 01 (требование к оформлению графических документов),

4. Документация предприятия: регламент, паспорт на оборудование.

5. Деянова Л.Г. Оборудование производства целлюлозы: учебное пособие. 2-ое издание, перераб. и доп. Л.Г Деянова, О.Ю. Маркова, В.Г. Горчакова.- Красноярск: СибГТУ, 2000.-136с.

6. Конструирование и расчет элементов оборудования. Фланцевые соединения аппаратов: методические указания к практическим занятиям курсовому и дипломному проектированию. - Красноярск: СибГТУ, 2005.-68с.

7. Комплексная химическая переработка древесины: учебник для вузов. 2-ое изд., испр. и доп. И.Н. Ковернинский (и др.). - Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2003. - 247с.

8. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебн. для вузов. -14 изд. 2008.-750 с.

9. Оборудование для целлюлозно-бумажного производства: Кат. продукции. В 2 кн. - Петрозаводск: Скандинавия. Кн. 2: Оборудование для производства целлюлозы.- 2002. - 112с.

10. Чернавский С.А. Справочник металлиста Том 1. Изд. 3.

11. Справочник конструктора-машиностроителя / Анурьева. 7-е изд. 1992 г.

12. Методические указания к выполнению графической части дипломных и курсовых проектов для студентов 170404, 170500, 170600, 030500.

Размещено на Allbest.ru