Учебное пособие. Учебное пособие введение

• Название: Учебное пособие введение
• Дата: 29.10.2019
• Размер: 0.92 Mb.
• Имя файла: Учебное пособие.docx
• Тип: Учебное пособие; #92529
• страница: 1 из 7

Автор В.В. ФИЛИППОВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРУБОПРОВОДЫ И ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА
Учебное пособие


ВВЕДЕНИЕ

Когда попадаешь на химическое предприятие первое, что бро­сается в глаза - сеть трубопроводов. Посмотрим на рисунок. Разве не потрясает? Хорошо видна паутина из множества труб разного диамет­ра. Завод состоит из производств, производства - из технологических установок, установки - из аппаратов. И все они связаны между собой в единую цепь с помощью трубопроводов. На долю трубопроводов приходится до 25% стоимости всего оборудования. А в общем объёме монтажных работ стоимость монтажа трубопроводов достигает 65%. В кажущемся на первый взгляд хаотическом переплетении множества труб различного диаметра на самом деле царит строгая, выверенная расчётами закономерность. Ведь сначала специалисты рассчитали диаметр каждого трубопровода, подобрали марку стали, нашли тол­щину тепловой изоляции. Потом другие специалисты проложили ка­ждую трубу сначала на бумаге. И только потом монтажники соедини­ли аппараты трубопроводами - построили завод.




Общий вид современного производства




Для каждой трубы рассчитаны и выбраны:

• 
  диаметр, который определяется расходом проходящего по трубе потока;
  
• 
  толщина стенки, которая зависит от давления транспорти­руемой среды;
  
• 
  марка стали, которая определяется коррозионной активно­стью вещества;
  
• 
  толщина тепловой изоляции, уменьшающей потери теплоты в окружающую среду.
  

Все промышленные объекты, в том числе и трубопроводы, должны соответствовать требованиям Федеральной службы по эколо­гическому, технологическому и атомному надзору (ФСЭТАН), ранее Госгортехнадзор.

В задачи Федеральной службы по экологическому, технологи­ческому и атомному надзору входят:

• 
  организация и осуществление на территории России государст­венного регулирования промышленной безопасности и государст­венного надзора по безопасному ведению работ, устройству и безопасной эксплуатации оборудования;
  
• 
  организация и осуществление государственного надзора за соблю­дением законодательства РФ по безопасному ведению работ;
  
• 
  разработка и осуществление мер по профилактике аварий и произ­водственного травматизма;
  
• 
  работы по устройству, изготовлению и безопасной эксплуатации оборудования, а также охране недр и переработки минерального сырья;
  
• 
  осуществление лицензирования отдельных видов деятельности, связанных с повышенной опасностью промышленных производств (объектов) и работ;
  
• 
  участие в разработке и контроль над реализацией научно­технических программ по обеспечению безопасности промышлен­ных производств, персонала и населения;
  
• 
  обобщение практики применения законодательства России в об­ласти безопасного ведения работ и разработка предложений по его совершенствованию.
  

1. 
   ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРУБОПРОВОДЫ
   
   1. 
      ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
      

Трубопровод - это сооружение из труб, деталей трубопровода и арматуры, плотно соединенных между собой, предназначенное для транспортирования газообразных и жидких продуктов.

В состав технологических трубопроводов входят:

• 
  прямые участки (линии);
  
• 
  фасонные детали (отводы, переходы, тройники, заглушки);
  
• 
  опоры и подвески;
  
• 
  крепежные детали (болты, шпильки, гайки, шайбы);
  
• 
  запорно-регулирующая арматура;
  
• 
  контрольно-измерительные приборы и средства автоматики;
  
• 
  тепловая и антикоррозионная изоляция.
  

В зависимости от транспортируемой среды применяются на­звания: водопровод, паропровод, воздухопровод, маслопровод, газо­провод, нефтепровод, продуктопровод и т.д.

Для геометрической характеристики труб используют следую­щие размеры:

• 
  условный внутренний диаметр (проход) D_y;
  
• 
  наружный диаметр D_H;
  
• 
  толщина стенки а;
  
• 
  длина l.
  

Основной характеристикой любого трубопровода является диаметр, определяющий его проходное сечение. Величина проходно­го сечения определяет расход потока при его рабочих параметрах (давление, температура, скорость).

Условный диаметр D_y - это номинальный внутренний диа­метр присоединяемого трубопровода (мм). Труба при одном и том же наружном диаметре может иметь различные номинальные внутренние диаметры.

В нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях про­мышленности обычно применяют трубы с условным внутренним диаметром 25^1400 мм, толщиной стенки 2^16 мм и длиной 4^12 м.

Для каждого наружного диаметра трубы в зависимости от дав­ления перекачиваемой среды предусмотрено несколько толщин сте­нок.

Следовательно, труба при конкретном наружном диаметре мо­жет иметь различные внутренние диаметры. Внутренний диаметр оп­ределяет сечение трубопровода, необходимое для прохождения за­данного количества вещества при рабочих параметрах эксплуатации (давлении, температуре, скорости).

В Российской Федерации существует Государственный коми­тет по стандартизации и метрологии, который разрабатывает государ­ственные стандарты (ГОСТы) на всю выпускаемую в стране продук­цию. Слово «стандарт» происходит от английского слова «stadart», что в переводе означает «норма, образец».

Кроме государственного стандарта в промышленности исполь­зуются отраслевые стандарты (ОСТы).

Для сокращения количества видов и типоразмеров входящих в состав трубопроводов соединительных деталей и арматуры использу­ют единый унифицированный ряд условных диаметров D_Y. Для тех­нологических трубопроводов наиболее часто применяют условные проходы, мм: 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600. Этот ряд условных диаметров введен для ограничения числа применяемых при проекти­ровании и сооружении трубопроводов и, как следствие, сокращение числа типоразмеров входящих в их состав соединительных деталей, арматуры, а также труб.

При выборе трубы для трубопровода под условным диаметром (проходом) понимают ее расчетный округленный внутренний диа­метр. Например, для труб наружным диаметром 219 мм и толщиной стенки 6 и 16 мм, внутренний диаметр которых соответственно равен 207 и 187 мм, в обоих случаях принимают ближайший условный диа­метр трубы, т. е. D_y=200 мм.

Для выбора толщины стенки (наружного диаметра трубы) и типа стали, которые обеспечат механическую прочность трубопрово­да при заданных рабочих параметрах среды, вводится понятие «услов­ное давление».

Условное давление Р_у - это наибольшее избыточное рабочее давление (при температуре среды 20 С), при котором обеспечивается длительная работа трубопровода. Для сокращения числа типоразме­ров арматуры и деталей трубопроводов ГОСТом установлен унифи­цированный ряд условных давлений (МПа): 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 160; 250. Например, если предполагается транспортировать поток с давле­нием 2 МПа, то необходимо выбрать трубу, рассчитанную на услов­ное давление 2,5 МПа.

Рабочее давление Р_раб - это наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопроводов.

Пробное давление Р_пр - это избыточное давление, при кото­ром должно проводиться гидравлическое испытание арматуры и дета­лей трубопроводов на прочность и герметичность водой с температу­рой не менее 5 и не более 70 °С.

Соотношение между условным, пробным и рабочим давления­ми для арматуры и соединительных частей трубопроводов с учетом температуры рабочей среды установлены ГОСТ 356-80.

Применение ограниченного числа размеров труб упрощает проектирование трубопроводов, обеспечивает сокращение типоразме­ров комплектующих изделий (соединительных деталей, арматуры и пр.), способствует организации их массового изготовления, а также упрощает комплектование строительных, ремонтных и производст­венных организаций трубами и изделиями.

Трубопроводы должны быть надежны в эксплуатации, так как неисправность в какой-либо части трубопровода может привести к аварии и полной остановке производства или всего промышленного объекта, а также к загрязнению окружающей среды.

В зависимости от размещения на промышленном объекте тех­нологические трубопроводы подразделяют на внутрицеховые, соеди­няющие агрегаты, машины и аппараты технологических установок цеха, и межцеховые, соединяющие технологические установки раз­ных цехов.

Внутрицеховые трубопроводы называют обвязочными, если они устанавливаются непосредственно в пределах отдельных аппара­тах, насосов, компрессоров, резервуаров и др. и соединяют их.

Внутрицеховые трубопроводы имеют сложную конфигурацию, большое число деталей, арматуры и сварных соединений. На каждые 100 м длины таких трубопроводов приходится до 80<120 сварных стыков. Масса деталей и арматуры в таких трубопроводах достигает 37% от общей массы трубопровода.

Межцеховые трубопроводы, наоборот, характеризуются до­вольно прямыми участками (длиной до несколько сот метров), срав­нительно небольшим количеством деталей, арматуры и сварных швов. Общая масса деталей и арматуры в межцеховых трубопроводах со­ставляет 5%. Но в состав межцеховых трубопроводов необходимо включать П-образные температурные компенсаторы, на долю которых приходится около 7% массы (подробно П-образные компенсаторы описаны на с. 28).

Технологические трубопроводы считаются холодными, если они работают при среде, имеющей рабочую температуру t_p <50 °C, и горячими, если температура рабочей среды больше 50 °С.

В зависимости от условного давления среды трубопроводы подразделяются на вакуумные, работающие при абсолютном давле­нии среды ниже 0,1МПа, среднего давления, работающие при избы­точном давлении среды от 1,5 до 10 МПа и высокого давления, когда избыточное давление рабочей среды находится в пределах от 10 до100 МПа.

Кроме того, существуют ещё так называемые безнапорные трубопроводы, в которых среда движется самотёком.

Все применяемые в промышленности соединения можно раз­делить на неразъёмные и разъёмные (см. раздел 1.2). В трубопроводах применяются, как правило, неразъёмное соединение - сварка. Сварка является наиболее целесообразным и надежным методом соединения стальных труб. Она широко применяется в трубопроводных системах различного назначения. Но во многих случаях целесообразнее приме­нять разъёмные (фланцевые и резьбовые) соединения, обладающие своими достоинствами и недостатками. Так, в местах установки арма­туры, с целью присоединения ее к трубопроводу, принято применять именно фланцевые соединения. Они могут быть использованы и в трубопроводах, требующих периодической разборки в целях очистки или замены отдельных участков. А в трубопроводах с малыми услов­ными диаметрами часто используются резьбовые соединения.

По методу прокладки труб трубопроводы или их участки под­разделяют на:

• 
  подземные - трубы прокладывают в траншее под землей;
  
• 
  наземные - трубы прокладывают на земле;
  
• 
  надземные - трубы прокладывают над землей на стойках, опорах или с использованием в качестве несущей конструк­ции самой трубы;
  
• 
  подводные - сооружают на переходах через водные препят­ствия (реки, озера и т.п.), а также при разработке морских ме­сторождений.
  

Подробная классификация технологических трубопроводов приведена в таблице.

В зависимости от класса опасности транспортируемого веще­ства технологические трубопроводы делятся на три группы А, Б и В. К группе А относятся трубопроводы для транспорта чрезвычайно и высокоопасных веществ I и II классов опасности (бензол, дихлорэтан, метилхлорид и др.).

К группе Б относятся трубопроводы для транспорта умеренно опасных веществ III класса опасности (жидкий аммиак, винилацетат, ксилол, метанол, фурфурол и др.). К группе В отнесены трубопрово­ды, предназначенные для перекачивания взрыво- и пожароопасных веществ (горючие сжиженные газы, легковоспламеняющиеся жидко­сти, горючие жидкости).

Кроме деления на группы, применяется также деление техно­логических трубопроводов на пять категорий I, II, III, IV, V в зави­симости от давления и температуры перекачиваемой среды. Для того чтобы определить группу и категорию трубопровода, необходимо воспользоваться «Правилами устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов» [1, 4].