|
|
При експлуатації герметичних апаратів та ємностей, що знаходяться під тиском, навіть при їх справному стані завжди є вихід горючих речовин через прокладки, шви, сальники, роз’ємні і нероз’ємні з’єднання та інші місця. Це пояснюється тим, що навіть при самій ретельній обробці прилеглих одна до одної поверхонь не можна створити абсолютну непроникність. При стиканні двох поверхонь через неякісну обробку матеріалів обладнання утворюється велика кількість капілярних каналів, по яких буде відбуватися витік горючих газів та рідин.
Величина витоку горючих речовин буде залежати, головним чином, від режиму роботи апарата та стану ущільнень. Підрахувати такі втрати дуже важко, бо неможливо встановити кількість капілярів та їх розміри.
Для приблизного визначення витоку парів або газів з герметичних апаратів, що працюють під тиском, можна використати формулу (3.41), в якій приймається, що вихід парів та газів через нещільності здійснюється адіабатично у відповідності до законів витоку через невеликі отвори. Ця формула використовується при проектуванні загальнообмінної припливно - витяжної вентиляції на виробництві:
 (3.41)
де  - інтенсивність виходу парів або газів з апарата, що працює під тиском, кг/с;
 - коефіцієнт, що враховує ступінь зносу обладнання, змінюється в межах від 1 (нове обладнання) до 2 (зношене обладнання);
 - коефіцієнт, що залежить від тиску середовища в апараті (значення коефіцієнта наведені в табл. 3.1);
 - внутрішній вільний об’єм обладнання, заповнений парою або газом під тиском,  ;
 – температура пари або газу, що знаходяться в апаратах, 0К;
М – молекулярна маса парів або газів, кг/кмоль.
Таблиця 3.1 - Значення коефіцієнта
Робочий тиск, МПа |
Менше 1
|
1 |
6 |
16 |
40 |
160 |
400 |
1000 |
Величина  |
0,121 |
0,166 |
0,182 |
0,189 |
0,152 |
0,298 |
0,297 |
0,370 |
Для визначення маси парів або газів, що виділяються з працюючих під тиском герметичних апаратів за певний період роботи, можна використати формулу:
 (3.42)
де  - маса парів або газів, що виділяються з апаратів, які працюють під тиском, кг;
- інтенсивність виходу парів або газів з апарата, що працює під тиском, кг/с;
 - час роботи апарата, с.
Вихід горючих парів або газів при нормальному герметичному ущільненні апаратів, як правило, не викликає реальної пожежної небезпеки завдяки швидкому розсіюванню парів (газів) за наявності повітрообміну. Але у місцях тривалого виходу парів та газів можливе утворення локальних пожежонебезпечних концентрацій.
Слід зазначити, що незначні витоки горючих газів можуть приводити до загорянь, що, в свою чергу, приводить до послаблення затягування болтів, деформації або загоряння ущільнюючих прокладок, розгерметизації ущільнень та поширення пожежі на виробництві. Особливо це стосується фланцевих з’єднань на трубопроводах горючих рідин та газів. Фланцеві (роз’ємні) з’єднання використовуються для сполучення окремих ділянок трубопроводів, а також для установки арматури, приладів контролю та автоматики і забезпечують належну герметичність стиків, зручність їх
підтягування, надійну міцність, можливість використання для широкого інтервалу тисків, а також можливість багаторазової розборки та зборки (рис.3.7).
Рисунок 3.7 - Фланцеві з’єднання основних типів
а-плоскі приварні встик; б- плоскі приварні накидні; в- плоскі приварні встик типу виступ-впадина; г- плоскі приварні встик типу шип-паз; д - плоскі приварні встик з прокладкою овального перерізу; е - плоскі приварні встик з лінзовою прокладкою
Але поряд з цим ці з’єднання мають і деякі недоліки: втрати герметичності при вібрації трубопроводу, великі габарити та маса, труднощі при зборці.
Витоки горючих газів та парів можуть також бути через арматуру, що призначена для переключень потоків рідин та газів, а також для відключення окремих ділянок трубопроводів та апаратів при ремонтах, аваріях тощо. В залежності від функцій, що виконуються, арматуру поділяють на запірну (зворотні та запобіжні клапани), дроселюючу та регулюючу. У зв’язку з тим, що на трубопроводах технологічних та енергетичних установок арматура експлуатується дуже інтенсивно під впливом високих та низьких температур, тиску, вібрацій, агресивних середовищ, герметичність з’єднань арматури з трубопроводом порушується і відбувається виток рідини або газу. Виток горючих речовин через ущільнюючі поверхні запірних пристроїв може також бути через потрапляння твердих часток, окалини тощо.
Пожежну небезпеку представляють також апарати, які мають механізми, що рухаються (колеса насосів та компресорів, лопатки мішалок, гвинти шнеків тощо), вали або штоки, що проходять через корпус апарата з відповідними сальниковими ущільненнями. Створити належну герметизацію таких апаратів дуже важко, тому при їхній роботі завжди спостерігається витік горючих речовин назовні. Так, за даними досліджень, середні виділення парів або газів на один насос складають: для темних нафтопродуктів при температурі 100-3500С – 500 г/год важких вуглеводнів; для світлих нафтопродуктів при 600С - 1000 г/год легких вуглеводнів; для скраплених газів – 2500 г/год бутан-бутилену; для бензолу – 450 г/год парів бензолу.
Кількість горючої рідини, що просочується через сальникові ущільнення, приблизно можна визначити розрахунком за емпіричними формулами. Так, для поршневих насосів, що перекачують легкі, холодні нафтопродукти, виток буде дорівнювати:
 (3.43)
де G -кількість рідини, що проходить через сальник штока на 1 мм змоченого периметра штока, г/год;
А – коефіцієнт, що залежить від стану сальника та властивостей рідини, для легколетючих рідин за нормального стану сальників А≈5,0, для бензину та гасу А≈2,5;
Р – тиск, що створюється в насосі, Па.
Витоки через сальники відцентрових насосів при перекачуванні легких фракцій нафти можна визначити за формулою:
 (3.44)
де G- кількість рідини, що виходить через сальники насоса, кг/год;
d- діаметр вала насоса, м;
ρ- густина рідини, кг/м3;
К - коефіцієнт випаровування рідини;
Р- робочий тиск в насосі, Па.
Концентрацію горючих речовин у виробничому приміщенні з урахуванням того, що інтенсивність їхнього виходу з апаратів відносно мала, а самі речовини рівномірно розподіляються у всьому об’ємі приміщення, можна визначити за формулами:
- за відсутності повітрообміну в приміщенні:
 (3.45)
- за наявності повітрообміну в приміщенні:
 (3.46)
де  - дійсна концентрація горючих речовин у приміщенні,  ;
m - сумарна маса горючих речовин, що надходять у приміщення з апаратів, кг;
A - кратність вентиляції, год -1.
Vв – вільний об’єм приміщення, м3 ;
τ – тривалість роботи апарата, с.
Для підвищення герметичності технологічного обладнання, що працює під тиском, необхідно:
- для нероз’ємних з’єднань використовувати зварювання, пайку, розвальцювання;
- забезпечити щільність фланцевих з’єднань за допомогою прокладок. Герметичність фланцевих з’єднань, що працюють при умовних тисках до 4 МПа, забезпечується плоскими або гофрованими прокладками, що виготовляються із пароніту, картону, азбесту, фторопласту та полімерних матеріалів. Вибір прокладочних матеріалів здійснюється з врахуванням величини робочої температури, тиску, властивостей речовин та стійкості при впливу температури пожежі. Для умовних тисків вище 6,4 МПа використовують металеві прокладки овального перерізу та лінзові ущільнення. Для паропроводів, трубопроводів гарячої води, нафтопродуктів та інших улаштувань широко використовуються прокладки із пароніту. Основні типи прокладок, що використовуються для фланцевих з’єднань, наведені на рис. 3.8.
Рисунок 3.8 - Основні типи прокладок для фланцевих з’єднань
а-плоска із пресованого азбесту; б- плоска металева оболонка з азбестовим заповненням; в- гофрована металева оболонка з азбестовим заповненням; г- овального перерізу; д- напівкруглого перерізу суцільнометалева
- для зменшення втрат при перекачуванні легкозаймистих рідин та скраплених газів вали насосів ущільнювати як звичайними сальниками з м’якою набивкою, так і торцевими ущільненнями (особливо при перекачуванні скраплених газів). В камері сальника знаходиться еластична набивка 5, що складається з розрізаних кілець. В середню частину набивки встановлюють спеціальне кільце 4 (ліхтар), що має радіально розміщені отвори. В основі сальникової камери з боку проточної частини насоса розміщена грундбукса 7, зазор між якою та захисною гільзою 3, що захищає вал 6 від зносу, складає 0,2-0,3 мм. Ущільнення між захисною гільзою вала та корпусом насоса досягається підтисканням еластичної набивки 5 втулкою 2. Для відводу тепла, що виділяється при терті набивки об гільзу вала, в корпусі насоса 1 передбачені канали 8 навколо сальника для підведення охолоджуючої води. Температура ущільнюючої рідини на вході досягає 350С та на виході 500С. Недоліком цієї конструкції є недостатня герметичність. Тому для перекачування скраплених газів та легких фракцій нафтопродуктів використовують одинарні та подвійні торцеві ущільнення відцентрових насосів.
При перекачуванні рідин та скраплених газів при температурі вище 2200С дуже важко забезпечити герметичність в площині горизонтального роз’єму корпуса, що обумовлюється тепловим розширенням деталей насоса та трубопроводів. Тому гарячі насоси мають подвійний корпус. Зовнішній корпус виготовлений з високолегованої сталі і представляє собою герметичний тривкий кожух, а внутрішній – литий, зібраний з секцій корпус. При змінах температури обидва корпуси можуть подовжуватися незалежно один від одного.
- застосовувати безсальникові, мембранні машини (наприклад, мембранні насоси, рідинні та газові ежектори, пристрої з екранованими електродвигунами).Схема апарата з екранованим електродвигуном. Асинхронний короткозамкнений електродвигун має в зазорі між статором та ротором перегородку (гільзу) циліндричної форми, яка герметично ізолює внутрішній об’єм апарата та вал з ротором від статора двигуна. Обертання вала досягається через магнітне поле, що передає крутильний момент через екрановану гільзу на ротор робочого органу машини або апарата, вал якого при цьому не виходить з корпусу і тому не потребує ніяких ущільнень.
|