8.4 Швидкодіючі засувки, заслінки та полум’явідсікачі
Захисні пристрої, що розглянуті вище, характерні тим, що рух середовища по трубопроводах в момент гасіння полум’я не припиняється. Поряд з подібними захисними пристроями застосовуються різного роду засувки і заслінки, які в необхідний момент перекривають переріз трубопроводу, тим самим припиняючи рух суміші і поширення полум’я. Ефективність вогнезахисної дії заслінок та засувок залежить від своєчасного їх спрацьовування і щільності перекриття перерізу трубопроводу.
Потреба у запобіганні проскакуванню полум'я і задимлення приміщень запобігаються тільки в тому випадку, якщо засувка щільно перекриває перетин труби ще до наближення до неї фронту полум'я. Щоб засувка за будь-якої швидкості поширення полум'я встигла спрацювати, її необхідно обладнати автоматично діючим приводом, що звичайно складається з датчика і виконавчого механізму. Датчики найчастіше реагують на наявність підвищеної температури і рідше - на випромінювання розжарених часток (іскри, полум'я) та на дим. Виконавчий механізм складається з пристрою, що з'єднує засувку з датчиком, і пристосування, що забезпечує щільність її закриття. Схеми найпростіших автоматично діючих засувак показані на рис. 8.19.
Автоматично діючі засувки або заслінки мають звичайно обертовий шибер або шибер, що падає. У заслінках з обертовим шибером щільність закривання досягається невеликим вантажем, що монтується до нього, пружиною або спеціальною противагою, закріпленою зовні на осі шибера. У засувках з падаючим шибером ущільнення досягається за рахунок його власної ваги.
Рисунок 8.19- Схеми найпростіших автоматично діючих заслінок і засувок
а- з вантажем на заслінці, що обертається; б- з противагою на засувці, що обертаєтья; в- з шибером, що падає; 1- трубопровід; 2- заслінка (шибер); 3- вісь заслінки; 4- вантажі; 5- противага; 6- привід заслінки (тросик з легкоплавким замком тощо)
Своєчасність спрацьовування заслінок і засувок оцінюють шляхом порівняння тривалості поширення полум'я від апарата, що захищається, до місця розташування заслінки з тривалістю її спрацьовування.
Заслінка або засувка встигне перекрити перетин трубопроводу, якщо тривалість спрацьовування її 
буде менше тривалості руху полум'я 
до місця розташування засувки, тобто
<
(8.14)
Тривалість спрацьовування вогнезатримуючої засувки залежить від інерційності датчика і швидкості руху самої засувки чи шибера.
Час руху полум’я можна визначити за формулою:
(8.15)
де
- місце від місця виникнення горіння до засувки (заслінки), 
;
- швидкість горіння паро- газоповітряної суміші або горючих відкладень в трубопроводах, 
Звичайно швидкість поширення полум’я залежить від багатьох факторів.
Локалізувати вибух, тобто не допустити поширення полум’я по технологічних комунікаціях можна також за допомогою швидкодіючих відсікаючих пристроїв, які спрацьовують від спеціальних високочутливих датчиків, що реагують на полум’я або на тиск вибуху.
Основна вимога до полум’явідсікачів - швидкодія. Загально-промислова запірна трубопровідна арматура з пневмоприводом для цього не придатна через свою інерційність.
За кордоном застосовуються швидкодіючі відсікачі з поворотною заслінкою. У робочому стані заслінка відкрита, а при спрацьовуванні електродетонатора звільняється засувка, що утримує скручену пружину, яка в свою чергу швидко повертає заслінку в закрите положення.
На промислових підприємствах нашої держави застосовуються швидкодіючі поворотні клапани з приводом від енергії вантажу, що падає. Клапани є напівавтоматичними запірними пристроями, які призначені для автоматичного перекриття газопроводів діаметром 
200, 300, 400 та 500 мм. Вони автоматично закриваються при відключенні електромагніту і відкриваються тільки вручну. Запірний орган складається з тарілки 3 і важеля 4 (рис. 8.20). З’єднання тарілки з важелем– рухоме, що забезпечує правильну посадку тарілки на сідло 2. Запірний орган встановлений усередині корпусу 1. Ущільнююча поверхня виготовлена із маслобензостійкої м’якої гуми. На кінці валу 5 встановлений ричаг 9 настройки клапана. Приводом клапана є електромагніт 6, встановлений на кронштейні. Електромагніт розрахований на короткочасний режим роботи і знаходиться під струмом тільки в момент закриття клапана. Він живиться від мережі постійного струму напругою 110 та 220 В потужність, яку споживає електромагніт, становить 600 Вт. На кінцевій частині електромагніту є засувка 7. До важеля приварений диск 8 з пазом.
При подачі напруги на обмотку електромагніту сердечник переміщується уверх, і засувка 7 виходить із зачеплення з диском 8, у результаті чого тарілка 3 під дією власної сили ваги та вантажу 10 переміщується і перекриває прохідний переріз клапана. Час спрацювання клапанів такої конструкції 2-3 с. Для відкриття клапана важіль 9 вручну повертають на 90о, засувка входить у паз диска, і клапан фіксується у відкритому положенні.
Швидкодія відсікачів, опис яких приведений вище, у багатьох випадках виявляється недостатньою для надійного захисту трубопроводів від поширення полум’я під час вибуху. Найбільш високу швидку дію мають відсікачі з піроприводом.
Рисунок 8.20- Поворотний вантажний відсікаючий клапан
Швидкодіючий полум’явідсікач із запірним органом у вигляді сипучого матеріалу (рис. 8.21) можна використовувати для локалізації полум’я в трубопроводах, по яких транспортуються як пароповітряні, так і пилоповітряні суміші, наприклад, в лініях пневмотранспорту горючих порошків. Полум’явідсікач складається із корпусу 1 з приєднувальними патрубками, обичайки 2 і кришки 3, в якій розміщується пірозаряд 4. Роль запірного органу виконує сипучий матеріал 6, наприклад пісок, який знаходиться між верхньою мембраною 5 та пакетом, що складається з нижньої мембрани 7, двох гнучких опорних пелюсток 8 і захисної плівки 9.
При подачі командного електричного імпульсу відбувається займання пірозаряду, гази, які при цьому утворюються, руйнують мембрани і зі значною швидкістю переміщають вниз сипучий матеріал.
*********************************
*********************************
Опорні пелюстки під дією потоку сипучого матеріалу відгинаються і перекривають обоє патрубки полум’явідсікача, а сипучий матеріал щільно заповнює усю його нижню порожнину. Основна функція опорних пелюсток полягає в тому, щоб попередити вихід сипучого матеріалу через приєднувальні патрубки. Полум’явідсікач, що спрацював, не забезпечить герметичного перекриття трубопроводу, але поширення полум’я через нього виключається повністю. Час спрацювання даної конструкції полум’явідсікача не більше ніж 0,05 – 0,2 с
Рисунок. 8.21. Швидкодіючий полум’явідсікач із запірним органом у вигляді сипучого матеріалу
В основному відсікачі вмикаються у роботу завдяки подачі спеціального командного сигналу від високочутливих індикаторів. Відомі конструкції автоматичних відсікаючих пристроїв, які самі чутливі до вибуху. Одним із пристроїв такого типу є автоматичний відсікаючий клапан (рис. 8.22). Він складається із корпуса 1 з вхідним і вихідним патрубками і запірного органу з приводом та пристроєм, що перемикається. Останній має привідний елемент 6 і золотниковий перемикач 5, який за допомогою трубки 3 може з’єднувати площину корпуса приводу 9 з площиною корпуса 1 або з атмосферою.
Рисунок 8.22- Автоматичний відсікаючий клапан
Автоматичний відсікаючий клапан працює наступним чином. У черговому режимі запірний елемент 4 віддалений від сідла 7, а поршень 8 стискує пружину 10. Надпоршнева порожнина корпуса приводу 9 зі сторони штоку 2 з’єднується через трубку 3 і золотниковий перемикач 5 з порожниною корпуса 1 клапана. Тиск технологічного середовища, що поступає по цьому каналові, діє на кільцеву ділянку поршня 8 зі сторони штоку 2 і утримує пружину 10 у стиснутому стані, тобто клапан відкритий.
Під час падіння тиску в технологічній лінії нижче визначеного зусилля пружини 10 забезпечує виштовхування технологічного середовища із надпоршневої порожнини корпуса приводу 9 і переміщує запірний орган в закрите положення.
При виникненні аварійної ситуації елемент 6 приводить в дію золотниковий перемикач 5, у результаті чого надпоршнева порожнина сполучується з атмосферою, тиск у ній різко падає, і клапан закривається. Після усунення причин аварії клапан приводять у відкрите положення за допомогою гайки 12, яку накручують на гвинт 11, а перемикач 5 встановлюють у вихідне положення. Після подачі тиску в технологічну лінію привідну гайку 12 переміщують у крайнє нижнє положення, і клапан знову готовий до спрацьовування.
На рис. 8.23 приведена схема полум’явідсікача-зрошувача із заслінкою, що повертається
Рисунок 8.23- Схема полум’явідсікача-зрошувача із заслінкою, що повертається
Відсікач складається із корпуса 1 і заслінки 2, при повороті якої на 90о відбувається перекриття потоку технологічного середовища. Поворот заслінки забезпечується реактивною силою струменя вогнегасної рідини, що витікає через розпилювач 3. У відкритому положенні заслінка утримується гідравлічним замком 4, який під час подачі рідини звільнює заслінку від зчеплення з ним.
Перевага заслінок, що обертаються, полягає у їхній компактності, однак вони поступаються шиберним відсікачам надійністю, оскільки заслінки, що обертаються мають менше зусилля закривання, і при попаданні між заслінкою та корпусом сторонніх предметів чи гранул продукту, який транспортується, можливе неповне закривання відсікача.
У ряді випадків локалізацію полум’я у трубопроводі можна здійснити за допомогою загороджувальних форсуночних пристроїв, схема яких показана на рис. 8.24.
Усередині трубопроводу 1 (рис. 8.24, а) розташовано декілька сопел 2 з радіально направленими отворами. Через трубку 3 до сопел подається вогнегасна суміш, наприклад, вода. В іншому варіанті (рис.8.24, б) у центрі трубопроводу 1 розташоване сопло 2, направлене уздовж осі трубопроводу. Для випуску води служить патрубок 4.
Форсуночні пристрої утворюють у трубопроводі загороджувальну водяну завісу, крізь яку полум’я проникнути не може; гази, навпаки, охолоджуються і проходять вільно.
Рисунок 8.24- Форсуночні загороджувальні пристрої
а- з радіально направленими соплами; б- з осьовими соплами
Застосування вище приведених пристроїв не виключає можливості використання засувок та заслінок ручної дії. Своєчасне закриття ручної заслінки при виникненні небезпеки попередить поширення полум’я і продуктів згоряння, наприклад, по повітроводах із апарата в апарат або з одного приміщення до іншого. Тому такі засувки та заслінки встановлюють на повітроводах безпосередньо біля апаратів та робочих місць, від яких здійснюється відсмоктування повітря. Засувки розміщають у найбільш доступних місцях. Якщо доступ до засувок забруднений, то їх оснащують системою дистанційного пуску.
Під час аварій та пошкоджень апаратів і трубопроводів з ЛЗР та ГР вони розтікаються по території підприємства, по підлозі виробничих приміщень, стікають із верхніх поверхів на нижні, затікають у приямки, траншеї тощо. Таку небезпеку можна знизити за рахунок використання технічних засобів, які дозволяють швидко вимикати пошкоджені ділянки трубопроводів з горючими рідинами і тим самим знижувати кількість речовин, що вийшли назовні, а також за рахунок улаштування різного роду перешкод.
Своєчасність та швидкість заходів, які застосовуються для локалізації пошкодження, залежить від можливості швидкого виявлення місця пошкодження, а також від наявності спеціальних пристроїв, які обмежують вільне розтікання горючої рідини до місця аварії.
Пошкодження на ділянках технологічного процесу можна виявити по різких відхиленнях заданих параметрів. Так, наприклад, пошкодження трубопроводу або апарата можна встановити по різкому зниженню тиску, збільшенню швидкості руху продукту, а за наявності стаціонарних газоаналізаторів - підвищенню концентрації горючих парів у повітрі понад допустиму величину.
Для відключення під час аварії апаратів чи трубопроводів використовують також автоматичні засувки та відсікачі потоку рідини. Імпульсом для їх спрацьовування, як було сказано вище, є різке падіння тиску чи збільшення швидкості руху продукту у трубопроводі.
На рис. 8.25 показаний автоматичний клапан з приводом від поршня. Об’єм трубопроводу і простір над поршнем клапана з’єднані трубкою, яка має дросель з невеликим отвором. За нормального стану системи тиск у трубопроводі і тиск над поршнем рівні - хлопавка клапана відкрита. За різкого зниження тиску поршень буди давити на хлопавку і закриє її. Достоїнством цього клапана є те, що він закривається проти течії потоку і не викликає гідравлічних ударів.
Рисунок 8.25- Автоматичний поршневий клапан
1- поршень; 2- хлопавка; 3- з’єднувальна трубка
Крім автоматичних засувок та хлопавок, використовують також швидкісні клапани-перервники потоку рідини при аварії трубопроводу. За нормальної витрати рідини у трубі, а значить за нормальної швидкості руху перервники потоку вільно пропускають рідину. При збільшенні витрати і швидкості в 1,5 - 2 рази клапани спрацьовують і перекривають переріз трубопроводу. Швидкісні клапани-перервники потоку можуть бути пружинними та поплавковими. Схема поплавкового клапану показана на рис. 8.26.
Рисунок 8.26- Швидкісний клапан-перервник потоку рідини
1- направляючі ходи клапана; 2- корпус; 3- клапан; 4- сідло клапана
Клапани можуть встановлюватись на вертикальних і горизонтальних лініях.
Швидкісні клапани-перервники запобігають розливу рідини під час аварії тільки зі сторони джерела подачі продукту, тобто вони не дають рідині виходити через пошкоджену ділянку у напрямку їх нормальної подачі. Але ці клапани не захищають від розливу продукту через пошкоджену ділянку зі сторони споживача, тобто зворотного потоку рідини.
Для захисту зворотного потоку рідини при пошкодженні лінії використовують зворотні клапани. Зворотні клапани можуть бути поворотними, шаровими тощо. Конструкція одного із зворотних клапанів показана на рис. 8.27.
Рисунок 8.27- Клапан зворотний поворотний однозолотниковий
1- корпус; 2- кришка; 3- диск-клапан; 4- вісь важеля; 5- важіль; 6- вісь важеля
Клапани-перервники і зворотні клапани частіше за все встановлюють на нагнітальних та витратних лініях скрапленого газу. Кількість захисних приладів на кожній лінії визначається, виходячи із конкретних умов.
За відсутності автоматичних пристроїв, що обмежують вихід рідини назовні із пошкодженого трубопроводу або апарата, і за неможливості використання ручних засувок вдаються до створення протитиску шляхом подачі до місця пошкодження якої-небудь негорючої речовини (води, інертного газу тощо).
Так, під час аварії трубопроводу з горючою рідиною або скрапленим газом можна підключитись до нього перед або після місця пошкодження і закачувати воду, утворюючи тиск більше, ніж робочий тиск рідини. У цьому випадку вода відтіснить горючу рідину і сама буде виходити через пошкодження. При пошкодженні нижньої частини корпуса ємностей, резервуарів або апаратів з горючими рідинами, які легші за воду і не розчиняються в ній, в апарати інтенсивно закачують воду, тим самим підвищуючи рівень продукту вище місця пошкодження.
Контрольні питання
1. Приведіть класифікацію сухих вогнепершкоджувачів.
2. У чому полягає принцип дії вогнеперешкоджувачів?
3. Дайте визначення поняття критичного діаметру?
4. У чому полягає сутність методу розрахунку параметрів вогнеперешкоджувачів?
5. Поясніть, що таке гідравлічний опір вогнеперешкоджу-вачів?
6. Назвіть причини виходу із ладу вогнеперешкоджувачів?
7. В чому полягає догляд за вогнеперешкоджувачами?
8. Який принцип дії рідинних вогнеперешкоджувачів?
9. Приведіть класифікацію рідинних вогнепершкоджувачів.
10. Які вимоги до улаштування та експлуатації гідро затворів?
11. Назвіть способи запобігання поширенню пожежі по трубопроводах, в яких транспортуються тверді горючі матеріали?
12. У чому полягає улаштування та принцип дії відсікачів- клапанів?
13. У чому полягає принцип дії автоматичних поршневих клапанів?
14. У чому полягає принцип дії зворотних клапанів?
| « 8.3 Затвори із твердих подрібнених матеріалів | ГЛАВА 9. ЗАХИСТ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ ВІД РУЙНУВАННЯ ПІД ЧАС ВИБУХУ » |