Онлайн учебник по охране труда
Глава 13. Безопасность эксплуатации производственных трубопроводов > 13.1. Общая характеристика трубопроводов, их прокладка и арматура

Общая характеристика трубопроводов, их прокладка и арматура

Трубопроводный транспорт является источником повышенной опасности вследствие сложных условий эксплуатации, большой протяженности и разветвленности сетей, а также сложности организации контроля за их состоянием.

Трубопровод - это сооружение из труб, деталей, арматуры, плотно соединенных между собой, предназначенное для транспортирования технологической среды.

Согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов», утвержденным постановлением МЧС РБ от 21.03.2007 № 20, все технологические трубопроводы, работающие под давлением до 10 МПа, в зависимости от класса опасности передаваемой по ним среды подразделяются на группы (А, Б, В) и в зависимости от рабочих параметров среды (давления и температуры) — на пять категорий (I—V). Так, к группе А относятся трубопроводы, по которым транспортируют вещества 1-го, 2-го и 3-го класса опасности, к группе Б — трубопроводы, транспортирующие горючие вещества, в том числе сжиженные газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, к группе В —трудногорючие и негорючие вещества.

Безопасность и надежность эксплуатации трубопроводных сетей зависит от выбора составляющих их элементов, правильной прокладки, качественного монтажа, постоянного контроля за состоянием самих трубопроводов и установленной на них арматуры и своевременности ремонта.

Требования безопасности и надежности должны предусматривать:

  • возможность использования подъемно-транспортных средств и непосредственного наблюдения за техническим состоянием трубопроводов и выполнением всех видов работ по контролю, термической обработке швов и их испытанию;
  • разбивку трубопроводов на технологические узлы и блоки;
  • изоляцию и защиту трубопроводов от коррозии, вторичных проявлений молнии и статического электричества;
  • наименьшую протяженность трубопровода;
  • исключение провисания и образования застойных зон в трубопроводах;
  • возможность компенсации температурных деформаций трубопровода.

К обслуживанию трубопроводов могут быть допущены лица не моложе 18 лет, прошедшие обязательные медосмотры, обучение, аттестацию в установленном порядке. Для ведения надзора за состоянием трубопроводов и безопасностью их обслуживания руководитель организации должен назначить приказом ответственное лицо, имеющее соответствующую квалификацию.

Прокладку технологических трубопроводов осуществляют  по проекту и в соответствии с техническими нормативными правовыми актами и технической документацией.

Трубопроводы в зависимости от назначения и условий эксплуатации прокладывают различными способами: подземным — в проходных каналах (туннелях), в непроходных каналах и непосредственно в грунте, наземным — на опорах и надземным — на эстакадах, стойках, по колоннам и стенам зданий.

Наиболее часто используют наземную и надземную прокладку, так как срок службы проложенных таким образом трубопроводов примерно в 2,5 раза больше, чем при подземной прокладке. При этом, сокращаются капитальные затраты и эксплуатационные расходы, обеспечивается возможность постоянного наблюдения за состоянием трубопроводов, облегчаются их монтаж и ремонт.

Прокладка в грунте трубопроводов, предназначенных для транспортировки чрезвычайно- и высокоопасных вредных веществ и дымящих кислот, запрещена. Трубопроводы с горючими (в том числе сжиженными) газами, легковоспламеняющимися и горючими жидкостями разрешается прокладывать под землей только в проходных каналах, оборудованных надежной вентиляцией и люками.

Трубопроводы укладывают на опоры, расстояние между которыми определяется диаметром и материалом труб, а также массой трубопровода (вместе с транспортируемой средой и изоляцией). Для стальных труб с условным проходом до 250 мм расстояние между опорами составляет 3—6 м.

Для крепления трубопроводов, не требующих компенсирующих устройств, применяют простейшие подвески, хомуты и скобы.

Трубопроводы из хрупких и пластичных материалов укладывают в сплошных лотках или на сплошных основаниях для предохранения их от провисания и разрушения.

При прокладке нескольких трубопроводов трубопроводы с химически активными веществами необходимо располагать ниже других. Трубопроводы для хлора, азотной кислоты и органических легкоокисляемых веществ не следует прокладывать рядом.

Трубопроводы следует располагать с некоторым уклоном, но, избегая пониженных участков (чтобы не создавать гидравлических «мешков») и тупиков, в которых могут скапливаться продукты. Газопроводы, транспортирующие конденсирующиеся газы или газы, содержащие пары воды, снабжаются ренажными устройствами, предназначенными для отвода конденсата или воды.

Фланцевые соединения трубопроводов располагают в местах, доступных для монтажа и ремонта, и оснащают защитным кожухом, предохраняющим персонал от ожогов в случае прорыва жидкости наружу вследствие повреждения прокладки. Кожух негерметичен, он только гасит напор и исключает выброс струи жидкости под давлением. Фланцевые соединения трубопроводов с агрессивными химическими веществами нельзя располагать над проходами, постоянными рабочими местами и электрооборудованием.

При прокладке на эстакадах трубопроводов, требующих регулярного обслуживания (не менее одного раза в смену), а также на заводских эстакадах должны предусматриваться проходные мостики из несгораемых материалов шириной не менее 0,6 м и с перилами высотой не менее 0,9 м, а через каждые 200 м и в торцах эстакады при расстоянии менее 200 м – лестницы вертикальные с шатровым ограждением или маршевые.

Внутрицеховые трубопроводы на пожаро- и взрывоопасных производствах независимо от их назначения должны быть заземлены путем присоединения к цеховому контуру заземления для отвода от трубопроводов электрических зарядов, возникающих в результате вторичных проявлений молнии, а также зарядов статического электричества, скапливающихся при движении различных сред по трубопроводам.

В целях выравнивания потенциалов (для предотвращения искрения) все трубопроводы, расположенные в пожаро- и взрывоопасных помещениях параллельно на расстоянии до 100 мм один от другого, соединяют между собой металлическими перемычками через каждые 20—25 м. Трубопроводы, находящиеся в местах пересечения, вблизи друг от друга или от металлических лестниц и конструкций (на расстоянии меньше 100 мм), соединяют перемычками.

Не допускается прокладка технологических трубопроводов внутри административных, бытовых, хозяйственных помещений и в помещениях электрораспределительных устройств, электроустановок, щитов автоматизации, в помещениях трансформаторов, венткамер, теплопунктов, на путях эвакуации персонала, а также транзитом через помещения любого назначения.

Свободная высота эстакад для трубопроводов над проездами и проходами должна быть не менее:

  • для железнодорожных путей – 5,55 м;
  • автомобильных дорог -5 м (4,5 при соответствующем обосновании);
  • для пешеходных дорог – 2,2 м.

Трубопроводы в процессе эксплуатации подвергаются температурным колебаниям — в зависимости от времени года, температуры транспортируемой среды и состояния изоляции. Если трубопровод жестко закреплен в опорах, в нем в результате тепловых напряжений могут возникать разрывы при охлаждении или выпучивания при нагреве. Особенно это касается трубопроводов, изготовленных из материалов с высоким коэффициентом линейного расширения и низкой прочностью (например, винипластовых). В этом случае и нужна установка компенсаторов.

Температурные деформации трубопроводов можно устранить за счет самокомпенсации. Кроме того, предусматривается установка специальных компенсаторов П, Г, Z - образных, линзовых, волнистых и др.

Наибольшее распространение получили П-образные компенсаторы, согнутые из цельных труб. Компенсатор устанавливают на горизонтальном участке трубопровода с учетом общего уклона. Гнутые компенсаторы изготавливают только из упругих материалов (сталь, алюминий, медь, титан, винипласт). Компенсаторы для трубопроводов больших диаметров выполняют с гофрами (складками). Для трубопроводов, изготовленных из неупругих и хрупких материалов (стекло, керамика, фарфор и т.п.), служащих для транспортирования химически активных сред, применяют сальниковые компенсаторы. Они допускают перемещение только одной ветви трубопровода, поэтому их называют односторонними.

Для реализации самокомпенсации при прокладке трубопровод располагают на неподвижных или подвижных (скользящих, катковых, подвесных) опорах, которые дают возможность ему перемещаться при возникновении температурных деформаций. Схема самокомпенсации представлена на.

Недостатком трубопровода с самокомпенсацией является неизбежность некоторого перемещения участков трубопровода между опорами. Это усложняет конструкцию опор и затрудняет прокладку трубопровода в узких местах. Преимущества данного метода заключаются в исключении необходимости установки специальных компенсирующих устройств, а следовательно, в снижении начальных затрат и упрощении обслуживания.

Самокомпенсация возможна лишь в том случае, когда трасса трубопровода представляет собой ломаную линию. Ее не применяют, если материал труб хрупок и плохо работает на изгиб. Для этого не подходят, например, чугун, керамика, фарфор или термореактивные пластмассы. На трубопроводах, транспортирующих сжатый воздух, холодную воду и другие холодные жидкости и газы, как правило, компенсаторы не ставят.

Арматура трубопроводов в зависимости от назначения подразделяется на запорную, регулирующую, предохранительную, распределительную, защитную и фазораделительную.

Запорная арматура предназначена для перекрытия трубопровода в целях прекращения движения среды и открытия для пропуска продукта. Ее подразделяют на приводную и автоматическую. У приводной арматуры проход открывается и закрывается под действием внешней силы: электродвигателем, гидро- или пневмоприводом или просто рукой. В зависимости от характера работы затвора приводная запорная арматура бывает трех типов -кран, вентиль и задвижка.

Трубопроводная арматура должна размещаться в местах, доступных для удобного и безопасного ее обслуживания и ремонта. Ручной привод арматуры должен располагаться на высоте не более 1,8 м от уровня пола помещения или площадки.

Основным типом запорной арматуры для трубопроводов с условным проходом от 50 мм является задвижка. Она обладает минимальным гидравлическим сопротивлением, имеет надежное уплотнение затвора и небольшую строительную длину и может работать при переменном направлении движения среды.

Вентили  рекомендуется  применять  для  трубопроводов диаметром до 50 мм. Краны используют в том случае, если задвижку и вентили по технологическим соображениям применять недопустимо или нецелесообразно.

У автоматической арматуры проход открывается и закрывается под действием транспортируемой среды.

На запорной арматуре устанавливаются указатели, показывающие ее состояние: «открыто», «закрыто».

Запорную арматуру запрещено применять в качестве регулирующей.

К регулирующей арматуре относятся обратные и редукционные клапаны и автоматические регуляторы давления.

Обратные клапаны (подъемные и поворотные) пропускают среду только в одном направлении. Подъемные клапаны устанавливают на линиях воды (часто после насосов) и пара, а также на материальных линиях, поворотные обратные клапаны (чугунные гуммированные) — на трубопроводах, транспортирующих серную и соляную кислоты и другие химически активные вещества. Герметичность подъемных клапанов выше, чем поворотных.

Обратные клапаны теряют герметичность при попадании под золотник песка, твердых комков и других включений, случайно оказавшихся в среде. Они легко удаляются при снятии крышки.

Редукционный клапан служит для снижения давления среды в трубопроводе и его поддержания за клапаном независимо от давления перед ним. Эти клапаны устанавливают чаще всего на входе в цех трубопроводов пара и сжатого воздуха.

Автоматический регулятор давления прямого действия предназначен для поддержания заданного давления в трубопроводах, транспортирующих неагрессивные газы, воздух, нефтепродукты и пар при температуре до 3000С.

К предохранительной арматуре относятся предохранительные клапаны и мембраны.

Предохранительные клапаны служат для предупреждения возникновения в трубопроводе или в аппарате давления, превышающего допустимое, и устанавливаются на линиях газа и пара и жидкостей. При повышении давления клапаны сбрасывают часть среды непосредственно в атмосферу или через поглотительное устройство. Выход газообразной среды (сжатого воздуха или пара) должен быть хорошо слышен с рабочего места аппаратчика. Иногда для этой цели на конце выхлопного трубопровода монтируют свисток. При отводе пара предусматривают еще и удаление конденсата из выхлопного трубопровода. После снижения давления до нормы предохранительный клапан автоматически закрывается.

Предохранительные клапаны устанавливают на автоклавах, в котельных и компрессорных на трубопроводах, подающих рабочую среду в цехи, а также на цеховых трубопроводах после редукционных клапанов.

Предохранительные клапаны подразделяются на пружинные и рычажно-грузовые. Рычажно- грузовой клапан, в отличие от пружинного, не имеет сальникового уплотнения, поэтому не обеспечивает полной герметичности. В связи с этим его нельзя устанавливать на трубопроводах, предназначенных для транспортировки горючих сред, проходящих внутри помещений.

Монтаж какой-либо запорной арматуры между источником давления и предохранительным клапаном категорически запрещается.

Предохранительные мембраны устанавливают взамен предохранительных клапанов на сосудах или трубопроводах. Мембраны обеспечивают   герметичность и надежность срабатывания. Они просты в изготовлении и дешевы. Их недостатком является одноразовость действия.

К арматуре относятся также водоотделители, конденсатоотводчики, смотровые фонари, обратные клапаны, ловушки, дыхательные клапаны, огнепреградители, сепараторы и другие устройства.

Водоотделители предназначены для отделения капель сконденсировавшегося пара и удаления их из паропровода. При движении пара по трубопроводу происходит его конденсация вследствие охлаждения на стенках трубы. Тепловая изоляция уменьшает конденсацию, но полностью устранить ее не может. Наличие конденсата в паропроводе приводит к потере части теплоты, содержащейся в паре, и опасно из-за возможности возникновения гидравлического удара при переносе капелек конденсата с большой скоростью через фитинги и арматуру. Выпадение капель из пароводяной смеси в присутствии водоотделителя происходит в результате резкого уменьшения скорости смеси и изменения направления ее движения.

Конденсатоотводчики — это приспособления, отделяющие из выходящей смеси конденсат и выводящие его из аппарата. Значительная часть пара, потребляемого на предприятиях химической промышленности, расходуется на нагрев различных веществ (в сушилках, теплообменниках, змеевиках, рубашках реакционных аппаратов и т. п.). Глухой пар не успевает отдать всю содержащуюся в нем теплоту и целиком не конденсируется. Часть теплоты остается не использованной. Конденсатоотводчики способствуют увеличению производительности установки в результате более рационального использования теплоты, которую отдает пар.

Существует несколько типов конденсатоотводчиков, отличающихся по принципу действия: поплавковые, дросселирующие (подпорные шайбы), лабиринтные, термостатические, гидрозатворы и др. Наибольшее применение на предприятиях нашли конденсатоотводчики первых двух типов.

Если необходимо следить за поступлением продукта в аппарат с целью регулирования скорости его подачи или проверки состава (наблюдение за цветом, присутствием осадка и т.п.), на трубопроводе у рабочего места аппаратчика устанавливают смотровой фонарь.

Обратный клапан для вакуум-трубопроводов внешне напоминает смотровой фонарь. Такой фонарь-клапан устанавливают на вакуум-трубопроводе, соединяющем аппарат, заполняемый жидкостью, с вакуум-насосом. Он предназначен для защиты вакуум-трубопроводов от возможного поступления в них химически активных жидкостей путем перекрывания клапана.

В жидкости, передаваемые по трубопроводам, иногда попадают посторонние твердые предметы. Для задержки примесей перед подачей загрязненных жидкостей на начальном участке трубопровода устанавливают ловушки.

Дыхательный клапан предназначен для выравнивания давления внутри резервуаров с горючими жидкостями. Он поддерживает в резервуаре атмосферное давление в процессе его наполнения и опорожнения, а также при колебаниях наружной температуры.

Огнепреградители устанавливают на линиях, соединяющих реакционные аппараты, содержащие горючие пары или газы, с атмосферой.

Добавить комментарий