Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДОВ

В зависимости от назначения арматуру разделяют на следующие группы:

· запорная, предназначенная для полного перекрытия потока среды;

· предохранительная, обеспечивающая частичный выпуск среды при повышении давления сверх допускаемого или предотвращающая создание обратного потока среды;

· регулирующая, применяемая для автоматического регулирования расхода или давления в системах управления процессами.

К типовой арматуре нефтеперерабатывающих заводов относят следующие запорные и предохранительные устройства: задвижки клиновые, вентили, краны, клапаны обратные, клапаны предохранительные [56].

Для изготовления корпусов и крышек арматуры также возможно применять вместо стали 20Х5МЛ среднелегированные безмолибденовые стали, например 20Х5ТЛ и 20Х5ВЛ.

К специальной арматуре относят редукционные вентили, затворы и клапаны для катализаторопроводов, коксопроводов, которые применяют на установках крекинга и коксования, арматуру резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, а также регулирующую арматуру.

Широкое распространение получила арматура с дистанционным управлением, с пневмо- и электроприводом.

23.1. Задвижки стальные литые клиновые

Задвижки клиновые служат для перекрытия трубопровода и регулирования расхода протекающей среды. Задвижки имеют сравнительно малое гидравлическое сопротивление, обеспечивают плавное регулирование потока, исключающее гидравлический удар, допускают течение среды в двух направлениях, обеспечивают небольшие нагрузки на шпиндель; их можно применять и для вязких жидкостей.

Маховик 1 задвижки крепят на призматической шпонке к втулке 2 (рис.23.2). При вращении маховика вместе с ним вращается втулка; при этом шпиндель перемещается вертикально. Втулка может иметь опору либо скольжения, либо качения. Для создания более благоприятных условий работы сальник задвижки удален от оси прохода; перед сальником имеется конденсационная камера. Наличие в ряде случаев перед сальником жидкости, а не паров, улучшает работу сальника.

Для облегчения управления задвижки снабжают зубчатой одноступенчатой цилиндрической или червячной передачами. Широко распространены задвижки дистанционного управления с электрическим приводом в обычном и взрывозащищенном исполнениях.

На нефтеперерабатывающих заводах обычно используют задвижки клиновые литые с выдвижным шпинделем. Их условно обозначают шифром ЗКЛ; далее указывают цифры, обозначающие диаметр условного прохода и условное давление. Например, задвижка клиновая литая с диаметром условного прохода = 100 мм на условное давление = 1,6 МПа (16 кгс/см²) имеет обозначение: ЗКЛ2-100-16.

Задвижки по конструкции бывают: со сплошным, упругим и составным клиньями (рис.23.3,б). Упругий клин выполнен с разрезом и пружинит при посадке в седло. Составной клин состоит из двух дисков, которые установлены в обойме. В момент перекрытия диски под действием разжимного элемента, помещенного между ними, раздвигаются, и уплотнительная поверхность дисков перемещается по нормали к седлу. Благодаря этому задвижки с составным клином отличаются повышенной герметич ностью, меньшими трением и износом уплотнительных поверхностей, сниженным усилием на шпиндель.

Расчет задвижки с выдвижным шпинделем.

Определение осевого усилия и крутящего момента на шпинделе. Наибольшее осевое усилие на шпинделе возникает в момент закрытия задвижки. В этот момент на клин со стороны входа среды действуют следующие силы (рис.23.4).

Сила гидростатического давления среды

(23.1)

где р_у — условное давление; D_B — внутренний диаметр уплотнительного кольца; b— ширина уплотнительного кольца.

Реакция N₁ уплотнительной поверхности корпуса со стороны входа среды, которую рассчитывают по обеспечивающей герметичность удельной нагрузке q = (0,25 ¸ 0,50) р_у на уплотнительной поверхности:

(23.2)

где D_H — наружный диаметр уплотнительного кольца.

Сила трения

(23.3)

где f — коэффициент трения на уплотнительной поверхности (можно принять равным 0,15).

В момент закрытия клин прижимается к уплотнительной поверхности со стороны выхода среды под действием сил Р, N_l, F₁ и на уплотнительной поверхности со стороны выхода среды возникают реакция N₂ и сила трения F₂ =f N₂, действующие на клин. На клин также действуют сила давления шпинделя Q и сила тяжести G, направленные по оси у — у.

Из условия равенства нулю суммы проекций на ось х—х всех сил, действующих на клин,

(Р + N₁) cos a — F₁ sin a— N₂ cos a + N₂f sin a= 0

можно определить силу

Угол a принимают равным 5°, поэтому, учитывая малую величину sina, полагают

N₂ » P + N₁. (23.4)

Усилие Q_K, которое нужно приложить к оси шпинделя для преодоления сил, действующих на клин, определяют из условия равенства нулю суммы проекций на ось у—у всех сил, действующих на клин:

Q_K + G — (Р + N₁) sin a — F₁ cos a — N₂ sin a — F₂ cos a = 0.

С учетом ранее полученных равенств и учитывая, что F₂ = N₂f, получае

Q_K = Р (2 sin a+ fcos a) + 2N₁ (sin a + f cos a) — G

или при a = 5^° и f = 0,15

Q_K» 0,32P + 0,47N₁ - G. (23.5)

Усилие на шпинделе, которое необходимо для преодоления трения в сальниках, определяют по формуле

Q_c =pd_ш0,4hfp_y, (23.6)

где d_ш — диаметр шпинделя; h — высота сальника; f = 0,1 — коэффициент трения.

Усилие на шпинделе от внутреннего давления на торец шпинделя

(23.7)

Следовательно, суммарное осевое усилие, сжимающее шпиндель,

(23.8)

Момент трения, возникающий в резьбе,

(23.9)

где r_с — средний радиус резьбы; a₁— угол подъема нарезки; r = 6° — угол трения.

Шпиндель рассчитывают на сжатие и кручение под действием силы Q и крутящего момента М₁ а также проверяют на продольный изгиб при закрытом положении задвижки.

Определение момента на маховике. Крутящий момент М, который необходимо приложить к маховику, чтобы закрыть задвижку, складывается из момента трения в резьбе М₁ и момента трения в подшипнике втулки шпинделя М₂:

М = М₁ + М₂.. (23.10)

Момент трения в подшипнике втулки

(23.11)

где R_с — средний радиус опорного заплечика втулки или радиус до центра шариков подшипника (рис.23.2); f — коэффициент трения (f = 0,1 ¸ 0,15 для опоры скольжения и f = 0,01 для опоры качения).

Проверка уплотнительного кольца на удельное давление. Уплот-нительные кольца клина и корпуса рассчитывают на удельное давление. Наибольшая сила прижатия на уплотнительных поверхностях N₂ возникает со стороны выхода среды. Удельное давление на уплотнительных поверхностях

(23.12)

Удельное давление не должно превышать для колец из корро-зионностойкой стали 40—60 МПа, для колец из бронзы 16 МПа, для колец, наплавленных твердым сплавом, 60 МПа.

23.2. Вентили

Запорные вентили, как и задвижки, служат для герметичного перекрытия трубопровода и изменения расхода среды. В отличие от задвижек золотник вентиля перемещается вдоль оси седла корпуса. Вентили проще в изготовлении, так как их уплотнительные поверхности более доступны для обработки. Конструкция вентиля обеспечивает меньший износ уплотнительных поверхностей при открывании и закрывании; для полного открытия вентиля необходим подъем золотника на высоту, в 4 раза меньшую, чем для открытия задвижки. Однако гидравлическое сопротивление вентиля больше, чем задвижки; вентили требуют большего усилия на шпиндель, их не применяют для густых и вязких жидкостей, и течение среды через них возможно только в одном направлении. Конструкция вентиля более громоздкая по сравнению с задвижкой, поэтому вентили изготовляют обычно на условный диаметр не более 150 мм.

По конструкции вентили выполняют с расположением резьбы шпинделя перед сальником (рис.23.5) и после него (рис.23.6). В последней конструкции исключается неблагоприятное влияние среды и ее температуры на резьбу шпинделя.

По конструкции корпуса вентили разделяют на проходные, прямоточные (с наклонным расположением шпинделя к оси потока — рис. 23.7) и угловые.

При малом диаметре прохода золотник выполняют в виде конуса. Такие вентили называют игольчатыми. Обычно вентили выполняют с вводом среды под золотник.

конструкция вентиля, применяемого для нефтепродуктов. Особенностью этой конструкции является то, что для уменьшения усилия на шпиндель золотник вентилей с диаметром прохода более 100 мм выполнен двойным. Разгрузочный золотник меньшего диаметра закреплен на конце шпинделя и во время открывания при перемещении шпинделя вверх начинает движение раньше и открывает проход для выравнивания давления.

23.3. Краны

Краны принадлежат к запорной арматуре высокой герметичности. По сравнению с задвижками и вентилями габаритные размеры кранов меньше, они более дешевы и просты по конструкции, гидравлическое сопротивление их меньше, они обеспечивают быстрое перекрытие трубопроводов и более удобны при ремонте. Недостатки кранов: трудность проворачивания при больших диаметрах, возможность заедания при высоких температурах, меньшая плавность регулировки. Краны изготовляют обычно до диаметра D_y= 400 мм.

Основные детали крана — корпус, подсоединяемый к трубопроводу резьбовыми или фланцевыми соединениями, и пробка с отверстием, поворотом которой можно перекрыть трубопровод. Уплотнение в момент перекрытия крана достигается благодаря плотному прижатию хорошо притертых поверхностей пробки и гнезда корпуса. В зависимости от формы пробки краны разделяют на конические, шаровые и цилиндрические. В кранах с конической пробкой для обеспечения герметичности и возможности притирки уплотнительная поверхность пробки должна быть утоплена на величину d в коническое гнездо корпуса в широкой части и несколько выступать из гнезда в месте узкой части

По конструкции конические краны подразделяют на натяжные, сальниковые, самоуплотняющиеся и с выдвижной пробкой. В натяжных кранах пробка прижимается к корпусу специальной гайкой (рис.23.8). В сальниковых кранах для этого предназначена поджимаемая сальниковая набивка (рис.23.9). В самоуплотняющихся кранах уплотнение достигается прижатием пробки под давлением жидкости на ее торец (рис.23.10). Особенность кранов с выдвижной пробкой — предварительный подъем пробки при ее повороте.

Наиболее распространенной конструкцией кранов, применяемых в нефтяной промышленности, являются краны со смазкой. Герметичность этих кранов обеспечивают подводом специальной смазки к уплотнительной поверхности. В этом случае в пробке крана выполняют специальные отверстия для периодической подачи смазки. Смазка должна обладать необходимой вязкостью в широком диапазоне температур, быть нерастворимой в среде. Краны со смазкой, имеющие пневмопривод дистанционного управления, широко применяемые на нефтепродуктопроводах, обеспечивают автоматическое управление.

Краны больших диаметров снабжают механизмами для поворота пробки.