logo
Ответы по ПБ к Госэкзамену

19. Сосуды и установки, работающие под давлением: устройство и общие принципы обеспечения безопасности эксплуатации.

Герметизированные системы, в которых под давлением находятся сжатые газы и жидкости (нередко токсичные, пожаро и взрывоопасные, имеющие высокую температуру), широко применяются в современном производстве и на транспорте. Такие системы являются источником повышенной опасности и поэтому при их проектировании, изготовлении, эксплуатации и ремонте должны строго соблюдаться установленные правила и нормы.

К рассматриваемым установкам и системам относятся: паровые и водогрейные котлы; экономайзеры и газгольдеры; трубопроводы различного назначения (пара, горячей воды, сжатых и сжиженных газов, нефтепродуктов и т.п.); сосуды; цистерны; бочки; баллоны; установки газоснабжения и многое другое оборудование, составными частями которого являются вышеперечисленные устройства.

Сосуд, работающий под давлением – это герметически закрытая емкость, предназначенная для ведения химических или тепловых процессов, а также для хранения и транспортировки сжиженных и растворимых газов и жидкостей под давлением (границей сосуда являются входные и выходные штуцера).

Одним из основных требований, предъявляемых к системам, находящимся под давлением, является их герметичность.

Герметичность – это непроницаемость жидкостями и газом стенок и соединений, ограничивающих внутренние объемы устройств и установок.

Принцип герметичности, т.е. непроницаемости, используется во всех устройствах и установках, в которых в качестве рабочего тела применяется жидкость или газ. Этот принцип является также обязательным для вакуумных установок.

Принцип герметичности, используемый при организации рабочего процесса устройств и установок под давлением, является важным с точки зрения безопасности их эксплуатации, т.к. любые системы повышенного давления всегда представляют собой потенциальную опасность.

Из множества герметичных устройств и установок, работающих под давлением, можно выделить те, которые наиболее широко применяются в промышленности и на транспорте. К ним относятся:

1. Барокамера – сосуд, оснащенный приборами и оборудованием и предназначенный для размещения в нем людей.

2. Баллон – сосуд, имеющий одну или две горловины для установки вентилей, фланцев или штуцеров, предназначенный для транспортировки, хранения и использования сжатых, сжиженных или растворенных под давлением газов.

3. Котел - устройство, имеющее топку, обогреваемую продуктами сжигаемого в ней топлива, или устройство, в котором для подогрева рабочей среды используется тепло, выделяемое при протекании через нее электрического тока, или тепло, выделяемое тепловыми электрическими нагревателями, и предназначенное для получения пара с избыточным давлением или горячей воды, используемых вне самого устройства.

4. Газгольдер – естественный или искусственный резервуар для хранения газа.

5. Трубопровод - система герметично соединенных труб, арматуры, элементов и т.п., предназначенных для транспортирования рабочей среды с избыточным давлением.

Жидкости и газы, транспортируемые по трубопроводам, разбиты на десять укрупненных групп, в соответствии с которыми установлена опознавательная окраска трубопроводов. Кроме этого, на трубопроводы наносят предупреждающие кольца определенного цвета в зависимости от степени опасности транспортируемого вещества.

Сосуды, работающие под давлением, характеризуются следующими параметрами:

1. Вместимость (V) – объем внутренней полости оборудования, работающего под давлением, определяемый по заданным на чертежах номинальным размерам. При определении вместимости из общей емкости исключается объем, занимаемый футеровкой, трубами и другими внутренними устройствами.

2. Избыточное давление - величина давления относительно атмосферного давления, т.е. величина манометрического давления (единица измерения – Па, кПа, МПа или кгс/см2 или атм.).

1 физическая атмосфера (атм) = 1 кгс/см2 = 101325 Па

1 мм. Рт. Ст. = 133,322 Па = 1,33 гПа

3. Максимально допустимое рабочее давление (PS) – установленное изготовителем максимальное избыточное давление, при нормальном протекании технологического процесса без учета кратковременного повышения давления во время действия предохранительных устройств.

4. Максимально/минимально допустимая температура (ТS) - максимальные/минимальные температуры рабочей среды, при которых может применяться оборудование (единица измерения TS - градус Цельсия).

5. Назначенный ресурс – установленная в натуральных показателях изготовителем (проектировщиком) суммарная наработка оборудования, работающего под давлением, от начала его эксплуатации до прогнозируемого перехода в предельное состояние.

6. Назначенный срок службы – установленная изготовителем (проектировщиком) временная продолжительность эксплуатации оборудования, работающего под давлением, от начала эксплуатации до прогнозируемого перехода в предельное состояние.

7. Предохранительные устройства - устройства, предназначенные для защиты оборудования, работающего под давлением, от превышения давления или температуры свыше допустимых величин.

8. Рабочая среда: - газы, жидкости и пары в однофазном состоянии, а также их смеси. Рабочая среда может содержать частицы твердых веществ во взвешенном состоянии.

Сосуды, работающие под давлением, в своей конструкции (кроме собственно емкости, содержащей рабочую среду) обязательно должны иметь следующие элементы, обеспечивающие безопасную их эксплуатацию:

- запорную и запорно-регулирующую арматуру;

- предохранительные устройства;

- контрольные приборы для измерения давления и температуры.

Предохранительные устройства обязательно устанавливают на все установки и сосуды, работающие под давлением, за исключением малых объектов, например, газовых баллонов. Поскольку от этого устройства зависит безотказная работа установки, часто предусматривают два предохранительных устройства: одно - рабочее, другое – резервное.

Предохранительные устройства имеют различное конструктивное исполнение, но наиболее распространенными являются следующие:

1. Предохранительные устройства с разрушающимися мембранами (предохранительные мембраны).

2. Взрывные клапаны.

3. Пружинные клапаны.

Каждый сосуд должен иметь манометр и термометр. Манометры имеют класс точности не ниже 2,5 при рабочем давлении до 25 атм, и не ниже 1,5 при рабочем давлении свыше 25 атм.

Т.о., сосуды, работающие под давлением, являются сложными техническим устройствами и требуют при эксплуатации строгого соблюдения установленных правил и норм.

Для обеспечения надежной и безопасной работы герметичных систем и установок, работающих под давлением, необходимо выполнять целый комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на предупреждение аварий.

Госгортехнадзором РФ утверждены «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», в которых определены требования к устройству, ремонту и эксплуатации сосудов. (Постановление Госгортехнадзора РФ от 11 июня 2003 г. N 91). Настоящим Правилам присвоен шифр ПБ 03-576-03.

Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (далее по тексту Правила), устанавливают требования к проектированию, устройству, изготовлению, реконструкции, наладке, монтажу, ремонту, техническому диагностированию и эксплуатации сосудов, цистерн, бочек, баллонов, барокамер, работающих под избыточным давлением.

Конструкция сосудов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение расчетного срока службы и предусматривать возможность проведения технического освидетельствования, очистки, промывки, полного опорожнения, продувки, ремонта, эксплуатационного контроля металла и соединений.

Проекты сосудов и их элементов (в том числе запасных частей к ним), а также проекты их монтажа или реконструкции должны выполняться специализированными организациями.

Руководители и специалисты, занятые проектированием, изготовлением, реконструкцией, монтажом, наладкой, ремонтом, диагностикой и эксплуатацией сосудов, должны быть аттестованы на знание Правил в соответствии с Положением о порядке подготовки и аттестации работников организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности ОПО, подконтрольных Госгортехнадзору РФ, утвержденным постановлением Госгортехнадзора России от 30.04.02 N 21.

На каждый сосуд составляется и передается потребителю паспорт с чертежами и расчетами. На корпусе на видном месте наносятся данные (не краской):

Разрешение на пуск в работу сосуда выдается местной инспекцией Госгортехнадзора после освидетельствования и регистрации, о чем делается отметка в паспорте сосуда.

После ввода в эксплуатацию на сосуде делается табличка размером не менее 150x200 мм с указанием:

• даты следующих испытаний.

Техническое освидетельствование установок, работающих под давлением, осуществляется после монтажа и пуска в эксплуатацию, а также периодически в процессе эксплуатации, и в необходимых случаях - внеочередному освидетельствованию.

Объем, методы и периодичность освидетельствования определяются изготовителем сосудов и емкостей и указываются в инструкциях по монтажу и эксплуатации. В случае отсутствия таких указаний техническое освидетельствование проводится по правилам, определенным Ростехнадзором. Как правило, периодическое техническое освидетельствование заключается во внутреннем осмотре (не реже 1 раза в 4 года) и в гидравлическом испытании (не реже 2 раз в 8 лет). Гидравлическое испытание проводится давлением, превышающем рабочее в 1,2-2 раза в зависимости от рабочего давления и температуры. Гидроиспытания допускается заменять пневматическими с соблюдением специальных мер предосторожности.

Освидетельствование установок, зарегистрированных в органах Ростехнадзора, проводит их представитель (технический инспектор), а незарегистрированных — лицо, на которое приказом по предприятию возложен надзор за эксплуатацией установок, работающих под давлением.

При гидравлических или пневматических испытаниях проводится внешний осмотром наружной поверхности сосуда, разъемных и сварных соединений на предмет обнаружения течи. Если нет течи, трещин, потения и сварных соединениях, падения давления по контрольному манометру, сосуд считается выдержавшим испытания.

При невозможности (по конструктивным особенностям сосудов) проведения внутреннего осмотра последний заменяют осмотром в доступных местах и пневматическим испытанием на прочность пробным давле­нием, проводимым не реже одного раза в два года.

Техническое освидетельствование аппаратов (сосудов) должно проводить лицо, ответственное в организации по надзору за техническим состоянием и эксплуатацией.

Результаты технических освидетельствований с указанием разрешенных параметров эксплуатации и следующие сроки их проведения должны быть записаны в книгу учета и освидетельствования и паспорт аппаратов (сосудов) лицом, производящим освидетельствование. Разрешение на ввод сосуда (аппарата) в эксплуатацию дается этим же лицом и записывается в паспорт сосуда.

Обслуживание установок может быть поручено лицам не моложе 18 лет, прошедшим производственное обучение и аттестацию в квалификационной комиссии и имеющим удостоверение на право обслуживания.

При эксплуатации необходимо поддерживать в исправном состоянии КИП, запорную арматуру и предохранительные устройства.

Пропускная способность предохранительных устройств (клапанов, мембран) д.б. такой, чтобы в сосуде не могло образоваться давление, превышающее рабочее на:

0,05 МПа при рабочем давлении = <0,3 МПа,

15% при рабочем давлении 0,3 – 6 МПа,

10% при рабочем давлении > 6 МПа.

При применении предохранительных мембран давление не должно превышать рабочее более, чем на 25%.

Группы опасностей сосудов и установок, работающих под давлением.

Установки, работающие под давлением, при неправильной их эксплуатации на производстве могут являться источниками взрывоопасности. С этой точки зрения источниками повышенной опасности являются: паровые и водогрейные котлы, компрессоры, воздухосборники (ресиверы), газовые баллоны, паропроводы, газопроводы, автоклавы и др.

Взрыв или возгорание газообразных или смешанных горючих химических веществ наступает при определенном содержании этих веществ в воздухе, что приводит к разрушению и повреждению зданий и сооружений. На производстве при взрыве образуется ударная волна. Степень разрушения конструкций, оборудования, машин и коммуникаций, а также степень поражения людей зависит от величины избыточного давления во фронте ударной волны ΔPф.

Нарушение герметичности сосуда опасно не только для обслуживающего персонала, но и для всех людей, находящихся в опасной зоне, а также может привести к значительным разрушениям, сопровождаться пожарами, массовыми отравлениями. При разгерметизации сосудов создаются опасные и вредные производственные факторы, зависящие от физико-химических свойств рабочей среды, и при этом возникает риск:

- травматизма и разрушений, связанных с высоким давлением газа в системе, взрывом горючих газов и веществ;

- получения термических ожогов под воздействием высоких температур;

- получения химических ожогов из-за агрессивности среды;

- радиационной опасности при использовании в установках в качестве теплоносителя радиоактивных материалов;

- удушья и отравления инертными и токсичными газами.

Как показывает анализ аварий, нарушение герметичности происходит в результате действия ряда факторов, которые можно разделить на две группы: эксплуатационные и технологические.

Эксплуатационные факторы обусловлены физико-химическими свойствами рабочего тела, параметрами его состояния, условиями эксплуатации. К ним относят: протекание побочных процессов в устройствах и установках, приводящие к ослаблению прочности конструкции; образование взрывчатых смемей; неправильную эксплуатацию сосудов.

Технологическиефакторы связаны с дефектами при изготовлении, монтаже,