Правила по охране труда для компрессорных установок. Инструкция по безопасному обслуживанию компрессорной установки

Теплообменники – это устройства, которые служат для передачи тепла от теплоносителя (горячего вещества), к веществу холодному (нагреваемому). В качестве теплоносителей могут использоваться газ, пары или жидкость. На сегодняшний день наиболее широкое распространение из всех видов теплообменников получили кожухотрубные. Принцип работы кожухотрубчатого теплообменника заключается в том, что горячий и холодный теплоносители движутся по двум различным каналам. Процесс теплообмена происходит между стенками этих каналов.

Теплообменный агрегат

Виды и типы кожухотрубных теплообменников

Теплообменник – достаточно сложное устройство, и существует множество его разновидностей. Кожухотрубные теплообменники относятся к виду рекуперативных. Деление теплообменников на виды производится в зависимости от направления движения теплоносителя. Они бывают:

• перекрестноточными;
• противоточными;
• прямоточными.

Кожухотрубные теплообменники получили такое название потому, что тонкие трубки, по которым движется теплоноситель, находятся в середине основного кожуха. От того, какое количество трубок находится в середине кожуха, зависит то, с какой скоростью будет двигаться вещество. От скорости движения вещества будет зависеть, в свою очередь, коэффициент теплопередачи.

Для изготовления кожухотрубных теплообменников используются легированные и высокопрочные стали. Такие виды сталей используется потому, что данные устройства, как правило, работают в крайне агрессивной среде, которая способна вызывать коррозию.
Теплообменники разделяются также на типы. Производят следующие типы данных устройств:

• c температурным кожуховым компенсатором;
• c неподвижными трубками;
• c U-образными трубками;
• c плавающей головкой.

Преимущества кожухотрубных теплообменников

Кожухотрубные агрегаты в последнее время пользуются высоким спросом, и большинство потребителей предпочитают именно данный тип агрегата. Такой выбор не случаен – кожухотрубные агрегаты имеют множество достоинств.

Теплообменник

Основным, и наиболее весомым достоинством является высокая стойкость данного типа агрегатов к гидроударам. Большинство производимых сегодня видов теплообменников таким качеством не обладают.

Вторым преимуществом является то, что кожухотрубные агрегаты не нуждаются в чистой среде. Большинство приборов в агрессивных средах работают нестабильно. Например, пластинчатые теплообменники таким свойством не обладают, и способны работать исключительно в чистых средах.
Третьим весомым преимуществом кожухотрубных теплообменников является их высокая эффективность. По уровню эффективности его можно сравнить с пластинчатым теплообменником, который по большинству параметров является наиболее эффективным.

Таким образом, можно с уверенностью говорить о том, что кожухотрубные теплообменники являются одними из самых надежных, долговечных и высокоэффективных агрегатов.

Недостатки кожухотрубных агрегатов

Несмотря на все плюсы, данные устройства имеют и некоторые недостатки, о которых также стоит упомянуть.

Первый, и наиболее значительный недостаток – большие размеры. В некоторых случаях от использования таких агрегатов приходится отказываться именно из-за крупных габаритов.

Второй недостаток – высокая металлоемкость, которая является причиной высокой цены кожухотрубных теплообменников.

Теплообменники, в том числе и кожухотрубные, устройства довольно «капризные». Рано или поздно им требуется ремонт, а он влечет за собой определенные последствия. Наиболее «слабая» часть теплообменника – трубки. Именно они чаще всего и являются источником проблемы. При проведении ремонтных работ обязательно следует учитывать, что в результате любого вмешательства может уменьшиться теплообмен.

Зная эту особенность агрегатов, большинство опытных потребителей предпочитает приобретать теплообменники с «запасом».

История кожухотрубных теплообменников

Впервые аппараты такого рода были разработаны в самом начале ХХ века, когда у тепловых станций возникла потребность в теплообменниках, обладающих большой поверхностью теплообмена, и способных работать при достаточно высоком давлении.

Сегодня кожухотрубные теплообменники используются в качестве подогревателей, конденсаторов и испарителей. Опыт многолетней эксплуатации, многочисленные конструкторские разработки привели к значительному усовершенствованию их конструкции.

Тогда же, в начале прошлого века, кожухотрубные теплообменники начали широко применять и в нефтяной промышленности. Тяжелые условия нефтепереработки требовали нагреватели и охладители нефтяной массы, конденсаторы и испарители для отдельных фракций сырой нефти и органических жидкостей.

Высокие температура и давление, при которых работала аппаратура, свойства самой нефти и ее фракций приводили к быстрому загрязнению отдельных частей аппаратов. В связи с этим теплообменники должны были обладать такими конструктивными особенностями, которые бы обеспечивали легкость их очистки и при необходимости - ремонта.

Варианты исполнения

Со временем кожухотрубные теплообменники получили широчайшее применение. Это определялось простотой и надежностью конструкции, а также большим числом возможных вариантов исполнения, подходящих для различных условий эксплуатации, в том числе:

вертикальное или горизонтальное исполнение теплообменника, кипение или конденсация, однофазные потоки теплоносителя на горячей или холодной стороне аппарата;

возможный рабочий диапазон давлений от вакуума до довольно высоких значений;

возможность изменения перепадов давления в широких пределах по обеим сторонам теплообменной поверхности как следствие большого числа вариантов конструкций.

возможность удовлетворения требований по термическим напряжениям, не повышая существенно стоимость аппарата;

размеры аппаратов - от маленьких до самых больших, до 6000 м²;

материалы могут быть подобраны в зависимости от требований к коррозии, давлению и температурному режиму, с учетом их соответствующей стоимости;

поверхности теплообмена могут быть использованы как внутри труб, так и снаружи;

возможность доступа к пучку труб для их ремонта или очистки.

Однако широкие области применения кожухотрубных теплообменников при подборе наиболее подходящих вариантов для каждого конкретного случая не должны исключать и поиск альтернативных вариантов.

Составные части

Составные части кожухотрубных теплообменников: пучки труб, укрепленные в трубных решетках, крышки, кожухи, патрубки, камеры и опоры. Трубное и межтрубное пространства в них чаще всего разделены перегородками.

Принципиальные схемы и типы

Принципиальные схемы наиболее широко распространенных типов кожухотрубных теплообменников представлены на рисунке:

Кожух теплообменника - это труба, сваренная из стальных листов. Различие кожухов состоит главным образом в способе соединения корпуса с трубной решеткой и с крышками. Толщину стенки кожуха выбирают в зависимости от рабочего давления среды и его диаметра, но в основном принимают не менее 4 мм. К кромкам кожуха посредством фланцев приваривают крышки или днища. Снаружи к кожуху крепятся опоры аппарата.

В кожухотрубных теплообменниках общее эффективное сечение межтрубного пространства обычно больше в 2-3 раза, чем соответствующее сечение труб. Поэтому независимо от разности температур теплоносителей и их фазового состояния общий коэффициент теплопередачи лимитируется поверхностью межтрубного пространства и остается невысоким. С целью его повышения устанавливают перегородки, что увеличивает скорость теплоносителя и повышает эффективность теплообмена.

Пучок труб закрепляется в трубных решетках различными методами: с помощью разбортовки, развальцовки, запайки, заварки или сальниковыми креплениями. Трубные решетки привариваются к кожуху (Тип 1 и 3), либо зажимаются болтами между фланцами крышки и кожуха (Тип 2 и 4), или же соединяются болтами лишь с фланцем (Тип 5 и 6). В качестве материала для решетки используется обычно листовая сталь, толщина которой должна быть не меньше 20 мм.

Данные теплообменники различаются по конструкции: жесткой (Тип 1 и 10), полужесткой (Тип 2, 3 и 7) и нежесткой (Тип 4, 5, 6, 8 и 9), по способу движения теплоносителя - многоходовые и одноходовые, прямоточные, поперечноточные и противоточные, и по способу расположения - вертикальные, горизонтальные и наклонные.

На рисунке Тип 1 представлен одноходовой теплообменник жесткой конструкции с прямыми трубками. Кожух жестко связан с трубками решетками, возможность компенсации тепловых удлинений отсутствует. Конструкция таких аппаратов проста, но их можно применять только при не очень большой температурной разности между пучком труб и корпусом (до 50°C). Кроме того, коэффициент теплопередачи в аппаратах такого типа низок, потому что скорость теплоносителя в межтрубном пространстве невысока.

В кожухотрубных теплообменниках сечение межтрубного пространства обычно в 2-3 раза больше, чем соответствующее сечение труб. Поэтому на общий коэффициент теплопередачи влияет не столько разность температур теплоносителей или их фазовое состояние, напротив, он лимитируется поверхностью межтрубного пространства и остается невысоким. С целью его повышения в межтрубном пространстве делают перегородки, что несколько увеличивает скорость теплоносителя и тем самым повышает эффективность теплообмена.

Перегородки, установленные в межтрубном пространстве, увеличивая скорость теплоносителя, повышают коэффициент теплоотдачи.

В парожидкостных теплообменниках обычно в межтрубном пространстве пропускают пар, а жидкость идет по трубам. При этом разность температур труб и стенки корпуса обычно очень велика, что требует установки различного вида компенсаторов. В этих случаях используют линзовые (Тип 3), сильфонные (Тип 7) сальниковые (Тип 8 и 9), компенсаторы.

Однокамерные теплообменники с W - или чаще U -образными трубами также эффективно устраняют тепловые напряжения в металле. Их целесообразно использовать при высоких давлениях теплоносителей, так как в аппаратах высокого давления крепление труб в решетках - операции дорогие и технологически сложные. Однако теплообменники с гнутыми трубами также не получили широкого распространения в связи с трудностью получения труб с различными радиусами изгиба, сложностью замены гнутых труб и проблемами, возникающими при их очистке.

Конструкция теплообменника, предусматривающая жесткое крепление одной трубной решетки и свободное перемещение второй, более совершенна. В этом случае устанавливается дополнительная внутренняя крышка, которая относится непосредственно к трубной системе (Тип 6). Незначительное удорожание аппарата, связанное с увеличением диаметра корпуса и изготовлением второго, дополнительного, днища, оправдывается надежностью в эксплуатации и простотой конструкции. Такие аппараты называют теплообменниками «с плавающей головкой».

Теплообменники поперечного тока (Тип 10) отличает повышенный коэффициент теплоотдачи, так как теплоноситель в межтрубном пространстве движется поперек пучка труб. В некоторых видах таких теплообменников при использовании в межтрубном пространстве газа, а в трубах - жидкости, коэффициент теплоотдачи дополнительно повышают, применяя трубы с поперечными ребрами.

Принцип действия кожухотрубных теплообменников:

Виды кожухотрубных теплообменников:

подогреватели водоводяные;
охладители воды и масел компрессоров и дизелей;
подогреватели пароводяные;
маслоохладители различных типов турбин, гидравлических прессов, насосных и компрессорных систем, силовых трансформаторов;
охладители и подогреватели воздуха;
охладители и подогреватели пищевых сред;
охладители и подогреватели, использующиеся в нефтехимии;
подогреватели воды в бассейнах;
испарители и конденсаторы холодильных установок.

Сфера и область применения

Кожухотрубные теплообменники применяются в промышленных морозильных установках, в нефтехимической, химической и пищевой отраслях, для тепловых насосов в системах водоочистки и канализации.

Кожухотрубные теплообменники находят применение в химической и тепловой промышленности для теплообмена между жидкостными, газо- и парообразными теплоносителями в термохимических процессах, и сегодня являются наиболее широко распространенными аппаратами.

Преимущества:

Надежность кожухотрубных теплообменников в эксплуатации:

Кожухотрубные теплообменные аппараты с легкостью выдерживают резкие изменения температуры и давления. Пучки труб не разрушаются при вибрации и гидравлических ударах.

Слабая загрезняемость аппаратов

Трубы этого типа теплообменников загрязняются мало и их можно довольно легко очистить кавитационно-ударным методом, химическим, или - для разборных аппаратов- механическим способами.

Длительный срок службы

Срок службы довольно длительный - до 30 лет.

Адаптируемость к различным средам

Кожухотрубные теплообменники, применяемые сегодня в промышленности, адаптированы к самым различным технологическим средам, в том числе к санитарной, морской и речной воде, нефтепродуктам, маслам, химически активным средам, и даже самые агрессивные среды практически не снижают надежность теплообменных аппаратов.

Компрессор (от лат. Compression - сжатие) - это машина для получения сжатого воздуха, является энергетическим источником для приведения в действие многих технологических процессов, пневматических инструментов и механизации других трудоемких видов работ.

Компрессоры являются основным типом машин для создания высокого давления (до 2000 кг / см2). Они бывают стационарными и передвижными. Передвижные компрессоры бывают прицепные, переносные или такие, которые монтируются на шасси автомобиля.

Требования, к безопасной эксплуатации компрессорных установок определены Правилами устройства и безопасной эксплуатации стационарных установок воздуховодов и газопроводов.

Каковы причины аварий при эксплуатации компрессорных установок?

При эксплуатации компрессорных установок может произойти взрыв, основными причинами которого являются:

неправильный монтаж, неудовлетворительное обслуживание и содержание;

перегрева стенок компрессора вследствие повышения температуры сжатого воздуха;

нарушения работы системы смазки, низкое качество смазочных веществ, возгорание и взрыв паров смазочных веществ, самовоспламенение газовоздушной смеси;

превышение допустимого давления;

засасывания загрязненного воздуха;

накопления нагара, отложения окислов железа в холодных частях системы;

неисправность контрольного манометра, предохранительных клапанов и других приборов безопасности;

возникновения зарядов статического электричества на корпусе при интенсивном расходовании сжатого воздуха.

Наиболее распространенной причиной аварий компрессоров является повышение расчетного давления и температуры, что приводит к изменению структуры металла, нарушение его механической целостности, а затем и к взрыву.

Какие приборы безопасности контролируют работу компрессоров?

Контроль и регулирование величины давления сжатого воздуха в компрессоре осуществляется предохранительными клапанами, которые устанавливаются на всех ступенях сжатия и автоматическим регулятором давления, который при превышении допустимого давления переводит компрессор на холостой ход.

Предохранительные клапаны автоматически снижают давление до нормального и выпускают избыток воздуха в атмосферу. Давление воздуха (при рабочем от 3 до 60 атм.) Регулируется так, чтобы не превышать рабочий более 15%. Предохранительные клапаны проверяются под давлением один раз в месяц. Один раз в 6 месяцев испытываются все манометры контрольным манометром, который в свою очередь проверяется один раз в год.

Требования безопасности относятся к обслуживанию компрессорных установок?

Всем работникам, обслуживающих компрессорные установки, выдается инструкция по безопасной их эксплуатации. К обслуживанию компрессорных установок допускаются лица не моложе 18 лет, имеющие удостоверение на право их эксплуатации, соответствующее состояние здоровья и знания по вопросам промышленной и пожарной безопасности.

Перед началом работы машинист обязан убедиться в исправности установки, проверить систему смазки, охлаждения и осуществить пуск в соответствии с Инструкцией.

Перед пуском компрессора в работу необходимо установить продувочные краны холодильника и воздухосборника, а также раздаточный вентиль в положение "Открыто". Включив двигатель проверить работу компрессора на холостом ходу, закрыть сначала раздаточный вентиль, а затем продувочные краны. После этого с помощью раздаточного вентиля или продувочных кранов отрегулировать рабочее давление воздуха в воздухосборнике (ресивере).

При работе компрессорных установок обслуживающий персонал ведет ежесменный запись о расходе компрессорного масла. Расход масла для смазывания цилиндров и сальников контролируется каждую смену. Она не должна превышать величину, указанную в заводской инструкции.

Хранят масло в помещении компрессорной установки только в специальном оцинкованной посуде с надписью "Чистый компрессорное масло" в количестве, не превышающем недельной потребности.

Обслуживающий персонал во время работы компрессорной установки масс контролировать:

давление и температуру воздуха после каждой ступени сжатия и после холодильников;

непрерывность поступления в компрессоры и холодильники охлаждающей воды;

давление, температуру и уровень масла в системе смазки.

В журнале работы машинист должен записывать время пуска и остановки компрессора, причину остановки, проведенные периодические проверки предохранительных клапанов и манометров, спуск конденсата и масла и т. Д.

Журнал работы проверяется и ежесуточно подписывается лицом, ответственным за безопасную эксплуатацию компрессорной установки. На каждую компрессорную установку, находящуюся в работе, должна быть заведена техническая документация в соответствии с Правилами и других регламентов.

В каких случаях следует немедленно остановить компрессор?

Компрессорную установку немедленно останавливают в случаях, если:

манометры на любой степени компрессии показывают давление, превышающее допустимый предел;

манометр системы смазки механизма движения показывает давление, ниже допустимой нижней границы;

внезапно прекратилась подача воды для охлаждения;

ощутимые стуки, удары в компрессоре или в двигателе, выявлены другие неисправности, которые могут привести к аварии;

температура сжатого воздуха выше предельно допустимую норму, установленную паспортными данными;

имеющийся запах горения или дыма из компрессора или электродвигателя; заметно возрастает уровень вибрации компрессора или электродвигателя. При появлении неисправности даже в одном из приборов безопасности, компрессор не может быть запущен в работу. Во время перерыва в работе компрессорную установку необходимо остановить.

Устранять любую неисправность, обнаруженную на контрольно-измерительных приборах, разрешается только в присутствии лица, несущего полную ответственность за безопасную эксплуатацию компрессорной установки.

Операции необходимо выполнить перед началом работы компрессоров?

Перед началом работы необходимо проверить состояние и надежность крепления арматуры, защитного заземления, контрольно-измерительных и сигнальных приборов, а также наличие и исправность пломб на предохранительных клапанах, манометрах и другой аппаратуре, которая должна быть опломбирована.

Каждый предохранительный клапан компрессорной установки должен быть отрегулирован и опломбирован, иметь устройство для его принудительного открывания во время работы, натяжные гайки пружинных предохранительных клапанов также должны быть опломбированы. Груз рычажных предохранительных клапанов после регулировки закрепляют, закрывают металлическими, кожухами и опломбировывают. После регулировки предохранительных клапанов необходимо составить соответствующий акт.

Относительная влажность воздуха, засасывается в компрессор, не может превышать 60%. До подачи воздуха в цилиндры компрессора, его необходимо очистить от пыли, брызг масла, водяного пара и других загрязнений. Попадание загрязненного воздуха в компрессор ведет к трению, что образует заряд статического электричества. Длина искры при этом может достигать 20 мм. Защитой от статического электричества предусмотрено устройство заземления.