設備管理_化工設備基礎(chǔ)培訓

設備基礎(chǔ)培訓 容器 化工生產(chǎn)中所用的設備雖然大小不一 形狀各異 內(nèi)部構(gòu)件千差萬別 但是它們都有一個外殼 這個外部殼體統(tǒng)稱為容器 它們一般是軸對稱的 容器是化工設備的一個基本組成部分 承受介質(zhì)壓力且與外界隔離的密閉容器稱為壓力容器 壓力容器 壓力容器必須同時具備下列三個條件 1 最高工作壓力大于或等于0 1MPa 不含液體靜壓力 2 內(nèi)直徑 非圓形截面指斷面最大尺寸 大于等于0 15m 且容積大于或等于0 025m3 3 介質(zhì)為氣體 液化氣體或最高工作溫度高于或等于標準沸點的液體 壓力容器的組成 化工廠中常用的中低壓容器大多是圓筒形容器 如圖1 1所示 它是由殼體 筒體 封頭 端蓋 法蘭 支座 接口管及人孔 圖1 1容器的結(jié)構(gòu)1 接管 2 人孔 3 封頭 4 筒體 5 支座 6 液面計手孔 視鏡等組成 這些統(tǒng)稱為化工設備通用零部件 容器結(jié)構(gòu)簡圖 圖1 1容器的結(jié)構(gòu)1 接管 2 人孔 3 封頭 4 筒體 5 支座 6 液面計 壓力容器的分類 1 按壓力性質(zhì)分 內(nèi)壓容器是指內(nèi)部承受流體的壓力 即容器內(nèi)部壓力大于外界壓力的容器 外壓容器是指外部承受流體的壓力 即容器外界壓力大于內(nèi)部壓力的容器 2 內(nèi)壓容器按其承壓大小分 低壓容器 代號L 0 1 p 1 6MPa 中壓容器代號M 1 6 p 10MPa 高壓容器 代號H 10 p 100MPa 超高壓容器 代號U p 100MPa 壓力容器的分類 3 按容器壁厚分薄壁容器是指器壁的厚度小于容器內(nèi)徑的1 10者 K D0 Di 1 2厚壁容器是指器壁的厚度大于等于容器內(nèi)徑的1 10者 即K D0 Di 1 2 式中K為直徑比 D0是圓筒外徑 Di是圓筒內(nèi)徑 4 按工作溫度分常溫容器 20 t 300 高溫容器t 300 低溫容器t 20 超低溫容器t 50 壓力容器的分類 5 根據(jù)勞動部1990年頒發(fā)的 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定分 一類容器為下列情況之一者 非易燃或無毒介質(zhì)的低壓容器 易燃或有毒介質(zhì)的低壓分離容器和換熱容器 二類容器為下列情況之一者 中壓容器 劇毒介質(zhì)的低壓容器 易燃或有毒介質(zhì)的低壓反應器和貯運器 內(nèi)徑小于1m的低壓廢熱鍋爐 搪玻璃壓力容器 三類容器為下列情形之一者 高壓 超高壓容器 劇毒介質(zhì)p V 設計壓力與容積的乘積 MPa m3的低壓容器或劇毒介質(zhì)的中壓容器 易燃或有毒介質(zhì) 且p V MP m3的中壓容器和p V 10MP m3的中壓貯運器 高壓 中壓管殼式余熱鍋爐 壓力容器用鋼 碳鋼化工中最常用的是普通碳素鋼 主要用來制造壓力 溫度都不高的容器 如Q235用于制造壓力容器的殼體和封頭等 低合金鋼其所含合金總量不超過2 5 與普通碳素鋼相比 具有高強度 高韌性和良好的可焊性 廣泛用于制造各種塔器 換熱器 容器 貯槽和管道等 低溫鋼主要用于制冷 空分和加氫設備等 低溫鋼除了具有足夠的強度指標外 更要求具有足夠韌性和其他低溫機械性能 以防脆性破裂造成嚴重事故 不銹鋼主要指在空氣 酸 水及其他強腐蝕性的介質(zhì)中耐腐蝕的鋼或者在高溫時抗氧化抗蠕變的耐熱鋼 采用不銹鋼制造壓力容器不僅能耐蝕 而且強度 塑性 低溫 高溫 機械性能也很好 但其價格約為碳鋼的20倍 一般不宜采用 不銹鋼大部分用做設備襯里和內(nèi)件或者與碳鋼組成復合鋼板制作容器 壓力容器零部件的標準化 壓力容器零部件已經(jīng)標準化 這樣既增強了容器部件的互換性 又解決了加工量小 成本高 質(zhì)量差等問題 更利于專業(yè)化大批量生產(chǎn) 我國原化學工業(yè)部 機械工業(yè)部等部門對容器零部件制定了一系列標準 容器零部件標準化的基本參數(shù)是公稱直徑和公稱壓力 公稱直徑是將壓力容器的直徑加以標準化以后的標準直徑 用 DN 表示 容器的公稱直徑是它的內(nèi)徑 管子的公稱直徑既不是它的內(nèi)徑也不是它的外徑 而是與兩者相近的某一個數(shù)值 故而是一個 名義 直徑 采用無縫鋼管制做筒體時其外徑為公稱直徑 公稱壓力是為了設計 制造和使用方便而人為地規(guī)定一個標準壓力 它分為若干標準壓力等級 從而使容器的壁厚和部件標準化 用 PN 表示 中低壓范圍分為0 25 0 6 1 0 2 5 4 0 5 0MPa 法蘭的公稱直徑和公稱壓力是根據(jù)與之相配的容器或管子的標準面制定的 壓力容器基本要求 化工生產(chǎn)的特殊性要求壓力容器一般要滿足化工工藝要求 二是安全可靠 結(jié)構(gòu)合理 1 強度壓力容器所有零部件都應有足夠的強度 以保證化工生產(chǎn)的安全運行 2 剛性壓力容器要求有足夠的剛性和穩(wěn)定性 3 耐久性壓力容器的耐久性要求有足夠的耐蝕性 耐疲勞 耐蠕變及抗斷裂等性能 4 密封性在使用 安裝和檢修中應密切關(guān)注壓力容器的密封 防止泄漏 5 制造 操作和運輸要方便在保證壓力容器安全可靠的前提下 應盡可能減少貴重材料的消耗 盡量降低維護操作費用 容器附件 化工容器除了有筒體 封頭等主要部件外還有一些附件 這些附件包括法蘭連接結(jié)構(gòu) 容器的開孔連接結(jié)構(gòu) 開孔補強以及容器的支座 法蘭連接1 能保證在工作溫度和工作壓力下嚴密不漏 2 有足夠的強度不因可拆連接的存在而削弱設備本身的強度 3 能迅速并多次地拆開和裝配 4 成本低廉 適于大量生產(chǎn) 容器附件 圖1 11法蘭連接結(jié)構(gòu) 法蘭連接由一對法蘭 數(shù)個螺栓螺母合一個墊片組成 如圖1 11所示 當法蘭連接與容器殼體 封頭或管道連接時則形圖1 11法蘭連接結(jié)構(gòu)成 法蘭螺栓墊片連接系統(tǒng) 所以 法蘭不是獨立的承載元件 法蘭連接的失效判據(jù)應以防止 泄漏 為原則 即與系統(tǒng)的剛度和強度相關(guān)聯(lián) 法蘭連接的密封機理 1 密封機理如圖1 12所示 將法蘭的壓緊面和墊片的表面放大 可以看到兩者表面都是凸凹不平的 擰緊螺栓 使其在法蘭上產(chǎn)生壓緊力并通過法蘭的壓緊面擠壓墊片 使墊片變形填滿壓緊面間凹凸不平的空隙 即壓緊面和墊片之間構(gòu)成無數(shù)曲折的 毛細管 使介質(zhì)通過時的阻力非常大 從而阻止介質(zhì)的泄漏 圖1 12密封面與墊片之間的接觸 影響密封的主要因素 1 螺栓預緊力 2 墊片性能 3 密封面的型式和表面性能 4 法蘭剛度 5 操作條件 法蘭的結(jié)構(gòu)型式 1 整體連接法蘭與法蘭頸部為一整體或法蘭與容器或管道的連接可視為整體結(jié)構(gòu) 圖1 13整體法蘭結(jié)構(gòu) 法蘭的結(jié)構(gòu)型式 2 活套法蘭法蘭不直接連接在容器或管道上 而是活套在設備接口管和接管的邊緣或卷邊上 有時也可采用螺紋連接 圖1 14活套法蘭 法蘭的結(jié)構(gòu)型式 3 任意式法蘭一般指借予整體法蘭與活套法蘭之間的法蘭 這種法蘭是在法蘭上加工出坡口 套在筒體或管道上 然后將兩者焊在一起 但并不全焊透 圖1 15任意式法蘭 法蘭密封面型式及墊片 1 平面型密封面2 凹凸型密封面3 榫槽型密封面4 錐形密封面5 梯形槽型密封面 圖1 16法蘭密封面結(jié)構(gòu) 墊片的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)型式 密封性能的好壞與墊片的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)型式有很大的關(guān)系 因為密封作用就是靠壓緊力使墊片產(chǎn)生變形而達到的 材料要求它能耐腐蝕 耐溫度和壓力的波動 具有良好的變形能力和回彈能力 常用的墊片按材質(zhì)可分為非金屬和金屬以及金屬 非金屬組合等三大類非金屬材料墊片有橡膠板 石棉橡膠板 石棉板 紙質(zhì)板和各種塑料的成型墊片等 金屬墊片常用的有銅 軟鋼 鋁 蒙乃爾合金鋼等 金屬 非金屬組合墊片常用的有金屬包墊片 金屬纏繞墊片和帶骨架的非金屬墊片等 常用墊片的截面形狀 圖1 17常用墊片截面形狀 為了安裝 檢修 防腐 清洗的需要 常在設備上開設人孔 手孔 手孔 人孔與視鏡 圖1 23手孔 圖1 24回轉(zhuǎn)蓋快開人孔 視鏡視鏡除了用于觀察設備內(nèi)部介質(zhì)工作情況外 也可用作物料液面指示鏡 圖1 25視鏡 壓力試驗與致密性試驗 壓力容器經(jīng)制成或檢修后 在交付使用前 須進行高于工作壓力條件下的壓力試驗 容器在制造過程中 從材料選取 加工焊接 組裝 直到熱處理 對原材料和各工序雖然都有工序檢查和檢驗 但因檢查方法及范圍的局限性 可能存在材料缺陷和制造工藝缺陷 因而有必要在容器制造或檢修完畢后進行壓力試驗 這是一種直觀性的綜合檢驗 檢驗技術(shù)包括 焊縫缺陷的檢驗 設備結(jié)構(gòu)的檢驗 壓力試驗和致密性試驗等 壓力容器的維護和檢修 壓力容器在化工生產(chǎn)中數(shù)量多 工作條件復雜 危險性大 壓力容器的正確使用1 啟用壓力容器 一定要檢查各閥門的開關(guān)狀態(tài) 壓力表的數(shù)值 安全閥和報警裝置的靈敏性 2 在開關(guān)進 出口閥門時 要核實無誤后才能操作 操作要平穩(wěn) 閥門的開啟與關(guān)閉應緩慢進行 使容器有一個預熱過程和平穩(wěn)升降過程 嚴防容器驟冷驟熱而產(chǎn)生較大的溫差應力 3 壓力容器不得超壓 超溫 超負荷運行 定時查看壓力表 流量表 溫度表的讀數(shù) 注意設備內(nèi)的工藝參數(shù)變化 發(fā)現(xiàn)異常應及時調(diào)整至工藝控制指標范圍以內(nèi) 4 當容器的主要受壓元件發(fā)生裂紋 鼓包 變形 容器進出發(fā)生火災或相鄰設備管道發(fā)生故障 安全附件失效 接管管件斷裂 緊固件損壞等情況之一 應立即采取安保措施并及時向有關(guān)領(lǐng)導報告 維護檢查主要內(nèi)容 維護檢查主要使運行中及停車后的維護和檢查 1 設備操作記錄 觀察 對比 分析 2 壓力變化 堵塞 泄漏 3 溫度變化 觸感 儀表 4 流量變化 查看儀表 5 外觀檢查 保溫層 防腐層 各部連接螺栓 主體 支架附件 基礎(chǔ) 6 外部泄漏 嗅 聽 看 維護檢查安全要點 1 操作人員應熟悉工作場地內(nèi)的設備 管道內(nèi)物料的性質(zhì) 防止發(fā)生燃燒 爆炸 灼傷和中毒等事故 2 凡是在易燃 易爆 易中毒 易灼傷的情況下對設備進行維護檢查和應急修理 要嚴格遵守有關(guān)的安全規(guī)定 3 必要場所要帶防毒面具 防護眼鏡 穿戴橡膠防護服和靴子等 4 對運行中的壓力設備 一般不得強行上緊其各部連接螺栓 以防拉斷螺栓 噴出介質(zhì) 5 在高處進行維護檢查要符合高空作業(yè)安全要求以及起重場所的安全 6 使用放射性物質(zhì)要嚴格遵守有關(guān)安全規(guī)定 用放射線檢查時必須做好勞動保護 7 要熟悉維護檢查場所防火 滅火器材存放的位置和正確使用方法 壓力容器泄漏原因及修理方法 化工生產(chǎn)一般是在氣相和液相下進行 介質(zhì)需用管道輸送 在生產(chǎn)和輸送過程中 由于設備和管道密封不良 腐蝕嚴重或操作不當?shù)仍?往往造成物料泄漏 泄漏通常有四種類型 靜密封點泄漏 焊接點泄漏 腐蝕和磨損引起的泄漏及鑄件缺陷泄漏 典型泄漏原因及修理方法如下 1 對高溫 高壓下密封連接結(jié)構(gòu)選擇不當對于受高溫高壓的法蘭 墊片 螺栓等即使正確操作 緊固很好 仍然泄漏不止或由于熱應力等經(jīng)常發(fā)生泄漏 這就需要重新研究法蘭 墊片 螺栓等的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)等是否合理 另外 高壓密封連接件有著極高的配合要求 不能調(diào)配 金屬墊片不允許重復使用 以保持配合嚴密性從而減少泄漏 2 由于管系的熱應力等異常應力而引起的法蘭或螺栓損傷這種損傷使墊片受壓面發(fā)生變化而產(chǎn)生泄漏 修理方法是增加管系的可撓性 3 連接件的熱膨脹不均勻由于法蘭 墊片 螺栓的熱膨脹不均 法蘭部位易產(chǎn)生溫度梯度 也易發(fā)生泄漏 因此要緩和法蘭部位的溫度梯度 均化熱膨脹 典型泄漏原因及修理方法如下 4 法蘭剛性不足 墊片配合面產(chǎn)生缺陷原因是法蘭變形后 不能均勻的壓緊墊片壓面而產(chǎn)生泄漏 修理方法是提高法蘭的剛性 降低墊片系數(shù) 也稱殘余比壓系數(shù) 即工作密封比壓與被密封介質(zhì)壓力的比值 5 法蘭平行不好中心偏差由安裝不當或機械損傷使墊片與密封面不貼合處泄漏 修理方法是重點加工墊片配合面或更換法蘭 校正法蘭的平行性和中心線 6 螺栓強度不夠 松動或腐蝕由于高溫螺栓易發(fā)生蠕變或因振動 熱變化 應力緩和而松動 另外螺栓外部易產(chǎn)生腐蝕從而發(fā)生泄漏 修理方法是更換螺栓材質(zhì) 增大螺栓尺