Действие предохранительных устройств их классификация. Предохранительные устройства регуляторов и фильтры. Предохранительные устройства технологического оборудования

По существующим требованиям безопасности ни одна машина, станок или оборудование не могут считаться пригодными для выполнения работ, если они не имеют предохранительных защитных устройств на случай аварийных режимов. В основу предохранительных устройств положен принцип отключения оборудования при выходе контролируемого параметра (давление, температура, усилие, перемещение и т.д.) за допустимые пределы.

Принципиальные решения и конструктивное оформление предохранительных устройств разнообразны и зависят от особенностей данного оборудования и технологического процесса.

В зависимости от природы возникновения опасного производственного фактора все предохранительные устройства можно подразделить на четыре группы:

Предохранители от механических перегрузок;

Предохранители от перемещения частей машины за установленные габариты;

Предохранители от превышения давления и температуры;

Предохранители от увеличения силы электрического тока свыше допустимых пределов.

Для защиты от механических перегрузок и предотвращения, связанных с этим аварий, используют муфты, ограничители грузоподъемности, регуляторы частоты вращения, срезаемые штифты и шпильки. В сельскохозяйственных машинах широко распространены фрикционные муфты, в которых давление между поверхностями трения создается пружинами, отрегулированными на передачу предельного момента. Муфта срабатывает при перегрузках рабочего органа. Грузоподъемные механизмы снабжают ограничителями грузоподъемности, что исключает опасную перегрузку во время подъема и перемещения груза.

Простейший тип грузового рычажного ограничителя показан на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – Схема работы грузового рычажного ограничителя грузоподъемности

При перегрузках крана усилие Р от нажатия ветвей грузового каната 1 превысит величину уравновешивающего момента от груза 4. Рычаг 3 повернется, а его правый конец нажмет на рычаг конечного выключателя 5 и разомкнет цепь управления электродвигателя. Момент срабатывания регулируют передвижением груза G по рычагу. Механизм срабатывает, если будет соблюдаться условие:

Если шкивы и шестерни фиксируются на приводном валу с помощью предохранительных штифтов или шпилек, то при превышении допустимых нагрузок они срезаются и шкив (шестерня) вращается на валу вхолостую. Для возобновления работы механизма необходимо заменить срезанную шпильку (штифт).

Регуляторы частоты вращения работают по принципу автоматического ограничения подачи топлива в цилиндр двигателя и предотвращают опасное нарастание оборотов при неисправностях топливоподающих устройств в двигателях внутреннего сгорания.

Для защиты от перехода движущихся частей машины за установленные пределы и предотвращения, связанных с этим поломок машин, используют концевые выключатели (ограничители хода), остановы, захваты и упоры. Концевые выключатели широко применяют в грузоподъемных механизмах для ограничения пути движения груза как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, на металлорежущих станках – для выключения движения суппорта, для изменения направления движения рабочего органа и т.д.

Для предупреждения аварий (взрывов) механизмы, работающие под давлением пара, газа или жидкости выше атмосферного, снабжают предохранительными устройствами в виде клапанов и мембран. Все паровые котлы, гидравлические и пневматические системы снабжают предохранительными клапанами, которые при превышении давления сверх установленных норм открываются и тем самым сбрасывают избыточное давление пара, жидкости или газа (воздуха).

Конструкции клапанов различны, но назначение у них одно – предупредить аварию и не допустить несчастный случай с обслуживающим персоналом.

Если пренебречь массами рычагов клапанов, то условие, при котором рычажный клапан начнет открываться, будет иметь вид:

(3.7)

а для пружинного клапана:

(3.8)

где a – коэффициент расхода пара через клапан; Н – предельное рабочее давление в сосуде, Па; G – масса подвижного груза, кг; Т – усилие пружины, Н; , – плечи рычага, м; d – диаметр отверстия, м.

Предохранительные клапаны могут эффективно защищать оборудование только при условии, что давление будет нарастать сравнительно медленно, не потребуется большей степени герметичности и не будет коррозионного воздействия среды. В условиях, когда работоспособность предохранительного клапана недостаточна, применяют предохранительные мембраны. На изготовление мембраны идет тонкая металлическая пластина, толщина которой должна быть такой, чтобы при давлении свыше допустимых пределов произошел ее разрыв и разрывная волна вышла в атмосферу.

Предохранительные устройства такой конструкции установлены на некоторых моделях пенных огнетушителей. Для котельных установок мембрану изготовляют из листового асбеста. Конструкция и размеры мембраны должны быть такими, чтобы после ее разрыва была исключена возможность дальнейшего повышения давления в сосуде.

На рисунке 3.5 изображена схема работы предохранительного водяного затвора низкого давления, устанавливаемого на ацетиленовых генераторах для предотвращения их взрыва. При обратном ударе взрывчатая смесь попадает в затвор, при этом часть воды вытесняется по газоотводной трубке 4. Когда обнаружится конец трубки 5, газ начнет выходить в атмосферу. После того как избыток газа выйдет по трубке 5 и давление упадет, затвор начнет нормально работать.

Большую опасность представляет появление электрического тока на частях оборудования, которые при нормальных режимах не находятся под напряжением. Для предотвращения нарастания тока до опасных величин на частях оборудования применяют плавкие предохранители. При достижении силы тока сверх установленных пределов предохранитель расплавляется и прерывает электрическую цепь. На более ответственных установках для защиты применяют автоматические отключатели.

Рисунок 3.5 – Схема работы водяного затвора низкого перепада давления: а) при нормальной работе; б) при обратном ударе; 1 – корпус; 2 – воронка; 3 – запорный клапан; 4 – газоотводящая трубка; 5 – предохранительная трубка; 6 – контрольный клапан

Изм. №1 6.2.1 Предохранительные устройства должны устанавливаться на оборудовании и трубопроводах, давление в которых моет превысить рабочее как за счет происходящих в них физических и химических процессов, так и за счет внешних источников повышения давления, рассчитанных с учетом условий, указанных в п.2.1.7.

Если давление в оборудовании или трубопроводах не может превысить рабочее, то установка предохранительных устройств не требуется.

Это обстоятельство должно быть обосновано в проекте.

Оборудование первого контура и страховочный корпус должны быть рассчитаны на нагрузки, возникающие при разгерметизации корпуса реактора и истечении теплоносителя в страховочный корпус.

Все отсекаемые с двух сторон участки оборудования и трубопроводов с однофазной средой (вода, жидкий металл), которые могут прогреваться любым способом, должны быть оснащены предохранительными устройствами.

6.2.2. Количество предохранительных устройств, их пропускная способность, уставка на открытие (закрытие) должны быть определены проектной (конструкторской) организацией таким образом, чтобы давление в защищаемом оборудовании и трубопроводе при срабатывании этой арматуры не превышало рабочее на 15% (с учетом динамики переходных процессов в оборудовании и трубопроводах и динамики и времени срабатывания предохранительной арматуры) и не вызывало недопустимых динамических воздействий на предохранительную арматуру.

Допускается учитывать при расчете динамики роста давления в защищаемом оборудовании и трубопроводах опережающее срабатывание аварийной защиты атомной энергетической установки.

Для систем с возможным кратковременным локальным повышением давления (например, при химическом воздействии жидкометаллического теплоносителя и воды) допускается местное повышение давления, при котором должны срабатывать предохранительные устройства (с учетом гидравлического сопротивления на участке от места повышения давления до предохранительных устройств). Такая возможность должна быть предусмотрена в проекте и обоснована расчетом на прочность.

6.2.3. В оборудовании и трубопроводах с рабочим давлением до 0,3 МПа допускается превышение давления не более, чем на 0,05 МПа.

Возможность повышения давления на указанное значение должна быть подтверждена расчетом на прочность соответствующего оборудования и трубопроводов.

6.2.4. Если предохранительное устройство защищает несколько связанных между собой единиц оборудования, то оно должно выбираться и настраиваться исходя из меньшего рабочего давления для каждой из этих единиц оборудования.

6.2.5 Конструкция предохранительных устройств должна обеспечивать ее закрытие после срабатывания при достижении давления не ниже 0,9 рабочего давления, по которому выбиралась уставка на срабатывание этой арматуры.

Указанное требование не распространяется на предохранительные мембраны и гидрозатворы.

6.2.6. Уставка на посадку импульсно-предохранительных устройств с механизированным (электромагнитным или другим) приводом должна устанавливаться проектной (конструкторской) организацией исходя из конкретных условий работы оборудования и трубопроводов.

6.2.7. Количество предохранительной арматуры и (или) предохранительных мембран с принудительным разрывом, устанавливаемых для защиты оборудования и трубопроводов групп А и В, должно быть больше количества, определенного по п. 6.2.2, не менее, чем на одну единицу.

Указанное требование не распространяется на мембраны прямого разрыва и гидрозатворы.

Изм. №1 6.2.8. Расчет пропускной способности предохранительных устройств должен проводиться в соответствии с требованиями нормативных документов Госатомнадзора России.

Пропускная способность предохранительных устройств должна проверяться при соответствующих испытаниях головного образца данной конструкции, проводимых предприятием-изготовителем предохранительной арматуры.

6.2.9. При выборе количества и пропускной способности предохранительных устройств должна учитываться суммарная производительность всех возможных источников давления с учетом анализа проектных аварий, способных привести к повышению давления.

6.2.10. На напорных трубопроводах между поршневым насосом, у которого нет предохранительного клапана, и запорным органом должен быть установлен предохранительный клапан, исключающий возможность повышения давления в трубопроводах выше рабочего.

6.2.11. Установка запорной арматуры между предохранительным устройством (мембраной или другим защитным устройством по п.2.1.7) и защищаемым ею оборудованием или трубопроводом, а также на отводящих и дренажных трубопроводах предохранительной арматуры не допускается.

Допускается установка запорной арматуры перед импульсными клапанами импульсных предохранительных устройств (ИПУ) и после этих клапанов, если ИПУ снабжены не менее, чем двумя импульсными клапанами, а механическая блокировка указанной запорной арматуры допускает вывод из работы только одного из этих клапанов.

6.2.12. Применение импульсных клапанов с рычажным приводом не допускается.

6.2.13. Диаметр условного прохода предохранительной арматуры и импульсного клапана должен быть не менее 15 мм.

6.2.14. В предохранительной арматуре должна быть исключена возможность изменения настройки пружины и других элементов регулировки. У предохранительных пружинных клапанов и у импульсных клапанов ИПУ пружины должны быть защищены от прямого воздействия среды и перегрева.

6.2.15. Допускается установка переключающих устройств перед предохранительной арматурой при наличии удвоенного количества импульсно-предохранительных устройств или предохранительных клапанов и обеспечения при этом защиты оборудования и трубопроводов от превышения давления при любом положении переключающих устройств.

6.2.16. Конструкция предохранительной арматуры должна предусматривать возможность проверки ее исправного действия путем открытия вручную или с пульта управления. У импульсно-предохранительных устройств это требование относится импульсному клапану.

Усилие открытия вручную не должно превышать 196 H (20 кгс).

В случае невозможности проверки действия предохранительной арматуры на работающем оборудовании должны применяться переключающие устройства, устанавливаемые перед арматурой и позволяющие проводить проверку каждой из них с отключением от оборудования.

Переключающие устройства должны быть такими, чтобы при любом их положении с оборудованием или трубопроводами было соединено столько единиц арматуры, сколько требуется, чтобы обеспечить выполнение требований п.6.2.2.

Указанные в этом пункте требования не распространяются на мембраны и гидрозатворы.

6.2.17. Предохранительные клапаны (для ИПУ - импульсные каналы), защищающие оборудование и трубопроводы групп А и В, должны иметь механизированные (электромагнитные и другие) приводы, обеспечивающие своевременное открытие и закрытие указанных клапанов в соответствии с требованиями п.6.2.2 или 6.2.3 и 6.2. 5. Эти клапаны должны быть устроены и отрегулированы таким образом, чтобы при отказе привода они срабатывали как клапаны прямого действия и обеспечивали выполнение перечисленных выше пунктов. При наличии нескольких клапанов на защищаемом объекте механизированные приводы этих клапанов должны иметь независимые друг от друга каналы управления и энергообеспечения. Механизированные приводы могут быть использованы для проверки исправного действия и принудительного снижения давления в защищаемом объекте. Для оборудования группы С необходимость установки клапанов с таким приводом должна определяться проектной организацией.

6.2.18. Предохранительные устройства должны устанавливаться на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к оборудованию. Допускается установка предохранительных устройств на патрубках, присоединенных к трубопроводам. При установке на одном коллекторе (трубопроводе) нескольких единиц предохранительной арматуры площадь поперечного сечения коллектора (трубопровода) должна быть не менее 1,25 расчетной суммарной площади сечения присоединительных патрубков предохранительной арматуры должен браться от защищаемого оборудования. Допускается отбор импульса от трубопровода, на котором установлена предохранительная арматура, с учетом гидравлического сопротивления трубопровода.

6.2.19. На оборудовании и трубопроводах с жидкометаллическим теплоносителем, а также группы С допускается применение предохранительных мембранных устройств, разрушающихся при повышении давления в защищаемом оборудовании на 25% рабочего давления среды (если это подтверждено расчетом). Допускается установка предохранительных мембранных устройств перед предохранительным клапаном при условии, что между ними будет установлено устройство, позволяющее контролировать исправность разрывной мембраны, а также исключающее возможность попадания частей разрушенной разрывной мембраны в предохранительный клапан. При этом испытанием должна быть подтверждена работоспособность сочетания разрывного предохранительного клапана.

Площадь проходного сечения устройства с разрушившейся мембраной должна быть не меньше площади сечения входного патрубка предохранительной арматуры. Маркировка мембраны должна быть видна после ее установки.

6.2.20. В паспорте на предохранительную арматуру должно быть указано значение коэффициента расхода и площадь наименьшего проходного сечения седла при полностью открытом клапане.

На импульсно-предохранительные клапаны требования по указанию этих данных в паспорте не распространяются.

6.2.21. Оборудование, работающее под давлением меньшим, чем давление питающего его источника, должно иметь на подводящем трубопроводе автоматическое редуцирующее устройство (регулятор давления после себя) с манометром и предохранительной арматурой, размещенными на стороне меньшего давления.

Для группы оборудования, работающего от одного питающего источника при одном и том же давлении, допускается устанавливать одно автоматическое редуцирующее устройство с манометром и предохранительной арматурой, расположенными на одной магистрали до первого ответвления. В случаях, когда поддержание постоянного давления за редуцирующим устройством по технологическим причинам невозможно или не требуется, на трубопроводах от питающего источника могут устанавливаться нерегулируемые редуцирующие устройства (шайбы, дроссели и т.п.).

На трубопроводах, соединяющих регенеративные подогреватели турбоустановок по конденсату греющего пара, роль редуцирующих устройств могут выполнять клапаны, регулирующие уровень конденсата в корпусах аппаратов.

6.2.22. Если трубопровод на участке от автоматического редуцирующего устройства до оборудования рассчитан на максимальное давление питающего источника и на оборудовании имеется предохранительное устройство, установка предохранительного устройства после редуцирующего устройства на трубопроводе не требуется.

6.2.23. Если расчетное давление оборудования равно или больше давления питающего источника и в оборудовании исключена возможность повышения давления за счет внешних и внутренних источников энергии, то установка предохранительных устройств не обязательна.

6.2.24. Автоматические регулирующие устройства и предохранительная арматура не требуются:

1) на трубопроводах рециркуляции насосов;

2) на трубопроводах после регуляторов уровня;

3) на трубопроводах продувочных, дренажных и удаления воздуха при сбросе среды в оборудование, оснащенное предохранительными устройствами в соответствии с п.6.2.9.

Необходимость установки дроссельных шайб на этих трубопроводах определяется проектной документацией.

6.2.25. Предохранительные устройства оборудования и трубопроводов должны устанавливаться в местах, доступных для обслуживания и ремонта.

6.2.26. Отводящие трубы при отсутствии самодренируемости должны быть снабжены дренажным устройством. Установка запорной арматуры на дренажных трубах не допускается.

Внутренний диаметр отводящего трубопровода должен быть не менее диаметра выходного патрубка предохранительного клапана и рассчитан таким образом, чтобы при максимальном расходе противодавление у выходного патрубка не превышало максимального значения противодавления, установленного для данного клапана. Рабочая среда, выходящая из предохранительных устройств, должна отводиться в безопасное для персонала место.

6.2.27. Проверка функциональной способности (исправности) действия предохранительной арматуры, в том числе схем управления, с выбросом рабочей среды должна проводиться перед первым пуском оборудования на рабочие параметры и последующими плановыми пусками, но не реже одного раза в 12 месяцев. Если в результате проверки выявляются дефекты или отказы срабатывания арматуры или схемы управления, следует выполнить ремонт и провести повторную проверку.

6.2.28. Проверку настройки предохранительной арматуры следует проводить после монтажа, после влияющего на настройку ремонта арматуры или схемы управления, но не реже одного раза в 12 месяцев, путем подъема давления на оборудовании, с помощью приспособлений, входящих в комплект поставки этой арматуры, или испытанием на стационарном стенде. После настройки предохранительной арматуры на срабатывание узел настройки должен быть опломбирован. Данные по регулировке (настройке) должны быть зарегистрированы в журнале эксплуатации и ремонта предохранительных устройств.

6.2.29. Проверка исправности действия и настройки систем, защищающих оборудование и трубопроводы от превышения давления, или температуры (п.2.1.7) должна проводиться в сроки, установленные в п. 6.2.2 и 6.2.28.

6.2.30. Проверка исправности действия гидрозатворов, замена предохранительных мембран и проверка устройств принудительных разрыва их должны проводиться по графику, утвержденному главным инженером АЭУ.

Для обслуживания в аварийном режиме установок большой единичной мощности требуются предохранительные клапаны с большой пропускной способностью и высокой надежностью. В некоторых случаях поэтому приходится устанавливать большое количество (десятки) предохранительных клапанов в связи с недостаточной пропускной способностью каждого из них. В этих условиях более целесообразно применение импульсных предохранительных устройств (ИПУ),. представляющих собой предохранительные клапаны непрямого действия и состоящие из главного предохранительного клапана с большой пропускной способностью и импульсного клапана, управляющего поршневым приводом главного клапана. Они успешно обслуживают системы и агрегаты с высокими энергетическими параметрами, требующими сброса больших количеств рабочей среды (схема действия ИПУ показана на рис. 2.151).

При возникновении в системе давления, превышающего установленное, необходимое для нормальной работы установки, открывается импульсный предохранительный клапан и направляет рабочую среду в привод главного клапана. Главный клапан открывается и сбрасывает избыточное количество среды. Импульсный предохранительный клапан представляет собой рычажно-грузовой предохранительный клапан прямого действия, выполняющий роль чувствительного элемента. Благодаря наличию поршневого привода управляющее усилие на штоке главного клапана может быть достаточно большим, что обеспечивает четкое срабатывание главного клапана и надежную герметизацию запорного органа при закрытом его положении.

Импульсное предохранительное устройство существенно сложнее и дороже предохранительного клапана, но с ростом энергетических параметров установок разница в их стоимости быстро уменьшается. В некоторых случаях применяются и предохранительные клапаны непрямого действия, управляемые от постороннего источника энергии или электроэнергией. Для повышения надежности импульсные клапаны ИПУ снабжаются электромагнитами, управляемыми электроконтактными манометрами. Импульсные клапаны размещаются в непосредственной близск;ти к главному клапану и могут быть встроены в привод главного предохранительного клапана. Как правило, они представляют собой самостоятельную конструкцию в виде рычажно-грузового предохранительного клапана.

Классификация импульсных предохранительных устройств приведена на схеме 2.15 (импульсные клапаны) и на схеме 2.16 (главные клапаны).

Конструкции импульсных и главных клапанов

Рис. 5.1.

Рис. 5.2. Клапаны предохранительные стальные рычажно-грузовые импульсные: a -- Dy= 20 мм для воды и пара (уОр = 4 МПа, /р < 550 °С); б -- Dy = = 25 мм для воды и пара (ру -- 6,4 МПа, < 570 °С)

Рис. 5.3. Клапаны предохранительные нз коррозионно-стойкой стали с Dy = 25 мм и электромагнитами: а -- рычажно-грузовой для воды и пара (Рр = = 0,27 МПа, Тр< 160°С); б -- для воды и пара (рр = 1,1 МПа, /р < 200 °С)

Рис. 5.4.

Для работы на опасных, например радиоактивных и токсичных средах, применяются сильфониые импульсные клапаны.

По типу привода ИПУ подразделяются на две группы: с приводом нагружения, когда при срабатывании импульсного клапана поршень привода нагружается давлением среды и открывает главный клапан, и с приводом разгружения, когда импульсный клапан срабатывая, сбрасывает рабочую среду из привода главного клапана, разгружает поршень и этим открывает главный клапан.

По виду воздействия на запорный орган главного клапана ИПУ могут быть с уплотняющим затвором, в которых давление рабочей среды прижимает затвор главного клапана к седлу (этот вид применяется наиболее часто), и с разуплотняющим затвором, в которых давление рабочей среды подается под затвор главного клапана (обычно применяется в сочетании с приводом разгружения).

Импульсные предохранительные устройства широко используются, например, в энергетических установках большой мощности.

Классификация и область применения предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны общего назначения изготовляют двух типов: пружинные и рычажно-грузовые. В пружинных клапанах тарелка прижимается к седлу корпуса пружиной. В рычажно-грузовых клапанах усилие, прижимающее тарелку к седлу корпуса, создается грузом через рычажное устройство. По конструкции предохранительные клапаны разделяют на полноподъемные и неполноподъемные в зависимости от подъема золотника. Пружинные предохранительные клапаны, в зависимости от типа пружин и устройства золотникового блока, могут быть полноподъемными и неполноподъемными. Рычажно-грузовые предохранительные клапаны бывают только неполноподъемного типа. Предохранительные клапаны по конструкции выхлопа подразделяют на герметичные и негерметичные. Все пружинные предохранительные клапаны конструкции Гипронефтемаша относятся к типу герметичных клапанов. Все рычажно-грузовые клапаны не имеют герметичного выхлопа, поэтому они являются негерметичными. Герметичные пружинные предохранительные клапаны системы Гипронефтемаша в зависимости от конструкции делятся на уравновешенные и неуравновешенные. К уравновешенным клапанам относятся предохранительные клапаны ППК и СППК; к неуравновешенным клапанам -- клапаны ППКД, имеющие специальную диафрагму, защищающую пружину клапана от непосредственного соприкосновения со средой. Установка рычажно-грузовых предохранительных клапанов, являющихся по своей конструкции негерметичными, на технологических установках с пожаро- и взрывоопасными, а также токсичными продуктами не допускается. Такие клапаны можно применять для защиты аппаратов и трубопроводов с сжатым воздухом и водяным паром. Несмотря на большое значение предохранительных клапанов, обслуживающий персонал нередко недооценивает их. Это объясняется незнанием конструкции предохранительных клапанов и особенностей их работы в эксплуатационных условиях. Из-за неправильного выбора и монтажа предохранительных клапанов их возможности используются не полностью, а ошибки при обращении с ними могут привести к крупным авариям. Величина подъемности клапана определяется отношением высоты подъема золотника к диаметру сопла. У неполноподъемных предохранительных клапанов отношение высоты подъема золотника к диаметру сопла составляет 1/20--1/40, т. е. сечение щели, через которую проходит среда, будет значительно меньше сечения сопла. Такие клапаны применяют главным образом в тех случаях, когда не требуется большая пропускная способность.

В неавтоматизированном производстве рабочий непосредственно выполняет технологические операции на машине, нередко соприкасаясь с движущимися и вращающимися ее частями и узлами. Для предотвращения несчастных случаев оборудование необходимо снабжать различными оградительными, защитными и предохранительными устройствами.

Эти устройства применяют для предупреждения случайного проникновения человека в опасную зону оборудования: различные ограждения движущихся частей, ограждения зоны резания, защитная блокировка, принудительная защита от случайного пуска машины в ход и т. п. Независимо от вида ограждения, его назначения и конструкции оно должно быть простым и прочным, надежно закрывать опасную зону и легко сниматься при ремонтах.

Защитные и предохранительные устройства выполняются в виде жестких крышек, кожухов, щитов или сеток на жестком каркасе, органически соединенных с основными частями машины в единую конструкцию. В современных станках, на прессах и другом оборудовании все движущиеся и вращающиеся части располагают внутри станин, корпусов и коробок, при этом отпадает необходимость устройства каких-либо дополнительных ограждений. Для промежуточных звеньев машин (ременных передачу муфт, валов и пр.) применяют стационарные или подвижные сплошные, сетчатые или решетчатые ограждения.

Подвижное ограждение, например, устанавливается на выступающих концах вала или винта в том случае, если длина их вылета изменяется при работе в значительных пределах. Подвижное ограждение делают в виде телескопического кожуха или спиральной пружины. Нередко ограждения выполняют сблокированными с механизмами пуска и останова оборудования: машина в этом случае может работать только при условии, если ограждение находится в рабочем положении. При открытом положении ограждения специальное устройство прекращает подачу движения определенным узлам машины. Блокировочное устройство чаще всего представляет собой систему контактов, замыкающих или размыкающих цепь питания электрическим током тех или иных рабочих органов.

Для оборудования, при работе которого возможно отлетание осколков металла, стружки, обрезков, искр, брызг охлаждающей жидкости, предусматривают специальные предохранительные приспособления, обеспечивающие безопасность работающих. Такие приспособления чаще всего выполняют съемными или откидными в виде прозрачных щитков или экранов для удобного наблюдения за процессом.

Наибольшую опасность при работе на металлорежущих станках представляет отлетающая стружка, поэтому безопасному ее отводу в настоящее время уделяется большое внимание. Из практики работы машиностроительных заводов известны многие способы защиты от стружки. К ним относятся: применение защитных очков; индивидуальных щитков и экранов, устанавливаемых на станке; оборудование режущих инструментов стружколомами, стружкозавивателями и стружкоотводчиками и т. д.

Очки, индивидуальные наголовные сетки являются такими средствами защиты, которые не зависят от формы стружки, направления ее полета и конструкции станка. Основной недостаток их заключается в том, что они стесняют рабочего (зону его работы, область наблюдения и пр.), неудобны, требуют времени на установку и самое главное - конструктивно не связаны со станком, что приводит к редкому пользованию ими. Наиболее приемлемыми средствами защиты от стружки следует считать такие устройства, которые обеспечивают безопасный ее отвод от места обработки. Конструктивно такие устройства могут быть трех видов.

1. Конструирование станков с наклонными или повернутыми на 180° суппортами, при которых обеспечивается отвод стружки к задним стенкам, при этом стружка отводится в противоположную от рабочего сторону.

2. Применение приспособлений, использующих кинетическую энергию стружки для ее отвода. Коробчатое приспособление, установленное на резец, улавливает стружку и, используя ее кинетическую энергию, отводит стружку в безопасную зону. Такие приспособления дополнительно оснащают отсасывающими устройствами, которые позволяют отводить стружку и пыль за пределы станка и исключают возможность запыления воздуха в цехе.

3. Оснащение оборудования разнообразными по форме и размерам щитками и экранами. Такие ограждения являются препятствием на пути потока стружки к рабочему месту. Отражаясь от экрана, стружка падает в безопасную зону. Как правило, подобное ограждение должно быть конструктивно связано со станком и удовлетворять ряду требований, в частности, максимально изолировать рабочего от опасной зоны, автоматически устанавливаться по размерам обрабатываемых деталей, не ухудшать условий работы (условий наблюдения за процессом, не снижать производительность труда, качества и чистоты обработки и пр.), отличаться простотой и безопасностью при обслуживании, наладке и регулировке, иметь достаточную прочность, сочетаться с системой удаления отходов, быть сблокированным с механизмами пуска и торможения станка и т. д.

Щитки и экраны как средства ограждения применяются в машиностроении не только на станках, но и на прессах, в печах и на другом оборудовании. Экраны или отражатели для уменьшения теплового излучения через открытые окна у нагревательных печей также являются препятствием на пути потока лучистой энергии к рабочему месту. Подобные способы защиты применяются для предохранения рабочего от искр и окалины в кузнечных и литейных цехах; от ионизирующих излучений при работе с радиоактивными веществами; от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, электромагнитных полей. Конструктивное исполнение этих средств защиты зависит не только от характера вредности или опасности, но и от конструкции оборудования. Если, например, водяная завеса толщиной 1-2 мм, выполняющая роль экрана у нагревательной печи, полностью поглощает лучистое тепло, то для мощного радиоактивного излучателя требуется бетонная перегородка толщиной 1 м и более.

К техническим относятся требования прочности конструкции при заданных энергетических параметрах рабочей среды (давление, температура); коррозионная стойкость материала против химического воздействия рабочей среды; соответствие размеров условного диаметра прохода и присоединительных (магистральных) патрубков соответствующим размерам трубопровода; соответствие конструкции устройства его функциональному назначению; обеспечение требуемых гидравлических параметров и характеристик (пропускная способность); обеспечение требуемого быстродействия; соответствие вида энергии, применяемой для управления устройством, имеющимся источникам энергии (электрическая, сжатый воздух, минеральное масло под давлением, рабочая среда, транспортируемая по трубопроводу). Оцениваются также габаритные размеры устройства, определяющие размеры помещения или пространства, необходимого для его размещения, удобство и способ управления, параметры надежности.

К экономическим требованиям относятся: стоимость конструкции; стоимость эксплуатации, ремонта, замены изношенных деталей, технического обслуживания, стоимость требуемого помещения; стоимость продуктов (рабочей среды), потерянных через возможные не плотности в запорном органе, сальнике и через разрушенную мембрану после ее разрыва; стоимость простоя оборудования, вызванного необходимостью выполнения ремонта или замены установленного устройства.

Если предъявляемым требованиям может удовлетворять несколько конструкций, окончательное решение принимается на основании сравнительной оценки конкурирующих вариантов. Первым этапом является установление возможности использования конструкции, серийно выпускаемой промышленностью, и лишь при отсутствии требуемой, подготавливаются данные для ее проектирования и изготовления по специальному заказу.

На трубопроводах, транспортирующих горючие, легковоспламеняющиеся нефтепродукты или активные газы и жидкости с токсичными свойствами, рекомендуется применять конструкции, специально предназначенные для этих сред в заданных рабочих условиях. Применение конструкций общего назначения допускается только при условии соответствия их, а также материалов деталей требованиям надежной и безопасной эксплуатации. Для агрессивных сред допускается применение деталей с нанесенными на их поверхности коррозионностойкими металлическими и неметаллическими покрытиями. Условный диаметр прохода в подавляющем большинстве случаев бывает равен диаметру прохода трубопровода.

Для взрыво- и пожароопасных, токсичных или особо чистых сред применяются конструкции с сильфонным уплотнением штоков, оно предусматривается также при требованиях вакуумирования системы. На передвижных установках (цистернах) предохранительные клапаны и ограничители налива (регуляторы уровня) общетех¬нических конструкций применять не рекомендуется, так как они не предназначены для работы в условиях вибраций. К устройствам, работающим на линиях с токсичными, пожаро- и взрывоопасными средами, предъявляются повышенные требования герметичности запорного органа, сальника (сильфона) и разъемных соединений крышки с корпусом и присоединительных патрубков.

Крепление защитных и предохранительных устройств к трубопроводу наиболее часто обеспечивается фланцевыми соединениями, которые допускают быструю замену или снятие для ремонта. Тип фланцевого соединения и материал прокладки выбирают в зависимости от условий эксплуатации изделия, давления, температуры и коррозионных свойств рабочей среды. В трубопроводах малого диаметра прохода (Ду<80 p="">

Однако область его применения ограничивается рядом присущих ему недостатков, к которым относятся следующие: трудность монтажа изделия на трубопроводе в связи с необходимостью свинчивать отрезок трубы, штуцер или само изделие; возможность образования неразъемного соединения в результате коррозии соприкасающихся в резьбе поверхностей; сложность изготовления резьбы большого диаметра и большой момент, необходимый при сборке резьбового соединения большого диаметра. Резьбовое соединение выбирают лишь когда демонтаж изделия маловероятен. Фланцевое присоединение является универсальным и часто применяется, если предполагается, что потребуется снимать изделие для ремонта или замены. Наиболее надежное и герметичное соединение достигается сваркой, и она широко применяется для стали во всех случаях, где это допустимо.

Во фланцевых соединениях при ру<2,5 300="">2,5 МПа (независимо от температуры) и при температуре свыше 300 °С (независимо от давления) используются шпильки с гайками.

Для оценки условий эксплуатации защитно-предохранительных устройств важное значение имеют физические и химические свойства рабочей среды. Вязкость жидких нефтепродуктов может находиться в широком диапазоне значений. Динамическая вязкость жидкости измеряется в паскаль-секундах (Пахс). Для оценки вязкости нефтепродуктов используют значения условной вязкости, которые определяются как отношение времени истечения 200 мл испытуемого нефтепродукта из вискозиметра Энглера при температуре испытания (вязкость нефтепродуктов зависит от температуры) ко времени истечения такого же объема дистиллированной воды при 20 °С, являющемуся водным числом прибора. Это отношение, выраженное в условных градусах, обозначается ВУ.

Большое значение для механизмов, работающих в нефтепродуктах, имеет маслянистость жидкости, способствующая снижению трения. Бензин как растворитель минеральной смазки обнажает металл и в подвижных сопряжениях создает условия для трения без смазки. Повышенная вязкость создает затруднения при транспортировании нефтепродуктов по трубам и через предохранительные клапаны из-за большого внутреннего трения жидкости и, как следствие, большого гидравлического сопротивления местных гидравлических препятствий. Очень вязкие нефтепродукты транспортируются в подогретом виде. Вязкость нефтепродуктов обусловливает парафин, содержание которого в нефти колеблется от десятых долей до 15%. По содержанию парафина нефти делятся на три вида: малопарафинистые (до 1,5%); парафинистые (1,51—6,0%) и высокопарафинистые (более 6%).

На условия эксплуатации защитно-предохранительных устройств, например клапана СМДК, оказывает влияние коррозионное воздействие нефтепродуктов, связанное с содержанием в них кислот, воды, серы и сероводорода. Кислотность нефтепродуктов оценивается кислотным числом, которое определяется количеством миллиграммов КОН, требующимся для нейтрализации 1 мл нефтепродукта. Обычно оно не превышает 0,02—0,07.