МАШИНОСТРОЕНИЕ

НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ

Герметичность. Оборудование, рабо­тающее с опасными и вредными веществами (газами, парами, жидкостями) и предназначен­ное для проведения таких процессов, как бро - мирование, хлорирование, цианирование и других с применением метанола, ртути, ее сме­сей и подобных опасных веществ, должно быть герметичным. Такое оборудование оснащают устройствами проверки герметичности перед проведением операций с вредными вещества­ми.

Условие безопасности параметров воз­душной среды в рабочем помещении

^вв. рз ^ПДК*

Где Свв р3 - концентрация вредного вещества в

Рабочей зоне; Сдда- предельно допустимая

Концентрация (ПДК) вредных веществ.

При одновременном содержании в возду­хе рабочей зоны нескольких вредных веществ разнонаправленного действия ПДК остаются такими же, как и при изолированном их воз­действии. При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений фактических концентраций каждо­го из них в воздухе к их ПДК не должна пре­вышать единицы.

Оборудование, работающее под давлени­ем вредных веществ (жидкостей и газов), должно испытываться на герметичность. Сте­пень герметичности оборудования задается при проектировании.

При периодической подаче сырья, содер­жащего вредные вещества, в аппараты приме­няют шлюзовые герметичные затворы, обеспе­чивающие предупреждение выделения вред­ных газов и паров. Для загрузки, разгрузки, отбора проб и других аналогичных операций предусматривают устройства, исключающие возможность загрязнения воздуха взрыво-, пожароопасными и вредными веществами. При необходимости оборудование оснащают встро­енными в конструкцию или индивидуальными системами отсосов. Аппаратуру для легковос­пламеняющихся и агрессивных жидкостей оснащают устройствами для измерения их уровня без открывания люков.

Для оборудования герметичных техноло­гических систем регламентируются возможные утечки горючих веществ. В документации на оборудование указываются допустимые вели­чины этих утечек в рабочем и стояночном ре­жимах, а также способы определения герме­тичности. Насосы, оборудование с перемеши­вающими устройствами и др., перерабатываю­щее взрывопожароопасные среды, в местах выхода валов оснащают двойными торцовыми уплотнениями с циркуляцией запирающей жидкости для уплотнений всех типов.

В случае использования в оборудовании движущихся деталей (например, мешалок) необходимо исключить возможность соударе­ния подвижных и неподвижных деталей. Гер­метичность подвижных и неподвижных узлов аппаратов без давления с легковоспламеняю­щимися и вредными жидкостями (парами и газами) обеспечивают устройством гидроза­творов с нейтральными жидкостями или при­менением уплотнений, исключающих выход паров и газов в воздух рабочей зоны. Оборудо­вание для вредных и легковоспламеняющихся жидкостей снабжают поддоном или распола­гают над общим поддоном для сбора содержи­мого аппарата в случае его разрушения. Под­доны имеют уклон днища и патрубок в нижней точке для безопасного удаления пролитой на поддон жидкости. В случае необходимости поддон оснащает устройствами для нейтрали­зации оставшейся жидкости после слива.

Поглотительные системы. Оборудова­ние для осуществления хлорирования, циани­рования, бромирования и других аналогичных опасных процессов снабжают нейтрализующей или улавливающей системой для поглощения паров и газов, выделяющихся в процессе реак­ции. Объем оборудования такой системы дол­жен обеспечить надежное и бесперебойное выполнение цикла технологических операций, в том числе с учетом времени нейтрализации и очистки самой поглотительной системы, кото­рая включена постоянно. В случае использова­ния вредных газов поглотительная система работает под разрежением. При необходимости в поглотительную систему подают реагенты (воду, газообразный аммиак и др.) в соответст­вии с химическим процессом. В оборудовании поглотительной системы предусматривают соответствующие узлы подсоединения и управления ими.

Оборудование для переработки вредных веществ с использованием вакуума оснащают ловушками для поглощения паров и газов пе­ред насосами. Оборудование для работы с гид - рореагирующими веществами также оснащают ловушками, предупреждающими попадание в него влаги, и предусматривают возможность осушки оборудования (подогревом, продувкой, вакуумированием и т. п.). Обогрев (охлажде­ние) оборудования для работы с гидрореаги - рующими веществами через рубашки, змееви­ки и другие устройства не должен произво­диться водой для исключения возможности ее попадания в реакционную массу при их разру­шении или разгерметизации. Оборудование поглотительных и нейтрализующих систем и ловушек оснащают средствами контроля их работоспособности (контролем наличия ней­трализующих и сорбирующих сред, их качест­вом и т. п.).

Трубопроводы для сжиженных газов, взрыво-, пожароопасных и вредных веществ должны иметь фланцевые или иные разъемы в исполнении, обеспечивающем герметичность стыка.

Все оборудование и трубопроводы, пред­назначенные для агрессивных сред и сырья, должны конструктивно исключать возмож­ность образования «мертвых пространств» (мешков) и обеспечивать возможность полного опорожнения самотеком. В случае невозмож­ности такого конструктивного исполнения и необходимости слива, например, сифоном, оборудование снабжается мерником с нейтра­лизующим веществом, а слив производится только после выполнения операции нейтрали­зации.

Для всех аппаратов и трубопроводов, предназначенных для сжиженных газов, жид­ких и газообразных вредных продуктов преду­сматривается устройство для их промывки, продувки (пропарки) инертным газом, паром, сжатым воздухом или вакуумированием. По­следующему включению аппаратов и трубо­проводов, содержащих взрывоопасные продук­ты, после остановки и освобождения от про­дуктов должна предшествовать продувка инертными газами или паром. Оборудование оснащается узлами для подключения (в соот­ветствии с регламентом и проектом) линий воды, пара, инертного газа, проветривания и нейтрализации.

Оборудование, характеризующееся выделением теплоты. Оборудование для про­ведения процессов, сопровождающихся выде­лением конвекционной и лучистой теплоты (нагревательные печи, сушильные камеры и др.), снабжают экранированием, теплоизоляци­ей, устройствами и приспособлениями для отвода теплоты, предотвращающими или резко ограничивающими ее выделение в рабочую зону. При этом температура нагретых поверх­ностей оборудования или ограждений должна соответствовать требованиям СНиП (строи­тельных норм и правил) и СанПиН (санитар­ных норм и правил). Для работы с пожаро - и взрывоопасными веществами температура на­грева поверхности оборудования ограничива­ется с учетом температуры их самовоспламе­нения.

Температура нагретой поверхности аппа­рата, теплоизоляции или защитного кожуха в месте возможного контакта человека с поверх­ностью не должна превышать 45 °С. Устройст­ва теплозащиты включают в проект оборудо­вания, поставляют и монтируют одновременно.

Оборудование для работы при отрица­тельных температурах. Конструкция армату­ры, трубопроводов и теплоизоляция должна исключать их замерзание и приток теплоты, опасный по фазовому переходу за счет быстро­го вскипания и создания недопустимых давле­ний. Оборудование, работающее при низких температурах, снабжают теплоизоляцией, обеспечивающей санитарно-гигиенические нормы на рабочем месте и исключающей об­морожение людей. Оборудование для продук­тов разделения воздуха создается по правилам безопасности при производстве и потреблении продуктов разделения воздуха.

Оборудование, создающее вибрацию. Оборудование, являющееся источником виб­рации, разрабатывают и поставляют в ком­плекте с виброизоляторами, рассчитанными на типовые условия установки. Значения вибра­ционных характеристик устанавливают исходя из обеспечения безопасности конструкции оборудования и с учетом допустимых уровней вибрации для человека. Особое внимание сле­дует обратить на защиту оборудования и тру­бопроводов от разрушения при воздействии вибрационных нагрузок и на соответствие уровней вибрации установленным нормам для устранения этой опасности.

В паспорт или инструкцию по эксплуата­ции оборудования вносят значения вибрацион­ных характеристик, измеренные в ходе испы­таний. Динамические нагрузки, передаваемые основанию, не должны превышать 50 Н. Уров­ни вибрации при конструировании аппаратов снижают применением вибропоглощающих и виброизолирующих устройств и материалов. Устранение вибрации работающего оборудо­вания, вызванной неуравновешенностью дета­лей, достигается статической и динамической балансировкой.

Оборудование, работающее при повы­шенном уровне шума. Предельно допустимые значения шумовых характеристик оборудова­ния определяются в соответствии с требова­ниями стандартов с учетом условий размеще­ния и допускаемых уровней звукового давле­ния в октавных полосах частот. Кроме сани­тарных аспектов в условиях воздействия шума для оператора важно исключить возможность искажения речевых сигналов в помещении, приводящего к неправильному пониманию сообщений. Необходимо, чтобы энергетиче­ский уровень акустических индикаторов рече­вых сообщений превышал уровень шума не менее, чем на 10 дБ.

Для уменьшения уровня шума в конст­рукции предусматривают экраны и звукоизоли­рующие кожухи, звукоизолирующие и вибро- демпфирующие покрытия, глушители аэроди­намического шума, подшипники повышенного качества, осуществляют балансировку движу­щихся частей, надежное крепление отдельных узлов и частей оборудования. Оборудование снабжается паспортом с указанием спектра излучаемой звуковой мощности.

Оборудование, характеризующееся из­лучением электромагнитных полей высо­ких, ультравысоких и сверхвысоких частот. Оборудование, которое при работе создает электромагнитные поля, выпускают в таком исполнении, чтобы рассеяние и потери энергии были минимальными. Интенсивность электро­магнитных полей радиочастот на рабочем мес­те не должна превышать значений, указанных в СанПиН при работе с источниками электро­магнитных полей высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот по стандартам ССБТ.

Для снижения интенсивности излучения до предельно допустимых значений использу­ют экранирование элементов, являющихся источниками излучения (трансформаторов, индукторов и др.), поглотители, ослабители и делители мощности, волноводные разветвле­ния. Оборудование с электровакуумными при­борами с рабочим напряжением выше 10 кВ должно обеспечивать защищу от воздействия мягкого рентгеновского излучения в соответ­ствии с требованиями СанПиН для работы с источниками мягких рентгеновских лучей.

Оборудование, являющееся возможным источником излучения электромагнитных по­лей радиочастот, снабжают паспортом с уров­нем излучения, измеренного изготовителем.

Оборудование, характеризующееся низкой механической прочностью. Аппара­тура и трубопроводы из стекла, керамики и других хрупких материалов защищают от ме­ханического воздействия и разрушения и ис­ключают возможность случайных ударов и неосторожного обращения в момент эксплуа­тации. Указанное требование выполняют сле­дующим образом:

Введением в конструкцию защитных ог­раждений кожухов и др.;

Надежным закреплением элементов обо­рудования на кронштейнах и других основани­ях, исключающим перемещение и излишние нагрузки;

Введением усилений элементов и мягких прокладок в местах крепления;

Развязкой и монтажом трубопроводов (если это допустимо по условиям прочности, герметичности и коррозионной стойкости) через гибкие элементы;

Исключением воздействия вибрации на аппаратуру и трубопроводы;

Удобной компоновкой оборудования, трубопроводов и переключающих элементов (кранов и др.), исключающей возможность неосторожного воздействия персонала на кон­струкцию при монтаже, работе и при проведе­нии операций по очистке, нейтрализации, про­дувке;

Сборкой при подготовке к работе и раз­боркой после окончания работы без примене­ния металлических инструментов.

Применение такого оборудования для пожаро - и взрывоопасных веществ запрещено.

Электрооборудование. Все электропри­воды, средства контроля, сигнализации и бло­кировок, пульты и щиты управления по испол­нению должны соответствовать условиям сре­ды помещений, в которых они устанавливают­ся и отвечать требованиям соответствующих правил и стандартов.

Оборудование с использованием электро­технологий должно иметь соответствующую степень защиты, которая обусловлена катего­рией технологического блока и классом зоны.

Защитное заземление, зануление, защитное отключение оборудования, приборов, средств сигнализации и блокировки выполняются в соответствии с требованиями стандартов и правил.

Исполнение оборудования, связанного со статическим электричеством. От оборудо­вания и трубопроводов осуществляют отвод электрического потенциала в соответствии с действующими правилами защиты от статиче­ского электричества. При использовании элек­тризующихся легковоспламеняющихся жидко­стей принимают меры по снижению накопле­ния и отводу зарядов статического электриче­ства, включающие соответствующую геомет­рию, топологию и размеры элементов оборудо­вания, обеспечивающих допустимую скорость перемещения электризующейся среды и релак­сации заряда. Для случая повышенной опасно­сти электризации части оборудования имеют плавные отводы и исключают заостренные элементы, способствующие разряду. Части оборудования и трубопроводов из неметалли­ческих материалов, на которых вероятны гене­рация, накопление и разряды статического электричества считаются электростатически заземленными, если сопротивление любой точки внутренней и внешней поверхности от­носительно контура заземления не превышает 107 Ом.

Общие требования к конструкцион­ным материалам. Используемые конструкци­онные материалы должны обеспечить:

Достаточную для указанного в паспорте оборудования ресурса общую химическую и коррозионную стойкость в соответствующих агрессивных средах с заданной концентрацией, температурой, давлением, а также стойкость против других возможных видов коррозионно­го разрушения (межкристаллитной коррозии, электрохимической коррозии сопряженных металлов в электролитах, коррозии под напря­жением);

Достаточную механическую прочность и износостойкость при указанных давлениях и температуре эксплуатации, а также с учетом абразивных свойств среды;

Наилучшую способность материала сва­риваться с обеспечением необходимых меха­нических свойств сварных соединений и кор­розионной стойкости их в агрессивной среде. Сварочные материалы должны обеспечивать механические свойства металла шва, аналогич­ные основным соединяемым сваркой материа­лам.

Прокладочные и уплотняющие материа­лы должны быть износостойкими и поддержи­вать герметичность в условиях эксплуатации (при заданных значениях давления, температу­ры, наличия абразивных частиц) и исключать взаимодействие с обращающимися вещества­ми. При использовании в конструкции деталей с малой долговечностью предусматривается возможность быстрой и легкой их замены.

Теплоизолирующие материалы должны быть нейтральными по отношению к обра­щающимся веществам и негорючими. При работе оборудования с вредными веществами первого и второго классов опасности тепло­изоляционный материал не должен их впиты­вать и сорбировать.

Применение конструкционных материа­лов и комплектующих изделий производится на основании соответствующих стандартов и технических условий. Применение материалов, указанных в этих документах, при рабочих параметрах, выходящих за установленные пре­делы, а также материалов, не указанных в стандартах и технических условиях, не допус­кается.

Оборудование и используемые в нем комплектующие и материалы должны исклю­чать возможность возникновения источников энергии, превышающих энергию зажигания обращающихся в процессе опасных веществ (искры механического или электрического происхождения, теплового разогрева, приво­дящего к самовоспламенению).

Части оборудования и транспортных сис­тем (трубопроводов, трубок, шлангов), сопри­касающиеся с пожаро - и взрывоопасными ве­ществами, а также те, на которых возможно оседание пыли этих веществ, должны выпол­няться из материалов, не дающих фрикцион­ных искр при работе подвижных, периодиче­ски открываемых или снимаемых частей обо­рудования (крышек, люков), при ударе и тре­нии инструментом, пробоотборниками.

Освидетельствование технического со­стояния оборудования. Конструкция обору­дования должна предусматривать возможность его диагностики и мониторинга. Объем, мето­ды и периодичность диагностических работ устанавливаются разработчиками и указыва­ются в инструкциях на оборудование. При этом обращается внимание на доступность и про­стоту подготовки и проведения диагностиро­вания в процессе эксплуатации с помощью минимальной номенклатуры и типоразмеров диагностирующих средств, а также на наибо­лее рациональную схему размещения кон­трольных точек. При использовании тестового диагностирования и мониторинга необходимо исключить влияние тестового воздействия на правильность работы оборудования.

В документации по диагностированию оборудования приводится перечень аппарату­ры и приборов с указанием пределов и точно­сти измерений и методов их использования.

В конструкции оборудования предусмат­риваются узлы сопряжения оборудования, средств диагностирования и мониторинга, ис­ключающие возможность их неправильного соединения (применением смещенных отвер­стий, шпонок, маркировок). Техническое осви­детельствование используют для оценки оста­точного ресурса оборудования.

Индикация работоспособности обору­дования. В конструкции оборудования необ­ходимо предусмотреть индикаторы для опре­деления состояния оборудования, а также кон­трольные точки, которые можно использовать для обнаружения отказов и которые характери­зуют правильность регулировки и настройки.

В качестве контролируемого выбирается такой параметр, отклонение которого от задан­ного значения не сопровождается возникнове­нием неисправности, а предупреждает о ее приближении. В документации указывают кри­терии состояния (в том числе предельно допус­тимого) узлов и деталей, вызывающие необхо­димость регулировки, смены и ремонта или прекращения эксплуатации оборудования. Конструкция оборудования и трубопроводов должна обеспечивать возможность проведения внешнего и внутреннего осмотра для техниче­ского освидетельствования, а соединения эле­ментов оборудования должны быть размещены в местах, доступных для визуального наблюде­ния, обслуживания, монтажа и демонтажа так, чтобы исключить возможность их поломки.

Монтаж оборудования. Поставка обору­дования, как правило, производится в собран­ном виде после испытаний на предприятии - изготовителе. Для оборудования, подлежащего выверке при монтаже, конструкция предусмат­ривает выверочные базы и места установки накладных средств измерения. Документация должна учитывать монтажную технологич­ность с учетом транспортирования.

Отдельные виды оборудования химиче­ского и нефтехимического производства часто имеют большие габаритные размеры, что при­водит к необходимости его «доизготовления» на месте эксплуатации. Если оборудование в собранном виде является нетранспортабель­ным, то особое внимание уделяют разбивке его на поставочные части с четкой привязкой к монтажно-маркировочной и сборочной доку­ментации. В этом случае обязательна специ­альная документация, обеспечивающая техно­логию сборки и контроля ее качества.

Устройства для подавления аварий. Выбор методов и средств для предупреждения и предотвращения развития аварий (встроен­ных или индивидуальных противоаварийных устройств: запорной, запорно-регулирующей арматуры, клапанов, отсекающих и других отключающих устройств, предохранительных устройств от повышения давления, средств подавления и локализации пламени, автомати­ческих систем подавления взрыва), разработка последовательности и времени срабатывания элементов системы защиты определяются по результатам анализа схем возможного развития аварий так, чтобы исключалось опасное разви­тие процесса.

При установке предохранительных уст­ройств на аппаратах (трубопроводах) с взрыво - и пожароопасными веществами предусматри­вают меры и средства (в том числе автоматиче­ского регулирования процесса), обеспечиваю­щие минимальную частоту их срабатывания.

Аварийное срабатывание средств защиты, отключение установки в целом, группы обору­дования или одной единицы не должны вызы­вать опасных отклонений параметров или на­рушений в работе смежного с отключаемым оборудования. В необходимых случаях преду­сматриваются системы аварийного освобожде­ния аппаратов в аварийную емкость.

Надежность и время срабатывания систем противоаварийной защиты (ПАЗ) определяют­ся с учетом времени развития возможной ава­рии и с указанием регламентированных, пре­дельно допустимых и опасных значений пара­метров. Время срабатывания системы защиты должно исключать опасное развитие процесса. Системы ПАЗ и управления процессами долж­ны исключать их срабатывание от случайных и кратковременных сигналов нарушения нор­мального хода технологического процесса, в том числе и в случае переключений на резерв­ный или аварийный источник электроснабже­ния. При выборе систем ПАЗ и ее элементов для объектов с блоками первой категории взрывоопасное™ в обоснованных случаях должны использоваться резервируемые элек­тронные и микропроцессорные системы. Сис­тема аварийного останова должна иметь трой­ное резервирование программируемого логиче­ского контроллера на базе микропроцессора. Контроль за параметрами, определяющими взрывоопасность объектов с блоками первой категории взрывоопасности, осуществляется не менее, чем от двух независимых датчиков с раздельными точками отбора.

Документация на оборудование, осна­щенное средствами взрывозащиты, локализа­ции пламени и другими противоаварийными устройствами, должна предусматривать способ подтверждения взрывозащищенности оборудо­вания (испытания промышленного образца, модельные испытания).

Комплексность оценки безопасности оборудования. Обычно кроме показателей, формально определяющих безопасность конст­рукции, в их число включают некоторые экс­плуатационные характеристики и некоторые (не все) характеристики назначения. Причины включения этих характеристик в перечень для оценки не объясняют, но в этом кроется глубо­кий смысл: потребитель должен получить ра­ботоспособное оборудование, а его характери­стики должны обеспечить безопасную работу смежных по технологической схеме агрегатов, гарантируя определенный уровень технологи­ческих параметров и допустимые их колебания для всего оборудования.

Еще более подробным становится анализ, если учесть, что любая технологическая систе­ма включает совокупность оборудования и оснастки, средств инженерного обеспечения, контроля и управления, предметов производст­ва, материалов и исполнителей, с помощью которых обеспечивается выпуск продукции с регламентированными свойствами. Взаимо­действие именно этих элементов производст­венной системы определяет ее безопасность. Здесь не бывает мелочей, ведомственных огра­ничений или приоритетов анализа.

Законодательная экспертиза безопас­ности. Российским законодательством (о про­мышленной безопасности, экологической экс­пертизе, техническом регулировании), поста­новлениями правительства (о экспертизе про - ектно-сметной документации) и другими под­законными актами определена обязательная оценка соответствия и экспертиза промышлен­ной безопасности оборудования, применяемого на опасных промышленных производствах, экологическая экспертиза, экспертиза проектов строительства предприятий, зданий и сооруже­ний производственного назначения [22].

При экспертных работах качество объек­та прямо связывают с признаками, свидетель­ствующими о вероятности наступления ава­рийной ситуации, а нарушения требований технических регламентов, включаемых в них государственных и отраслевых стандартов, ведомственных норм и правил надзорных ор­ганов считают возможными причинами воз­никновения таких ситуаций. Естественным способом регулирования качества объекта и основанием выбора направлений его совер-. шенствования являются меры, исключающие отклонения принятых технических решений от норм документов, регулирующих правовые, организационные, социально-экономические и технические аспекты безопасности произ­водств.