Машины и аппараты пищевых производств

Монтаж трубопроводов

Различные вещества (газ, пар, жидкость) перемещаются по трубопроводам как под давлением, так и без давления. Если они передаются под давлением, трубопроводы называются напорны­ми, если без давления, - безнапорными (подача жидкостей само­теком). Напорные трубопроводы делятся на 4 категории в зави­симости от величины давления, температуры и среды.

Стальные трубы по способу изготовления могут быть цель­нотянутыми (без шва), сварными или катаными (со швом). Цель­нотянутые трубы изготовляют из нержавеющих, легированных и жароупорных сталей. Цельнотянутые трубы применяют для осо­бо ответственных участков: в паровых магистралях высокого давления и в холодильных установках.

На трубопроводы, по которым транспортируются вязкие и загустевающие среды, устанавливают плавные угловые поворо­ты. Так, для передувочных трубопроводов необходимо использо­вать гнутые (без складок) отводы с радиусом закругления, рав­ным 4-6 диаметрам трубы.

При монтаже трубопроводов большое значение имеет со­блюдение предусмотренных проектом уклонов, зависящих от транспортируемой среды.

Трубы соединяют между собой и с арматурой. Трубные со­единения можно разделить на неразъемные и разъемные. К пер­вым относятся соединения сваркой, пайкой и склеиванием, ко вторым - резьбовые и фланцевые. Промежуточное положение занимает раструбное соединение, которое может быть разобрано только путем разрушения элементов, заполняющих раструб. Вы­бор того или иного типа соединения обусловливается многими факторами. Основными из них являются материал соединяемых деталей, характер передаваемой среды (способность к застыва­нию, наличие осадка, токсичность, необходимость частых разбо­рок, огне- и взрывоопасность производства, давление и темпера­тура транспортируемой среды).

Соединение сваркой встык (рис. 4.1, а) широко применяют для стальных, алюминиевых, реже - для винипластовых и поли­этиленовых труб. Латунные и свинцовые трубы часто соединяют внахлестку пайкой: гладкий конец одной трубы вставляют в рас­ширенный (развальцованный) конец другой и пространство меж­ду трубами заполняют жидким припоем. Аналогично могут быть соединены между собой винипластовые и полиэтиленовые трубы.

Рис. 4.1. Соединение труб: А - сварной встык: 1,3 — трубы; 2 - сварка; б - раструбное соединение чугунных водопроводных труб: 1,5- трубы; 2 - раструб; 3 - цемент; 4 - пенька; в - резьбовое: 1,3 — трубы; 2 - муфта; г — фланцевое: 1,6- Трубы; 2 - болт; 3, 4 — фланцы; 5 - прокладка

Для раструбного соединения чугунных труб (рис. 4.1, б) глад­кий конец одной трубы вставляют в раструб другой, кольцевое про­странство частично заполняют пеньковой прядью, а затем цемент­ным раствором. На раструбах соединяются также керамические, графитовые, а иногда и фаолитовые трубы. В этих случаях про­странство внутри раструба заполняют прядью кислотоупорного ма­териала (например, асбеста) и кислотоупорной замазкой.

Для соединения стальных труб на резьбе (рис. 4.1, в) на их концы нарезают мелкую (так называемую «трубную») резьбу и навертывают стальную муфту. Разновидность такого соединения - соединение «на сгоне». Оно облегчает разборку трубопровода. Для винипластовых труб иногда применяют резьбовое соедине­ние. При этом концы труб усиливают муфтами, приклеиваемы­ми к ним.

Наиболее распространено фланцевое соединение труб (рис. 4.1, г). Это объясняется возможностью массового заводского из­готовления фланцев, удобством разборки этого соединения, а также тем, что в подавляющем большинстве случаев при устрой­стве трубопроводов применяют фланцевую арматуру. Фланец представляет собой диск, приваренный к концу трубы. Наружная торцевая поверхность диска обработана, а диск установлен пер­пендикулярно к продольной оси трубы. Фланцы попарно стяги­вают болтами, проходящими через просверленные в них отвер­стия. Герметичность соединения достигается с помощью уста­навливаемых между фланцами прокладок из упругого материала. Конструкция фланца зависит от материала трубы, внутреннего давления трубопровода, температуры транспортируемой среды и других факторов. Фланец можно крепить к трубе не только на сварке, но и на резьбе. Широко применяют фланцы, свободно сидящие на трубе и удерживаемые на ней за счет отбортовки концов труб или приваренные к трубам бортами. Торцевые по­верхности фланцев выполняют не только гладкими (рис. 4.1, г), Но и по типу «выступ-впадина» и «шип-паз». Такие уплотняю­щие поверхности позволяют достичь надежной герметичности соединения при высоких внутренних давлениях и предупреждают выбивание прокладок из-под фланцев.

Соединительные части (фасонные детали, фитинги) служат для соединения между собой отдельных отрезков труб. При этом в большинстве случаев они выполняют еще одну или две функ­ции: изменение диаметра или направления трубопровода, ответв­ление от трубопровода одной или двух линий такого же или меньшего диаметра. Соединительные части изготовляют из того же материала, что и трубы, для которых они предназначены. Кон­цы их выполняют резьбовыми, фланцевыми или раструбными.

Колена, отводы и угольники применяют для изменения на­правления трубопровода, переходы - для соединения труб разно­го диаметра, тройники и кресты - для создания одного или двух ответвлений.

Крепление трубопроводов. Опоры и приспособления для крепления трубопроводов должны быть выполнены с соблюдением следующих условий:

- подвески и кронштейны должны опираться непосредственно на кирпичную кладку или бетон, а не на штукатурку;

- установку кронштейнов выверяют по уровню;

- тяги подвесок трубопроводов, не имеющих перемещений под воздействием тепла, необходимо устанавливать отвесно, а имеющих перемещения - с наклоном;

- хомуты неподвижных опор должны плотно прилегать к тру­бе; подвижная опора под действием тепловых напряжений должна свободно перемещаться вместе с трубой;

- сварные стыки и фланцевые соединения не должны нахо­диться под опорами или над ними.

Расстояние между опорами трубопроводов определяют по формуле

L = j]2oHW/(l00S),

Где L - длина пролета, м; а„ - допустимое напряжение на изгиб, Па; W- Момент сопротивления прокладываемой трубы, mj; S - сила тяжести 1 м трубопровода, наполненного водой и покрытого изоляцией, Н/м.

Примеры крепления трубопроводов показаны на рис. 4.2. При прокладке трубопроводов через стены и перекрытия в подго­товленные для них отверстия устанавливают гильзы. Диаметр гильзы должен быть на 3-5 мм больше внешнего диаметра тру­бопровода. Если горячие трубопроводы проходят через огне­опасные перегородки и перекрытия, то между ними и трубопро­водами оставляют зазор. Если же трубопровод проходит через перекрытие или перегородку, отделяющие огнеопасные помеще­ния от неогнеопасных, то отверстие в гильзе тщательно заделы­вают цементным раствором.

Монтаж запорной арматуры, контрольно-измерительных и регулирующих приборов. Запорная арматура, контрольно-из­мерительные и регулирующие приборы предназначены для включения и отключения, регулирования и контролирования па­раметров как системы трубопроводов в целом, так и отдельных ее участков. Запорную арматуру, контрольно-измерительные и ре­гулирующие приборы монтируют в местах, указанных в проекте, при выполнении следующих условий: удобства пользования и технического обслуживания около рабочих мест обслуживающе­го персонала; обеспечение надежности и правильности в работе и оформление с точки зрения промышленной эстетики. Арматуру и контрольно-измерительные приборы устанавливают в соответст­вии с их техническими данными, например, задвижку, предна­значенную для водяных линий, нельзя ставить на паровые линии.

Приборы с круглыми шкалами при расстоянии от рабочего места до приборов до 2 м устанавливают с диаметром шкалы не менее 100 мм, при расстоянии 2-5 м - не менее 160 мм, при рас­стоянии более 5 м - не менее 250 мм. Приборы должны быть хо­рошо освещены, расположены строго вертикально или с накло­ном на 30° вперед, иметь четкую шкалу с отметками в виде рисок (обычно красного цвета) предельно допустимого давления или температуры. Высота установки приборов 0,6-1,5 м. Если прибо­ры и арматура установлены высоко, монтируют специальные площадки с лестницами для их обслуживания.

Надежность и правильность работы приборов и арматуры в значительной степени зависят от точности монтажа. Запорная и регулирующая арматура по конструкции бывает двух типов - фланцевая и муфтовая. При пропуске загрязненной среды за­движки устанавливают только в вертикальном положении. Вен­тили и обратные клапаны располагают так, чтобы пар, вода, воз­дух поступали под клапан (золотник), а не наоборот; обратные клапаны должны занимать строго горизонтальное положение. Муфтовые задвижки устанавливают на резьбе.

Технические манометры типа ОБМ монтируют обязательно с трехходовым краном, а на паровых линиях - с сифонной трубкой или двойным сифоном. Регуляторы пара (редукторы) устанавли­вают так, чтобы диаметр труб точно соответствовал паспортному и был постоянным на расстоянии 8-12 диаметров до и после ре­гулятора.

Приборы и арматура должны быть чистыми, окрашенными, не иметь утечек через сальниковые, резьбовые и фланцевые со­единения и уплотнения. Изоляция, находящаяся на трубах, не должна закрывать детали крепления приборов и арматуры к тру­бопроводам.

При монтаже приборы (более двух) размещают на отдельном щите, удобно расположенном для обслуживания и наблюдения. Более трех единиц запорной арматуры и измерительных прибо­ров, расположенных на линии в одном месте (их называют гре­бенкой), устанавливают в отдельном помещении.

Монтаж на трубопроводах термокомпенсаторов. Все тру­бопроводы подвержены температурным колебаниям в зависимо­сти от времени года, температуры транспортируемой среды и со­стояния изоляции. При повышении или понижении температуры трубопровода, не закрепленного жестко в опорах, он претерпевает изменения длины и имеет возможность перемещаться.

В том случае, когда трубопровод жестко закреплен в опорах и, следовательно, лишен возможности перемещаться, в нем воз­никают напряжения. Наблюдаются случаи, когда в результате возникших тепловых напряжений происходит разрыв (при охла­ждении) или выпучивание (при нагреве) труб и отрыв фланцев. Причиной этого являются тепловые деформации. У трубопрово­дов, подверженных заметным температурным колебаниям (при передаче по ним пара, горячих жидкостей), предусматривают специальные компенсирующие элементы. Они необходимы так­же в трубопроводах, материал которых обладает большим коэф­
фициентом линейного расширения и имеет незначительную прочность (например, винипласт) даже при передаче по ним сред с невысокой температурой. Трубопроводы для сжатого воздуха, холодной воды и других холодных, жидкостей и газов, как прави­ло, не требуют компенсаторов.

При монтаже паропроводов, конденсаторов и трубопроводов для горячей воды, которые под воздействием температуры рас­ширяются, ставят специальные компенсаторы, воспринимающие удлинение трубопроводов, вызванное большой разностью темпе­ратур (на участке трубопровода длиной 1 м удлинение при изме­нение температуры составляет 1,2 мм на каждые 100 °С). Уста­навливают сальниковые, линзовые, лирообразные и П-образные компенсаторы (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Компенсаторы и приспособления, применяемее при монтаже трубопроводов:

А - сальниковые; б — линзовые; в — лирообразные; г - П-образные; д - приспособление для растягивания компенсаторов; 1,2- тяга; 3 - гай­ка; 4 - трубопровод; 5 — винт; 6 — хомут

Сальниковые компенсаторы состоят из корпуса, сальника и уплотнителя, компенсирующая способность их 200-400 мм.

Линзовые компенсаторы применяют при давлении до 80-105 Па при диаметре трубопроводов до 200 мм и давлении (1,5-2)-105 Па при больших диаметрах. Высота волны от 20 до 200 мм, компен­сирующая способность одной волны 5-15 мм. Количество волн в компенсаторе не более 12.

Лирообразные и П-образные компенсаторы изготовляют из тех же труб, из которых монтируют трубопроводы. Они пригод­ны для любых давлений. Ввиду простоты изготовления наиболь­шее распространение получили П-образные компенсаторы.

Испытания смонтированных трубопроводов. После окон­чания монтажа линий или участка технологического производст­ва (установки постоянных опор и подвесок, монтажа арматуры, производства врезок для подсоединения контрольно-измери­тельных приборов, а также выполнения продувок спускных ли­ний) производят наружный осмотр их, испытание на прочность и плотность, промывку или продувку (при наличии указания в про­екте), а в некоторых случаях - дополнительное пневматическое испытание на плотность с определением падения давления за время испытаний. Трубопроводы 1, 2 и 3-й категорий регистри­рует и освидетельствует инспекция Госгортехнадзора [согласно СНиП трубопроводы делят на пять групп (А, Б, В, Г, Д), а внутри каждой группы классифицируют на пять категорий]. Гидравличе­ское испытание трубопроводов на прочность и плотность произ­водят одновременно. Давление при испытании должно быть равно 1,25 максимального рабочего давления, но не менее 20 Па для стальных, чугунных, винипластовых, полиэтиленовых и стеклян­ных трубопроводов, 10 Па для трубопроводов из цветных метал­лов и сплавов, 5 Па для фаолитовых трубопроводов.

В высших и низших уровнях испытываемого трубопровода должны быть установлены вентили для выпуска воздуха и слива жидкости. Воду заливают в трубопровод из водопровода или на­сосом, при этом создаваемый напор (с учетом высоты подачи) не должен превышать давления испытания.

Испытываемый трубопровод присоединяют к гидравличе­скому прессу, насосу или сети, создающим необходимое давле­ние, через два запорных вентиля. После достижения определенно­го давления трубопровод отключают от пресса, насоса или сети. Давление, при котором испытывают трубопровод, должно быть выдержано в течение 5 мин, после чего его снижают до рабочего. При этом давлении осматривают трубопровод. Стеклянные тру­бопроводы выдерживают под давлением в течение 20 мин.

Сварные швы стальных трубопроводов при осмотре обстуки­вают молотком не более 1,5 кг, трубопроводы из цветных металлов и сплавов - деревянным молотком массой не более 0,8 кг. Трубо­проводы из других материалов обстукивать не разрешается. Пат­рубки для выхода воздуха после проведения испытания должны быть открыты и трубопровод полностью освобожден от воды.

Результаты гидравлического испытания признаются удовле­творительными, если во время испытания не произошло падения давления, а в сварных швах, фланцевых соединениях и сальниках не обнаружены течь и отпотевание.

Одновременное гидравлическое испытание нескольких тру­бопроводов, смонтированных на одних опорных конструкциях или на эстакаде, допускается в том случае, если последние рас­считаны на соответствующие нагрузки.

При проведении гидравлического испытания трубопроводов при температуре окружающего воздуха ниже 0 °С должны быть приняты меры против замерзания воды в трубопроводах, особен­но в спускных линиях, и обеспечено надежное опорожнение во­допроводов.

Для проверки окончания всех строительных, монтажных и специальных работ перед приемкой-сдачей в эксплуатацию трубо­проводы осматривают. Технологические трубопроводы сдают в эксплуатацию одновременно с промышленными установками и агрегатами, к которым они относятся. Межцеховые трубопроводы, обслуживающие несколько объектов, можно сдавать в эксплуата­цию отдельно после окончания всех относящихся к ним строитель­ных, монтажных, и специальных работ. Приемка-сдача в эксплуата­цию технологических трубопроводов совместно с промышленными объектами или отдельно (межцеховые трубопроводы) осуществля­ется в соответствии с действующими санитарными нормами.

При сдаче технологических трубопроводов в эксплуатацию монтажная организация обязана представить следующую техни­ческую документацию: акты сдачи под монтаж траншей и опор­ных конструкций, акты укладки патронов; сертификаты на сва­рочные материалы; акты проверки трубопроводов; заключение о качестве сварных швов, протоколы механических испытаний в соответствии с действующими санитарными нормами; акты ис­пытаний арматуры (если их проводили); акты испытаний трубо­проводов на прочность и плотность; журналы сварочных работ; списки сварщиков, участвовавших в сварке трубопровода, с ука­занием номеров удостоверений и клейм; акты промывки и про­дувки трубопроводов; схемы трубопроводов 1-й категории.

Трубопроводы 4-й категории и все временные трубопроводы со сроком эксплуатации до 8 мес. регистрации не подлежат. Од­нако Госгортехнадзору дано право контролировать выполнение установленных правил.

Для регистрации трубопроводов в инспекции Госгортехнад - зора необходимы следующие документы: паспорт с описанием и схемой трубопровода, на которой должны быть указаны размеры расположения опор и арматуры; сведения (сертификаты) о ме­талле и электродах; справка о сварщике (копия диплома о разре­шении сварщику выполнять работы под давлением); результаты гидравлических испытаний трубопровода и заключение инспек­тора Госгортехнадзора.

Заказчику монтажные организации сдают смонтированные трубопроводы по акту, в котором указывают, что работы прове­дены согласно проекту, сварные швы и фланцевые соединения проверены на требуемое давление. Смонтированные трубопрово­ды сдают Госгортехнадзору в присутствии представителя мон­тажной организации.

Тепловая изоляция трубопроводов. Покрытие трубопрово­да тепловой изоляцией преследует следующие цели:

- предохранить водяной пар, протекающий по трубопроводу, от конденсации (конденсация снижает теплосодержание пара, т. е. является чистой потерей; кроме того, конденсат, подхва­ченный проходящим по трубопроводу с большой скоростью паром, может вызвать гидравлический удар);

- сократить потери тепла протекающего по трубопроводу про­дукта или сохранить его температуру, необходимую для про­ведения технологического процесса, предупредить застыва­ние продукта в трубопроводе при охлаждении, не допустить замерзания воды;

- устранить конденсацию содержащихся в воздухе водяных паров на холодных стенках трубопроводов, проходящих в те­плом помещении (например, на водопроводных трубах);

- предохранить помещение от нагрева, а обслуживающий пер­сонал - от ожогов.

Независимо от назначения изоляция должна обладать малой теплопроводностью, небольшой теплоемкостью, невысокой стоимостью, легкостью нанесения на трубы, малой массой и дол­говечностью, механической прочностью, эластичностью, морозо - и теплостойкостью, несгораемостью, стойкостью к действию хи­мических веществ; кроме того, материал изоляции не должен разрушать трубы. Ни один из известных изоляционных материа­лов не обладает в полной мере перечисленными свойствами. В каждом отдельном случае материал для изоляции выбирают та­ким, чтобы он наилучшим образом удовлетворял условиям рабо­ты определенного трубопровода.

Толщина изоляционного слоя зависит от диаметра трубы и раз­ности температур окружающей среды и теплоносителя (табл. 4.1).

Перед покрытием изоляцией трубопроводы тщательно очи­щают, затем наносят слой изоляции и закрепляют его. Мастич­ную изоляцию наносят на трубопровод последовательными слоями. Формовочную изоляцию (скорлупами и сегментами) ук­репляют на трубах мастиками. На трубопроводах для хладагентов изоляцию закрепляют горячим битумом. Сверху теплоизоляци­онный слой покрывают мешковиной и обматывают тонкой про­волокой с шагом витков 20 мм. На подготовленную поверхность наносят цементную штукатурку и окрашивают ее масляной крас­кой. При прокладке изолированных трубопроводов через стены необходимо, чтобы слой изоляции не разрывался.

Окраска трубопроводов в условные цвета. Все трубопро­воды, за исключением стеклянных, керамических и фарфоровых, по окончании монтажа и испытания окрашивают масляной или другой стойкой краской. Трубопроводы, покрытые изоляцией, могут окрашиваться клеевой краской.

Цель окраски заключается не только в защите труб от атмо­сферной коррозии и в придании им опрятного вида. Цвет трубо­провода зависит от того, для транспортировки каких сред он предназначен (окраска регламентирована инструкциями). Это облегчает распознавание нужного трубопровода и ознакомление со схемами трубопроводов, способствует избежанию ошибок при эксплуатации и увеличивает безопасность работы.

Отличительные знаки и цвета окраски, приводимые в прави­лах безопасности для взрывоопасных химических производств, указаны ниже.

Азот Аммиак Вакуум Вода горячая

Вода обратная (условно-чистая) Вода питьевая (хозяйственная) Вода производственная Воздух сжатый Канализация Кислоты крепкие Кислоты разбавленные Конденсат водяного пара Пар насыщенный Пожарный водопровод Рассол прямой Рассол обратный Щелочи крепкие Щелочи разбавленные

Черный с коричневыми полосами Желтый

Белый с желтыми полосами Зеленый с красными полосами Зеленый с коричневыми полосами Зеленый без полос Черный без полос Синий

Черный с желтыми полосами Красный с белыми полосами Красный с двумя белыми полосами Зеленый с синими полосами Красный с желтыми полосами Оранжевый без полос Темно-коричневый с черными полосами Темно-красный с желтыми полосами Вишневый без полос Вишневый с белыми полосами

Условные цвета окраски не предусматривают всех сред, ко­торые могут передаваться по трубопроводам. На практике прихо­дится уточнять цвета окраски в зависимости от рода транспорти­руемых жидкостей. Например, нельзя окрасить трубопровод для азотной и муравьиной кислот в один и тот же цвет, так как сме­шение этих кислот, возможное из-за одинакового цвета окраски трубопроводов, может привести к аварии. Вследствие этого от­личительные знаки и цвета окраски часто разнообразят. Но по всей длине трубопровод должен быть окрашен в один цвет.

Для облегчения работы аппаратчиков и предотвращения ошибок при открывании и закрывании арматуры на ней наносят красную стрелку, показывающую направление движения среды в трубопроводе. Кроме того, на арматуре, а при сложной схеме и на отдельных участках трубопроводов должны иметься бирки с над­писями, поясняющими назначение трубопровода. Размеры букв на этих надписях должны быть такими, чтобы их можно было видеть с расстояния не менее 5 м при имеющемся в цехе освещении.

Кольца, наносимые на трубы, в зависимости от наружного диаметра трубопровода (или изоляции) должны иметь ширину от 50 до 200 мм. Расстояние между кольцами 1-2 м.