8 Безопасность систем, находящихся под давлением
На машиностроительных предприятиях широко применяется сжатый воздух, газы и пар, находящиеся под давлением, выше атмосферного.
Сжатый воздухиспользуется в пневматических молотах, пневматических инструментах, в металлообрабатывающих станках для литья под давлением и др.
Газы применяются для нагрева различного технологического оборудования, при газосварочных работах.
Париспользуется для нагрева технологического оборудования, в отопительных системах, для подогрева воздуха, поступающего в вентиляционные установки.
Применение сжатого воздуха, газа и пара обеспечивает возможность совершенствовать технологии, механизацию трудоемких процессов, автоматизацию производства, улучшают санитарно-гигиенические условия труда. В то же время сосуды и аппараты, работающие под давлением, являются источниками повышенной опасности. Они могут создать избыточные тепловыделения, повышенную загазованность и главную опасность - взрыв.
8.1 Сосуды, работающие под давлением
Сосуд, работающий под давлением, представляет собой герметически закрытую емкость, предназначенную для ведения химических или тепловых процессов, а также для хранения, перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкостей под давлением.
Госнадзорохрантруда утвердил «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», в которых определяются требования к устройству, изготовлению, монтажу, ремонту и эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
Эти правила распространяют свои действия на:
1) сосуды, работающие под давлением выше 0,07 МПа;
2) цистерны и бочки для перевозки сжиженных газов, давление паров которых при температуре до +50 С выше 0,07 МПа;
3) сосуды, цистерны для хранения, перевозки сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел без давления, но опорожняемые под давлением газа выше 0,07 МПа;
4) баллоны, предназначенные для перевозки и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением выше 0,07 МПа.
Правила не распространяются на сосуды и баллоны емкостью не более 25 л, у которых произведение емкости на рабочее давление в атмосферах не более 200, а также части машин, не представляющих собой самостоятельных сосудов (цилиндры двигателей паровых и воздушных машин и компрессоров, конструктивно встроенных в компрессор).
При нарушении требований к конструкции, монтажу и эксплуатации сосудов, работающих под давлением, возможен взрыв. Последствиями взрыва могут быть:
– разрушение оборудования, зданий, сооружений;
– травмирование людей отлетающими частями разорвавшегося сосуда;
– отравление вредными веществами;
– поражение пламенем, горючими газами, паром, жидкостью.
Работа взрыва (Дж) при адиабатическом расширении газа может быть определена по формуле:
, (8.1)
где Р1 – начальное давление в сосуде, МПа;
Р2 – конечное давление в сосуде, МПа;
V – начальный объем газа, м3.
Показатель адиабаты:
, (8.2)
где Ср – удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, Дж/(кг град);
Сv – удельная теплоемкость газа при постоянном объеме, Дж/(кг град).
Мощность взрыва (кВт):
, (8.3)
где t – время действия взрыва, с.
Так как время взрыва очень малая величина (с), то мощность взрыва при разрыве сосуда достигает огромной величины. Так, например, мощность взрыва сосуда со сжатым воздухомV= 1 м3,Р= 12 атм (1,2 МПа) иt= 0,1 с составляетN= 28100 кВт.
Для обеспечения нормальных условий эксплуатации все сосуды должны быть снабжены:
– приборами для измерения давления и температуры среды;
– предохранительными устройствами;
– запорной арматурой;
– указателем уровня жидкости.
Кроме предохранительного клапана сосуд может быть снабжен предохранительной мембраной, которая должна иметь заводское клеймо с указанием давления, разрываемого пластину (ВНИИТБХП).
На каждый сосуд после установки и регистрации наносится следующая запись:
– регистрационный номер;
– разрешенное давление;
– дата предстоящего внутреннего осмотра и гидравлических испытаний.
К обслуживанию допускаются лица не моложе 18-летнего возраста, прошедшие:
– производственное обучение;
– аттестацию в квалификационной комиссии;
– инструктаж по безопасности обслуживания сосудов.