В.А. Старовойтов Трубные проводки систем автоматизации

Министерство образования Российской Федерации Государственное учреждение

Кузбасский государственный технический университет Кафедра электропривода и автоматизации

ТРУБНЫЕ ПРОВОДКИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

Методические указания к практическим занятиям по курсам «Технические средства автоматизации»

для студентов направления 551800 и «Машины и установки типовых технологических процессов»

для студентов направления 550200

Составитель В.А.Старовойтов

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 2 от 23.10.2000 Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией по направлению 550200

Протокол № 4 от 23.10.2000 Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2002

1

1. ЦЕЛЬ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Получение знаний об устройстве и функционировании особой категории технических средств автоматизации - трубных проводках, играющих немаловажную роль в системах управления производством.

2.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Знакомство с настоящими методическими указаниями.

2.Осмотр трубных проводок, выполненных на учебных стендах,

ипредложенных типов соединений.

3.Подготовка к защите по существу рассмотренного материала. 3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Трубные и электрические проводки обеспечивают связь между отдельными элементами систем автоматического контроля, регулирования и управления производством. Трубной проводкой называют совокупность труб и трубных пневматических кабелей, соединительных и присоединительных устройств, арматуры, устройств защиты от внешних воздействий, крепежных и установочных узлов и деталей, собранных в цельную конструкцию, проложенную и закрепленную на элементах зданий и сооружений или на технологическом оборудовании (1, с. 50).

По функциональному назначению трубные проводки можно разделить на импульсные, командные, питающие, дренажные, обогревные, охлаждающие и вспомогательные.

Импульсной линией связи - является трубная проводка, соединяющая отборное устройство с контрольно-измерительным прибором, датчиком или регулятором. Импульсные проводки предназначены для передачи воздействий контролируемой или регулируемой технологической среды на воспринимающие органы контрольно-измерительных приборов (измерения давления, уровня, расхода, концентрации), датчиков или регуляторов непосредственно или через разделительные сосуды. К импульсным линиям относят также капилляры манометрических термометров и регуляторов температуры, соединяющие термовоспринимающие элементы – термобаллоны – с манометрическими

2

измерительными устройствами приборов и регуляторов. Длина импульсных линий связи не должна превышать 50 м.

Командной линией связи называется трубная проводка, соединяющая между собой отдельные функциональные блоки автоматизации. Командные линии связи предназначены для передачи пневматических или гидравлических (давление воды или масла) сигналов и команд от измерительных устройств к регуляторам, от них к исполнительным механизмам, от передающих блоков к приемным. Протяженность линий передачи пневматических сигналов может составлять до

300 м.

Длину трубных импульсных и командных линий ограничивают вследствие появления значительного запаздывания в передаче сигналов, что приводит к ухудшению динамической характеристики всей системы регулирования или управления, в которую входят эти трубные линии.

Питающие линии служат для подвода газа или жидкости (воды, масла) под давлением и для снабжения энергией пневматических и гидравлических систем автоматизации.

Дренажные, или сливные, проводки служат для удаления от-

работанных жидкостей, продуктов периодической промывки приборов

ирегуляторов, продувки импульсных линий, слива отстоя и конденсата

вотведенные для этого места.

Обогревные проводки применяют для подвода тепла к щитам, приборам, отборным устройствам, трубным проводкам с целью их обогрева. Обогрев указанных средств необходим для обеспечения нормальных условий работы при их размещении в неотапливаемых помещениях или на открытых площадках.

Охлаждающие проводки предназначены для охлаждения датчиков, отборных устройств, исполнительных механизмов и других средств автоматизации, работающих в условиях высоких температур.

Вспомогательные проводки применяют для подвода инертных жидкостей или газов к импульсным линиям с целью предохранения отборных устройств от засорения, а измерительных приборов (например, расходомеров) – от действия агрессивных сред; для подвода к приборам, регуляторам, импульсным линиям связи жидкости или газа с целью периодической промывки или продувки их во время эксплуатации; для создания параллельного потока части продукта, отбираемого из технологического аппарата или трубопровода на анализ с целью

3

ускорения подачи пробы к измерительному прибору, удаленному от места отбора.

Основное количество трубных проводок составляют импульсные, командные и питающие.

Для трубных проводок рекомендуется применять стальные, медные, алюминиевые, пластмассовые, резиновые трубы и многотрубные пневмокабели из полиэтиленовых труб.

Трубные проводки подразделяют в зависимости от заполняющей их среды и ее параметров на группы и категории. К группе А категории I относят проводки, заполненные сильнодействующими ядовитыми веществами и дымящимися кислотами при любом давлении и температуре от -70 до +700С, а также заполненные прочими продуктами с токсическими свойствами при давлении 1,6 МПа (16 кгс/см2) и температуре от -70 до +7000С. К группе А категории II относят те же проводки при заполнении их прочими продуктами с токсическими свойствами при давлении ниже 1,6 МПа (16 кгс/см2) и при температуре от -

70до +3500С.

Кгруппе Б относят проводки, заполненные горючими и активными газами, легковоспламеняющимися и горючими жидкостями, причем к категории I - независимо от давления при температуре от 350 до

7000С, к категории II - при давлении 2,5-6,4 МПа (25-64 кгс/см2) и температуре 250-350 и от -70 до 00С, к категории III - при давлении 1,6-2,5 МПа (16-26 кгс/см2), к категории IV - при давлении до 1,6 МПа (16 кгс/см2) и температуре от -70 до +1200С.

Кгруппе В относят проводки, заполненные перегретым водяным паром: к категории I - независимо от давления при температуре 450-

660°С, к категории II - при давлении до 3,9 МПа (39 кгс/см2) и тем-

пературе 350-450°С, к категории III - при давлении до 2,2 МПа (22 кгс/см2) и температуре 150-3500С, к категории IV - при давлении до 1,6 МПа (16 кгс/см2) и температуре 120-1500С.

К группе Г относят проводки, заполненные горячей водой и насыщенным водяным паром: к категории I - при давлении свыше 18,4 МПа (184 кгс/см2) и температуре свыше 120°С, к категории II при давлении 8,0-18,4 МПа (80-184 кгс/см2) и температуре свыше 120°С, к категории III-при давлении 1,6-8,0 МПа (16-80 кгс/см2) и температуре свыше 120°С, к категории IV-при 0,2-1,6 МПа (2-16 кгс/см2) и температуре свыше 120 °С.

4

К группе Д относят проводки, заполненные негорючими жидкостями и парами, а также инертными газами: к категории I - независимо от давления при температуре 450-700°С, к категории II - при давлении 6,4-10,0 МПа (64-100 кгс/см2) и температуре 350-450 и от -70 до 0°С, к категории III - при давлении 2,5-6,4 МПа (25-64 кгс/см2) и температуре 250-350 и от -70 до 00С, к категории IV-при давлении до 2,5 МПа (25 кгс/см2) и температуре 120-250 и от -70 до 0°С, к категории V-при давлении до 1,6 МПа (16 кгс/см2) и температуре 0-120°С.

По расположению трубные проводки подразделяют на внутренние и наружные, на скрытые и открытые.

Внутренней называется трубная проводка или ее часть, проложенная внутри закрытого помещения.

Наружной называют трубную проводку или ее часть, проложенную по наружным стенам зданий и сооружений, под навесами, а также по эстакадам и другим наружным сооружениям.

Скрытой называется трубная проводка или ее часть, проложенная внутри стен, полов, потолков, за обшивками технологических аппаратов, в закрытых каналах, в земле, в фундаментах.

Открытой называют трубную проводку или ее часть, проложенную открыто по технологическим аппаратам и трубопроводам, по стенам, потолкам, эстакадам, в открытых каналах.

Групповой называют трубную проводку, состоящую из четырех и более труб или трубных кабелей, проложенных вместе на одной опорной конструкции.

Для прокладки трубных проводок предпочтение отдают трубам из пластмасс и из углеродистых сталей. Трубы и трубные кабели из пластмасс применяют для командных проводок, а также для трубных проводок других назначений во всех случаях, когда условия эксплуатации соответствуют области их применения. Трубы из углеродистых сталей водогазопроводные легкие применяют для проводок группы Д категории V при давлении не выше 0,6 МПа (6 кгс/см2); трубы водогазопроводные обыкновенные - для проводок группы Г, категории IV при давлении не более 1 МПа (10 кгс/см2) и температуре не выше 200°С; бесшовные трубы - для остальных групп и категорий проводок при давлении не выше 25 МПа (250 кгс/см2) и температуре от -40 до +450 °С.

5

Применительно к трубным проводкам используют три основных понятия давления [2, c. 445]:

условное Ру - наибольшее избыточное давление при температуре среды 20°С, при котором обеспечивается длительная работа трубных проводок определенных размеров, обоснованных расчетом на прочность для конкретных материалов и их характеристик; установлен следующий ряд нормальных значений условных давлений: 0,1; 0,25; 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,4; 10; 16; 25; 40; 64; 80; 100 МПа;

рабочее Рраб - избыточное давление, при котором обеспечивается длительная работа трубных проводок при рабочей температуре заполняющей среды;

пробное Рпр - избыточное давление, при котором трубные проводки или их отдельные части подвергаются гидравлическим или пневматическим испытаниям на прочность и плотность.

Для обеспечения унификации трубных узлов и блоков и сокращения номенклатуры соединительных и крепежных деталей рекомендуется применять трубы, перечень которых приводиться в справочной литературе.

Для обозначения размеров труб на схемах используется запись в виде 245х45, что обозначает наружный диаметр трубы Dн=245 мм при толщине стенки S=45 мм. Кроме того для стальных труб в ряде случаев используется понятие условного диаметра, под которым понимают номинальный внутренний диаметр трубопровода; так, для условного прохода с номинальным внутренним диаметром трубопровода

100 мм пишут: Dу=100 мм.

Для командных трубных проводок систем пневматической автоматики применяют и пневматические кабели из семи и двенадцати трубок из полиэтилена высокого давления марок 102-14 и 153-14 высшего и первого сортов. Пневмокабель представляет собой пучок пластмассовых труб, свитых спирально и заключенных в общую оболочку. Применяют его для фиксированного монтажа трубных проводок для транспортирования воздуха и веществ, к которым стоек материал труб,

при условном давлении до 0,6 МПа в диапазоне температур от -40 до

+600С.

Стальные трубы поставляют длиной не менее 6 м; медные, алюминиевые, полиэтиленовые и поливинилхлоридные - в бухтах длиной не менее 25 м; трубный кабель из труб диаметром 6 мм - длиной не менее 150 м, а из труб диаметром 8 мм - длиной 250 м.

6

Выбор материала и параметров труб зависит от категории проводки, которую указывают в проекте. При прочих равных условиях отдают предпочтение пластмассовым трубам и трубным кабелям как наиболее дешевым и позволяющим вести монтаж индустриальными методами.

Рис. 1. Виды кабелей:

а - бронированный стальными лентами; б - бронированный с джутовым покрытием; в - в поливинилхлоридной оболочке; 1 - трубы; 2 - ленточный пластикат; 3 - кабельная бумага; 4 - броня; 5 - джутовый покров; 6 - тканевая лента; 7 - резина; 8 - пластикатовая оболочка

Применение пневматических кабелей из полиэтиленовых труб более выгодно по сравнению с трубными проводками из металлических и пластмассовых труб. Стоимость пневмокабеля в 1,5 раза ниже стоимости медных труб равной длины. Кроме того, отпадает необходимость в предварительной заготовке и сборке, повышается производительность труда, уменьшается число соединении, сокращаются сроки монтажа, что в целом приводит к высокому экономическому эффекту.

Пневмокабели применяют для транспортирования воздуха давлением до 0,6 МПа к приборам и средствам автоматизации или для транспортирования сред, к которым химически стоек полиэтилен (большинство кислот, газов, аммиак, водные соли аммония, карбамид, гидроокись натрия, ртуть).

Пневмокабель типа ТПВБ6Г в обмотке из лент поливинилхлоридного пластиката с защитным покровом типа БбГ, бронированный стальными лентами с противокоррозионной защитой (рис. 1а), используют для внутренних и наружных проводок, прокладываемых на открытых площадках по эстакадам, фермам, железобетонным конструк-

7

циям во взрыво- и пожароопасных помещениях, в условиях возможных механических воздействий, при отсутствии в атмосфере веществ, разрушающих броню. Пневмокабель типа ТПББбГ выполнен в обмотке из лент кабельной бумаги с тем же защитным покровом Б6Г. Его применяют для наружной и внутренней прокладок, за исключением пожаро-

ивзрывоопасных помещений, в условиях возможных механических воздействий, при отсутствии в атмосфере веществ, разрушающих броню. Пневмокабель типа ТПББ бронированный, с джутовым покрытием (рис. 1б) можно использовать для наружных и внутренних проводок, прокладывая его в земле, в траншеях и лотках.

Пневмокабели типа ТПО из полиэтиленовых труб в оболочке из поливинилхлоридного пластиката (рис. 1б) применяют в отапливаемых помещениях, в местах, наименее опасных в отношении механических повреждений и пожара, в условиях воздействия паров кислот, щелочей

исред с повышенной влажностью, колебаний и вибраций.

МОНТАЖ ТРУБНЫХ ПРОВОДОК

Монтаж должен обеспечить плотность и прочность трубных проводок, соединений труб между собой и присоединение их к арматуре и средствам автоматизации, а также надежность крепления труб к опорным конструкциям, а самих конструкций - к строительным основаниям. Независимо от функционального назначения все трубные проводки должны быть промаркированы в соответствии с проектом маркировочными бирками, прочно прикрепленными к трубам в каждом помещении у концов проводок. Трубные проводки должны иметь защитные покрытия, нанесенные по очищенной поверхности труб и металлоконструкции. Пластмассовые трубы окраске не подлежат, а трубы из цветных металлов окрашивают лишь в случаях, предусмотренных проектом. Окрашенные поверхности должны быть гладкими и ровными.

Работы по монтажу трубных проводок можно разделить на следующие этапы: разметка трассы трубных проводок и мест установки опорных конструкций, заготовительные работы, прокладка, испытание и сдача.

Монтаж трубных проводок осуществляют по рабочему проекту (рабочей документации) и в соответствии с проектом производства работ (ППР). Перед прокладкой размечают трассы. При разметке руководствуются следующими требованиями:

8

трубные проводки выполняют в соответствии с проектом по кратчайшим расстояниям между соединяемыми средствами автоматизации, параллельно стенам, перекрытиям и колоннам, в местах, удобных для монтажа и их обслуживания, с минимальным числом поворотов, изгибов и пересечений;

в местах прокладки трубных проводок не должно быть резких колебаний температуры окружающего воздуха и мест возможного нагревания и охлаждения;

трассы должны проходить на расстоянии не менее 25-30 мм от стен и колонн и возможно дальше от технологического оборудования, а также от мест возможных вибраций, сотрясений и механических воздействий. При прокладке пластмассовых труб в защитных коробах расстояние их от стен, колонн, эстакад и других вертикальных элементов зданий и сооружений, а также между собой не должно быть менее 50 мм, а расстояние по вертикали от потолков или балок перекрытия до крышек коробов - 300 мм;

крепление опорных конструкций на поворотах трассы выполняют на расстоянии не менее 0,3-0,5 м;

радиусы изгиба труб должны быть минимальными. Для пневмокабеля - не менее 10 его наружных диаметров (при температуре до -40°С), а для районов с пониженными температурами (от -40 до -50°С) - не менее 20 наружных диаметров кабеля.

Соединение труб выполняют после предварительного закрепления трубных проводок на опорных конструкциях и строительных основаниях, соблюдая следующие правила:

соединения не располагают на изгибах, поворотах, в местах крепления и на компенсаторах трубных проводок у температурных швов зданий;

от места крепления трубной линии на опорной конструкции соединения располагают не ближе 200 мм;

трубные проводки при подсоединении к средствам автоматизации не должны создавать остаточных механических напряжений в корпусах и присоединительных устройствах.

Соединения трубных проводок в зависимости от условий работы и рода заполняющей среды выполняют неразъемными и разъемными.

Различают два вида соединения труб: неразъемные и разъемные. К неразъемным соединениям относят такие, которые можно разобрать только с нарушением целостности трубы или для разъема кото-

9

рых необходимо вращение одной или нескольких соединенных труб. Их применяют для соединения труб на трассе. Неразъемные соединения выполняют сваркой и пайкой.

Рис. 2. Способы сварки и пайки труб: а - пайка с развальцовкой; б - пайка с муфтой; в - сварка встык; г - сварка с помощью муфты

Сварку производят встык (рис. 2в) или с помощью муфты (рис. 2г). Для соединения медных и латунных труб применяют также пайку встык с развальцовкой (рис. 2а) или с муфтой (рис. 2б). Эксплуатация спаянных труб допускается при температуре среды до 200°С.

Неразъемное соединение полиэтиленовых труб наружным диаметром 10 мм и выше образуют сваркой в раструб или с применением приварных фасонных частей. Для образования разветвлений, перехода с одного диаметра трубы на другой используют полиэтиленовые фасонные части без резьбы - тройники, крестовины, угольники, переходы, аналогичные показанным на рис. 3.

Рис. 3. Переходные соединители: а - муфта; б - угольник; в - тройник прямой; г - тройник переходный; д - крест