ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА
.pdf
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Тип II. Система решается также по балочной схеме с устройством дополнительных опор для трубопроводов нижнего яруса. Эти опоры выполняют в виде плоских качающихся рам при одном ярусе труб и пространственных или плоских закрепленных рам при числе ярусов более одного (рис. 2.144). В связи с возможностью односторонней перегрузки рам их вертикальные элементы выполняют жесткими.
Рис. 2.144. Конструктивная схема при поперечном сечении типа II:
1, 7, 8 — сопутствующие трубопроводы; 2 — ведущий трубопровод; 3 — неподвижная плоская подвеска; 4, 5 — соответственно промежуточные и неподвижные опоры системы; 6 — подвеска в виде рамы
Тип III. Здесь следует различать два случая: все трубы эксплуатируютсятолькоодновременноиимеютодинаковыйтемпературныйрежим; трубымогутэксплуатироватьсянеодновременноилииметьразныетемпературные режимы. В первом случае система решается аналогично поперечному сечению типа I. Во втором случае такое решение может привести к перекосам, закручивающим промежуточные опоры. Во избежание этого можно рекомендовать несколько решений. Первое — постановкаповсейтрассепространственныхопорсподвижнымопираниемтруб.Такаясхемавсвязисозначительнымигоризонтальныминагрузками от трения приводит к утяжелению опор и фундаментов. Второе — использование одной трубы для закрепления ее за промежуточные плоские опоры. Остальные трубы подвешивают к специальной надстройке (рис. 2.145) либо опирают через подвижные опорные части. При прокладке двух труб можно принять схему, показанную на рис. 2.145б Одна труба используется для закрепления ветвей опор, вторая опирается подвижно.
Тип IV отличается от типа III наличием второго яруса труб большого диаметра. Системы с одинаковыми температурными режимами
234
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
всех труб встречаются редко. Поэтому по всей трассе целесообразно применение пространственных опор с подвижным опиранием труб. Возможно также аналогичное принятому решение для типа III с подвесками.
Тип V. Поперечное сечение с большим числом труб небольшого диаметра предполагает применение эстакадной прокладки с устройствомспециальныхпролетных строений и подвижных опираний труб.
Тип VI. Конструктивная сложность закрепления всех сопутствующих трубопроводов к основной трубе вызывает необходимость устройства пролетных строений с расположением по их верху трубопроводовбольшого диаметра.
ТипVII.Небольшиедиаметрытрубопроводовпредполагаютустройствооблегченныхпролетныхстроений,основнымназначениемкоторых является ограничение прогибов для создания непрерывного одностороннего уклона.
Технологические сопутствующие трубопроводы создают значительные нагрузки на систему, величина которых зависит от взаимного расположения основных опор, опор сопутствующих трубопроводов и компенсаторов. Поэтому, рационально располагая эти элементы систем, можно в достаточно широком диапазоне изменять нагрузки на опоры.
235
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
2.6.3. Опоры основных трубопроводов
Всоответствии с классификацией опор, приведенной в табл. 2.2, на рис. 2.146 показаны принципиальные схемы каждого типа опор. Решетка опор проектируется треугольной или полураскосной с совмещенными в пространственных опорах по граням узлами. При больших размерахопорывпланеибольшихпоперечныхсилахможноприменять крестовую решетку, элементы которой подбирают обычно из расчета работы их только на растяжение. Если невозможно воспринять усилие однимрастянутымэлементом,атакжеприэкономическомобосновании элементы можно принимать сжатыми. При многотрубной прокладке схема решетки определяется необходимостью пропуска трубопроводов сквозь опору. При невозможности устройства решетки во всех панелях принимаются конструктивные меры по обеспечению восприятия опорой поперечной силы, например создание рамных участков.
Внекоторых случаях при относительно коротких опорах, которые
врезультате частичного защемления анкерными болтами при удлинениях трубопровода не обеспечивают достаточной податливости, ветви опор опирают на фундамент через центрирующие подкладки, приближающиеузелкшарнирному.Принеобходимостисозданияболеегибкой схемы опорыможнопроектировать рамные конструкции,податливость которых выше, чем решетчатых.
Подвесные опоры, относящиеся к классу подвижных опор, распространены весьма широко, так как практически не препятствуют перемещению трубопровода в горизонтальной плоскости в направлении его оси. Наиболее простая конструктивная форма подвесной опоры – подвески в виде круглых тяжей. Как правило, трубопровод подвешивают за опорное кольцевое ребро, а в некоторых случаях без него с помощью полосового элемента. Предпочтительнее подвеска за ребро, таккактакоерешениеобеспечиваетчеткуюпередачуусилийивосприятие поперечных сил, а также позволяет сохранить неизменным контур поперечногосечения.Работоспособностьподвесныхопоропределяется их гибкостью, зависящей, в основном, от длины подвесок, которую следует принимать не менее 1,5…2 большего по величине диаметра трубопровода. При более коротких подвесках необходимо принимать меры по обеспечению перемещения трубопровода.
Применяются также подвесные опоры в виде опорных балок, прикрепленных через подвески, с расположением на балках одного или нескольких трубопроводов.
Впоследнем случае компоновка ряда трубопроводов на одной опоре допускается только для трубопроводов с общей системой опор
236
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
и работающих постоянно в одном температурном режиме. При прокладке трубопроводов по опорам разной жесткости, в состав которых входят и подвески, для обеспечения проектного положения трубопровода в процессе эксплуатации успешно применяют пружины, например тарельчатые, включаемые в опорный узел подвески.
Рис. 2.146. Опоры трубопроводов:
а — маятниковая; б, г — плоская промежуточная; в — пространственная неподвижная
2.6.4. Опоры сопутствующих трубопроводов
При прокладке сопутствующих трубопроводов необходима независимаясистемаопор,устанавливаемыхнанесущиетрубопроводы.Опорные конструкции сопутствующих трубопроводов не должны препятствовать температурным расширениям основной несущей системы, для чего принимаются соответствующие меры — устройство независимых опор, скользящих столиков, овальных дыр и др.
При балочной прокладке все сопутствующие трубопроводы опираются на ведущий трубопровод и компонуются в общую независимую систему. Опоры таких трубопроводов стандартизированы официальными документами — нормалями — и могут быть разными по исполнению. Одна из важных задач проектирования трубопроводов —
237
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
создание системы конструкций, на которые устанавливаются опоры сопутствующих трубопроводов. Такие конструкции принято называть подопорными. Наиболее простая подопорная конструкция — кронштей-
Рис. 2.147. Элементы подопорных конструкций: ны на ведущем трубопроводе.
а — подкосная система; б — связевая система: Здесь необходимо кроме пере- 1 — кронштейны; 2 — подкосы; 3 — связи
дачи вертикальной нагрузки обеспечить восприятие горизонтальной нагрузки, вызванной температурным удлинением трубопровода. При незначительных горизонтальных усилиях они могут быть восприняты специально подобранным сечением верхнего пояса кронштейна достаточной жесткости. При больших усилиях необходимы специальные мероприятия — устройство подкосов к каждому кронштейну или создание связевой системы (рис. 2.147).
В некоторых случаях одиночные сопутствующие трубопроводы могут опираться на отдельные столики, расположенные на ведущем трубопроводе. Распространено устройство подопорных элементов в виде подвесных конструкций. Аналогично кронштейнам, взависимостиотвеличины и места приложения приходящихся на них горизонтальных сил, их можно выполнять плоскими с подкосами или системой связей, а также пространственными —
развитыми в направлении действия сил (рис. 2.148).
Приустройствепродольнойсвязевойсистемыважнейшимусловием является сохранение свободы температурных перемещений ведущего трубопровода.
238
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
2.6.5.Назначение и классификация трубной арматуры: запорная, регулирующая и предохранительные устройства
Технологические установки нефтеперерабатывающих заводов, резервуарное и трубопроводное хозяйство заводов снабжены разнообразной арматурой, предназначенной для разобщения оборудования или подключения его к работающей системе, регулирования количества проходящей через трубопровод среды (нефти, нефтепродукта, воды, пара, газа и т.д.) или поддержания в системе давления, не превышающего допустимого.
2.6.5.1.Классификация трубной арматуры
Арматура любого класса включает три основных элемента: корпус, привод и рабочий орган (запорный, регулирующий и др.), состоящий из седла и перемещающегося или поворачивающегося относительно него затвора (золотника).
Арматуру классифицируют по основным признакам:
—по функциональному назначению;
—по условиям работы — давление, температура, агрегатное состояние,химическаяактивностьитоксичностьтранспортируемойсреды, температура и особые свойства (например, взрывоопасность окружающей среды);
—по диаметру условного прохода (номинальный размер арматуры);
—по способу присоединения корпуса к трубопроводу;
—по конструкции корпуса;
—в зависимости от способа герметизации рабочего органа в корпусе;
—в зависимости от конструкции привода рабочего органа.
По назначению арматуру делят на следующие основные классы:
—запорная, предназначенная для полного перекрытия потока среды;
—предохранительная, обеспечивающая частичный выпуск или перепускрабочейсредыприповышениидавлениядозначения,угрожающего прочности системы, а также предотвращающая недопустимый по технологическим соображениям обратный поток среды;
—регулирующая, назначение которой управлять рабочими параметрами потока среды (давлением, расходом, температурой) путем изменения проходного сечения;
—контрольная, определяющая уровень рабочей среды;
—прочая, предназначенная для различных конкретных операций (отвод конденсата, выпуск воздуха из трубопровода и впуск воздуха в него, приемо-раздаточные операции, выпуск подтоварной воды из резервуаров и т.п.).
239
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
По условиям работы к арматуре предъявляют следующие требования. Это прежде всего прочность, герметичность и надежность работы, взрывобезопасность и коррозионная стойкость. Требуемая прочность арматуры диктуется в основном рабочим давлением и температурой. Рабочие давления и температуры практически могут иметь любые значения из довольно широких диапазонов в зависимости от технологии конкретных производств. Поэтому с целью стандартизации и унификации арматуры принята следующая система условных давлений.
По величине условного давления арматуру можно разделить на три основные группы:
1)низкого давления на Ру до 1,6МПа;
2)среднего давления на Ру от 1,6 до 10МПа;
3)высокого давления на Ру от 10 до 100МПа.
Крометого,можновыделить вакуумнуюарматуруиарматурусверх-
высокого давления (более 100 МПа), которую изготовляют на рабочее давление или вакуум по специальным техническим условиям.
Условное давление Ру является единственным параметром для изготовляемой арматуры, гарантирующим ее прочность и учитывающим как рабочее давление, так и рабочую температуру. Условное давление соответствует допустимому для данного изделия рабочему давлению при нормальной температуре.
До пуска в эксплуатацию арматуру необходимо испытать водой при температуре ниже 100°С, на прочность и плотность материала – пробным давлением. Это давление также нормировано ГОCT 356. Для условных давлений до Ру = 20МПа пробное давление Рпр = 1,5Ру; при более высоких Ру превышение пробного давления над условным постепенно снижается до 25%.
Рабочей температурой считается наивысшая длительная температура перекачиваемой по трубопроводам среды (без учета кратковременных повышений температуры, допускаемых техническими условиями).
Подиаметруусловногопрохода.Основнойпараметрарматуры—ди- аметрусловногопроходаDy —номинальныйвнутреннийдиаметртрубо- провода, на котором устанавливают данную арматуру. Различные типы арматурыприодномитомжеусловномпроходемогутиметьразныепроходныесечения(например,полнопроходныйшаровойкран,конический кран с трапециевидным проходом и дроссельный игольчатый клапан).
Не следует смешивать диаметр условного прохода с диаметром проходного сечения в арматуре, последний часто меньше Dy (арматура с сужением прохода) или больше Dy (затворы с кольцевым проходным сечением). В то же время условный проход арматуры не совпадает
240
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
ис фактическим проходным диаметром трубопровода. Так, трубопровод из трубы размером 325×16 мм имеет фактический внутренний диаметр (без учета допусков) 293мм, а номинальный диаметр — 300мм.
По размеру условного прохода различают арматуру:
1) малых проходов (Dy ≤40мм);
2) средних проходов (Dy =50...250 мм); 3) больших проходов (Dy >250мм).
Поспособуприсоединениякорпусактрубопроводуарматуруделятна: 1) фланцевую; 2) муфтовую;
3) под приварку и др.
Вхимической промышленности наиболее распространена фланцевая арматура. Муфтовую арматуру используют на трубопроводах диаметром до 80мм, предназначенных для транспортирования негорючих
инейтральных сред. Приварную арматуру устанавливают на трубопроводах при повышенных требованиях к плотности соединения.
По конструкции корпуса арматуру подразделяют на:
1) проходную,вкоторойсреданеменяетнаправлениясвоегодвижения на выходе по сравнению со входом;
2) угловую, в которой это направление меняется на угол до 90°.
Взависимости от способа герметизации рабочего органа в корпусе различают:
1) сальниковую;
2) сильфонную;
3) мембранную арматуру.
Всальниковой арматуре герметичность сопряжения рабочего органа и корпуса обеспечивается сальниковым устройством, в сильфонной
имембранной – соответственно сильфоном и мембраной.
Взависимости от конструкции привода рабочего органа трубопроводную арматуру разделяют на:
1) автоматически действующую, в которой привод осуществляется самим потоком среды;
2) управляемую, с ручным или механическим (электрическим, пневматическим и др.) приводом.
2.6.5.2.Условные обозначения трубной арматуры
Государственный стандарт предусматривает условные обозначения арматуры, состоящие из наименования, номера конструктивного типа (римская цифра I, II и т.д.) и исполнения (заглавная буква — А, Б, В и т.д.), условного прохода в мм, условного давления в кгс/см2 и номера
241
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
стандарта. Например, вентиль II-А-50-40 ГОСТ 9659. Эти стандартные обозначения часто используются проектировщиками. Однако в каталогах на арматуру, в номенклатуре арматурных заводов, в ведомостях для заказа арматуры и в прейскурантах применяют не стандартные, а отраслевые условные обозначения. Отраслевые обозначения общепромышленной арматуры состоят из ряда цифр и букв (таблица/фигура), например 15с22нж1. Первые две цифры обозначают конструктивный тип арматуры (табл. 2.3), следующие за ними буквы – материал корпуса. (табл. 2.4); цифры после букв — порядковый номер модели (одна, две или три цифры, начинающиеся с 0, 1 или 2); если в этих трех цифрах первая больше 2, она означает тип привода (табл. 2.5). Ручной привод, представляющий собой маховик или рукоятку, не отмечается. Буквы после второй группы цифр означают материал деталей уплотнения (табл. 2.6) или вид внутреннего покрытия корпуса (табл. 2.7). Если уплотнительные поверхности выполнены непосредственно на самом корпусе или затворе, обозначение их отсутствует или применяются буквы «бк» (без колец). Иногда после букв, обозначающих материал уплотнения, стоит еще одна цифра, обозначающая вариант конструктивного исполнения. Например, 15 с22нж1 (соответствующее указан- номувышестандартномуобозначению:вентильII-А-50-40ГОСТ 9659) обозначает: 15 — вентиль, с — стальной, 22 — порядковый номер модели (с ручным приводом-маховиком), нж — с уплотнительными кольцами из нержавеющей стали, 1 — конструктивное исполнение 1.
Условные обозначения арматуры для нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности построены по другой системе. Здесь обычно сначала идет ряд букв, обозначающих сокращенное наименование изделия, а затем цифры, указывающие условное давление. Например, СППКР-40 – специальный полноподъемный пружинный (предохранительный) клапан с рычагом для продувки на Ру =4МПа (40 кгс/см2). Иногда в обозначение включают еще и условный проход.
242
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Таблица 2.3 — |
Отраслевые условные обозначения |
|
|
конструктивных типов арматуры |
|
|
|
|
|
Арматура |
Условное |
|
обозначение |
|
|
|
|
Кран пробно-спускной |
10 |
|
|
|
|
Кран трубопроводный |
11 |
|
|
|
|
Запорное устройство указателя уровня |
12 |
|
Вентиль |
|
13, 14, 15 |
Клапан обратный подъемный и приемный с сеткой |
16 |
|
|
|
|
Клапан предохрани тельный |
17 |
|
|
|
|
Клапан обратный поворотный |
19 |
|
|
|
|
Регулятор давления |
|
21 |
|
|
|
Клапан запорный и отсечной |
22 |
|
|
|
|
Клапан регулирующий |
25 |
|
|
|
|
Клапан смесительный |
27 |
|
|
|
|
Задвижка |
|
30, 31 |
|
|
|
Затвор |
|
32 |
Конденсатоотводчик |
|
45 |
Таблица 2.4 — |
Условные обозначения |
|
|
материала корпуса арматуры |
|
|
|
|
|
Материал корпуса |
Условное |
|
обозначение |
|
|
|
|
Углеродистая сталь |
|
с |
Легированная сталь |
|
лс |
|
|
|
Коррозионностойкая (нержавеющая) сталь |
нж |
|
|
|
|
Серый чугун |
|
ч |
|
|
|
Ковкий чугун |
|
кч |
|
|
|
Бронза, латунь |
|
б |
|
|
|
Алюминий |
|
а |
|
|
|
Монель-металл |
|
мп |
|
|
|
Пластмассы (кроме винипласта) |
п |
|
|
|
|
Винипласт |
|
вп |
Керамика, фарфор |
|
к |
Титан |
|
тн |
|
|
|
Стекло |
|
ск |
|
|
|
243