Меню Рубрики

Установка бобышек под давление

5.3. Отводы. Охладители. Бобышки

Для анализа конструкций подводящей и вспомогательной арматуры для монтажа и эксплуатации манометрических приборов рассмотрим основные схемы монтажа измерителей на промышленных объектах.

На рис.5.25 показаны схемы монтажа манометрического прибора в условиях общепромышленного применения (а), при монтаже непосредственно на трубопроводе (б), при больших давлениях (в). Измерительный прибор 1 монтируется на технологическом трубопроводе 2 при общепромышленном применении (рис.5.25а) с помощью отвода 3, запорного устройства 4, уплотнительных прокладок 5. Резьбовые стыки с целью функциональной ориентации рабочих узлов соединены стяжными муфтами 6. Такая схема является традиционной для средних давлений и технологических трубопроводов с высокой температурой рабочей среды. Отвод (3) обеспечивает снижение температуры до регламентированной для измерительного прибора. Запорное устройство (4) позволяет отключать измеритель, продувать импульсные линии и др.

Рис.5.25. Основные схемы комплектации монтажных узлов манометрических приборов в условиях общепромышленного применения (а), при монтаже непосредственно на трубопроводе (б), при больших давлениях (в): 1- измерительный прибор; 2 – технологический трубопровод; 3 – отвод; 4 – запорное устройство; 5 – прокладка; 6 – муфта стяжная; 7 — бобышка.

При монтаже непосредственно на трубопроводе (Рис.5.25б) измерительный прибор 1 монтируется в технологическом трубопроводе 2 с помощью бобышки 7. Такая схема наиболее проста в комплектации, но применима в условиях, когда возможен эпизодический останов технологического процесса с отводом рабочей среды, а также при условии работоспособности измерительных приборов при повышенных температурах.

При больших давлениях (Рис.5.25в) запорное устройство (4) монтируется непосредственно в бобышку (7). Манометрический прибор (1) устанавливается непосредственно на запорное устройство (4) или между ними монтируется отвод (3). Дополнительное запорное устройство может монтироваться после отвода (3) непосредственно перед прибором (1) с целью продувки подводящих коммуникаций или обслуживания этого прибора. Такая схема позволяет обслуживать измерительный прибор (1) без останова технологического процесса и этот процесс может проходить независимо от состояния вспомогательной арматуры и прибора. Возможны другие схемы комплектации монтажного узла манометрического прибора, особенно при обилии вспомогательных устройств, как, например, разделители, соединительные линии и др. Конкретный вид этого узла задается конструктором в зависимости от параметров рабочего тела, особенностей технологического процесса, применяемых приборов и др.

В комплектации актуально соединение узлов между собой, переходы между разными резьбами. Об этом более детально описано в разделе 6.4. Здесь необходимо обратить внимание на позиционирование измерительных приборов, запорной арматуры относительно фронта съема показаний и управления режимами включения-отключения-продувки. Такое позиционирование может реализовываться с помощью отводов с накидными гайками, а также стяжными муфтами, которые имеют левую и правую внутренние резьбы, соответствующие подводимым коммуникациям. В итоге поворачивание стяжной муфты обеспечивает стягивание резьбовых наконечников подводящей арматуры и их уплотнение. Один из входов этой муфты, являющийся присоединительным штуцером арматуры или измерительного прибора, может свободно позиционироваться относительно фронта съема показаний измерителя и управления запорной арматурой.

Более подробно рекомендации и правила по монтажу манометрических приборов и комплектации таких узлов приведены в /5-2/.

Ниже представлены описания отводов, являющихся во многих случая одними из основных элементов монтажных узлов манометрических приборов.

Основное назначение отводов – соединение манометрического прибора измерения или контроля с местом отбора пробы давления. Приборы должны располагаться в эргономически удобном для считывания показаний, а также проведения сервисных работ месте. Врезка в стенку технологического оборудования может производиться на определенном удалении от прибора.

Отводы также должны обеспечивать оптимальный температурный режим работы манометрических приборов. Соединение места отбора пробы измеряемой среды с прибором может осуществляться:

  • непосредственной установкой прибора на приваренную к технологическому трубопроводу или резервуару бобышку;
  • отводами прямыми, угловыми, сифонными, капиллярными;
  • импульсными трубками.

Различные типовые конструкции отводов показаны на рис.5.26.

Прямой отвод (рис.5.26а) применяется для монтажа прибора непосредственно на технологическом оборудовании с измеряемой средой, у которой температура не превышает регламентированные температурные диапазоны измерительного прибора.

Угловой отвод (рис.5.26б) устанавливается на промышленных объектах в случаях, когда производится отбор давления с боковой образующей трубопровода или др. объема.

Рис.5.26. Схемы конструкций отводов: прямой (а), угловой (б), угловой с впадиной (в), сифонный прямой (г), сифонный боковой (д), сифонный угловой (е), сифонный прямой малый (ж), капиллярный (з).

Разновидностью прямых и угловых отводов являются импульсные линии, основное назначение которых состоит в выводе отбора рабочей среды в удобное для съема и контроля место. Длина импульсных линий может составлять до нескольких десятков метров. Основные правила устройства и монтажа импульсных линий изложены в главе 6. У отводов, показанных на рис.5.26в-ж, в конструкции предусмотрен гидрозатвор. Такие отводы имеют название сифонные.

Читайте также:  Установка колодец с перфорацией

Сифо́н (от др.-греч. σίφων «трубка; насос»)/Википедия/.

В сантехнике сифон – это гидрозаслон, гидрозатвор (водяной затвор).

Отвод угловой с впадиной (рис.5.26в) из-за имеющегося прогиба предохраняет от попадания непосредственно рабочей среды во внутреннюю полость УЧЭ измерительного прибора. Это, например, актуально при измерении давления низко потенциального пара, когда контакт этого пара с измерителем нежелателен, а давление передается через жидкий конденсат, накапливающийся во впадине такого отвода.

Гарантированной защитой измерительного прибора от температурного воздействия рабочей среды, включая высоко потенциальной, служат сифонные отводы (рис.5.26гж). Трубная петля предусматривает создание в отводе гидравлического затвора, предотвращающего непосредственный контакт высокотемпературной среды с деталями манометрического прибора. При этом включения в работу манометрических приборов с сифонными отводами имеют ряд особенностей. Так, на паровой рабочей среде необходимо время для конденсации жидкой фазы в сифонном затворе отвода. После этого необходимо время для температурной стабилизации этого конденсата и только после этого возможно включения сервисного устройства для подвода среды к измерительному прибору. При жидкой высокотемпературной среде подключение прибора осуществляется после температурной нормализации (сравнивания с температурой окружающей среды) рабочей среды, находящейся в затворе.

Отвод сифонный прямой малый (рис.5.26ж) получил широкое распространение в странах западной Европы. Диаметр навивки 56 мм позволяет снизить металлоемкость, повысить компактность, как будет показано ниже при тех же рабочих характеристиках. Автор полагает такое направление развития направления отводов перспективным, предопределяющее будущее такой конструкции и в нашей стране.

Отвод капиллярный (рис.5.26з) представляет собой гибкий или способный к изгибу трубопровод с малым внутренним диаметром (от долей до нескольких мм). Длина может быть в пределах от 10 см до 3…5 м. Отвод капиллярный (ОК) у некоторых производителей может иметь название как соединительный рукав, гибкая подводка, соединительная линия. Особенность отвода ОК состоит в возможности его применения как универсального соединителя измерительного прибора с точкой отбора давления, так и обеспечения снижения температуры подводимой среды. Для обеспечения последней функции рекомендуется часть гибкого трубопровода располагать ниже точки отбора среды или ниже его отдельной точки прокладки с целью обеспечения гидрозатвора.

Отводы различных конструкций для подключения манометрических приборов или запорных устройств изготавливаются с наружной (н) или внутренней (вн) присоединительной резьбой (рис.5.27), а также с резьбовой или безрезьбовой ответной частью. Наиболее надежны, выдерживают более высокое давление и широко применяются в энергетике отводы с ниппелем и накидной гайкой (рис.5.27а). Ниппель приваривается непосредственно к трубе отвода. Такая конструкция предопределяет работоспособность изделия до 40 МПа и выше.

Установка сифонного прямого (г), бокового (д) или петлевого углового (е) задается конструктором технологического оборудования исходя из оптимальной схемы его компоновки.

Рис.5.27. Схемы присоединительных элементов: а – накидная гайка с ниппелем; б – накидная гайка с развальцовкой; в – штуцер с внешней резьбой.

Более просты в технологии изготовления конструкции отводов с развальцованной трубой (рис.5.27б). Такие отводы поставляются по более низкой цене и работоспособны, в основном, для давлений до 2,5 МПа.

Отводы с внешней резьбой (рис.5.27в) предназначены для непосредственного присоединения к сервисной арматуре и могут применяться в широком диапазоне давлений. Обратная сторона отвода может иметь выход непосредственно трубки 14х2 для приварки к трубопроводу. Наиболее часто применяется штуцер с внешней резьбой (рис.5.27в). Некоторые конструкторы закладывают ниппель с накидной гайкой или развальцованный вариант (рис.5.27а,б).

Присоединительные резьбы отводов метрические (М20х1,5) или трубные (1/2”).

Материалом для изготовления отводов, кроме капиллярных, служит, как правило, стальная трубка диаметром 14мм с толщиной стенки 2мм, цельнотянутая. К сожалению, ценовой фактор становиться превалирующим и некоторые изготовители начали использовать для изготовления отводов сварную трубу. Такие отводы необходимо строго позиционировать по давлению и температуре рабочей среды.

Также необходимо строго относиться к контролю присоединительных ниппелей отводов. Вальцованные ниппели могут использоваться только на средних давлениях. При больших, критических и сверхкритических параметрах рабочей среды применяются только сварные соединительные конструкции. Нарушение этих положений недопустимо. Применение того или другого устройства задается конструктором на основе технической документации и собственного опыта.

Читайте также:  Установка linux mint rafaela

Обеспечение нормированного температурного режима работы измерительного прибора при больших температурах рабочей среды может реализовываться с помощью, так называемых отводов-охладителей (рис.5.28).

Рис.5.28. Вид (а) и схемы отводов-охладителей различных конструкций: б – ребристый малый (ОХ28); в – ребристый большой (ОХ50); г – малый сильфонный (петлевой) (ОХ4).

Отводы-охладители отличаются компактностью и высокой эффективностью. Применяются, когда манометры устанавливаются в непосредственной близости от места отбора давления.

Ребристые отводы-охладители малый (рис.5.28б) и большой (рис.5.28в) различаются соответственно габаритами, точнее внешним диаметром, и эффективностью работы. Хотя эта эффективность не имеет прямой зависимости с габаритами устройства, но зависит от ряда параметров.

Конструкция ребристого отвода-охладителя представлена на рис.5.29. Размеры охладителя, а также материал, из которого он изготавливается, выбираются в зависимости от рабочей температуры. Например, для среды температурой до 200 оС диаметр теплоотводных ребер при длине рабочей части 80 мм составляет 27 мм. При 300 оС и длине рабочего участка 108 мм диаметр ребер принимается равным 40 мм.

Рис.5.29. Охладитель подвода среды:1 – входной штуцер; 2 – гнездо измерителя; 3 – теплоотводящие ребра

Конструкция ребристых отводов-охладителей предусматривает пропускание жидкости прямотоком через внутренний сквозной канал (рис.5.30б) и отвод тепла от этого канала через пластины, расположенные на определённом расстоянии между собой на внешней стороне устройства. Эта конструкция широко известна, активно применяется различными компаниями для подключения манометров, преобразователей давления.

Работу отвода-охладителя можно проанализировать на примере схем, показанных на рис.5.30. Рабочая среда поступает в вертикальный канал подвода к измерительному прибору. Вертикальное позиционирование подводящего канала приводит к движению тепловых потоков по схеме, показанной на рисунке. Рабочая высокотемпературная среда, поднимаясь вверх из-за разности температур и конвективного теплообмена между основным потоком и охлаждающими стенками устройства, в случае паровой фазы, конденсируется на внешних стенках канала. Сконденсированная жидкость стекает по стенкам канала вниз, а в центр канала подводится следующая порция рабочей среды более высокой температуры. Таким образом, происходит теплообмен в канале и образуется движение тепловых потоков, что противоречит замыслу применяемых такого рода устройств.

Рис.5.30. Вид (а), схема (б) и структура движения теплового потока в канале (в) для ребристого отвода-охладителя.

С целью определения эффективности работы отводовохладителей при разных температурах рабочей среды авторами настоящей работы проведены экспериментальные исследования, детально представленные в /5-3/.

Экспериментальная установка, на которой проводились исследования, и методика проведения измерений описаны в разделе 2.5.2.

Для исследований на первом этапе принят ребристый отвод-охладитель ОХ28 (28мм – внешний диаметр ребер) с одинаковой толщиной этих ребер.

Контролируемые параметры: температура на входе и выходе устройства. Результаты экспериментальных исследований отводов-охладителей при работе с рабочей средой высокой температуры, показаны на рис.5.31.

Рис.5.31. Результаты экспериментальных исследований работы отводов-охладителей в зависимости от температуры рабочей среды.

Анализ полученных результатов, представленных на графике рис.5.31 следует, что с повышением температуры рабочей среды в отводе-охладителе ребристого типа ОХ28 повышается температура среды, контактирующая с внутренней полостью измерительного прибора. Так, при температуре измеряемой среды 215 оС на входе в охладитель, на выходе этого устройства итоговая температура равняется 58 оС; а при температуре на входе 290 оС, на выходе температура достигает уже 113 оС, что нельзя признать удовлетворительным при работе с высокотемпературными рабочими средами.

С целью повышения эффективности ребристых отводовохладителей на основе полученных результатов нами была проведена доработка конструкции отвода ОС100/ОХ28 и создана более совершенствованная модель отводаохладителя ОС100/ОХ50 с диаметром внешних охлаждающих ребер из нержавеющей стали 50мм, отличающейся от стандартного исполнения (рис.5.32).

Рис.5.32. Вид (а) и схема (б) отвода-охладителя с внутренней петлей, а также вид малого петлевого отвода-охладителя ОХ4 (г) .

Осбенностью конструкции данной модели охладителя является петлевой проход жидкости через его корпус, что заметно сказывается на понижении температуры измеряемой среды. Таким образом, обеспечивается гидравлический затвор, отделяющий рабочую среду от среды, находящейся во внутренней полости чувствительного элемента прибора. Модернизированная конструкция ОХ50 устойчиво работает до температуры 145С рабочей среды. Температура среды, контактирующей с внутренней полостью измерительного прибора, составляет 23оС. Однако после превышения такого значения рабочей среды начинается плавный рост температуры среды на входе во внутреннюю полость измерительного прибора. При температуре измеряемой среды 212 оС на входе в охладитель (рис.5.32), на выходе отслеживается температура 49 оС; а при температуре на входе 258 оС, на выходе температура составляет только 54 оС. Отсутствие подобных разработок и устройств в данном сегменте техники подвигло авторов на продолжение новых разработок. Была поставлена задача разработать модель, которая при меньших габаритах и невысокой металлоёмкости может обеспечивать более высокий градиент температур между входом и выходом отвода-охладителя. Так, был разработан отвод-охладитель ОС100/ОХ4 (рис.5.32г) с внешней петлей, имеющий вместо цельного корпуса навитую трубу диаметром 4мм из нержавеющей стали. Нахождение сильфона в контакте с окружающей средой обеспечивает наибольший эффект снижения температуры измеряемой среды.

Читайте также:  Установка программ hp deskjet 2050

Проведенные экспериментальные исследования малого петлевого отвода-охладителя показали его высокую работоспособность. Из рис.5.31 следует, что при большом диапазоне изменения температуры рабочей среды температура среды на выходе отвода-охладителя ОХ4 остается практически постоянной. Так, при температуре рабочей среды 228 о С на входе в охладитель, на выходе обеспечивается температура в 24 оС; а при температуре на входе 282 оС, на выходе температура составляет только 29,7 оС.

Таким образом, можно сделать вывод, что ребристые отводы-охладители с прямым вертикальным каналом имеют недостаточную эффективность из-за свободного движения теплоносителя и постоянного теплообмена измеряемой среды с окружающей атмосферой; конструктивное решение в отводе-охладителе с внешним гидрозатвором обеспечивает максимальную эффективность в охлаждении измеряемой среды и обеспечивает один из наиболее оптимальных температурных режимов эксплуатации измерительных приборов.

Бобышки предназначены для подсоединения запорной арматуры, отводов или импульсных линий к технологическому трубопроводу. Бобышки могут, в зависимости от термодинамических параметров, а также свойств измеряемой среды различные конструктивные исполнения/5-4/. На рис. 5.33, как пример, представлены конструкции, получившие наиболее широкое применение в промышленности.

Рис.5.33. Схемы бобышек: а – под сварку к трубопроводу и к арматуре на высокие давления; б – под сварку к трубопроводу и на резьбе к арматуре для сверхвысоких давлений; в – под сварку к трубопроводу высокого давления и на резьбе к арматуре; г — под сварку к трубопроводу и на резьбе к арматуре; д – вварная с посадочным гнездом манометра.

Все конструкции бобышек предусматривают сварное присоединение к трубопроводу. Высота бобышек минимальная определяется нормативами по сварным соединениям и толщиной теплоизоляционного слоя технологического объекта.

В моделях рис.5-33а,б,в предусмотрен, с целью центрирования при сварке, посадочный выступ, предотвращающий смещение относительно отборного отверстия и позволяющий обеспечивать более надежное сварное соединение при соблюдении геометрии отборного отверстия. Модели, представленные на рис.5-33г,д привариваются к внешней образующей трубопровода с контролем соосности бобышки и отборного отверстия.

Под сварку к арматуре на высокие давления, когда, как правило, после закладной конструкции устанавливается запорный клапан, предназначены бобышки, показанные на рис.5-33а.

В конструкции бобышки на сверхвысокие давления (до МПа), представленной на рис.5-33б, предусмотрено резьбовое присоединение внешних коммуникаций с уплотнением по ребристому торцу закладной конструкции. При менее высоких давлениях уплотнение присоединительных внешних коммуникаций осуществляют по торцевой плоскости, как это предусмотрено в моделях бобышек, показанных на рис.5-33в,г.

Конструкции бобышек упрощаются при использовании присоединительных штуцеров с коническими резьбами, что обеспечивает самоуплотнение по резьбе. В таких соединениях, соответственно, присоединительные резьбы на бобышках также имеют коническое исполнение. Наиболее универсальная модель бобышки, показанная на рис.5-32д, предусматривает стандартное гнездо присоединительного штуцера манометра и, соответственно, приемлемо для установки запорной арматуры, отводов или импульсных линий.

На рис.5-34, как пример, показана конструкция бобышки для отбора пробы давления в условиях атомной энергетики/5-5/. Бобышки такой конструкции изготавливаются с глухим отверстием, привариваются к трубопроводу и только после этого досверливается отборное отверстие.

Рис.5.34. Схема установки бобышек на атомных электростанциях: а – при монтаже; б – после сверления.

Материалом для изготовления может служить типовой сортамент, как пруток, труба, из углеродистой или легированной сталей. Для агрессивных сред принимается соответствующий агрессивно-стойкий материал.

Возможно приварка отвода или импульсной линии к технологическому трубопроводу без бобышек, но такое исполнение возможно только для не ответственных с низкими технологическими параметрами объектов.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector