CC BY
36
34
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
В ходе расчетов определяются:
- расчетная толщина стенки трубы:
sR
PDa
2 Н+ p’
[ мм]
(1)
- расчетное допускаемое давление:
2 ф[а](? - c)
Da - (s - c)
Приведенный выше формулы справедливы для расчета прочности трубопроводов и калачей трубчатых печей. После проведения указанных расчетов рабочее давление печи сравнивается с полученным в ходе расчета допускаемым, после чего делается вывод о соблюдении условия прочности.
Расчёт остаточного ресурса выполняется в соответствии с требованиями [2]. Расчёт проводится для конструктивных элементов, у которых в процессе эксплуатации зафиксировано снижение толщины стенок по сравнению с данными паспорта. Отбраковочные толщины элементов определяются по результатам расчета на прочность с учетом ограничений, указанных в [6, 7].
Подводя итоги, в настоящей работе рассмотрены аспекты оценки технического состояния и прочностных расчетов трубчатых печей. Указываются особенности визуального осмотра трубчатых печей. Приведена методика
прочностного расчета основных элементов трубчатых печей. Указан подход к расчету остаточного ресурса элементов трубчатых печей.
Список литературы
1. ГОСТ Р 53682-2009. Установки нагревательные для нефтеперерабатывающих заводов. Общие технические требования.
2. РД 03-421-01. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов.
3. РД 03-606-03. Инструкция по визуальному и измерительному контролю.
4. РД 03-610-03. Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб.
5. РТМ 26-02-67-84. Методика расчета на прочность элементов печей, работающих под давлением.
6. СА 03-005-07. Технологические трубопроводы нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности. Требования к устройству и эксплуатации.
7. СТО СА-03-004-2009. Трубчатые печи, резервуары, сосуды и аппараты нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Требования к техническому надзору, ревизии и отбраковке.
ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РАСЧЕТ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА
МАСЛОВОЗДУШНЫХ КОТЛОВ
Галимов Ринат Шамильевич, Науменко Петр Александрович, Самсонова Людмила Васильевна, Файнштейн Анна Владимировна
Ведущие специалисты ЗАО НДЦ НПФ «Русская лаборатория», г. Санкт-Петербург
THE ESTIMA TION OF OPERA TING SAFETY AND REMAINING LIFETIME OF THE AIR-OIL BOILERS Galimov Rinat Shamil'evich, Naumenko Petr Aleksandrovich, Samsonova Ljudmila Vasil'evna, Fajnshtejn Anna Vladimirovna Lead specialists of ZAO NDC NPF «Russkaja laboratorija», Saint-Petersburg АННОТАЦИЯ
В статье рассматриваются аспекты оценки безопасности и технического состояния масловоздушных котлов. Даются рекомендации по составу визуального контроля. Приведена методика прочностных расчетов основных элементов конструкции масловоздушных котлов. Рассмотрены подходы к оценке остаточного ресурса масловоздушных котлов.
ABSTRACT
In the present paper there were considered problems of safety and integrity estimation of the air-oil boilers. There were given recommendations of the visual control scope. The method for the strength prediction of the air-oil boilers main elements was considered. The methods for the remaining lifetime of air-oil boilers were considered.
Ключевые слова: масловоздушные котлы, прочностной расчет, остаточный ресурс.
Keywords: air-oil boilers, strength prediction, remaining lifetime.
Масловоздушный котел представляет собой вертикальный сварной сосуд, состоящий из цилиндрической обечайки с двумя приварными эллиптическими днищами, оснащенный платиками для соединения с трубопроводом. Сосуд установлен на опорные стойки. Сосуд предназначен для обеспечения безаварийной работы генератора. По своей сути масловоздушный котел является аккумулятором масла, находящегося под давлением. Давление масла в котле обеспечивается нагнетанием в котел воздуха компрессором. От соотношения воздуха и масла зависит конечное давление масла, подаваемого в генератор.
Масловоздушный котел, будучи сосудом, работающим под давлением, нуждается в периодической ревизии технического состояния. Согласно нормативам, осуществляются регулярные гидравлические испытания масловоздушных котлов при давлении, равном 1,25 рабочего. Рассмотрим подробнее вопросы технического освидетельствования масловоздушных котлов.
При проведении ревизии сосудов, работающих под давлением, согласно [2] осуществляется визуальный осмотр состояния конструкции, а также прочностной рас-
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 7 (16), 2015 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
35
чет от внутреннего давления и расчет остаточного ресурса. При визуальном осмотре контролируется отсутствие [4]:
- на основном металле сосуда и его элементах - видимых механических повреждений, трещин, вмятин, выпучин, следов коррозии и других дефектов;
- на сварных швах - недопустимых дефектов в виде трещин, непроваров, пористости, свищей, подрезов, прожогов, незаплавленных кратеров, чешуйча-тости поверхности, смещения и увода кромок стыкуемых элементов и других дефектов;
- на элементах фланцевых соединений - трещин, раковин, перекоса тарелок фланцев;
- на крепежных деталях - изгиба шпилек, трещин, срывов и коррозионного износа резьбы, изменения профиля резьбы, износа боковых граней гаек. Остановимся подробнее на расчетной части ревизии технического состояния масловоздушных котлов. В ходе прочностных расчетов проверяются условия прочности для обечайки и днища. Расчеты прочности осуществляются в соответствии с [1].
В качестве исходных данных для прочностного расчета обечайки выступают [1]:
p - расчетное внутреннее избыточное давление, МПа;
T - расчетная температура, °С;
[о] - допускаемое напряжение для материала обечайки при расчетной температуре, МПа;
D - расчетный внутренний диаметр обечайки, мм; s - фактическая толщина стенки обечайки, мм; c - прибавка к толщине стенки обечайки для компенсации коррозии, мм;
ф - расчетный коэффициент прочности сварного шва.
Прибавка к толщине стенок элементов для компенсации коррозии принимается равной 1 мм. Коэффициент прочности сварного шва при расчете прочности обечайки принимается равным 0,8, а днищ - 1.
Перед началом прочностного расчета обечайки проверяется условие:
S - С
D
< 0,1.
При соблюдении условия (1) вычисляются: - отбраковочная толщина стенки обечайки:
г т PD
[s] =
(1)
[мм]
- допускаемое для обечайки:
2[а]ф- р
внутреннее избыточное
[ p] = , [МПа]
D + {s - c>
(2)
давление
(3)
Далее полученные результаты сравниваются с рабочими параметрами конструкции и делается вывод о соблюдении условия прочности обечайки.
В качестве исходных данных для прочностного расчета днищ выступают [1]:
p - расчетное внутреннее избыточное давление, МПа;
T - расчетная температура, °С;
[о] 1 - допускаемое напряжение для материала днища при расчетной температуре, МПа;
D1 - расчетный внутренний диаметр днища, мм;
H - высота выпуклой части днища без учета цилиндрической части, мм;
s1 - фактическая толщина стенки днища, мм;
c1 - прибавка к толщине стенки днища для компенсации
коррозии, мм;
ф1 - расчетный коэффициент прочности сварного шва.
Перед началом прочностного расчета днища проверяются условия:
0,002 < ——— < 0,1. Di
(4)
0,2 < — < 0,5.
А
(5)
При соблюдении условий (4, 5) вычисляются:
- радиус кривизны в вершине днища по внутренней поверхности:
R =
D?
4 H ’
[мм]
- отбраковочная толщина стенки днища:
(6)
[ s]1
pR
2[ст]1 ф1 - 0,5 р’
[мм]
(7)
- допускаемое внутреннее избыточное давление для днища:
[Р]1 = Г05/* ~С\> ’ [МПа]
R + 0,5(s1 - С1 > (8)
Далее полученные результаты сравниваются с рабочими параметрами конструкции и делается вывод о соблюдении условия прочности днищ.
Расчет остаточного ресурса выполняется в соответствии с требованиями [5]. Расчет проводится для конструктивных элементов, у которых в процессе эксплуатации зафиксировано снижение толщины стенок по сравнению с данными паспорта. Отбраковочные толщины элементов определяются по результатам расчета на прочность с учетом ограничений по отбраковочным толщинам [3].
Подводя итоги, в настоящей работе рассмотрены аспекты оценки технического состояния масловоздушных котлов. Приведены методики визуального осмотра конструкций, а также прочностных расчетов элементов котлов. Показано, каким образом оценивается остаточный ресурс котлов.
Список литературы
1. ГОСТ 52857.2-2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек».
2. ГОСТ Р 52630 «Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия».
3. ИТНЭ-93 «Инструкция по техническому надзору и эксплуатации сосудов, работающих под давлением, на которые не распространяются Правила Госгортехнадзора».
4. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».
5. СО 153-34.17.439-2003 «Методические указания по техническому диагностированию и продлению срока службы сосудов, работающих под давлением».
