книги из ГПНТБ / Быстродействующие отсекающие устройства

В обзоре описаны основные типы конструкций быстродей­ ствующих отсечных устройств и ряд технических решений, нап­ равленных на увеличение их быстродействия.

Выпуск предназначен для инженерно-технических работни­ ков химических и нефтехимических предприятий, а также про­ ектно-конструкторских организаций.

Составители: Р.М. Ковальчук, В.И. Водяник, Н.П. Кожушков.

В В Е Д Е Н И Е

Современные химические предприятия перерабатывают и получают большое количество пожаро- и взрывоопасных про ­ дуктов, что требует оснащения производств специальными уст­ ройствами, защищающими технологические коммуникации от за ­ гораний и взрывов технологических сред. В настоящее в р е м я В” качестве средств защиты применяются гидрозатворы и огнепреградлтели различных конструкций.

Некоторые зарубежные фирмы для этих целей используют быстродействующие отсекающие устройства, которые имеют су­ щественные преимущества по сравнению с вышеуказанными средствами защиты. Так, быстродействующие отсекатели прак­ тически не оказывают сопротивления потоку"технологических сред и одинаково эффективны как при работе с газовыми сре­ дами, так и пылевыми взвесями, обеспечивают надежную защи­ ту от распространения не'только пламени, но и продуктов, об­ разующихся в процессе взрыва. >

Для эффективной работы быстродействующих отсекателей время их срабатывания должно быть значительно меньше вре­ мени распространения пламени от возможного очага воспламе­ нения до места установки отсекателя.

Ввиду того, что отсекатели, серийно выпускаемые отече­ ственной промышленностью, имеют значительную инерционность, необходимо разработать ряд конструкций быстродействующих от­ секателей, применение которых обеспечит своевременную и на­ дежную локализацию загораний и взрывов в технологических ап­ паратах. Во ВНИИТБХП ведутся работы по созданию т а к и х

- 4 -

быстродействующих отсекающих устройств, а также автомати­

ряд технических решений, направленных на увеличение их быст­ родействия.

ОТСЕЧНЫЕ УСТРОЙСТВА С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ

В настоящее время наиболее широкое применение в про ­ мышленности нашли пневматические отсекатели с мембранными исполнительными механизмами [1-7]. Это обусловлено как о т­ носительной простотой конструкции, так и надежностью их ра - боты. Однако эти устройства обладают значительной инерцион­ ностью, которая вызвана малыми сечениями каналов, подводя - ших сжатый воздух к мембранным исполнительным механизмам, и относительно большими объемами надмембранных полостей ис­ полнительных механизмов. Допустимое время срабатывания спе­ циальных отсечных устройств, разработанных Центральным кон­ структорским бюро арматуростроения для систем защиты хими -

при этом составит: для метана 1,75; гелия 2,7; водорода 3,8. Но даже в лучшем из этих вариантов время срабатывания

указанных отсекателей на порядок превосходит время возмож­ ной локализации взрыва большинства технологических сред в про мышленных условиях. Поэтому Необходимо разработать конст­ рукции более быстродействующих отсекающих устройств.

- 7 -

Отсечной клапан с пневмоэлектрическим управлением [19J, схема которого изображена на рис. 1, позволяет зн ач и тельн о повысить быстродействие.

Для приведения клапана в исходное положение на обмотки электромагнитов подается напряжение, а в штуцер - давление управляющего газа. Для срабатывания клапана необходимо снять напряжение только с обмотки удержания (клеммы "а" и "в'О-^ри

щего газа в пневматическую часть, а клапан 10 соединяет по­ лости пневматической части с атмосферой, срабатывает в пер­ вую очередь давление из полости над рабочим клапаном 11, ко­ торый вслед за управляющими клапанами тоже п е р е м ещ аетс я , соединяя полость основного цилиндра через большие сбросн ы е отверстия с атмосферой. Наличие жиклера 6 обеспечивает вре­ менное сохранение давления под дифференциальным поршнем со стороны малого диаметра, под действием которого (и пружины 4) отсекатель перекрывает поток рабочей среды.

Недостатком описанного отсекателя является - наличие боль­ шого числа подвижных соединений и относительная слож ность конструкции, что снижает ее надежность.

Кинематически более простым техническим решением я в ­ ляется запорный быстродействующий пневматический к л ап ан (рис. 2) [22], который состоит из цилиндрических, соосно рас­ положенных корпуса 5, седла 6 и помещенной между ними уп­ ругой трубчатой мембраны 3. Седло представляет собой втулку, разделенную сплошной перегородкой на входную и выходную по­ лости 1 и 7. На стенках седла параллельно его оси имеются входные 2 и выходные 8 щели, которые поочередно (через од­ ну) сообщены между собой во входной или выходной полостях. Для перекрытия нормальнб открытого клапана через штуцер 4 подается управляющее давление, и мембрана 3 перекрывает все щелевые зазоры.

Уменьшение объема, заполняемого управляющей средой, до минимума значительно увеличивает быстродействие устройства. К существенным недостаткам данной конструкции следует от­ нести относительно большое сопротивление потоку рабочей сре­ ды, повышенные требования к ее однородности, а также узкий интервал рабочих температур.

- 8 -

Рис. 2. Быстродействующий пневматический клапан:

1 - входная полость; 2 - входная щель; 3 - уп­ ругая трубчатая мембрана; 4 - штуцер; 5 - кор­ пус; 6 - седло; 7 - выходная полость; 8 - выход­

ная щель.