Файл: Быстродействующие отсекающие устройства..pdf

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.

10 -

са 6, в котором расположена пружина 9, опирающаяся на та­ релку 11. Тарелка передает усилие пружины на шток 12, удер­ живаемый в верхнем положении полиспастом 8. Полиспаст сос­ тоит из блоков (роликов) 2, насаженных на ось 10, соединен­ ную со штоком 12, и на ось 7, неподвижно укрепленную в кор­ пусе. На блоки запасована проволока 1, концы которой навиты на изолятор 3. Концевые витки проволоки на изоляторе спаяны между собой и подсоединены к токопроводящим концам.4, свя­ занным с электрическим разъемом 5. Блоки 2 выполнены из изо­ ляционного термостойкого материала. При подаче напряжения на разъем 5 проволока 1 перегорает, освобождая шток 12, ко­ торый приводит в действие соединенное с ним устройство.

Быстродействующий отсечной клапан ( рис. 4), разработан­ ный фирмой 'Травинер", используется в автоматических систе­ мах подавления взрывов для предотвращения распространения пламени по технологическим коммуникациям [15,16}. В рабочем

Рис. 4. Быстродействующий отсечной клапан фирмы "Гравинер":

1 - запорный элемент; 2 - пружина; 3 - концевая ка­ бельная муфта; 4 - стержень, разрушаемый детонато­ ром; 5 - седло клапана; 6 - якорь-пружины кручения;

. 7 - корпус клапана; 8 - плечо запорного элемента

и -

состоянии клапан открыт, но при срабатывании электродетона­ тора освобождается защелка 4 и с помощью закрученной пру­ жины 2 клапан закрывается. Для уменьшения отскакивания кла­ пана при ударе устанавливается прокладка из мягкого материа­ ла, например, асбеста. В особых случаях может быть установ­ лена защелка, которая полностью исключает отскакивание. От - секатели этой фирмы при условном проходе 8 дюймов имеют вре мя срабатывания порядка 80 мсек.

ОТСЕЧНЫЕ УСТРОЙСТВА С ПРИВОДОМ ОТ ЭНЕРГИИ ВЗРЫВА ПИРОТЕХНИЧЕСКОГО ЗАРЯДА

Пиропривод обеспечивает высокое быстродействие и явля­ ется одним из самых компактных приводных устройств.

На рис. 5 представлена конструкция запорного пироклапа­ на, состоящего из корпуса 1 с проточной частью 2 в виде кони­ ческого седла, в котором заклинивается запорный орган 3 в форме усеченного конуса с уплотнительным пояском 4. Запор­ ным органом управляет пиромеханизм 5 [25]. К поверхности конического седла подведен входной или выходной канал 6, К разным местам поверхности кож чес кого седла могут быть под­ ведены оба канала (входной и выходной). При подаче си гн ал а на закрытие срабатывает пиромеханизм 5, и под действием дав­ ления образовавшихся газов, срезая уплотнительный поясок 4, запорный орган 3 перемещается в коническом седле и перекры­ вает канал 6. Таким образом, входной и выходной каналы, а также пиромеханизм 5, разобщаются между собой. Н аличие одной конической уплотняющей поверхности требует выполне­ ния запорного элемента из эластичного материала для т о г о ,' чтобы он мог обеспечивать разобщение трех полостей - вход­ ного и выходного патрубков, а также полости пирозаряда. -