Безпека систем, що знаходяться під тиском

2. Безпека систем, що знаходяться під тиском

2.1 Посудини, що працюють під тиском

Посудина, що працює під тиском, є герметично закритою ємкістю, призначеною для ведення хімічних або теплових процесів, а також для зберігання, перевезення стиснутих, зріджених і розчинених газів і рідин під тиском.

Держнаглядохоронпраці затвердив «Правила обладнання і безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском», в яких визначаються вимоги до обладнання, виготовлення, монтажу, ремонту і експлуатації посудин, що працюють під тиском.

Ці правила поширюють свої дії на:

1) посудини, що працюють під тиском вищим за 0,07 МПа;

2) цистерни і бочки для перевезення зріджених газів, тиск пари яких при температурі до +50 °С вищим за 0,07 МПа;

3) посудини, цистерни для зберігання, перевезення зріджених газів, рідин і сипких тіл без тиску, але ті, що спорожняються під тиском газу вищим за 0,07 МПа;

4) балони, призначені для перевезення і зберігання стиснутих, зріджених і розчинених газів під тиском вищим за 0,07 МПа.

Правила не поширюються на посудини і балони ємкістю не більше 25 л, в яких добуток ємкості на робочий тиск в атмосферах не більше 200, а також частини машин, що не є самостійними посудинами (циліндри двигунів парових і повітряних машин і компресорів, конструктивно вбудованих в компресор).

При порушенні вимог до конструкції, монтажу і експлуатації судин, що працюють під тиском, можливий вибух. Наслідками вибуху можуть бути:

– руйнування устаткування, будівель, споруд;

– травмування людей відлітаючими частинами посудини, що розірвалася;

– отруєння шкідливими речовинами;

– ураження полум'ям, горючими газами, парою, рідиною.

Робота вибуху (Дж) при адіабатичному розширенні газу може бути визначена за формулою:

,(2.1)

де Р₁ – початковий тиск в посудині, МПа;

Р₂ – кінцевий тиск в посудині, МПа;

V – початковий об'єм газу, м³.

Показник адіабати:

,(2.2)

де С_р – питома теплоємність газу при постійному тиску, Дж/(кг град);

С_v – питома теплоємність газу при постійному об'ємі, Дж/(кг град).

Потужність вибуху (кВт):

,(2.3)

де t – час дії вибуху, с.

Оскільки час вибуху дуже мала величина (с), то потужність вибуху при розриві посудини досягає величезної величини. Так, наприклад, потужність вибуху посудини із стиснутим повітрям V = 1 м³, Р = 12 атм (1,2 МПа) і t = 0,1 із складає N = 28100 кВт.

Для забезпечення нормальних умов експлуатації всі посудини мають бути забезпечені:

– приладами для вимірювання тиску і температури середовища;

– запобіжними пристроями;

– запірною арматурою;

– покажчиком рівня рідини.

Окрім запобіжного клапана, посудина може бути забезпечена запобіжною мембраною, яка повинна мати заводське клеймо з вказівкою тиску, що розриває пластину (ВНІІТБХП).

На кожну посудину після установки і реєстрації наноситься наступний напис:

– реєстраційний номер;

– дозволений тиск;

– дата майбутнього внутрішнього огляду і гідравлічних випробувань.

До обслуговування допускаються особи не молодші за 18-річний вік, які пройшли:

– виробниче навчання;

– атестацію в кваліфікаційній комісії;

– інструктаж з безпеки обслуговування посудин.

2.2 Додаткові вимоги до балонів

Балони є різновидом посудин, але до них пред'являються додаткові вимоги. Для попередження неправильного приєднання балона, внаслідок чого можуть утворитися вибухонебезпечні суміші, запорні вентилі виготовляють різноманітних розмірів і з різною різьбою (лівою, правою). Балони мають кольори, що відрізняються забарвленням і написами.

Балони, що надходять на наповнення, повинні мати залишковий тиск:

– для стиснутих газів не менший за 0,05 МПа;

– для розчиненого ацетилену не менший за 0,05 МПа і не більший за 0,1 МПа.

Залишковий тиск необхідний для того, щоб визначити, яким газом був наповнений балон і не допустити проникнення в нього іншого газу або рідини.

Балони забезпечені редуктором, призначеним для зниження тиску газу, що знаходиться в балоні, до величини робочого тиску. Редуктор має два манометри – тиск в балоні і робочий тиск. Балони, призначені для зріджених газів, повинні мати покажчики рівня максимального заповнення об'єму балона. Зберігати балони необхідно у вертикальному положенні в спеціально обладнаних гніздах. Склади мають бути одноповерховими з покриттям легкого типа і не мати горищних перекриттів, що виконані з незгоряючих матеріалів, не нижче за II ступінь вогнестійкості. Вікна і двері повинні відкриватися назовні. Має бути природна і механічна вентиляція.

Транспортують балони з газом в горизонтальному положенні, з прокладками між ними, укладаються вентилями в один бік.

Спільне транспортування наповнених і порожніх кисневих і ацетиленових балонів на всіх видах транспорту заборонене.

Балони, наповнені зрідженим газом, повинні мати газовий (паровий) об'єм над рівнем рідини. Ступінь наповнення визначається інструкціями заводів-наповнювачів.

2.3 Безпека експлуатації компресорного устаткування

Згідно ГОСТ 12.2.016-81 – «Обладнання компресорне. Загальні вимоги безпеки» - компресорне устаткування об'єднує стаціонарні і пересувні компресори і компресорні установки всіх видів.

При роботі компресорного устаткування можливе підвищення температури або тиску стискуваного газу, що може викликати вибух.

З підвищенням температури посилюється розкладання змащувального газу, що використовується як мастила для компресорів.

Змащувальні масла при підвищенні температури частково випаровуються і у вигляді туману проникають в циліндри, утворюючи із засмоктуваним повітрям вибухонебезпечні суміші. При концентрації в повітрі 6-10 % масляної пари і температурі біля 200 °С суміш може вибухати. Така небезпека усувається охолоджуванням компресора в цілому або його рівнів, застосовуючи відкриту систему охолоджування.

Компресори повинні мати: запобіжні, сигналізуючи, блокувальні пристрої, , що спрацьовують автоматично і забезпечують послідовність виконання технологічних операцій і захист устаткування від перевантажень.

Компресори і трубопроводи ретельно заземляють для відведення статистичної електрики.

Повітря для компресорів повинне надходити чистим, для цього встановлюються фільтри.

При великій продуктивності і заборі повітря із зовні приміщення необхідно забирати не менше ніж в 3 метрах від рівня землі.

Компресори обезпечені контрольно-вимірювальною апаратурою:

– манометрами;

– термометрами;

– автоматичними регулювальниками тиску;

– запобіжними клапанами

– запірним пристосуванням.

Для змащення циліндрів компресорів застосовується спеціальне мастило з температурою спалаху 220-240 °С, тобто з більшою, ніж температура стискуваного повітря. При роботі компресора показники приладів перевіряються не рідше, ніж через 2 години, і їх показники записуються в журнал обліку роботи компресора. Робочі манометри перевіряються не рідше одного разу на 6 місяців.

2.4 Парові і водонагрівальні котли

Вимоги до парових котлів встановлюються ГОСТ 12.2.096-83 – «Котли парові з робочим тиском пари до 0,07 МПа. Вимоги безпеки.»

Найбільша небезпека при їх експлуатації – вибух. Аварії парових котлів можуть виникнути через недостатність в них води, несправності живлення і водовказівних приладів, поганого знання правив ТБ або слабкої виробничої дисципліни. Представляє небезпеку утворення і скупчення накипу на окремих елементах котла при нерегулярному його чищенні. З цієї причини може утворитися опуклість, яка призводить до розриву стінки. Незадовільний водний режим представляє небезпеку для котла з наступних причин:

– накип, маючи низький коефіцієнт теплопровідності, сприяє перегріву стінок і розм'якшенню металу;

– зм'якшена вода при значній лужності викликає межкристаллітну корозію, яку називають ще каустичною крихкістю;

– вміст в живильній воді кисню і вуглекислого газу викликає електрохімічну корозію.

Недостатність води в котлі може призвести до вибуху, тому встановлюють прилади, які контролюють рівень води в котлі і температуру, встановлюють пристрої, що автоматично подають звукову або світлову сигналізацію при зниженні рівня води в котлі до мінімуму.

Парові і водонагрівальні котли встановлюються в спеціальних приміщеннях – котельних, в яких повинно бути не менш 2-х виходів. Крівля має бути такою, що легко скидається. Обладнання котельних в напівпідвальних приміщеннях допускається лише при використанні водонагрівальних котлів з температурою до 100(З або парових казанів з тиском до 0,07 МПа.