БЕЗПЕКА СИСТЕМ, ЩО ЗНАХОДЯтьСЯ ПІД ТИСКОМ
На машинобудівних підприємствах широко застосовується стиснуте повітря, гази і пара, що знаходяться під тиском, вищим за атмосферний.
Стиснуте повітря використовується в пневматичних молотах, пневматичних інструментах, в металообробних верстатах для литва під тиском і ін.
Гази застосовуються для нагріву різного технологічного устаткування, при газозварювальних роботах.
Пара використовується для нагрівання технологічного устаткування, в опалювальних системах, для підігрівання повітря, що надходить у вентиляційні установки.
Застосування стиснутого повітря, газу і пари забезпечує можливість удосконалювати технології, механізувати трудомісткі процеси, автоматизувати виробництво, покращувати санітарно-гігієнічні умови праці. В той же час посудини і апарати, що працюють під тиском, є джерелами підвищеної небезпеки. Вони можуть створити надлишкові тепловиділення, підвищену загазованість і головну небезпеку - вибух.
8.1 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:
, (8.1)
де Р1 – початковий тиск в посудині, МПа;
Р2 – кінцевий тиск в посудині, МПа;
V – початковий об'єм газу, м3.
Показник адіабати:
, (8.2)
де Ср – питома теплоємність газу при постійному тиску, Дж/(кг град);
Сv – питома теплоємність газу при постійному об'ємі, Дж/(кг град).
Потужність вибуху (кВт):
, (8.3)
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.
8.2. 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.
8.3. 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.
8.4. 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.