Ремонт оборудования

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

 

1.1 Введение

 

 

Современные химические или  нефтеперерабатывающие заводы представляют собой комплекс сложных технологических установок, предназначенных для получения большого числа важнейших для народного хозяйства продуктов. Эти технологические установки включают разнообразные по конструкции и назначению машины, аппараты, колонны, трубопроводы, электротехническое и теплотехническое оборудование, объединяемые общим термином оборудование. Оборудование, используемое для ведения целевого технологического процесса, принято называть технологическим или основным в отличие от типового оборудования, применяемого во многих отраслях промышленности.

Постоянная работоспособность  всякого оборудования поддерживается его правильной эксплуатацией и своевременным и качественным ремонтом. Поэтому ремонтная служба имеет огромное значение для нормальной жизнедеятельности любого предприятия.

Многообразие оборудования и коммуникаций обусловило специализацию  монтажа – основу для повышения качества работ и производительности труда. Из общих работ по монтажу технологического и подсобно-вспомогательного оборудования выделяют специальные монтажные работы – электро- и тепломонтаж, монтаж системы контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации производства, работы по антикоррозионной защите, футеровке, изоляции поверхности оборудования и т. д.

Под монтажом оборудования подразумевают комплекс работ, связанных  с приведением его в рабочее состояние. Демонтаж – процесс, обратный монтажу.

Знание спецификации монтажных  и демонтажных работ и передовых методов и приемов их проведения необходимо всем механикам, связанным с проектированием, строительством и эксплуатацией оборудования химических и нефтеперерабатывающих заводов. При проектировании должна быть учтена монтажная характеристика оборудования, то есть возможность проведения работ по монтажу и демонтажу без больших трудовых затрат и в течение непродолжительного времени. От правильной организации монтажных работ во многом зависят сроки завершения строительства, реконструкции или ремонта оборудования.

Надежная и безопасная эксплуатация оборудования в пределах установленных параметров работы может быт обеспечена только при строгом выполнении отдельных, запланированных во времени мероприятий по надзору и уходу за оборудованием, включая проведение необходимых ремонтов. Комплекс организационных и технических мероприятий по обслуживанию и ремонту оборудования в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, проводимых с заданными последовательностью и периодичностью, представляют собой единую систему, именуемую системой технического обслуживания и ремонта (ТОиР) – в химической промышленности или положением о планово предупредительном ремонте (ППР) – в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Основой правильной организации ремонтных и монтажных работ является тенденция к максимальной их индустриализации на базе внедрения прогрессивных форм и технологии ремонта и монтажа, унификации, типизации и взаимозаменяемости узлов и деталей.

Резервом для совершенствования  системы ремонтов и повышения производительности труда рабочих-ремонтов является централизация ремонтных работ в пределах крупного завода, комбината и даже нескольких заводов, расположенных близко друг к другу. Централизация позволяет эффективно использовать трудовые и материальные ресурсы, а также применять мобильные средства механизации и индустриализации с высоким коэффициентом их использования. Централизованное изготовление запасных частей и создание на этой основе баз обменного фонда оборудования, узлов и деталей позволяет значительно сократить расходы, связанные с подетальным ремонтом на месте, изготовлением единичных деталей и узлов.

Возможность повышения производительности труда и качества выполняемых  монтажных работ увеличилась в связи с разработанной новых технологий транспортирования и подъема крупногабаритного оборудования, широкого внедрения автоматической сварки и новых методов контроля качества сварных швов и разъемных соединений.

Данный проект реконструкции теплообменника стоит  на линии получения изоамилена из изопентана при помощи дегидрирования в цехе ИП 2-6, которая в дальнейшем используется для получения изопренового каучука марки СКИ-3. Каучуки различных марок является основной продукцией завода ЗАО «Каучук», которые используются в шинной промышленности, в производстве резинотехнических изделий. В группу товаров народного потребления входят краски, олифы, лаки, резинотехнические изделия. Они реализуются в основном в городах и районах РБ, а также поставляются в города Тольяти, Москву, Волжск, Екатеринбург и другие. Продукция ЗАО «Каучук» реализуется практически во все страны СНГ, многих регионах России, а также в дальнем зарубежье.

 

1.2 Литературный обзор

 

 

Теплообменные аппараты являются самыми многочисленными  среди других аппаратов технологической установки. Они предназначены не только для поддержания технологического процесса, но и обеспечивают регенерацию тепла (холода) отходящих потоков, сокращая тем самым расход топлива, пара, а также охлаждающих сред (воды, воздуха, хладоагента).

В теплообменных аппаратах осуществляется процесс теплообмена между двумя потоками, один из которых нагревается за счет тепла другого, одновременно охлаждая его. Теплообменные аппараты носят названия, соответствующие их целевому назначению.

Процесс переноса теплоты, происходящий между средами (телами), имеющими различную температуру, называется теплообменом. Движущей силой любого процесса теплообмена является разность температур между более нагретым и менее нагретым телами, при наличии которой тепло самопроизвольно, в соответствии со вторым законом термодинамики, переходит от более нагретого к менее нагретому телу.

Технологические процессы, скорость протекания которых  определяется скоростью подвода  или отвода тепла, называются теплообменными (тепловыми), а аппараты, предназначенные для проведения этих процессов, - теплообменными (или теплообменниками). К тепловым процессам относятся нагревание, охлаждение, испарение и конденсация.    ,

Нагревание - повышение температуры перерабатываемых материалов путем подвода к ним тепла.

Охлаждение - понижение температуры перерабатываемых материалов путем отвода от них тепла.

 Конденсация - сжижение паров какого-либо вещества путем отвода от них тепла.

Испарение - перевод в парообразное состояние какой-либо жидкости путем подвода к ней тепла.

Частным случаем  испарения является весьма широко распространенный в химической промышленности процесс выпаривания - концентрирования при кипении растворов твердых нелетучих веществ путем удаления жидкого летучего растворителя в виде паров.

В зависимости  от типа теплового процесса теплообменные  аппараты называют подогревателями, холодильниками, конденсаторами, испарителями (кипятильниками), выпарными аппаратами.

Теплообмен  также имеет важное значение для  проведения массообмен-ных процессов: сушки, перегонки, кристаллизации и др.

Тела, участвующие  в теплообмене, называются теплоносителями. Одноименное наименование имеет также среда с более высокой температурой, отдающая тепло при теплообмене. Среда с более низкой температурой, воспринимающая тепло при теплообмене, называется хладагентом.

Различают стационарные и нестационарные теплообменные  процессы. В периодически действующих аппаратах при нагревании или охлаждении, где температуры меняются во времени, осуществляются нестационарные процессы.

В непрерывно действующих  аппаратах, где температуры в  различных точках аппарата не изменяются во времени, имеют место стационарные процессы.

К теплообменным  аппаратам предъявляют ряд основных требований: высокое значение величины удельного теплового потока; создание интенсивного гидродинамического режима движения теплоносителей; создание проти-воточного движения теплоносителей; малая металлоемкость, т. е. масса аппарата, приходящаяся на единицу поверхности теплоообмена в нем.

Наиболее значительную и важную группу теплообменных аппаратов составляют теплообменники, в которых передача теплоты происходит через неподвижную поверхность, разделяющую теплоносители. Это так называемые рекуперативные теплообменники, которые очень разнообразны в конструктивном отношении и имеют разные геометрические формы и компановку теплообменной поверхности. В зависимости от этого аппараты называют трубчатыми, с рубашкой, с оребренной поверхностью, пластинчатыми, спиральными и так далее.

Наиболее широко распространены теплообменники следующих видов:

1. Двухтрубный теплообменник типа “труба в трубе”

 

 

1 – внутренние трубы; 2 – наружные трубы; 3 – соединительные колена   (калачи); 4 – соединительные патрубки; I и II - теплоносители

Рисунок 1.1 - Двухтрубный  теплообменник типа “труба в трубе”

 

Двухтрубные теплообменники часто называют теплообменниками типа “труба в трубе”; они применяются для процессов со сравнительно небольшими тепловыми нагрузками и малыми поверхностями теплообмена. Аппарат состоит из элементов концентрически расположенных труб, соединенных последовательно.

Один теплоноситель I движется по внутренним трубам 1, другой II - по кольцевому зазору между внутренними и наружными 2 трубами. Внутренние трубы 1 соединяются с помощью калачей 3, а наружные - с помощью соединительных патрубков 4. Длина элемента теплообменника типа “труба в трубе” обычно составляет 3-6 м, диаметр наружной трубы - 76-159 мм, внутренней - 57-108 мм.

2. Аппарат с греющей рубашкой

 

1 – корпус аппарата; 2 – греющая рубашка

Рисунок 1.2 – Схема аппарата с греющей рубашкой

 

Теплообменные аппараты с рубашками используют в химической промышленности как обогреваемые (охлаждаемые) сосуды для проведения химических реакций. Как правило, они работают под избыточным давлением и в зависимости от характера технологического процесса носят название автоклавов, нитраторов, полимеризаторов и др. Для обеспечения более интенсивной теплоотдачи от стенки аппарата к перемешиваемой среде используют механическую мешалку или барботаж паром или сжатым газом.

Корпус 1 аппарата снабжен с наружной стороны рубашкой 2, в которую подают греющий агент или охлаждающий теплоноситель (хладагент). К корпусу аппарата рубашку крепят, как правило, с помощью сварки.

3. Спиральный теплообменник

Такой теплообменник  состоит из двух спиралей, входящих одна в другую и образующих таким образом каналы четырехугольного сечения, боковые стенки которых образуют две торцевые крышки. Перегородка в центре теплообменника разделяет полости входа и выхода теплоносителей.

 

 

1,2 – металлические листы; 3 – пластина перегородка; 4 - крышки; 5 - фланцы; I и II - теплоносители

Рисунок 1.3 – Схема спирального теплообменника

 

В этих теплообменниках  поверхность теплообмена образуется двум* длинными металлическими листами 2 и 2, свернутыми по спирали. Внутренние концы листов приварены к глухой перегородке 3. Между листами образованы два изолированных друг от друга канала прямоугольного сечения (высотой 2-8 мм), по которым обычно противотоком движутся теплоносители I и II. Иногда высоту канала фиксируют дистанционной полосой, которая также способствует упрочнению всей конструкции аппарата. С торцов каналы закрыты плоскими крышками 4 и уплотнены прокладкой. Крышки крепят болтами к фланцам 5. Для ввода и вывода теплоносителей у центра крышек и наружных концов спирали приваривают штуцеры.

Спиральные  теплообменники компактны, позволяют  создавать высокие скорости движения теплоносителей при достаточно низких гидравлических сопротивлениях, однако эти аппараты сложны в изготовлении.

4. Кожухотрубчатые теплообменники с компенсацией неоднородных температурных удлинений труб и кожуха

 На рисунке  1.4 представлены некоторые конструкции  кожухотрубчатых теплообменников (в старых изданиях учебников — кожухотрубных) с компенсацией неодинаковости температурных удлинений труб и кожуха.

 Теплообменник с линзовым компенсатором 3 (рис. 1.4, а) на корпусе применяют при небольших температурных деформациях (не более 10-15 мм) и невысоких давлениях в межтрубном пространстве (не более 0,5 МПа). В этом аппарате температурные деформации компенсируются осевым сжатием или расширением компенсатора.

Теплообменник с плавающей головкой (рис. 1.4, б) применяют при значительных относительных перемещениях труб и кожуха, поскольку в нем одна из трубных решеток не соединена с кожухом и может свободно перемещаться вдоль оси при температурных удлинениях.

 

а – теплообменник с линзовым компенсатором (полужесткая конструкция); б – аппарат с плавающей головкой; в – аппарат с U-образными трубами; 1 - кожухи; 2 - трубы; 3 – линзовый компенсатор; 4 – плавающая головка; I и II - теплоносители

Рисунок 1.4 – Кожухотрубчатые теплообменники с компенсирующими устройствами