Апр 15, 2020
Эксплуатация трубопроводной арматуры охватывает большое количество операций, выполняемых для обеспечения безотказной работы основного оборудования и систем атомных станций. К ним относятся управление арматурой в процессе работы основного объекта - энергоблока, его систем и оборудования, техническое диагностирование, технические осмотры и техническое обслуживание, монтаж арматуры при замене вышедших или выходящих из строя конструкций и входной контроль арматуры, поступающей для замены. Перед пуском в эксплуатацию трубопроводы, а вместе с ними арматура, продуваются сжатым воздухом или паром, проводятся их гидравлические испытания и т.д.
Арматура должна использоваться строго по назначению, в соответствии с указаниями в техническом паспорте и технических условиях, стандартах или особых условиях заказа. Запорную арматуру использовать в качестве регулирующей или дроссельной не разрешается. Дроссельная арматура работает в условиях больших перепадов давлений, когда в седле образуются большие скорости потоков, что вызывает значительные вибрации плунжеров‚ клиньев‚ дисков и других дросселирующих элементов. Применение вместо дроссельной арматуры запорной, не предназначенной и не приспособленной для работы в таких условиях, может вызвать поломку деталей. Кроме того, при действии потоков уплотнительные поверхности колец подвергаются интенсивному эрозионному износу, поэтому в дроссельной арматуре при закрытом ее положении могут иметь место значительные утечки среды.
Открывание запорного элемента затвора запорной арматуры должно производиться полностью, до упора, закрывание - с регламентированным усилием, необходимым для создания герметичности в затворе [1‚ 3]. При открывании и закрывании арматуры применение добавочных рычагов не допускается. Арматуру, требующую для открывания больших усилий, снабжают обводом, редуктором или электрическим (или другого типа) приводом. Электрооборудование арматуры (электродвигатели и пр.) во взрывоопасных помещениях должно соответствовать категории и группе взрывоопасных смесей данного технологического отделения станции. При открывании арматуры, снабженной обводами, в начале открывается обвод, а затем после прогрева и выравнивания давления, открывается основной проход. Перед открыванием затворов на паропроводах производится прогрев трубопровода и удаление конденсата.
Учитывая большую ответственность арматуры АЭС, обслуживающей паропроводы и установки со сжатым паром, радиоактивными, огнеопасными и токсическими средами, Ростехнадзор и Росатомнадзор предусмотрели ряд правил, которые должны быть учтены при конструировании, расчете, изготовлении, монтаже и эксплуатации арматуры [2].
Экспериментально установлено, что в условиях сухого трения ходовая гайка в арматуре быстро выходит из строя. Даже периодическая смазка резьбы во много раз увеличивает срок службы гаек. Поэтому в целях сохранения арматуры в работоспособном состоянии длительное время необходимо периодически смазывать резьбу шпинделя.
К управлению арматурой допускается только квалифицированный персонал, обладающий необходимыми знаниями и навыками. При ручном управлении арматурой необходимо следить за тем, чтобы к маховику не были приложены чрезмерно большие усилия способные повредить резьбу шпинделя или вызвать затруднения при последующем открывании арматуры. При быстром закрывании арматуры в системе могут возникнуть гидравлические удары; кроме того, инерционные силы и уменьшение силы трения (коэффициент трения движения) создают увеличенные усилия закрывания, затрудняющие последующее открывание [1].
Арматура АЭС систем безопасности, находящаяся как в эксплуатации, так и в резерве или ремонте, должна быть принята на учет и занесена в специальный журнал. В журнале должны быть указа ны время поступления на склад, дата установки, даты и характер осмотров и ремонтов, а также состояние арматуры после каждого ремонта.
Арматура хранится на складе в упаковке завода-изготовителя или в неупакованном виде; в последнем случае проходные отверстия должны быть закрыты заглушками. Через регламентированное время хранения на обработанных поверхностях заменяется смазка и удаляются пыль, грязь и ржавчина.
Правила техники безопасности при эксплуатации арматуры. Персонал, обслуживающий арматуру АЭС, работает в условиях, требующих строгого выполнения всех правил охраны труда во избежание тяжелых последствий как для систем и оборудования станции, так и для обслуживающего персонала. Особенностью эксплуатации арматуры является то, что она длительное время находится под давлением, часто высоким, при высокой температуре среды. Через арматуру систем безопасности транспортируются радиоактивные, вредные для здоровья вещества, утечки которых в окружающую среду, даже кратковременные, совершенно недопустимы. В связи с этим помещение, в котором располагается персонал, обслуживающий арматуру, должно быть оборудовано приборами, указывающими и предупреждающими о повышенном содержании в воздухе вредных, опасных веществ [3].
При температуре поверхности 60 °С и выше трубопроводы и корпусные детали арматуры изолируются несгораемыми материалами. Это делается в целях предотвращения ожогов и создания нормальных температурных условий в помещении, снижения тепловых потерь, предотвращения конденсации паров и т.п.
Фланцевые соединения трубопроводов, передающие обжигающие жидкости, снабжаются защитными футлярами.
На станции оборудование и трубопроводы, включая арматуру, соединительные и фасонные части, окрашиваются в опознавательный цвет для быстрого определения содержимого трубопроводов и облегчения управления производственными процессами. Опознавательная окраска способствует также обеспечению безопасности труда. Помимо опознавательной окраски ГОСТ 14202 предусматривает установку предупреждающих знаков и маркировочных щитков.
Предусматривается разделение транспортируемых по трубопроводу веществ на десять укрупненных групп, которым присвоены определенные номера и окраска (ГОСТ 14202). Окраска может производиться по всей длине трубопровода или на участках длиной: для труб диаметром до 300 мм - не менее четырех диаметров, для труб диаметром свыше 300 мм - не менее двух диаметров. На трубах больших диаметров опознавательная окраска может наноситься в виде полос высотой не менее 25% длины окружности трубы и длиной, установленной для участка соответственно диаметру трубопровода.
Для обозначения наиболее опасных по своим свойствам веществ, на трубопроводы наносятся предупреждающие цветные кольца: красные - для легко воспламеняемых, огне- и взрывоопасных; желтые для агрессивных, токсичных, радиоактивных, под высоким давлением, при глубоком вакууме и т.д.; желтые - с черными каемками для газов и кислот; зеленые - для безопасных и нейтральных. Предупреждающие кольца наносятся одно, два или три рядом в зависимости от транспортируемой среды (ГОСТ 14202). Помимо опознавательной окраски трубопроводы снабжаются предупреждающими об опасности знаками и маркировочными щитками, указывающими транспортируемое вещество, его параметры и направление движения среды. На щитках допускается указывать вещества в виде цифр согласно условным обозначениям (ГОСТ 14202).
На схемах оборудования и трубопроводов, исполненных в условных цветах с указанием направления движения продуктов, каждому запорному устройству присваивается свой номер. Эти номера указываются в производственной инструкции по обслуживанию системы.
У каждого штурвала или рукоятки управления должны быть сделаны достаточно ясные и крупные надписи с указанием назначения арматуры.
Положение пробок кранов и дисков затворов должно обозначаться с помощью прорези на торце, окрашенной белой краской. Если это неосуществимо, то применяют стрелки-указатели, показывающие положение крана, и другие надписи.
Направление вращения маховика задвижки или клапана при закрывании должно указываться стрелками. Автоматически работающие запорные устройства должны иметь сигнализацию, указывающую их крайнее положение. Задвижки с невыдвижным шпинделем должны иметь указатель степени открытия.
К арматуре, устанавливаемой на трубопроводах с огне-, взрывоопасными или токсичными средами, предъявляются повышенные требования в отношении плотности, прочности и надежности. Для этих условий работы должна применяться сильфонная арматура; обеспечивающая полную герметичность сальника.
Для оборудования и трубопроводов, в которых находятся сжиженные углеводородные газы, расчетное давление принимается на 10% выше максимального режимного, если по условиям работы не требуется производить расчет по более высокому давлению. Горючие или токсичные газы при срабатывании предохранительных клапанов должны отводиться в поглощающую систему. Трубы и арматура должны соединяться преимущественно сваркой. Для употребления фланцевых поверхностей используются соединения типа шип-паз или выступ-впадина с применением прокладок. Предохранительные клапаны перед установкой должны быть предварительно испытаны и отрегулированы на момент открывания, опломбированы и снабжены номером. Предохранительные клапаны для работы на жидких средах испытываются водой, для работы на газообразных средах - воздухом.
Управление арматурой должно производиться теми средствами, которые предусмотрены конструкцией. Применение для закрывания арматуры дополнительных рычагов или ключей не разрешается.
Эксплуатация задвижек. В задвижках в процессе эксплуатации подвергаются износу уплотнительные кольца, что приводит к потере герметичности. При коррозионной или агрессивной среде уплотнительные поверхности колец подвергаются коррозии. В энергетических установках станции действие пара при высоких давлениях и температуре вызывает эрозию уплотнительных колец. В связи с этими явлениями контроль арматуры должен производиться в такие сроки, чтобы арматура постоянно находилась в работоспособном состоянии. При работе на средах, содержащих взвеси, в нижней части корпуса задвижки может образоваться осадок, который следует время от времени удалять, в противном случае затвор не будет доходить до своего конечного положения и задвижка будет пропускать среду в закрытом положении. Задвижки, работающие в таких условиях, должны иметь в нижней части корпуса очистные съемные люки, закрываемые заглушками.
При наличии электропривода технический уход и осмотры должны включать в себя контроль состояния механизмов привода, аппаратуры управления, силового кабеля, линий управления. В задвижках с пневмо- или гидроприводом необходимо контролировать состояние сальникового узла штока привода и состояние аппаратуры управления.
Эксплуатация клапанов. Назначение запорной арматуры - герметично перекрывать поток среды. в целях сохранения уплотнительных поверхностей колец она не должна использоваться для дросселирования, т.е. не должна устанавливаться в промежуточное положение. При эксплуатации запорной арматуры должны учитываться особенности конструкции ее различных типов [3]. Наибольшее количество неисправностей создается в затворе и в сальниковом соединении. Эти места должны контролироваться наиболее тщательно и регулярно.
В сильфонных клапанах возможен выход из строя сильфона‚ имеющего ограниченный ресурс, поэтому на состояние сильфона необходимо постоянно обращать внимание. Поскольку сильфонные клапаны обычно используются для работы на вакууме или на коррозионных агрессивных и токсичных средах, то выход из строя сильфона создает опасность нарушения вакуума или утечки опасной среды. Все сказанное относится также к диафрагмовым запорным клапанам, в которых возможен выход из строя мембраны.
В процессе эксплуатации необходимо контролировать состояние электропривода клапана.
Эксплуатация кранов. Правила эксплуатации кранов в основном сводятся к проведению мероприятий, направленных на сохранение подвижности и герметичности соединения пробка-седло корпуса, с этой целью необходимо периодически смазывать пробку. В кранах со смазкой в лубрикаторе всегда должен находиться запас густой смазки, которая периодически подается поджимом винта лубрикатора [3]. Сальники кранов должны затягиваться умеренно, чтобы не создавалось чрезмерно большое трение в соединении пробки с седлом корпуса. В натяжных кранах это же относится к натяжному устройству. Недостатком конусных кранов является неравномерный износ верхней и нижней частей конуса, в связи с чем теряется герметичность соединения. Это не относится к шаровым и цилиндрическим кранам. В процессе эксплуатации необходимо также контролировать состояние фланцевого или резьбового соединения корпуса с трубопроводом И своевременно ликвидировать возможные утечки рабочей среды. В пробно-спускных кранах с консольно привинченной ручкой последняя может отвинтиться или отломаться при больших усилиях, приложенных к ней.
В кранах с пневмоприводом должен быть обеспечен тщательный уход за подвижными сопряжениями механизма пневмопривода, своевременно должна производиться смазка шарнирных соединений, штока, подтяжка сальника и т. п. Аппаратура‚ предназначенная для управления краном, всегда должна находиться в работоспособном состоянии. Точность показания манометров необходимо периодически контролировать, а манометры поверять.
Эксплуатация регулирующих клапанов. Регулирующая арматура работает обычно В более сложных условиях, чем запорная. Процесс регулирования давления или расхода сводится в общем виде к дросселированию жидкости или газа. Процесс дросселирования должен постоянно контролироваться, чтобы технологический Процесс, который обслуживается регулирующей арматурой, протекал в требуемом режиме [3]. При дросселировании в регулирующей арматуре образуются большие скорости среды в седле, что создает условия для возникновения процессов кавитационного и эрозионного износа плунжера и седла. При коррозионных средах возникает коррозионный износ металлических поверхностей. Дросселирование газа сопровождается понижением его температуры, при котором возникает опасность выпадения твердых компонентов и примерзания подвижных деталей. С понижением давления нагретой жидкости возможны процессы вторичного ее вскипания. Таким образом процесс дросселирования жидких и газообразных сред имеет сложный характер, что необходимо учитывать при эксплуатации регулирующей арматуры.
Применяется, в основном, регулирующая арматура следующих типов: регулирующие клапаны и регуляторы давления. Наиболее просты в эксплуатации регулирующие клапаны, поскольку их конструкция во многом аналогична запорным клапанам, а изменение положения плунжера производится сравнительно редко. Технический осмотр и технический уход имеют примерно тот же объем и характер, что и для запорных клапанов. В качестве дополнительного требования необходимо учитывать следующее. Изменение регулируемого параметра в требуемых пределах должно происходить при достаточно большом ходе плунжера. Малый ход регулирования означает, что диаметр седла велик, а плунжер рассчитан не правильно. Недостаточный расход среды при полном подъеме или недостаточное давление за регулирующим клапаном означает, что седло в клапане мало или произошло выпадение твердых компонентов в патрубки арматуры. Постепенное увеличение хода плунжера, требуемое для обеспечения постоянных параметров процеса, может означать износ плунжера (эрозионный, кавитационный или коррозионный).
Регулирующий клапан с мембранным исполнительным механизмом имеет более сложную конструкцию и состоит из корпуса с плунжером (регулирующий элемент) и мембранного пневмопривода (исполнительный механизм). При эксплуатации к каждому из них предъявляются свои требования.
При осмотре и техническом уходе необходимо проверить состояние корпуса и крышки клапана, герметичность соединения его с трубопроводом, герметичность сальникового узла и соединения корпуса с верхней и нижней крышками. Мультипликатор должен иметь густую смазку, шток должен быть смазан. Штуцерные соединения, при помощи которых подводится управляющая среда, должны быть герметичны. Мембранный исполнительный механизм должен быть чувствительным и реагировать на изменения командного давления.
В регулирующих клапанах с электромоторным механизмом систематически должны проверяться электрическое оборудование и аппаратура.
Периодичность контроля регулирующих клапанов зависит от условий их работы и степени ответственности. Проверяется герметичность соединений, выявляются и устраняются неисправности. При проверке герметичности используется смачивание подозреваемых соединений мыльным раствором. Перенабиваются сальники, смазываются трущиеся поверхности. Производится точная настройка оборудования для работы на заданном режиме. При заданном выходном режиме давление не должно иметь колебаний свыше ±5 %. Производится ревизия оборудования с разборкой регулирующей арматуры, фильтров и т.д., если эти конструкции не требуют более частой ревизии (устанавливается по паспортам заводов-изготовителей). Вся арматура должна иметь опрятный вид и окрашена в надлежащий цвет.
Эксплуатация регуляторов давления. Регуляторы давления работают с использованием энергии транспортируемой среды, причем силовое замыкание подвижной системы может осуществляться грузом или пружиной. В процессе эксплуатации регулятор давления должен сохранять свою работоспособность и обеспечивать заданный режим выполнения технологического процесса [1‚ 3]. При техническом осмотре регуляторов давления и техническом уходе должна быть проверена герметичность соединения регулятора с трубопроводом, герметичность сальника или сильфона, герметичность прокладочного соединения корпуса с крышкой. Проверяется состояние корпусных деталей рычагов, пружин, грузов, осей и других деталей и элементов.
Периодически производится ревизия регуляторов давления с проверкои герметичности затвора. Перенабиваются сальники, смазываются подвижные соединения. Производится точная настройка регулятора, колебание отрегулированного давления не должно превышать ±5 %. Периодичность ревизии устанавливается по паспортным данным завода-изготовителя. При наличии пилотных устройств и других элементов с малыми сечениями соединительных каналов необходимо тщательно обеспечивать отсутствие осадков и грязи в поступающей туда среде. С этой целью в конструкциях предусматриваются встроенные фильтры, которые должны периодически промываться. Пружины, поршни, манжеты, поршневые кольца должны находиться в исправном состоянии. При обнаружении отклонений от нормальной работы прежде всего следует проверять подвижную систему регулятора: целостность мембраны и пружины, отсутствие заеданий в подвижных частях, шарнирах, сальнике и т. д.
Эксплуатация предохранительных клапанов. В связи с ответственным назначением предохранительных клапанов они всегда должны находиться в исправном состоянии и обеспечивать требуемую производительность. Производительность установленного клапана обеспечивается определенным подъемом тарелки, поэтому подвижность системы должна сохраняться во все время эксплуатации клапана [3]. Герметичность затвора предохранительного клапана обеспечивается притиркой уплотнительных колец. Категорически запрещается ликвидировать утечку среды в затворе добавлением грузов на рычаге или увеличением усилия пружины. Периодически клапаны проверяются на подвижность путем продувки. С этой целью пружинные клапаны снабжаются специальным рычажным устройством. В рычажных клапанах продувка производится путем подъема рычага. Во избежание «прикипания» тарелки клапана к седлу в связи с длительным нахождением под нагрузкой тарелку клапана периодически проворачивают. Настройка предохранительных клапанов периодически проверяется. На всех настроенных и эксплуатируемых предохранительных клапанах должны быть установлены пломбы, не допускающие произвольного изменения настройки клапана.
Эксплуатация приводов. Электропривод является ответственным элементом арматуры, имеет сложное устройство, требует тщательного ухода и внимательного наблюдения за его состоянием [3].
Каждый электропривод с задвижкой должен иметь свой формуляр, в который заносятся порядковые номера электропривода и задвижки, дата и характер ремонта, аварийные случаи, замена деталей и т.п.
Электропривод должен быть надежно заземлен путем приварки заземляющей шины к заземляющим болтам на электрооборудовании. Технический уход за электроприводом включает смазку, периодический осмотр, ремонт. Для обеспечения надежной эксплуатации электропривод должен систематически смазываться надлежащим образом. Перед пуском в эксплуатацию ванна червячного редуктора заполняется машинным маслом до уровня контрольного отверстия. Этот уровень масла должен поддерживаться в процессе эксплуатации путем периодической добавки масла по мере надобности. При ремонте масло заменяется свежим. Все подшипники скольжения обильно смазываются смазкой через имеющиеся на приводе масленки. Периодичность смазки зависит от интенсивности работы электропривода.
Технические осмотры проводятся во время нормальной работы электропривода в сроки, определяемые режимом его работы. При техническом осмотре проверяется состояние узлов и деталей привода, степень их загрязненности, возможное действие коррозии, уровень смазки в ванне червячного редуктора и в ванне путевого выключателя, действие сигнализации и путевого выключателя, изоляция кабеля силовой сети и цепей управления, состояние заземления, надежность сцепления кулачковых муфт. Проверяется крепление привода к арматуре, электродвигателя к редуктору, путевого выключателя к приводу, замеченные неисправности устраняются. Результаты осмотра заносятся в формуляр за подписью ответственного лица, производившего технический осмотр.
Для планово-предупредительного ремонта электропривод снимают с арматуры и направляют в ЦЦР или РМУ, а взамен снятого устанавливают резервный.
При эксплуатации пневмо- или гидропривода важное значение имеет управляющая среда и ее параметры (давление, температура, вязкость), а также степень очистки ее от посторонних примесей. Наиболее часто используются пневмоприводы, в которых управляющей средой является сжатый воздух, подаваемый компрессором. Этот способ управления сравнительно доступен, а утечки воздуха не создают потеков, луж, загрязнений. Вместе с тем в пневмоприводах необходимо тщательно следить за степенью герметичности разъемных соединений, учитывая известные свойства воздуха проходить через малые зазоры. Гидропривод, приводимый в движение маслом, менее чувствителен к появлению зазоров, обеспечивает постоянную смазку подвижных частей и может работать с использованием более высоких давлений, чем пневмопривод, что дает возможность уменьшить его габариты.
Наиболее дешев в эксплуатации привод, работающий с использованием среды, транспортируемой по трубопроводу, но в этом случае давление управляющей среды определяется режимом работы трубопровода, а при отсутствии среды в трубопроводе (авария, ремонт, ревизия и т.д.) возможно лишь ручное управление арматурой.
Основное внимание при эксплуатации пневмо- и гидроприводов должно быть уделено обеспечению нормального давления управляющей среды и ее чистоте. Наличие загрязнений в управляющей среде, подаваемой в привод, может вызвать нарушения в его работе, ускоренный износ подвижных деталей, отказы в работе распределительной аппаратуры и т.д. Подвижные детали привода должны регулярно смазываться. Аппаратура управления должна всегда находиться в работоспособном состоянии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гуревич Д.Ф., Ширяев В.В., Пайкин И.Х. Арматура атомных электростанций. М.: Энергоиздат, 1982. 312 с.
2. Указатель технических документов, регламентирующих обеспечение безопасной эксплуатации энергоблоков АЭС. М.: Концерн «Росэнергоатом», 2013. 266 с.
3. Шпаков О.Н. Трубопроводная арматура. Справочник специалиста. М.: ИИЦ «КХТ», 2007. 464 с.