Монтаж теплообменного аппарата

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ИНСТИТУТ
имени акад. М.Д. Миллионщикова
Кафедра « ОАНГП »
По курсу
«Монтаж и ремонт оборудования нефтяной и газовой
промышленности»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
На тему
«Монтаж теплообменного аппарата»
Грозный 2009

ВВЕДЕНИЕ
Современная нефть и газоперерабатывающая промышленность представляетсобой комплекс мощных установок первичной переработки нефти и газа, каталитическогокрекинга, гидроочистки, каталитического риформинга, депарафинизации масел,битумных и других установок, оснащенных современным, оборудованием, поставляемымзаводами химического и нефтяного машиностроения. Отличительная особенностьразвития современной нефтегазопереработки строительство комбинированных иукрупненных установок с применением агрегатов большой единичной мощности. Так,производительность установок по первичной переработке нефти достигла 8-9 млн.т/год, газа 5 млрд. м3/год, каталитического крекинга I млн. т/год.Существенно возросли также мощности установок для осуществления вторичныхпроцессов: вторичной перегонки бензинов, каталитического риформинга, пиролиза идр. Это позволило снизить капиталовложения, затраты металла и эксплуатационныерасходы на 1 т перерабатываемого сырья.
Осуществление разнообразных процессов при переработке нефти и газапотребовало применения аппаратуры и оборудования, работающих в широкомдиапазоне рабочих параметров. Например, температуры могут быть от -60 °С прикристаллизации в производстве масел до 800-900 °С при пиролизе, а давления отглубокого вакуума при переработке тяжелых нефтяных остатков до 150 МПа припроизводстве полиэтилена. Поэтому предъявляются высокие требования к качествумонтажных работ, уровню их механизации, внедрению новой техники и передовойтехнологии монтажных и строительных работ.
В общем объеме работ по строительству нефтегазоперерабатывающих инефтехимических заводов монтажные работы составляют 40-50%. Значительноеповышение производительности установок привело к увеличению массы монтируемыхаппаратов до 500 т и более и их габаритных размеров, в связи, с чемпотребовалось разработать и создать новые грузоподъемные и транспортныесредства, позволяющие доставлять и монтировать тяжелые аппараты в полностьюсобранном виде. Это позволяет значительную часть работ по сборке и сварке оборудованиявыполнять на машиностроительных заводах. Однако еще во многих случаяхприходится дополнительно изготовлять крупногабаритную аппаратуру непосредственнона монтажной площадке, что связано со значительным объемом сварочных работ.Повышение степени заводской готовности монтируемого оборудования позволяетзначительно сократить сроки монтажных работ, повысить их качество и увеличитьнадежность оборудования при эксплуатации.
Специализированные монтажные и проектные организации, укомплектованныеквалифицированны ми кадрами специалистов, способны оперативно и на высокомтехническом уровне решать вопросы транспорта и монтажа разнообразного оборудованиянефтегазоперерабатывающих заводов.
Широкое внедрение в монтажную практику полуавтоматической иавтоматической сварки сталей различных марок значительно повысило качествосварных конструкций, увеличило производительность труда, снизило объемисправляемых дефектов при сварке. Внедрение современных методов контроля качествасварных соединений позволило значительно снизить объем испытаний, связанных снарушением целостности сварного соединения, или вообще отказаться от них.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПО МОНТАЖНЫМ ПРИЗНАКАМ
В состав современного нефтегазоперерабатывающего завода (НПЗ и ГПЗ)входят многочисленные установки различного технологического назначения. Поэтомуимеется большое разнообразие оборудования этих установок.
Вместе с тем, при дальнейшем описании особенностей монтажа тех или иныхаппаратов целесообразно их подразделить на классификационные группы, которыеосновывались бы на общности главных монтажных приемов. Классификация оборудованиятолько по технологическому назначению не полностью характеризует особенностиоборудования с точки зрения его монтажа. При монтажных работах некоторыеособенности технологического назначения аппарата часто не являются определяющими,а основываются на тех или иных частных требованиях, предъявляемых к монтажуаппарата.
Часто основные монтажные приемы, применяемые к аппаратам различноготехнологического назначения, идентичны, в то время как для других аппаратоводинакового технологического назначения они могут быть совершенно различными.
Монтируемое оборудование классифицируется по следующим основнымпризнакам:
— пространственному положению оборудования;
— массовым и 1абэритным характеристикам оборудования;
— расположению оборудования на территории технологической установки;
— рабочим условиям;
— конструктивным и технологическим особенностям оборудования.

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
В зависимости от положения оборудования в пространстве основные аппаратыи машины можно подразделить на горизонтальные, вертикальные, наклонные ипространственные конструкции.
К горизонтальному оборудованию относятся электродегидраторы, всевозможныеемкости, отстойники, подогреватели с паровым пространством, теплообменники, насосы,компрессоры, кристаллизаторы, контакторы алкилироваиия, барабанныевакуум-фильтры и др.
Большая часть оборудования этой группы является габаритной для перевозкипо железным дорогам и поэтому прибывает на монтажную площадку в полностьюсобранном виде. При монтаже оборудования данной группы выполняют работы поревизии, установке в проектное положение и испытанию. Установку на фундаментыоборудования этой группы производят главным образом с применением самоходныхстреловых или тракторных кранов и редко с помощью мачт или другихгрузоподъемных средств
К вертикальному оборудованию относятся емкости, колонны тарельчатые инасадочные различного технологического назначения, реакторы и регенераторыразличных каталитических процессов, некоторые типы теплообменников, контакторовалкилирования, компрессоров, дымовые трубы и др. Многие аппараты данной группы(ректификационные колонны, реакторы, регенераторы) негабариты для перевозок по железнымдорогам и их приходится доставлять на монтажную площадку в виде отдельных узлови деталей. В связи с этим на монтажной площадке выполняют большой объем работпо сборке на сварке аппаратов.
Установку таких аппаратов осуществляют главным образом с применениеммачт, порталов, гидравлических подъемников или стационарных монтажных кранов. Внекоторых случаях применяют также самоходные стреловые краны при достаточнойдлине стрелы на грузоподъемности. Аппараты этой группы целесообразно устанавливатьв проектное положение полностью собранными и испытанными на земле илинесколькими крупными блоками (при большой массе или крупных габаритах).
К наклонному оборудованию относятся различные транспортные устройства,вращающиеся цилиндрические печи (реакторы), некоторые конструкции сушилок и др.
Аппараты этой группы могут быть как габаритными, так и негабаритными дляжелезнодорожных перевозок. При монтаже такого оборудования большой объем работприходится выполнять по укрупнительной сборке и выверке смонтированных блоков.
Такое оборудование устанавливают с применением самоходных стреловых и башенныхкранов, порталов и т.д.
К пространственному оборудованию относятся резервуары, газгольдеры,трубчатые печи, конденсаторы-холодильники погружного типа, конденсаторывоздушного охлаждения, различные металлоконструкции. Оборудование этой группы поставляютна строительную площадку в виде более или менее крупных узлов, которые затемсобирают на площадке в монтажные блоки. Это оборудование целесообразноустанавливать самоходными стреловыми кранами. В некоторых случаях можно применятьмачты, стрелы или другое грузоподъемное оборудование.
МАССОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ
Масса аппарата является важной монтажной характеристикой, которая взначительной степени обусловливает выбор метода монтажа данного аппарата ирациональные пределы укрупнительной сборки при монтаже. С увеличением массыаппарата при прочих равных условиях возрастает трудоемкость монтажа. Среди монтируемыхаппаратов основную массу составляют вертикальные аппараты.
К наиболее тяжелым аппаратам относятся ректификационные колонны,реакторы, регенераторы, абсорберы и другие аппараты установок и цехов большойпроизводительности, комплектуемых агрегатами большой единичной мощности.
В настоящее время имеются грузоподъемные средства, позволяющиемонтировать аппараты в полностью собранном виде массой до 1000 т.Разрабатываются грузоподъемные средства для монтажа аппаратов массой 2000 т,включая специальные краны, транспортные средства и д.р.
С точки горения возможности установки в проектное положение вертикальные аппаратыможно разделить по массе на следующие основные группы: до 30, 30-200, 200-400 исвыше 400 т.
Вертикальные аппараты массой до 30 т в проектное положение можноустанавливать, применяя мощные самоходные стреловые краны, например СКГ-50.
Аппараты массой 30-200 т монтируют, применяя спаренные самоходныестреловые краны, например СКГ-100, трубчатые и решетчатые мачты, порталы,гидравлические подъемники и др.
Монтаж аппаратов массой 200-400 т осуществляют с помощью мачтовыхподъемников, гидравлических подъемников с использованием централизованнойсистемы контроля и управления подъемом.
Подъем аппаратов массой более 400 т производят с помощью специальныхмачтовых подъемников. Монтаж таких аппаратом наиболее эффективноосуществляется, когда имеется комплекс механизмов, транспортных игрузоподъемных средств, обеспечивающих все этапы монтажных и транспортныхработ.
ГАБАРИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ
Габаритные размеры оборудования, т. е. длина, ширина и высота или диаметри высота, оказывают существенное влияние на состояние его поставки и на выборметода монтажа.
Оборудование можно разделить на следующие группы:1) габаритное,принимаемое к перевозке по железной дороге без ограничений, и определеннойстепени негабаритности, принимаемое к перевозке в собранном виде сограничениями;
2) негабаритное для железнодорожных перевозок, т. е. принимаемое кперевозке по железной дороге отдельными блоками и деталями, но габаритное длятранспортировки в собранном виде по шоссейным или водным путям;
3) абсолютно негабаритное для перевозки в полностью собранном виде любымвидом транспорта.
В группу оборудования, габаритного для железнодорожных перевозок, входят многиегоризонтальные и вертикальные аппараты, насосы, компрессоры, фильтры и др. Этагруппа наиболее многочисленна и включает основное монтируемое оборудование.Такое оборудование поставляют на монтажную площадку в полностью собранном виде.На монтажной площадке выполняют работы по установке оборудования в проектное положениеи его испытанию. В отдельных случаях выполняют ревизию оборудования
Оборудование, негабаритное для железнодорожных перевозок, включаетразличные ректификационные колонны, реакторы, регенераторы, дымовые трубы,трубчатые печи, конденсаторы-холодильники и др. Аппараты этой группы доставляютна монтажную площадку в виде крупных блоков или полностью разобранными. В связис этим на монтажной площадке приходится выполнять большой объем работ по сборкеи сварке.
В некоторых случаях негабаритные для железнодорожных перевозок аппаратыцелесообразно перевозить по шоссейным дорогам или водным путем. Эти возможностинеобходимо всегда оценивать, прежде чем решать вопрос о степени готовностиаппарата при поставке с машиностроительного завода.
Абсолютно негабаритные аппараты (реакторы и регенераторы каталитическогокрекинга в кипящем слое, вакуумные колонны установок АВТ большой мощности,камеры коксования, пространственные металлоконструкции, резервуары и др.) доставляютна монтажную площадку в виде отдельных блоков и детален. Таким образом, дляаппаратов этой группы приходится выполнять значительный объем сборочных исварочных работ, связанных с дополнительным изготовлением аппаратовнепосредственно на монтажной площадке. Степень укрупнительной сборки аппаратана машиностроительном заводе определяется также географическим положением местастроительства, наличием соответствующих грузоподъемных и транспортных средств,состоянием шоссейных дорог и водных путей и т.п.
Расположение оборудования на территориитехнологической установки.
По расположению на территории технологической установки можно выделитьследующие группы оборудования:
1) устанавливаемое на уровне земли или на невысоких фундаментах вне помещений;
2) монтируемое на высоких фундаментах, постаментах илиметаллоконструкциях вне помещений;
3) устанавливаемое под перекрытиями зданий или под постаментами. Монтажоборудования первой группы наиболее простой.
В зависимости от вида оборудования и особенностей монтажной площадкиможно применять различные грузоподъемные средства.
Аппараты второй группы устанавливают с помощью мачт, порталов, самоходныхстреловых или стационарных монтажных кранов.
Монтаж аппаратов и машин, устанавливаемых внутри зданий или подпостаментами, более сложен вследствие стесненности монтажной территории инеобходимости в большинстве случаев применять несколько грузоподъемныхустройств (при подъеме на необходимую высоту, при горизонтальных перемещенияхпол перекрытиями и при установке на фундамент).
РАБОЧИЕ УСЛОВИЯ И ОБОРУДОВАНИЯ
Под рабочими условиями понимают рабочее давление на температуру, а такжесреду, находящуюся в аппарате, и ее свойства.
В связи с разнообразием процессов и аппаратов нефтегазопереработкирабочие условия в них крайне различны. Поэтому к качеству монтажных работпредъявляются особые требования.
Рабочее давление в зависимости от величины характеризует оборудование,которое можно подразделить на работающее при избыточном давлении свыше 0,07МПа, работающее при избыточном давлении до 0,07 МПа и работающее под вакуумом.
Основное число аппаратуры нефтегазоперерабатывающих заводов работает придавлении до 2,5 МПа.
Аппараты, в которых во время работы может образоваться избыточноедавление более 0,07 МПа, подведомственны Госгортехнадзору России. Для такихаппаратов повышены требования и отношении качества сварочных работ, методовконтроля сварных швов, качества сборки соединений, объема технической документации,предъявляемой заказчику при сдаче аппарата.
Аппараты, работающие при избыточном давлении менее 0,07 МПа, не подведомственныГосгортехнадзору России, однако, учитывая жесткие рабочие условия в аппаратуре(высокую температуру, взрывоопасную среду и др.), в некоторых случаях нааппараты данной группы распространяются правила Госгортехнадзора России вотношении качества и методов контроля монтажных работ.
К аппаратам, работающим под вакуумом, предъявляют дополнительныетребования в отношении плотности разъемных и сварных соединений.
Величина давления в аппаратах влияет на конструкцию разъемных соединений,а также на технологию сварочных работ и методы контроля их качества. Взависимости от величины рабочего давления выбирают давление при испытании аппаратаи способы его проведения.
Рабочая температура является одним из основных факторов, определяющихвыбор материалов и конструктивных форм оборудования. Так. при температурестенки аппарата свыше 475 °С применяют легированные стали. По температурномурежиму оборудование нефтегазопереработки можно разбить на следующие три группы:I) работающее при положительных температурах не свыше 250 °С; 2) работающее притемпературах свыше 250 °С; 3) работающее при температурах ниже 0 °С.
Для аппаратов первой группы характерным является применение углеродистыхсталей обыкновенного или повышенного качества, обладающих хорошейсвариваемостью, а также чугунов и в отдельных случаях неметаллическихматериалов. Легированные стали применяют главным образом для предотвращения коррозионноговоздействия среды.
Только для наиболее высокотемпературных аппаратов этой группы или вслучае большой разности температур потоков принимают меры для компенсациитепловых расширений элементов конструкции. Для аппаратов второй группыхарактерно применение высококачественных углеродистых и легированных сталей, специальныхоблицовок для защиты корпусов от воздействия среды, специальных конструкцийразъемных соединений и т. д.
При монтаже таких аппаратов особое внимание следует обращать на получениекачественных сварных соединений, на правильный подбор прокладок, набивок,крепежных деталей, а также на обеспечение температурных расширений конструкций.
Аппараты третьей группы характерны тем, что для их изготовления прирабочих температурах менее -20°С применяют низколегированные марганцовистые иникелевые стали или цветные металлы, а для разъемных соединений — специальныеконструкции уплотнительных поверхностей.
При более низких температурах используют высоколегированные стали — никелевые, хромоникелевые и др. Все это предъявляет дополнительные требования ксварным соединениям и качеству сборки при монтаже.
Среда степенью коррозионности, а также своим агрегатным состоянием влияетна производство монтажных работ, так как по этим характеристикам выбираютматериалы для изготовления оборудования, подбирают защитные облицовки из легированныхсталей или защитные футеровки, выдвигают дополнительные требования к качествусварных соединений, к материалам прокладок и набивок.
В связи с наличием взрыва и огнеопасных сред особые требованияпредъявляются к плотности всех соединений и появляется необходимость в устройствезаземления для отвода статического электричества.
КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ
В конструктивном отношении большинство аппаратурынефтегазоперерабатывающих заводов представляет собой цилиндрические сосуды сднищами сферической или эллиптической формы (всевозможные фракционирующиеколонны, реакторы, теплообменники, емкости и др.).
Сферическая форма корпусов аппаратов встречается редко, главным образом уемкостей для сжиженных газов и у электродегидраторов.
Аппараты с плоскими стенками применяют еще реже. К этой группе относятсякожухи трубчатых печей, ящики конденсаторов-холодильников погружного типа идругие конструкции.
Насосы и компрессоры имеют специфическое конструктивное оформление в зависимостиот их типа и назначения.
Технологическое назначение оборудования в первую очередь влияет наконструкции внутренних устройств. Так, ректификационная колонна и реакторкаталитического крекинга внешне почти не различаются. Однако в связи с их различнымтехнологическим назначением внутренние устройства этих аппаратов не имеютничего общего. В ректификационной колонне размещены тарелки, обеспечивающиеконтакт между парами и жидкостью, в то время как реактор каталитическогокрекинга имеет устройства для ввода, вывода и распределения катализатора ипаров, которые обеспечивают контакт между твердым катализатором и парами.
Совершенно по-разному конструктивно оформлены многие теплообменные аппараты:трубчатые печи, кожухотрубчатые теплообменники, подогреватели с паровымпространством, конденсаторы-холодильники и кристаллизаторы.
Кроме того, аппараты различного технологического назначения могут иметьпрактически одинаковое конструктивное оформление, например ректификационныеколонны и абсорберы, конденсаторы и холодильники и др.
Всестороннее знание характеристик монтируемого оборудования позволяетоценить трудоемкость монтажных работ и выбрать наиболее эффективный технологическийпроцесс их производства.
Учитывая вышеизложенное, для дальнейшего рассмотрения можно выделитьследующие монтажные группы оборудования: вертикальные аппараты колонного тина(в том числе дымовые трубы), реакторы и регенераторы, вакуум-фильтры, кристаллизаторыи контакторы, горизонтальные аппараты и емкости, трубчатые печи, теплообменникии конденсаторы-холодильники, резервуары и газгольдеры, насосы и компрессоры,трубопроводы и арматура и металлоконструкции.
ГРУЗОПОДЪЕМНОЕ И ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ТАКЕЛАЖНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ, ТРОСЫ
Тросы (стальные проволочные канаты) являются составным элементомразличных грузоподъемных и такелажных устройств, применяемых при монтажныхработах. Их широко используют в качестве грузовых канатов полиспастовгрузоподъемных машин и приспособлений, для изготовления стропов, расчалок иоттяжек. Тросы должны быть прочными, гибкими, стойкими к переменным понаправлению перегибам и динамическим нагрузкам.
Тросы изготовляют из светлой (неоцинкованной) и оцинкованной стальнойпроволоки, свиваемой в пряди, которые в свою очередь свивают в канат.
В зависимости от направления свивки прядей и проволок в прядях различаюттросы крестовой, односторонней и комбинированной свивки.
Тросы крестовой свивки менее прочны и гибки, чем тросы одностороннейсвивки, но последние более подвержены самораскручиванию.
При монтажных работах наиболее широко применяют тросы из шести прядей,расположенных вокруг одного органического сердечника (из пеньки, манильскоговолокна, асбеста). Мягкий органический сердечник увеличивает гибкость каната,улучшает его сопротивляемость динамическим нагрузкам и обеспечивает удерживаниесмазки, предохраняющей проволоку от коррозии и усиленного износа. Хотя тросы изоцинкованной проволоки более стойки к коррозии по сравнению с тросами изсветлой неоценкованной проволоки, однако их прочность на 7-10% меньше и онидороже. При надлежащем уходе за тросом в процессе эксплуатации выход его изстроя происходит не вследствие коррозии, а в результате усталостного разрушенияпроволок под действием динамических нагрузок и многократных перегибов нароликах блоков, барабанах лебедок и т. д.
Поэтому для монтажных работ применяют тросы из светлой неоцинконанной проволокивысшей (В) или первой (I) марки, имеющей временное сопротивление разрыву 1600-1800МПа.
Уменьшение габаритов такелажных средств (лебедок, блоков и др.) возможнов случае применения канатов из высокопрочной стальной проволоки, имеющей временноесопротивление разрыву 2500-3000 МПа. Работы в этом направлении ведутсянаучно-исследовательскими институтами и заводами, изготовляющими канаты.
Гибкость троса при прочих равных условиях определяется диаметром проволоки их числом. Чем меньше диаметр проволоки или чем больше их число в пряди приодинаковом диаметре проволок и числе прядей, тем трос более гибкий. Вместе стем, трос из проволок меньшего диаметра стоит дороже и быстрее изнашивается.
Из большою числа выпускаемых отечественной промышленностью разновидностейстальных канатов (по стандарту несколько десятков) преимущественное применениепри монтажных работах нашли канаты диаметром до 56 мм (ГОСТ 26x8 69) и диаметром до 63 мм (ГОСТ 7668 80).
Тросы в зависимости от назначения подразделяют на грузовые, поддерживающие,несущие и строповые.
Грузовые тросы применяют для подъема или горизонтального перемещения грузовв различных системах полиспастов.
Грузовые тросы в процессе работы подвергаются многократным изгибам нароликах блоков и барабанах лебедок.
Поэтому они должны обладать достаточно большой гибкостью и прочностью.Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют канаты конструкции16x36+1 о. с. (ГОСТ 7068-80). В качестве замены могут быть использованы канатыконструкции 6X37+ I о. с. (ГОСТ 3079-69).
Поддерживающие тросы служат для придания устойчивости грузоподъемнымсредствам и для управления положением груза во время его подъема и перемещения.Тросы этой группы (всевозможные расчалки или ванты, оттяжки и др.) в процессеработы не подвержены многократным изгибам (их изгибают только один раз в местахкрепления), поэтому они могут быть более жесткими, чем грузовые тросы. Поддерживающиетросы выбирают конструкции 6x19+1 о. с. главным образом по ГОСТ 2688—69. Вслучае отсутствия такого каната допускается применять канаты конструкций 6x25 ++ 1 о. с. (ГОСТ 7665-80) или 6x19+1 о. с. (ГОСТ 3077-80).
Несущие тросы применяют в качестве рельса монтажного кабельного крана итросовых дорожек. Для этих целей в монтажной практике используют тросы по ГОСТ2688-69.
Строповые тросы служат для обвязки (строповки) перемещаемого груза. Этитросы должны быть достаточно гибкими, чтобы допускать многократные перегибы ивязку узлов. В качестве строповых применяют тросы по ГОСТ 7668-80, а в случаезамены тросами других стандартов аналогично грузовым тросам.
При отправке заказчикам завод-изготовитель снабжает канат сертификатом,удостоверяющим его качество и количество (длину и массу), а также разрывноеусилие каната в целом.
Часто приводится лишь значение суммарного разрывного усилия всех проволокв канате, которое необходимо пересчитать на значение разрывного усилия дляканата в целом, пользуясь соотношениями, приведенными в стандарте на канатданной конструкции и прочности проволок. В среднем суммарное разрывное усилиепроволок больше разрывного усилия каната примерно на 17 %, т.е. Rк=0,83/Rс. (2.1)
где Rк и Rс — соответственно разрывное усилие каната и суммарное разрывное усилие проволок.
При отсутствии сертификата канат подвергают испытанию в соответствии сГОСТ 3241-80, при котором на разрывной машине доводят до разрушенияопределенное число прополок. По результатам испытания составляют свидетельство,которое и является основным документом, характеризующим канат.
Одним из оправдавших себя направлений совершенствования стальных канатов,применяемых в грузоподъемных машинах, является обжатие прядей перед свивкой ихв канат. Это позволяет примерно на 10-15% увеличить разрывное усилие каната вцелом.
Проводятся также исследования по увеличению разрывного усилия стальныхканатов за счет применения проволоки повышенной прочности с сопротивлениемразрыву до 2400 МПа, двухслойной свивки проволок в канат и увеличения при этомстепени заполнения металлом поперечного сечения каната, применения канатов сметаллическим сердечником и др.

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
РАСЧЕТ КАНАТА
Для подъема груза массой 14000 кг выбираем канат конструкции 6×19+1о.с.
Подсчитаем разрывное усилие в канате, определив по приложению ХV коэффициент запаса прочности к3= 3:
R = s·к3=14000·3 = 42000 кгс
По расчетному разрывному усилию, пользуясь таблицей ГОСТ 2688-69 (прилож.1),подбираем стальной канат для оттяжки со следующими данными:
канат типа ……………………………………… ЛК-Р (6×19+1 о.с.)
разрывное усилие, кгс………………………  .42400
временное сопротивление разрыву, кгс/мм2.140
диметр каната, мм …………………………...30,5
Масса 1000 м каната, кг …………………...3490
РАСЧЕТ СТРОПА
Определим натяжение, возникающее в одной ветви стропа m=4.
S = P / m= 14000 / 4 = 3500 кгс.
Находим разрывное усилие в ветви стропа, определив по приложению ХV коэффициент запаса прочности к3=6:

R= s∙к3 =3500∙6 = 21000 кгс.
По найденному разрывному усилию, пользуясь прилож.1, подбираем канат соследующими данными:
тип каната…………………………. ЛК РО ( 6×36+1 о.с )
разрывное усилие, кгс………………………. 21450
временное сопротивление разрыву, кгс/мм2…..170
диметр каната, мм ……………………………….20
Масса 1000 м каната, кг ………………………..1520
РАСЧЕТ ТРАВЕРСЫ
Подчитываем нагрузку, действующую на траверсу:
Р = G·кп∙∙кд=14000∙1,1∙1,1=16940 кгс.
Определяем максимальный изгибающий момент в траверсе.
М макс = Р∙а / 2 =16940∙200 / 2 = 1694000 кгс∙см.
Вычисляем требуемый момент сопротивления поперечного сечения.
Балки траверсы :
Wтр. ≥ М макс /(m∙R) = 16940 / ( 0,85∙2100)= 949,02 см3.
Выбираем конструкцию балки траверсы сквозного сечения, состоящую
Из двух двутавров, соединенных стальными пластинами.
Подобрав по прилож./>две двутавровые балки №50с Wх.д =953 см3,
определяем момент сопротивления сечения траверсы в целом:
WХ = 953 см3 > Wтр. =949,02 см3,
что удовлетворяет условие прочности расчетного сечения траверсы.
РАСЧЕТ ТАКЕЛАЖНОЙ СКОБЫ
Найдем усилие, действующее на скобу:
Р= S∙кп∙кд =14∙1,1∙1,1=16,94тс.
По усилию Р выбираем из таб. 9 такелажную скобу типоразмера 17.
Проверяем ветви скобы выбранного типоразмера на прочность при растяжении:
Р/2∙Fс =17500 / ( 2∙19,6 )= 446 кг∙с /см2
Где сечение ветви скобы
Fс =π∙dc2 / 4=3,14∙52/4=19,6 см2.
Определяем изгибающий момент в штыре:
М=Р∙L/4=17500∙6/4=26250 кгс∙см.
Находим момент сопротивления сечение штыря :
W=0,1∙d3ш=0,1∙6,43=26,2 см2.
Проверяем штырь на прочность при изгибе:

М/W=26250/26,4= 1002 кгс/см2.
Проверяем штырь на срез:
Р/(2∙FШ)= 17500/(2∙32,4)=272кгс/см2.
где площадь сечения штыря:
FШ =/>∙d2ш/ 4=3,14∙6,42/4=32,2 см2.
Проверяем отверстия скобы на смятие:
Р/(2∙ δ∙dШ) =17500/(2∙5∙6,4)=273кгс/см2,
РАСЧЕТ ПОЛИСПАСТА
Найдем усилие, действующее на полиспаст:
Р = Gг + G3= 14000/1000 = 15000 кгс.
Тогда
Определим усилие, действующее на верхний неподвижный блок поли- паста:
Pп =1,1∙Р=1,1∙15000=16500
По прилож. VI, подбираем полиспастные блоки грузоподъемностью 20 т собщим количеством роликов тп = 3 шт. (по 3 роликов в каждом блоке),диаметром роликов dр = 400 мм и массой обоихблоков Gб= =272∙2=556 кг.
Выбрав блоки с роликами на подшипниках качения и приняв два отводныхблока, установленных на сбегающем конце полиспаста до лебедки, по табл. 10нашел коэффициент полезного действия полиспаста η = 0,95 для общегоколичества роликов mп = 3 шт. и рассчитываемусилие в сбегающим конце полиспаста
Sп =Р/(mп∙η)=15000/(3∙0,95)=5263 кгс.
Нашел разрывное усилие в сбегающем концом полиспаста
Р= Sп∙кз=5263∙5=26315кгс,
кз — коэффициент запаса прочности при D/d>\от 13 до 16.
По прилож. I выбрал стальной канат со следующей характеристикой:
тип каната…………………………. ЛК РО ( 6×36+1 о.с )
разрывное усилие, кгс………………………. 26400
временное сопротивление разрыву, кгс/мм2…..180
диметр каната, мм …………………………..…….22
Масса 1000 м каната, кг ……………………….1830
Подсчитываем длину троса для оснастки полиспаста, задаваясь длинойсбегающего конца l1= 12 м:
L = mп ∙(h+3,14∙dр)+ l1 + l2 = 3(15+3.14∙0,4)+12+10 = 114 м.
Находем суммарную массу полиспаста, определив по прилож. I массу 1000 мрасчетного диаметра троса gT = 1830 кг:
Gп = Gб+Gт = Gб + L∙gT/1000 = 556+ 114∙1830/1000=209 кг.
Определяем усилие, действующее на трос, закрепляющий неподвижный блокполиспаста:
Рт = Р+ Gп+Sп = 15000+209+5263 =20472 кгс.
Взяв трос для крепления неподвижного блока полиспаста в четыре ветви иопределив по прилож. XV коэффициент запаса прочности к3=5, подсчитаемразрывное усилие в каждой из четырех ветвей каната
Р = Рт∙кз/4 = 20472∙5/4 =25590 кгс.
По прилож. I выбираем стальной канат для крепления неподвижного блокаполиспаста со следующей характеристикой:
канат типа ……………………………………… ЛК-Р (6×19+1 о.с.)
разрывное усилие, кгс………………………………….25690
временное сопротивление разрыву, кгс/мм2…………….160
диметр каната, мм ………………………………………...22,5
Масса 1000 м каната, кг …………………………………...1850
По усилию в сбегающем конце полиспаста подбираем по прилож. VII электролебедкутипа ПЛ-5-50 с тяговым усилием 5 т и канатоемкостью 450 м.
РЕМОНТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Ремонт — процесс восстановления работоспособности машини аппаратов, в результате которого основные рабочие параметры оборудованияприводятся в пределы, установленные его технической документацией.
Проблемы ремонта оборудования решает теротехнология — это наука об обслуживании техники. Она обобщает и систематизирует принципы иэлементы технического обслуживания и ремонта с учетом морального износа.Теротехнология — технология обеспечения эффективного функционированияоборудования в течение всего срока службы. Она увязывает это обеспечение скачеством проектирования, монтажа и эксплуатации оборудования.
В процессе эксплуатации оборудования детали постоянноизнашиваются и изменяются под влиянием внешних нагрузок, внутреннихтехнологических напряжений и коррозионного воздействия. Этот износхарактеризуется отклонениями размеров и формы деталей, изменением механическихи химических свойств поверхностных и внутренних слоев деталей. Совокупность такихизменений при достижении определенных границ называется эксплуатационнымповреждением детали. Оно устраняется ремонтом или заменой данного узла. Дляудлинения срока работы деталей необходимы:
а) переход от приближенных расчетов на статическуюпрочность к расчетам, учитывающим усталость при повторно переменных нагрузках;
б) учет явлений концентрации напряжений;
в) применение износоустойчивых материалов;
г) поверхностное упрочнение деталей и т.п.
Ремонт оборудования включает в себя комплексмероприятий, осуществляемых с целью восстановления нормальной работоспособностидеталей, узлов, агрегатов. Технологические ремонты состоят из следующих этапов:
— разборка машины и ее дефектация,
— ремонтная обработка детали,
— сборка узлов и машин с проверочными операциями,
— испытание машин и аппаратов.

ОРГАНИЗАЦИЯ РЕМОНТНОЙ СЛУЖБЫ ПРЕДПРИЯТИЯ
Ремонтом и эксплуатацией технологического оборудования,сооружений и коммуникаций руководит служба главного механика предприятия.Главный механик подчиняется главному инженеру и директору. Структураремонтно-механического хозяйства завода представлена на рис. 2.1.
/>
Рис. 2.1 Структура ремонтно-механического хозяйствазавода
Служба главного механика выполняет следующие работы:
— надзор за состоянием оборудования и строительныхконструкций;
— составление плана на ремонт оборудования;
— организация мероприятий по ремонту;
— внедрение новых процессов по ремонту оборудования;
— контроль стоимости ремонтных работ;
— составление отчетов по ремонту;
— разработка чертежей по ремонту оборудованияприспособлений, механизмов;
— собственно ремонт.
Сама ремонтная служба может быть централизованной,децентрализованной и смешанной. Централизованная служба предполагает, что ремонтвсего оборудования выполняется силами ремонтно-механического цеха (РМЦ). Для децентрализованнойслужбы характерно то, что все виды ремонтных работ выполняются на ремонтныхучастках технологических цехов. При смешанной службе ремонт проводится каксилами РМЦ, так и силами ремонтных отделений технологических цехов.
СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА
Для поддержания в рабочем состоянии технологическогооборудования необходим комплекс организационных и технических мероприятий пообслуживанию и ремонту машин и аппаратов, трубопроводов и арматуры. Наиболеераспространенным таким комплексом является система планового предупредительногоремонта (ППР). При этом мероприятия по обслуживанию и ремонту оборудованияпроводятся по заранее составленному плану для обеспечения безотказной работыоборудования.
Цели, которые достигаются при реализации системы ППРследующие:
— предупреждение аварий оборудования;
— возможность выполнения ремонтных работ по плану,согласованному с планом производства;
— своевременная подготовка запчастей материалов иминимальный простой оборудования в ремонте.
Для каждого конкретного производства система ППРреализуется в виде графика, составляемого на один год службой главногомеханика. В графике на каждую единицу основного оборудования указываются видыремонта (Т — текущий, К — капитальный) и сроки проведения их по месяцам. Такжепредусматриваются нормативы времени на производство ремонтных работ по каждомувиду ремонта (T1 — первый текущий ремонт; Т2 — второй текущий ремонт) и указывается исполнитель (ремонтная бригада).
На основании годового графика составляется месячныйграфик плановых ремонтов с уточнением дат ремонта. В этом графике указываетсятрудоемкость по каждому виду ремонта и исполнители.
В процессе реализации ППР содержание и объем каждогоремонта устанавливается с учетом выявленного состояния агрегатов. Присоставлении плана учитывается межремонтный цикл — это время работы оборудованиямежду двумя капитальными ремонтами. В ремонтный цикл входят кроме T1, Т2 и К также и техническоеобслуживание ТО.
Ремонтный цикл связывает виды ремонтов и срокипроведения их по месяцам (рис. 2.2).
/>
Рис. 2.2 Схема межремонтного цикла
Составление графиков ППР и учет их выполнения сложнаятехническая задача, для решения которой используют быстродействующие ЭВМ исоздают автоматизированные системы управления. Для создания и внедрения АСУнеобходимо иметь пять видов обеспечения: организационное, информационное,математическое, программное и техническое.
Организационное обеспечение — взаимодействие персонала стехническими средствами и между собой.
Информационное обеспечение — система документооборота,оптимизированная путем возможного сокращения действующих документов строгим ограничениемпотоков информации при обеспечении полноты и достоверности.
Математическое обеспечение — совокупность математическихметодов и моделей для обработки информации и решении задач.
Программное обеспечение — использование типовых программпри решении вышеизложенных задач.
Техническое обеспечение — комплекс технических средств,состоящий из ЭВМ с дополнительными устройствами и системой связи.
ВИДЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТОВ
Система ППР предусматривает следующие виды обслуживанияи ремонтов: техническое обслуживание; текущий ремонт; капитальный ремонт.
Техническое обслуживание — это эксплуатационный уход имелкий ремонт оборудования. Данное мероприятие включает наружный осмотр,смазку, проверку заземления, подтяжку креплений, замену предохранителей и т.п. Техническоеобслуживание осуществляется эксплуатационным персоналом: аппаратчик, слесарь,электрик. Все неисправности фиксируются в сменном журнале. Изложенное вышепоказывает, что техобслуживание иногда требует остановки оборудования. Следуетотметить, что эти остановки невозможно предусмотреть.
Текущий ремонт — выполняется с разборкой отдельныхсборочных единиц; включает следующие операции: промывку оборудования,регулировку узлов, ремонт и замену деталей, ремонт антикоррозийных покрытий.
В зависимости от характера и объема работ текущий ремонтчасто подразделяют на два вида T1 и Т2.Текущий ремонт T1 включает в себя очисткуоборудования и осмотр его, регулировку зазоров в узлах машин, подтяжку илизамену уплотнений, мелкий ремонт систем охлаждения и смазки. Текущий ремонт Т2кроме работ, предусмотренных ремонтом T1,включает в себя центровку и балансировку вращающихся деталей, замену и ремонтподшипников и зубчатых колес, а также испытание оборудования.
Текущий ремонт можно производить в нерабочие смены, апри непрерывном процессе — в дни специально предусмотренные планом. Выявленныедефекты и результаты текущего ремонта регистрируются в ремонтной карте.
Капитальный ремонт — характеризуется одновременнойзаменой большого количества деталей, сборочных единиц и комплексов. Прикапитальном ремонте оборудование полностью восстанавливается. В этот ремонтвходят: промывка и полная разборка оборудования, ремонт и замена деталей исборочных единиц, проверка фундаментов и станин, сборка машины с испытанием нахолостом ходу и под нагрузкой. Также в капитальный ремонт могут быть включеныработы по модернизации и автоматизации оборудования.
После капитального ремонта оборудование сдается по актукомиссии в составе главного механика, инженера, отдела технадзора, инженера поТБ и начальника производства. Следует отметить, что при планировании ремонтов сдлительной остановкой оборудования, особенно капитального ремонта,предусматривают проводить эти мероприятия в теплое время года, так как частьоборудования находится на открытых площадках.
Перед остановочным ремонтом должны быть проведеныподготовительные работы: сооружения лесов, изготовление фланцев, получениесложных узлов с машиностроительных заводов. Для остановочного ремонтаразрабатывается проект проведения ремонта, который включает следующие этапы:
— подготовку техдокументации (чертежи оборудования,ремонтные чертежи);
— описание технологии ремонта;
— описание и подготовку ремонтной оснастки;
— составление дефектной ведомости.
В дефектной ведомости перечисляются дефекты по каждомуузлу с указанием заменяемой или ремонтируемой детали. Она является основнымдокументом для определения стоимости ремонтных работ. В ней указываются вседетали и узлы, подлежащие ремонту, стоимость всех работ. Также определяютсятрудоемкость ремонтных работ, количество ремонтных рабочих. Она имеет следующийвид.
ПОДГОТОВКА ОБОРУДОВАНИЯ К РЕМОНТУ
Первичная подготовка (проведение мероприятий по техникебезопасности):
а) аппарат отключают от действующих агрегатов, ставятзаглушки на трубопроводы;
б) предварительно продувают паром или инертным газом ивыпускают отработанную смесь из аппарата через «свечу»;
в) среду в аппарате проверяют на вспышку и токсичность(берут пробу).
Предварительная очистка аппарата:
а) кислотную аппаратуру промывают слабым растворомщелочи, а потом водой;
б) щелочную — горячей водой или паром;
в) аппараты с горючим газом или воспламеняющимисяжидкостями — горячей водой, паром или инертным газом.
Окончательная очистка аппарата производится а)химическим; б) термическим; в) механическим способами.
Легированные стали чистят химическим путем чаще всего.При этом используют пасту состоящую из соляной кислоты — 30 %, глины — 60 %,воды 9,9 % и ингибитора-0,1 %. Паста наносится на поверхность слоем в 8… 10мм и снимается через 8...20 часов в зависимости от слоя окислов. Затемповерхность промывают 10… 15 % раствором Na2COs или 2… 3 % раствором NaOH. Вкачестве примера рассмотрим химический способ очистки трубчатки (рис. 2.3). Дляэтой очистки применяют 8… 10 % раствор НС1 с ингибитором при температуре 60°С. Раствор циркулирует по прямому и обратному ходу.
/>
Рис. 2.3 Схема химического способа очистки:
1 — бак; 2 — отстойник; 3 — теплообменник; 4 — насос
Термическая очистка поверхности — основана наиспользовании различия коэффициентов линейного теплового расширения металла изагрязняющей его накипи. При изменении температуры поверхности загрязненияотслаиваются и уносятся струёй воздуха или воды. На практике эту очисткуосуществляют прогревом поверхности специальными кислородными горелками илирезкими изменениями температуры теплоносителя.
Механический способ очистки — широко распространен, таккак исключает коррозию металла и обеспечивает наиболее полное удаление всехзагрязнений, в том числе химически нерастворимых кокса, пеков, силикатныхотложений и т.п. Недостатки этого способа — малая производительность итрудоемкость. Он может проводиться с помощью гидромонитора (рис. 2.4).
Ручная очистка поверхности производится щетками,копьями, ершами. Для механизации этого процесса используют гидропистолет дляпроталкивания ершей, а также специальные устройства, работающие на принципевращательного бурения.
РЕМОНТ КОРПУСА АППАРАТА
Описанные выше схемы дефектоскопии часто применяют дляемкостного оборудования. При этом различают 3 типа обнаруженных трещин:
— несквозные, неглубокие (глубина не более 1/4 толщинысечения);
— сквозные узкие трещины;
— сквозные широкие трещины с расхождением кромок болеечем на 15 мм.
Все трещины, поры и свищи устраняют сваркой или пайкой взависимости от металла.
Ремонт вмятин и выпучин. Вмятины на поверхности аппаратапоявляются под воздействием внешнего давления, выпучины — от внутреннего.Прежде всего эти дефекты проверяют на отсутствие трещин, а затем правят вгорячем состоянии с местным прогревом до 850… 900 С. Правка прекращается притемпературе 60 С во избежание синеломкости. Правка производится с помощьюдомкрата, струбцин и болтов.
РЕМОНТ ЗМЕЕВИКОВ
Змеевики, если они находятся внутри аппарата, подверженыкоррозионному, тепловому и абразивному воздействию продукта и теплоносителя, атакже вибрации и гидравлическим ударам. Наиболее часто бывают прогары и разрывытруб. Они ремонтируются следующим образом.
Текущий ремонт: дефектные участки вырезаются и на ихместо ввариваются новые элементы. Капитальный ремонт: змеевики, как правило,заменяются полностью.
Качество и долговечность змеевиков зависит отсовершенства операции гибки и сварки змеевиков, так как при этом могут бытьутончение стенок, овализация и складкообразование.
РЕМОНТ КОЖУХОТРУБЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ
Текущий ремонт теплообменника производится в следующейпоследовательности: а) разборка аппарата; б) чистка трубных поверхностей; в)испытание на герметичность; г) отключение дефектных труб пробками; д) сменауплотнений разборных соединений; е) сборка и испытание аппарата.
Капитальный ремонт включает в себя смену большинстватруб, а также ремонт корпуса и трубных решеток.
Забивка дефектных труб пробками или заварка их применяетсяв том случае, когда число дефектных труб не более 10 %. Если же их больше 10 %,то проводят смену труб, чтобы не уменьшать поверхность теплообмена. Дефектнуютрубу на сварке удаляют вырубкой кольцевого шва вручную или срезанием торцатрубы и валикового шва специальной фрезой с приводом от гибкого вала илипереносной дрели.
Если трубы развальцованы, то для их смены местаразвальцовки вырезают специальным труборезом. Затем концы труб отжимают оттрубной доски и легко вынимаются. После удаления труб отверстия в решеткахзачищают.
Если трубчатый аппарат работает под давлением, то дляиспользования сварных труб необходимо выполнить два условия:
— число стыков должно быть не более одного на каждые двапогонных метра трубы;
— расстояние шва до внутреннего торца решетки должнобыть более 50 мм.
РЕМОНТ КРЕПЛЕНИЙ ТРУБ
Трубы в трубных решетках крепят следующими способами: а)развальцовкой; б) сваркой; в) пайкой (медные трубы); г) манжетное и сальниковоекрепление (чугунные трубы).
Развальцовка — процесс пластической деформации стеноктрубы, приводящий к увеличению диаметра трубы и отверстия в трубной решетке.Так как зазор между отверстием (очком) и трубой равен 0,02… 0,08 отнаружного диаметра трубы, то относительная деформация металла лежит в границахплощадки текучести, поэтому развальцовку можно проводить без нагрева, но не приминусовых температурах. Перед развальцовкой концы труб отжигают при температуре700… 800 С, зачищают до блеска и запиливают с торца для снятия заусенцев.
Принцип действия самой вальцовки основан на раскатке конца трубыверетеном конической формы с роликами. Веретено продвигается постепенно вглубьтрубы, раздвигая ролики, которые при этом расширяют трубу. Одновременно спродольной подачей веретена ему сообщается вращательное движение.
ПОВРЕЖДЕНИЯ И РЕМОНТ ТРУБНОЙ ДОСКИ
Повреждения трубной доски — это чаще всего трещины оттермических напряжений или от остаточных напряжений технологическогопроисхождения. Обычно трещины бывают между смежными очками. Заварка ихпроизводится также, как и емкостных аппаратов, однако учитывают следующее:
— расстояние от завариваемой трещины до центраближайшего отверстия должно
удовлетворять значению l>(0,75t — 0,5D), где t- шаг отверстий; D — диаметр отверстий;
— если трещина доходит до края очка или l

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. В.В. Матвеев.Монтаж аппаратов и оборудования для нефтяной газовой  промышленности.
2. Вихман Г.Л.,Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтяных заводов. М.Машиностроение, 1978.
3. Матвеев В.В.Примеры расчета такелажной оснастки. Л. Стройиздат. 1977. 4. Харс З.Б. Монтажнефтяной и газовой промышленности. М, Недра, 1974.