Автоматизація контролю герметичності вентиля продувки газового колектора котельних установок. Контроль герметичності. Газові методи Рекомендації щодо проектування автоматизованого обладнання

Одним із способів вирішення проблеми автоматизації контролю герметичності порожнистих виробів, наприклад, запірних кранів, є розробка багатопозиційного стенда, що переналагоджується, для автоматичного контролю герметичності виробів стиснутим повітрям, за манометричним методом. Існує багато конструкцій таких пристроїв. Відомий автомат контролю герметичності виробів, що містить стіл з приводом, пружний ущільнювальний елемент, пристрій, що бракує, джерело стисненого газу, копір і пристрій для затиску виробу.

Однак автоматизація процесу досягається за рахунок значної складності конструкції автомата, що знижує надійність роботи.

Відомий автомат для контролю герметичності порожнистих виробів, що містить ущільнювальні вузли з датчиками витоку, систему подачі випробувального газу механізми переміщення виробів та механізму відбраковування.

Недоліком зазначеного автомата є складність технологічного процесу контролю за герметичністю виробів і невисока продуктивність.

Найбільш близьким до винаходу є стенд для випробування виробів на герметичність, що містить ротор, привід його крокового переміщень, розміщені на роторі контрольні блоки, кожен з яких містить елемент порівняння, з'єднаний з елементом, що бракує, елемент герметизації виробу, що містить вихідну трубку і привід його переміщення, який виконаний у вигляді копіра з можливістю взаємодії з вихідною трубкою.

Однак цей пристрій не дозволяє збільшити продуктивність, тому що при цьому знижується надійність випробування виробів.

На малюнку 1.6 наведено автоматизований пристрій для випробування на герметичність на основі камерного способу. Воно складається з камери 1, порожнини якої розміщено контрольований виріб 2, з'єднане з блоком 3 підготовки повітря через відсічний вентиль 4, мембранного роздільника 5 з мембраною 6 і порожнинами А і Б, струминного елемента АБО-НЕ АБО 7. Порожнина А мембранного роздільника 5 з'єднана з порожниною камери 1, а порожнину Б через сопло 8 - з виходом 9 АБО струменевого елемента 17 струйного елемента канали 15 якого забезпечені заглушками 16.

Пристрій працює в такий спосіб. У контрольований виріб 2 подається тиск від блоку 3 підготовки повітря, яке при досягненні випробувального рівня відсікається вентилем 4. Одночасно при подачі живлення в струменевий елемент 7 струмінь повітря через вихід 9 АБО і сопло 8 проходить в порожнину Б мембранного роздільника 5 і через канал 13 - на керуючий вхід 14 струменевого елемента 7. Таким чином, за відсутності витоку з контрольованого виробу 2 струменевий елемент 7 знаходиться у стійкому стані під дією його вихідного струменя. За наявності витоку виробу 2 у внутрішній порожнині камери 1 відбувається підвищення тиску. Під дією цього тиску мембрана 6 прогинається і перекриває сопло 8. Тиск струменя повітря у виході струменевого 9 елемента 7 збільшується. Одночасно пропадає струмінь на керуючому вході 14, тому що струменевий елемент АБО - НЕ АБО є моностабільним елементом, він переключається у своє стійке стан, коли струмінь виходить через вихід 10 НЕ АБО. При цьому спрацьовує підсилювач 11 і пневмолампа 12 сигналізує про негерметичність виробу 2. Цей сигнал може бути подано в струменеву систему управління розбракуванням .

Цей пристрій побудований на елементах струменевої пневмоавтоматики, що забезпечує підвищення його чутливості. Ще однією перевагою пристрою є простота конструкції та зручність налаштування. Пристрій може застосовуватися для контролю герметичності газової арматури компресійних способів при низькому випробувальному тиску, якщо мембранний роздільник використовувати як датчик, з'єднаний безпосередньо з контрольованим виробом. При цьому наявність ненормативного витоку можна контролювати з розмикання мембрани та сопла.

Малюнок 1.6? Пристрій для випробування на герметичність

На малюнку 1.8 наведено пристрій, що забезпечує автоматизацію контролю герметичності пневмоапаратури, наприклад, електропневмоклапанів, тобто виробів аналогічних газовій арматурі, що розглядається в дисертації.

Випробуваний виріб 1 з'єднано з джерелом тиску 2, електромагнітний байпасний клапан 3 встановлений між виходом 4 вироби 1 і вихлопною лінією 5. Електромагнітний відсічний клапан 6 своїм входом 7 з'єднується в процесі випробування з виходом 4 вироби 1, а виходом 8 - з пневматичним входом 9 10 системи 11 вимірювання витоку, який виконаний у вигляді теплового витратоміра. Система містить 11 вторинний блок 12, підключений до керуючого входу 13 перетворювача 10, пневматичний вихід 14 якого з'єднаний з вихлопною лінією 5. Блок управління 15 клапанами містить мультивібратор 16 і блок 17 затримки і формування імпульсів. Одним виходом мультивібратор 16 приєднаний до керуючого входу 18 відсічного клапана 6, іншим - до керуючого входу 19 клапана 3 і блоку 17. що приєднується в процесі контролю до приводу 20 випробуваного виробу 1. Тарувальна лінія 21 складається з регульованого дросу2 2 Вона увімкнена паралельно виробу 1 і служить для налаштування пристрою.

Контроль витоку здійснюється в такий спосіб. При включенні блоку управління 15 клапанами на виході мультивібратора 16 з'являється імпульс, який відкриває клапан 3 і блок 17 затримки і формування імпульсів. Цей же імпульс відкриває через встановлений час затримки випробуваний виріб 1 шляхом подачі електричного сигналу з блоку 17 на привід 20. При цьому пробний газ стравлюється через клапан 3 у вихлопну лінію 5. Через задається мультивібратором 16 час імпульс знімається з клапана 3, подається на вхід 18 клапана відсіку 6, відкриваючи його. При цьому газ, наявність якого обумовлено витоком з виробу 1, потрапляє в систему виміру 11 витоку і, проходячи через неї, виробляє в перетворювачі 10 електричний сигнал, пропорційний витраті газу. Цей сигнал надходить у вторинний блок 12 системи вимірювання витоку, в якому він коригується, і реєструється величина протікання газу через закритий випробовуваний виріб 1. Через задається мультивібратором час, необхідний для виходу системи вимірювання витоку на стаціонарний режим цикл випробування повторюється.

До недоліків даного пристрою належить таке. Пристрій призначений для контролю герметичності газової арматури лише одного типу, з електромагнітним приводом. Одночасно контролюється лише один виріб, тобто малопродуктивний процес.

На малюнку 1.8 наведено схему автоматизованого пристрою для контролю витоків газу компресійним способом з пневмо-акустичним вимірювальним перетворювачем. Пристрій складається з проміжних блоків і забезпечує контроль великих витоків (більше 1 /хв) і пневмо-акустичного блоку для контролю малих величин витоків (0,005 ... 1) /хв. Пневмоакустичний блок перетворювача має два підсилювальні манометричні щаблі, що складаються з мікроманометрів 1, 2 і акустико-пневматичних елементів 3, 4, пов'язані між собою через розподільний елемент 5. Запис результатів вимірювання здійснюється вторинним приладом 6 типу ЕПП-09, з'єднаним з блоком через розподільник 7. Виріб 8, що контролюється, підключається до джерела випробувального тиску через відсічний клапан К4. Робота пристрою здійснюється в безперервно-дискретному автоматичному режимі, що забезпечується логічним блоком управління 9 і клапанами -. Контрольований виріб 8 за допомогою блоку 9 послідовно підключається до блоків і відповідним включенням клапанів і, де визначається попередня величина витоку пробного газу. У разі малого значення витоку (менше 1/хв) виріб підключається за допомогою клапана до пневмоакустичного блоку, де остаточно визначається величина витоку, яка фіксується вторинним приладом 6. Пристрій забезпечує контроль газових витоків з похибкою не більше ±1,5 %. Тиск живлення та елемента трубка – трубка в блоці 1800 Па.

Цей пристрій може бути використаний для автоматичного контролю газової арматури з широким діапазоном допустимих витоків газу. Недоліками пристрою є складність конструкції через велику кількість вимірювальних блоків, а також одночасний контроль лише одного виробу, що суттєво знижує продуктивність процесу.

Малюнок 1.8 Автоматизований пристрій контролю витоків газу компресійним способом.

Перспективними контролю герметичності газової арматури є пристрої, що забезпечують одночасне випробування кількох виробів. Прикладом таких пристроїв є автомат контролю герметичності порожніх виробів, наведений на малюнок 1.14 . Він містить раму 1, закріплену на стійках 2 і закриту кожухом 3, а також поворотний стіл 4 з приводом 5. Поворотний стіл забезпечений планшайбою 6, на якій рівномірно розташовані вісім гнізда 7 під вироби 8. Гнізда 7 виконані знімними і мають вирізи 9. Ущільнювальні 10 с Крім того, ущільнювальний вузол містить 10 головку 15 з ущільнювальним елементом 16, яка повідомлена за допомогою пневмоканалів з блоком 17 підготовки повітря і з датчиком 18 витоку, який являє собою мембранний датчик тиску з електроконтактами. Механізм 19 відбракування встановлено на рамі 1 і складається з поворотного важеля 20 і пневмоциліндра 21, шток якого шарнірно пов'язаний з важелем 20. Придатні та відбраковані вироби збираються у відповідні бункери. Автомат має систему управління, поточна інформація щодо його роботи відображається на табло 22.

Автомат працює в такий спосіб. Контрольований виріб 8 встановлюється на позиції завантаження в гніздо 7 на планшайбі поворотного 6 столу 4. Привід 5 здійснює кроковий поворот столу на 1/8 повного обороту з певними часовими інтервалами. Для контролю герметичності за допомогою спрацьовування пневмоциліндра 11 одного з ущільнювальних вузлів 10 виріб 8 піднімається в кронштейні 13 і притискається до елемента ущільнювача 16 головки 15. Після цього від пневмосистеми подається випробувальний тиск, яке потім відсікається. Падіння тиску у виробі 8 реєструється датчиком 18 витоку через певний час контролю, яке задається кроком столу 4. Зупинка столу 4 служить сигналом, що дозволяє здійснення відповідної операції на позиціях I - VIII під час вистою столу. Таким чином, при повороті столу на один крок на кожній з його позицій здійснюються одна з наступних операцій: завантаження виробу; підйом виробу до ущільнювального вузла; контроль герметичності; опускання виробу у гніздо на планшайбі; розвантаження придатних виробів; видалення бракованих виробів. Останні надходять на позицію VIII, при цьому важіль 20 під дією штока пневмоциліндра 21 повертається в шарнірі і своїм нижнім кінцем проходить через виріз 9 гнізда 7, видаляючи виріб 8, яке під власною вагою падає в бункер. Аналогічно розвантажуються придатні вироби позиції VII (розвантажувальний пристрій не показано).

Недоліками пристрою є необхідність підйому виробу з планшайби в ущільнювальний вузол для контролю герметичності; використання як датчика витоку мембранного перетворювача тиску з електричними контактами, має низькі точності характеристики порівняно з іншими типами датчиків тиску.

Проведені дослідження показали, що одним із перспективних шляхів удосконалення манометричного методу контролю герметичності є спільне застосування мостових вимірювальних схем та різних перетворювачів диференціального типу.

Пневматична бруківка вимірювальна схема для пристроїв контролю герметичності будується на двох дільниках тиску (рис. 1.9).

Рис.1.9

Перший дільник тиску складається з постійного дроселя fli та регульованого дроселя Д2. Другий - складається з постійного дроселя Дз та об'єкта контролю, який умовно можна вважати дроселем Д4. Одна діагональ моста пов'язана з джерелом випробувального тиску РК і атмосферою, друга діагональ - вимірювальна, до неї підключається перетворювач ПД. Для підбору параметрів елементів та налаштування мостової схеми, що складається з ламінарних, турбулентних та змішаних дроселів, використовується залежність:

де R1 R2, R3, R4 - гідравлічні опори елементів Д1, Д2, Д3, Д4 відповідно.

Враховуючи цю залежність, можливість застосування як врівноваженої, так і неврівноваженої мостової схеми, а також те, що гідравлічний опір підводять каналів мало в порівнянні з опором дроселів і тому їм можна знехтувати, то на основі наведеної пневматичної мостової схеми можна будувати пристрої для контролю об'єктів. У цьому процес контролю легко автоматизується. Підвищити чутливість пристрою можна з допомогою застосування ненавантажених мостових схем, тобто. встановлювати у вимірювальній діагоналі перетворювачі, що мають R =. Використовуючи формули витрати газу при докритичному режимі отримаємо залежності визначення тиску в междроссельных камерах ненавантаженого моста.

Для першої (верхньої) гілки мосту:

для другої (нижньої) гілки мосту:

де S1, S2, S3, S4 – площі прохідного перерізу каналу відповідного дроселя; Рв, Рн – тиск у міждросельній камері верхньої та нижньої гілки мосту, рк – випробувальний тиск.

Розділивши (2) на (3) отримаємо

З залежності (4) випливає ряд переваг застосування мостової схеми в пристроях для контролю герметичності за манометричним методом: відношення тисків у міждроссельних камерах не залежить від випробувань.

Розглянемо принципові схеми пристроїв, що забезпечують контроль герметичності за манометричним методом, які можна будувати на основі пневматичних мостів та різних типів диференціальних перетворювачів тиску в електричний та інші види вихідних сигналів.

На рис. 1.10 наведена схема контрольного пристрою, в якому вимірювальної діагоналі моста застосований водяний дифманометр.

Рисунок1.10 Схема контрольного пристрою з вимірювальною діагоналлю мосту – водяний дифманометр

Випробувальний тиск РК через постійні дроселі подається у дві лінії. Одна лінія - права є вимірювальною, тиск у ній змінюється залежно від величини витоку в контрольованому об'єкті 4. Друга лінія - ліва забезпечує опорний протитиск, величина якого встановлюється регульованим дроселем 2. Як елемент можуть використовуватися типові пристрої: конус - конус, конус - циліндр та ін. Обидві лінії підключені до дифманометра 5, в якому різниця висот стовпів рідини h є мірою перепаду тиску в лініях і одночасно дозволяє судити про величину витоку, т.к. пропорційна їй:

Автоматизувати процес прочитування показань водяного дифманометра можна за рахунок застосування фотоелектричних датчиків, волоконно-оптичних перетворювачів, оптоелектронних датчиків. У цьому випадку водяний стовп може бути використаний як циліндрична лінза, що фокусує світловий потік, а за відсутності води - розсіяти його. Крім того, для полегшення зчитування показань вода може бути підфарбована та служить перешкодою для світлового потоку.

Цей пристрій забезпечує вимірювання величини витоку з високою точністю, тому може використовуватися для градуювання інших контрольно-вимірювальних пристроїв і атестації контрольних течій.

На рис. 1.11 наведено пристрій для вимірювання витоку в об'єкті 4, в якому вимірювальної діагоналі моста застосований струменевий пропорційний підсилювач 5. Випробувальний тиск рк через постійні дроселі 1 і 3 подається в лінію протитиску і вимірювальну лінію, підключені до відповідного керуючого. Під дією тиску струменя, що виходить з підсилювача, стрілка відхиляється 6, навантажена пружиною 7. Відхилення стрілки відповідає величині витоку. Відлік здійснюється за проградуйованою шкалою 8. У пристрої може бути передбачена пара замикаючих електричних контактів, які спрацьовують при витік перевищує допустиму. Застосування струминного пропорційного підсилювача полегшує налаштування пристрою на заданий рівень витоку, підвищує точність контролю.

Рисунок 1.11 Схема контрольного пристрою із струменевим пропорційним підсилювачем

Однак враховуючи, що підсилювач має гідравлічний опір Ry0, то бруківка схема виявляється навантаженою, що знижує її чутливість. В цьому випадку в якості регульованого настроювального дроселя 2 доцільно застосування барботажного резервуара 9, наповненого водою і трубки 10, один кінець якої підключений до дроселя 1, утворюючи з ним лінію протитиску, а другий кінець має вихід в атмосферу і занурений у резервуар. Незалежно від величини випробувального тиску рк трубці 10 встановиться тиск рп, яке визначається залежністю:

де h – висота стовпа води, витісненої з трубки.

Таким чином, регулювання протитиску в бруківці здійснюється шляхом установки відповідної h і глибиною занурення трубки. Такий пристрій регульованого дроселя забезпечує високу точність завдання та підтримки протитиску. Крім того, він практично є безвитратним. Однак регулювальні дроселі такого типу можуть застосовуватись у схемах, що працюють на низькому тиску (до 5-10 кПа) і переважно в лабораторних умовах.

Застосування у пристроях контролю герметичності мостових схем з пневмоелектричними мембранними перетворювачами забезпечує їм функціонування в широкому діапазоні тисків РК з достатньою точністю. Схема такого контрольного устрою представлена ​​на рис. 1.12.

Воно складається з постійних дроселів 1 і 3, а також регульованого дроселя 2. У вимірювальну діагональ моста підключений мембранний перетворювач 5, при цьому одна його камера з'єднана з вимірювальною лінією моста, а друга - з лінією протитиску. На початку процесу контролю герметичності об'єкта 4 мембрана знаходиться в положенні спокою, врівноважена тисками в міждроссельних камерах моста, що фіксується замиканням правої пари електричних контактів 7. При негерметичності об'єкта, тобто. при появі витоку виникне різницю тиску в камерах перетворювача, мембрана прогнеться і контакти 7 розімкнуться. При появі витоку більше допустимої величина прогину мембрани забезпечить замикання лівої пари електричних контактів 8, що відповідатиме бракованого виробу.

Рисунок 1.12 Схема контрольного пристрою з пневматичним мембранним перетворювачем

Зв'язок між ходом мембрани та різницею тисків у камерах за відсутності жорсткого центру та малого прогину встановлюється залежністю:

де r-радіус мембрани, Е-модуль пружності матеріалу мембрани,

Товщина мембрани

Враховуючи залежність та витоку У за формулою, залежність можна вибирати конструктивні елементи та робочі параметри даного перетворювача.

Перетворювачі з плоскими мембранами крім електричних контактів можуть використовуватися спільно з індуктивними, ємнісними, п'єзоелектричними, магнітопружними, пневматичними, тензометричними та іншими вихідними перетворювачами малих переміщень, що є їхньою великою перевагою. Крім того, перевагами перетворювачів тиску з плоскими мембранами є конструктивна простота та високі динамічні властивості.

На рис. 1.13 наведена схема пристрою призначеного для контролю герметичності при малих та середніх випробувальних тисках.

Рисунок 1.13 Схема контрольного пристрою із двовходовим тримембранним підсилювачем

Тут у пневматичному мосту, що складається з постійних дроселів 1 і 3, регульованого дроселя 2 у вимірювальній діагоналі застосований елемент порівняння 5, виконаний на двовходовому тримембранному підсилювачі УСЭППА типу П2ЕС.1, глуха камера А якого з'єднана з лінією з вимірювальною лінією. Вихід елемента порівняння підключений до індикатора або пневмоелектроперетворювача 6. Живлення елемента порівняння здійснюється окремо від мосту та вищим тиском. За допомогою регульованого дроселя 2 задається перепад тиску між вимірювальною лінією та лінією протитиску пропорційний максимально допустимому витоку. Якщо при здійсненні контролю величина витоку через об'єкт 4 буде менше допустимої, то тиск ри вимірювальної лінії буде вище, ніж протитиск рп, і сигнал на виході елемента порівняння буде відсутній. Якщо величина витоку перевищує допустиму, тиск у вимірювальній лінії стане менше протитиску, що призведе до перемикання елемента порівняння і на його виході з'явиться високий тиск, це змусить спрацювати індикатор або пневмоелектроперетворювач. Роботу цієї схеми можна описати такими нерівностями. Для об'єктів контролю з допустимою величиною витоку:

Для об'єктів контролю з витоком, що перевищує допустиму:

Цей пристрій може бути використаний в автоматизованих стендах для контролю герметичності запірної арматури. Додатковою перевагою є простота реалізації конструкції на типових елементах пневмоавтоматики.

На рис. 1.14 наведено пристрій для вимірювання і контролю витоку в об'єкті 4, в якому вимірювальну діагональ моста підключений диференціальний сильфонний перетворювач 5. Випробувальний тиск рк через постійний дросель 1 подається в сильфон б лінії протитиску, а через постійний дросель 3-е сильфон 7. Величина тиску, що відповідає допустимому витоку задається регульованим дроселем 2.

Сильфони 6 та 7 з'єднані між собою рамкою, на якій закріплена система індикації, що складається зі стрілки 8 зі шкалою 9 та пари регульованих замикаючих електричних контактів 10. Налаштування пристрою здійснюється відповідно до залежності:

Рисунок 1.14 Схема контрольного пристрою з диференціальним мембранним перетворювачем

У разі появи витоку тиск ри в сильфоні 7 починає зменшуватися, і він стискається, а сильфон 6 розтягуватиметься, т.к. рп залишається постійним, при цьому почне переміщатися рамка та стрілка покаже величину витоку. Якщо витік перевищить допустимий, то відповідне переміщення сильфонів замкне електричні контакти 10, які видадуть сигнал шлюбу об'єкта контролю.

Цей пристрій може функціонувати при середньому та високому випробувальному тиску. Воно може бути застосоване в автоматизованих стендах для контролю герметичності запірної арматури високого тиску, де допускаються порівняно високі величини витоку і потрібний вимір їх абсолютних величин.

• 1. Застосування пневматичних мостових схем разом із різними типами диференціальних перетворювачів значно розширює можливості застосування манометричного методу для автоматизації контролю герметичности.
• 2. Автоматизовані пристрої для контролю герметичності на основі мостових схем можна реалізовувати на типових логічних елементах, а також серійних диференціальних датчиках, які застосовуються для контролю різних технологічних величин, що значно прискорює їх створення та знижує вартість.

Перевірка герметичності затворів запірної арматури, встановленої послідовно перед пальником, проводиться перед розпалюванням пальника після проведення продування.відведення газом. Порядок перевірки залежить від ступеня автоматизації пальника та його теплової потужності та визначається проектом. Перевірка проводиться шляхом створення перепаду тиску з обох боків від арматури та контролю за зміною тиску.

Перевірка герметичностів ручному режимі(Рис.109). При перевірці герметичності двох запірних арматур 1,2, встановлених послідовно перед пальником, необхідно контролювати тиск між ними. Для цього перед краном на трубопроводі безпеки 5 встановлений штуцер, до якого приєднується манометр 4.

Порядок проведення роботи:

На штуцер встановити манометр (запірну арматуру перед пальником закрито, а кран на трубопроводі безпеки відкрито);

Закрити кран на трубопроводі безпеки та якщо встановлений манометр не покаже зміни тиску, то перша по ходу газу запірна арматура герметична;

При закритих запірних арматурах перед пальником відкрити і знову закрити першу з них по ходу газу. Манометр буде показувати тиск газу, що дорівнює тиску в газопроводі, що підводить, і якщо цей тиск не змінюється, то друга по ходу газу запірна арматура і кран на трубопроводі безпеки герметичні. При нещільних запірних арматурах розпалювання пальників забороняється.

Перевірку можна виконати, також використовуючи запірну арматуру на відводі, при цьому з'являється можливість перевірки самої арматури на відводі, так і ПЗК захисту.

Перевірка герметичностів автоматичному режимі .

Перед пальником та на трубопроводі безпеки встановлено запірну арматуру з електроприводом, а замість манометра – реле контролю герметичності (датчик тиску).

Перевірка проводиться аналогічно ручному режиму режимі(Рис.109), але автоматикою регулювання.

Перевірка герметичності,при встановленні перед пальником подвійного електромагнітного клапана та блоку контролю герметичності(Рис.110). Контроль герметичності проводиться перед кожним запуском пальника. При негерметичності подвійного електромагнітного клапана 1 подача газу припиняється. У не робочому стані обидва електромагнітні клапани закриті.

Блок контролю за герметичністю 2 складається з: електромагнітного клапана 3 , внутрішнього насоса 4 та вбудованого реле тиску (датчика тиску) 5 , які послідовно розміщені на байпас першого по ходу газу клапана.

Перед перевіркою герметичності тиск газу перед подвійним електромагнітним клапаном відповідає робочому тиску ( Р раб). На початку перевірки електромагнітний клапан 3 відкривається і внутрішній насос 4 створює більший тиск газу ( Р кон) на ділянці контролю між магнітними клапанами, у порівнянні з тиском газу в газопроводі відведення. При досягненні величини необхідного контрольного тиску насос вимикається. Вбудоване реле тиску контролює ділянку випробування і якщо тиск не змінюється, обидва клапани подвійного електромагнітного клапана герметичні.

Топки та газоходи газифікованих установок перед пуском у роботу повинні бути провентильовані. Час вентиляції визначається розрахунком та встановлюється інструкцією, але не менше 10 хвилин, а для автоматизованих пальників – програмою запуску (розпалу).

Перед пуском газу в пальник проводиться перевірка герметичності запірної арматури перед пальником. Запірна арматура на газопроводі перед пальником відкривається після розпалювання запального пристрою.

Пуск газу після консервації, ремонту, сезонної зупинкикотельні або виробництва

Пуск газу післяконсервації, ремонту, сезонної зупинки, а також первинний пуск газу після закінчення монтажних робіт виконується силами підприємства-власника або спеціалізованою організацією (згідно з договором). Включення газовикористовувального устаткування оформляється актом, підготовленим з участю представника експлуатаційної організації.

Перед пуском газу та газових мереж необхідно:

Здійснити огляд обладнання;

Провітрити приміщення;

Провести контрольне опресування газопроводів;

Зняти заглушку на газопроводі;

Продуть газопроводи газом;

Взяти пробу газу та переконатися у закінченні продування. Продування - газонебезпечна робота і виконується за нарядом-допуском.

Зупинкакотельні (виробництв) на консервацію (у ремонт, сезонна зупинка)

До зупинки газовикористовуючої установки для ремонту роблять її зовнішній огляд у доступних місцях з метою перевірки технічного стану та уточнення обсягу робіт. Відключення газовикористовувального устаткування оформляється актом, підготовленим з участю представника експлуатаційної організації.

Порядок роботи:

За інструкцією проводиться зупинка обладнання (за потреби ГРП);

Газопроводи повинні бути відключені та продуті повітрям. Відключення внутрішнього газопроводу проводять із встановленням заглушки на газопроводі за запірною арматурою. Це газонебезпечна робота і виконується за нарядом-допуском.

Запірна арматура на продувних трубопроводах після відключення газопроводу повинна залишатися у відкритому положенні.

При відключенні системи газопостачання або окремого газовикористовуючого обладнання довготривалий періодабо для ремонтуспоживачеві рекомендується сповістити постачальника не менше ніж за три доби.

Приводи запірної арматури знеструмлюють (видаляють плавкі вставки) і замикають на замки, ключі від яких передають по зміні, а на запірну арматуру вішають таблички із застережливими написами.

Роботи виконувані при виведення із резервугазовикористовуючої установки

Висновок резервагазівикористовуючої установки є газонебезпечною роботою та виконується за наряд-допуском або відповідно до виробничої інструкції. Робота виконується бригадою робітників у складі не менше двох осіб під керівництвом спеціаліста:

· зняти заглушку на відводі до газовикористовувальній установці

· Порядок включення пальників газовикористовувальних установок залежить від конструкції пальників, розташування їх на газовикористовувальному обладнанні, типу запального пристрою, наявності та типу автоматики безпеки та регулювання.

· Послідовність дій при розпалюванні пальників визначається відповідно до вимог виробничої інструкції, розробленої на підставі існуючих норм та інструкцій.

Пуск у роботу газовикористовуючої установки (Див. мал. 96) виробляється по письмовому розпорядженню особи, відповідальної за безпечну експлуатацію об'єктів газоспоживання, згідно з виробничою інструкцією . Персонал повинен бути заздалегідь попереджений відповідальною особою про час початку виконання робіт.

Перед розпалюванням котла, що працює на газі, повинна бути перевірена герметичність закриття запірної арматури перед пальниками відповідно до чинних інструкцій.

За наявності ознак загазованості приміщення котельні включення електрообладнання, розпалювання котла, а також використання відкритого вогню не допускаються.

Перед пуском газу необхідно:

За допомогою газоаналізатора або запахом перевірити приміщення і переконатися у відсутності загазованості;

За експлуатаційною документацією переконатися у відсутності заборони на введення у роботу;

Оглянути положення запірної арматури на газопроводі до встановлення: вся арматура, крім кранів на продувних трубопроводах, трубопроводах безпеки, перед контрольно-вимірювальними приладами та датчиками автоматики повинна бути закрита;

Переконається у справності обладнання для спалювання газового палива топки, газоходів, повітроводів, запірних та регулюючих пристроїв, контрольно-вимірювальних приладів, гарнітури, димососів та вентиляторів, а також перевірити наявність природної тяги;

Переконатися, що шибери на непрацюючих установках закриті;

Продуть загальнокотельний (загальноцеховий) газопровід, якщо працює перша установка;

Включити димосос і вентилятор, до включення димососа для вентиляції топки та газоходів необхідно переконатися, що ротор не зачіпає корпуса димососа, для чого ротор повертається вручну;

Пуск газу:

Відкрити запірну арматуру на відведенні газопроводу до встановлення; зафіксувати, у відкритому положенні ПЗК захисту; відкрити на 10% регулюючий клапан автоматики регулювання; продути відведення до установки, взяти пробу газу зі штуцера на продувному трубопроводі;

Переконатися у відсутності витоків газу з газопроводів, газообладнання та арматури шляхом обмилювання або за допомогою приладу (течешукача);

Перевірити по манометру відповідність тиску газу, а при використанні пальників з примусовою подачею повітря додатково - відповідність тиску повітря встановленим тиском;

Провентилювати топку, газоходи та повітропроводи протягом 10-15 хв. і відрегулювати тягу котла, що розтоплюється, встановивши розрідження у верхній частині топки 20-30 Па (2-3 мм вод. ст.), а на рівні газових пальників не менше 40-50 Па(4-5 мм вод. ст.);

Закрити повітряну заслінку;

Перевірити герметичність затворів запірної арматури, встановлену перед пальником;

За допомогою переносного газоаналізатора взяти пробу повітря з верхньої частини топки, переконатися у відсутності газу.

Розпалювання газових пальників.

Розпалювання газових пальників необхідно проводити не менше ніж двом операторам.

Ручне розпалюванняпальників із примусовою подачею повітря:

Відкрити кран до переносного запальника і запалити газ, що виходить із запальника;

При стійкій роботі запальника внести його в топку до гирла основного пальника, що включається;

Закрити кран на трубопроводі безпеки;

Відкрити першу по ходу газу запірну арматуру перед пальником, а потім повільно відкрити другу по ходу газу запірну арматуру, пускаючи газ у пальник;

Після запалення газу трохи збільшити його подачу, роблячи полум'я стійким;

відкрити повітряну заслінку;

Збільшуючи подачу газу, потім повітря при контролі розрідження в топці вивести роботу пальника на мінімальний режим згідно з режимною картою;

Вийняти запальник із топки та закрити перед ним кран;

Аналогічно ввести в роботу інші пальники.

Розпалювання газовикористовуючої установки провадиться протягом часу, передбаченого інструкцією.

Захист та автоматика регулювання вводяться в роботу згідно з інструкцією.

Відомості про виконані роботи заносяться до журналу.

Розпал інжекційних пальниківвиробляється аналогічно, т.к. вентилятор відсутній, вентиляція топки проводиться без вентилятора. Після запалення газу відкрити повітряну шайбу,

відрегулювати розрідження в топці і збільшуючи подачу газу при контролі розрідження в топці вивести роботу пальника на мінімальний режим відповідно до режимної картки.

Розпалювання пальників за допомогою ЗЗУ:

Повернути ключ управління газовикористовувальною установкою в положення "Розпал". При цьому спрацьовує ЗЗУ: включається реле часу, відкривається газовий електромагнітний клапан (ПЗК) запальника, включається пристрій запалення (при згасанні полум'я запальника електрод контролю полум'я ЗЗУ дає імпульс відхилення високовольтного трансформатора);

Якщо полум'я запальника стійке, закрити кран газопроводу безпеки та повністю відкрити запірну арматуру перед основним пальником.

Дії персоналу при аваріях (інцидентах) на пальниках

При відриві, проскакуванні або згасанні полум'я під час розпалу або в процесі регулювання необхідно:

· негайно припинити подачу газу на цей пальник (пальники) та запальний пристрій;

· провентилювати топку та газоходи не менше 10 хвилин;

· З'ясувати причину неполадок;

· Доповісти відповідальній особі;

· після усунення причин неполадок та перевірки герметичності затвора запірної арматури перед пальником, за вказівкою відповідальної особи за інструкцією зробити повторне розпалювання.

Пуску роботу ГРП (ГРУ) та розпалпершого пальника

а.Пуск у роботу ГРП виконується відповідно до виробничої інструкції.

б.Пуск у роботу газовикористовуючої установки виконується згідно з виробничою інструкцією.

в.До розпалювання першого пальника на продувному газопроводі повинен бути відкритий кран.

Роботивиконувані прививедення газовикористовуючої установки в резерв

Зупинка (див. рис. 96) газовикористовуючого обладнання у всіх випадках, крім аварійного, проводиться за письмовою вказівкою технічного керівника згідно з виробничою інструкцією. За потреби проводиться інструктаж персоналу.

Порядок виконання робіт:

Перевести режим роботи пальників установки на мінімальний згідно з режимною картою;

Зафіксувати у відкритому положенні ПЗК захисту;

- для пальники з примусовоюдачею повітря закрити повітряну заслінку перед пальником, а потім другу по ходу газу запірну арматуру на газопроводі до пальника, а для інжекційного пальниказакрити другу по ходу газу запірну арматуру до пальника, а потім повітряну шайбу;

Перевірити візуальне припинення горіння;

Закрити контрольну запірну арматуру та відкрити кран на трубопроводі безпеки;

Аналогічно вивести з роботи інші пальники установки;

Закрити запірну арматуру на відведенні до установки;

Відкрити продувний трубопровід та трубопровід безпеки;

Закрити ПЗК захисту;

Відкрити повітряну заслінку (шайбу) і 10 хв вентилювати топку;

Вимкнути вентилятор (за наявності) та димосос, закрити повітряну заслінку (шайбу) та шибер;

Зробити запис у журналі.

Зупинку газифікованих котлів з автоматиками регулювання та безпеки та з комплексною автоматикою проводять відповідно до виробничої інструкції.

10.Технічне обслуговування та ремонт

ТР 870. Обов'язкові вимоги. встановлені до мереж газорозподілу на етапі експлуатації (включаючи технічне обслуговування та поточні ремонти)

Для встановлення можливості експлуатації газопроводів, будівель та споруд та технологічних пристроїв мереж газорозподілу та газоспоживання після термінів, зазначених у проектній документації, має проводитися їхнє технічне діагностування.

Граничні терміни подальшої експлуатації об'єктів технічного регулювання цього технічного регламенту повинні встановлюватись за результатами технічного діагностування .

Забезпечення безпеки теплотехнічного обладнання, що працює на газі, - одне з найважливіших завдань, що стоять перед проектувальниками та обслуговуючим персоналом котелень.
Вирішення цього завдання на практиці ускладнюється зношеністю обладнання, його фізичним та моральним старінням, несправністю окремих елементів засобів автоматизації, а також недостатньо високим рівнем кваліфікації та низькою технологічною дисципліною обслуговуючого персоналу, що може спричинити серйозні аварії, що супроводжуються людськими жертвами.
Розслідування аварійних ситуацій, особливо пов'язаних з приладами безпеки, нерідко утруднене через відсутність об'єктивної інформації про причини, що призвели до їх виникнення.
Одним з найважливіших елементів, стан яких багато в чому визначає рівень безпеки газових котелень, - продувний вентиль газового колектора.
Негерметичність затвора продувного вентиля - одна з причин витоку (втрат) газу через продувний газопровід в атмосферу, а за наявності несправності інших елементів газозапірної арматури створює небезпечні передумови для несанкціонованого попадання газу у виробничі приміщення та топки котлоагрегатів.
Існуючі проектні рішення, що стосуються системи автоматизації, не передбачають можливість безперервного контролю герметичності продувного вентиля.
Ми були очевидцями випадкового виявлення негерметичності затвора продувного вентиля газового колектора, коли на етапі виконання пусконалагоджувальних робіт під час перевірки системи автоматичного розпалювання резервного котлоагрегату при вимкненому електромагнітному клапані запальника після подачі іскри виникло стійке горіння смолоскипа. Обслуговуючий персонал котельної не мав інформації, що дозволяє своєчасно виявити цю несправність і вжити необхідних заходів для її усунення.
З метою попередження подібних ситуацій пропонується на продувному газопроводі встановити скляний затворний гідрозатвор.
гліцерином. Схема контролю складається з трубопроводу газового колектора, газового крана 1, вентиля продувки 2, гідрозатвора 3, заливної горловини 5.
Газовий кран 1 необхідний у разі пропуску вентиля продувки під час роботи котлоагрегату, а також при ревізії або заміні клапана. Пропуск газу визначається по бульбашках у гідрозатворі під час продування та роботи котлоагрегату.
При негерметичності першого магнітного клапана витік газу можна бачити у вигляді бульбашок, які піднімаються в рідині, коли пальник перебуває у стані спокою.
При негерметичності клапана продувки під час роботи пальника.
Прилад сконструйований таким чином, що при перепадах тиску газу гліцерин не в трубопровід не проникає.
Ще одна перевага цього приладу полягає в тому, що відрізок трубопроводу між клапанами при тривалому простої не заповнюється повітрям.
Пропоноване технічне рішення містить відомі елементи і може бути реалізовано на основі типових промислових пристроїв. Витрати на реалізацію запропонованого технічного рішення незначні і непорівнянні з тими втратами, які можуть виникнути внаслідок аварійної ситуації, спричиненої негерметичністю продувного вентиля газового колектора.

Начальник лабораторії неруйнівного контролю ТОВ «Контакт» Ктітров Костянтин Борисович
Начальник відділу з ЕПБ ЗіС ТОВ «Контакт» Мельников Лев Михайлович
Інженер 1 категорії ТОВ "Контакт" Катренко Вадим Федорович
Інженер-експерт ТОВ "Контакт" Келеберда Олександр Іванович
Експерт ТОВ «Контакт» Кузнєцов Віктор Борисович

Вступ

Глава 1 Аналіз стану проблеми автоматизації контролю герметичності та постановка задачі дослідження 9

1.1 Основні терміни та визначення, що використовуються в цьому дослідженні 9

1.2 Особливості контролю за герметичністю газової арматури 11

1.3 Класифікація газових методів випробування та аналіз можливості їх застосування для контролю герметичності газової арматури 15

1.4 Огляд та аналіз засобів автоматичного контролю герметичності за манометричним методом 24

1.4.1 Первинні перетворювачі та датчики для автоматичних систем контролю за герметичністю 24

1.4.2 Автоматизовані системи та пристрої контролю герметичності 30

Мета та завдання дослідження 39

Розділ 2 Теоретичне дослідження манометричного методу випробування на герметичність 40

2.1 Визначення режимів перебігу газу в об'єктах випробування... 40

2.2 Дослідження компресійного способу випробування на герметичність 42

2.2.1 Дослідження тимчасових залежностей при контролі герметичності компресійним способом

2.2.2 Дослідження чутливості контролю герметичності компресійним способом з відсіченням 45

2.3 Дослідження способу порівняння з безперервною подачею випробувального тиску 51

2.3.1 Схема контролю герметичності за способом порівняння з безперервною подачею випробувального тиску 52

2.3.2 Дослідження тимчасових залежностей при контролі герметичності за способом порівняння 54

2.3.3 Дослідження чутливості контролю герметичності за способом порівняння з безперервною подачею випробувального тиску 65

2.3.4 Порівняльна оцінка чутливості контролю герметичності компресійним способом з відсіканням та способом порівняння 68

Ви води до глави 2 72

Розділ 3 Експериментальне дослідження параметрів схем контролю герметичності, виконаних на основі способу порівняння 75

3.1 Експериментальна установка та методика дослідження 75

3.1.1 Опис експериментальної установки 75

3.1.2 Методика дослідження схем контролю за герметичністю 78

3.2 Експериментальне дослідження схеми контролю герметичності на основі способу порівняння 81

3.2.1 Визначення характеристики p = f(t) ліній схеми контролю за герметичністю 81

3.2.2 Дослідження тимчасових характеристик ліній схеми контролю за герметичністю за способом порівняння 86

3.2.3 Дослідження статичної характеристики вимірювальної лінії схеми контролю за герметичністю 91

3.3. Експериментальне дослідження пристрою для контролю герметичності, виконаного на основі способу порівняння 97

3.3.1 Дослідження моделі пристрою для контролю герметичності з диференціальним манометричним датчиком 97

3.3.2 Оцінка точності характеристик пристроїв для контролю герметичності, виконаних за схемою порівняння 100

3.4 Імовірна оцінка достовірності сортування виробів при контролі герметичності за способом порівняння 105

3.4.1 Експериментальне дослідження розподілу величини тиску, еквівалентного витоку пробного газу в партії виробів 105

3.4.2 Статистична обробка результатів експерименту щодо оцінки достовірності сортування 108

4.3 Розробка датчиків герметичності з покращеними робочими характеристиками 126

4.3.1 Конструкція датчика герметичності 127

4.3.2 Математична модель та алгоритм розрахунку датчика герметичності 130

4.4 Розробка автоматизованого стенду контролю герметичности.133

4.4.1 Конструкція автоматизованого багатопозиційного стенду 133

4.4.2 Вибір параметрів схем контролю за герметичністю 142

4.4.2.1 Методика розрахунку параметрів схеми контролю герметичності за компресійним способом з відсіченням 142

4.4.2.2 Методика розрахунку параметрів схеми контролю герметичності за способом порівняння 144

4.4.3 Визначення продуктивності автоматизованого стенду для контролю за герметичністю 146

4.4.4 Визначення параметрів герметизуючих ущільнень для автоматизованого стенду 149

4.4.4.1 Методика розрахунку ущільнюючого пристрою з циліндричною манжетою 149

4.4.4.2 Методика розрахунку торцевого кільцевого ущільнення 154

Загальні висновки та результати 157

Список литературы 159

Додаток 168

Введення в роботу

Важливою проблемою в ряді галузей промисловості є підвищення вимог до якості та надійності продукції, що випускається. Це викликає гостру необхідність у вдосконаленні існуючих, створенні та впровадженні нових методів та засобів контролю, у тому числі контролю герметичності, що відноситься до дефектоскопії – одного з видів контролю якості систем та виробів.

У промисловому виробництві запірної та розподільної арматури, в якій робочим середовищем є стиснене повітря або інший газ, існуючими стандартами та технічними умовами на її приймання регламентується, як правило, стовідсотковий контроль параметра "герметичність". Основним вузлом (робочим елементом) такої арматури є рухома пара "плунжер-корпус" або поворотний клапанний елемент, що працюють у широкому діапазоні тисків. Для герметизації газової арматури застосовуються різні ущільнювальні елементи та мастила (герметики). У процесі функціонування низки конструкцій газової арматури допускається певний витік робочого середовища. Перевищення допустимого витоку через неякісну газову арматуру може призвести до неправильного (хибного) спрацьовування виробничого обладнання, на якому вона встановлена, що може спричинити серйозну аварію. У побутових газових плитах підвищений витік природного газу може спричинити пожежу або отруєння ним людей. Тому перевищення допустимого витоку індикаторного середовища при відповідному приймально-здавальному контролі газової арматури вважається негерметичністю, тобто браком виробу, а виключення шлюбу підвищує надійність, безпеку та екологічну чистоту всього агрегату, приладу або пристрою, в якому газова арматура застосовується.

Контроль герметичності газової арматури є трудомістким, тривалим та складним процесом. Наприклад, у виробництві пневматичної мініап-паратури він займає 25-30% від загальної трудомісткості та до 100-120% від часу

збирання. Вирішити цю проблему у великосерійному та масовому виробництві газової арматури можна застосуванням автоматизованих методів та засобів контролю, які мають забезпечити необхідну точність та продуктивність. У реальних виробничих умовах вирішення цієї проблеми часто ускладнюється застосуванням методів контролю, які забезпечують необхідну точність, але важко піддаються автоматизації через складність методу чи специфіку випробувальної апаратури.

Для випробувань на герметичність виробів лише за допомогою газоподібного випробувального середовища розроблено близько десяти методів, для реалізації яких створено понад сто різних способів та засобів контролю. Розвитку сучасної теорії та практики контролю герметичності присвячені дослідження Зажигіна А. С, Запунного А. І., Ланіс В. А., Левіної Л. Є., Лемберського В. Б., Рогаль В. Ф., Сажина С. Г., Тру-щенко А. А., Фадєєва М. А., Фельдмана Л. С.

Однак при розробці та впровадженні засобів контролю герметичності є низка проблем та обмежень. Так більшість високоточних методів можна і доцільно застосовувати лише до великогабаритних виробів, у яких забезпечується повна герметичність. Крім того, накладаються обмеження економічного, конструктивного характеру, екологічні фактори, вимоги безпеки обслуговуючого персоналу. У серійному та великосерійному виробництві, наприклад, засобів пневмоавтоматики, газової арматури для побутової техніки, в якій при приймально-здавальних випробуваннях допускається певний витік індикаторного середовища і, отже, вимоги до точності контролю знижуються, на перше місце при виборі методу контролю герметичності висувається можливість його автоматизації та забезпечення на цій основі високої продуктивності відповідного контрольно-сортувального обладнання, що необхідно при стовідсотковому контролі якості продукції.

Аналіз особливостей обладнання та основних характеристик найбільш застосовуваних у промисловості газових методів випробувань на герметичність дозволив зробити висновок про перспективність для автоматизації контролю герме-

ності газової арматури використання способу порівняння і компресійного способу, що реалізують манометричний метод. У науково-технічній літературі цим способам випробувань приділено мало уваги через їхню порівняно низьку чутливість, проте зазначається, що вони найлегше автоматизуються. При цьому відсутні будь-які рекомендації щодо вибору та розрахунку параметрів пристроїв контролю герметичності, виконаним за схемою порівняння з безперервною подачею випробувального тиску. Тому актуальними та важливими є дослідження в галузі газодинаміки глухих та проточних ємностей, як елементів схем контролю, а також техніки вимірювання тиску газу як основа для створення нових типів перетворювачів, датчиків, пристроїв та систем автоматичного контролю герметичності виробів, перспективних для використання у виробництві газової. арматури.

При створенні та впровадженні автоматизованих механізмів контролю герметичності виникає важливе питання достовірності контрольно-сортувальної операції. У зв'язку з цим у дисертації проведено відповідне дослідження, на підставі якого розроблено рекомендації, що дозволяють при автоматичному сортуванні за параметром "герметичність" унеможливити попадання бракованих виробів у придатні. Ще одним важливим питанням є забезпечення заданої продуктивності автоматизованого обладнання. У дисертації подано рекомендації щодо розрахунку робочих параметрів автоматизованого стенду для контролю герметичності залежно від необхідної продуктивності.

Робота складається з вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку літератури та додатку.

У першому розділі розглянуті особливості контролю герметичності газової арматури, що допускає при функціонуванні певний витік. Наведено огляд методів газових випробувань на герметичність, класифікацію та аналіз можливості їх застосування для автоматизації контролю газової арматури, що дозволили вибрати найбільш перспективний - манометричний метод. Розглянуто пристрої та системи, що забезпечують автоматизацію контролю герметичності. Сформульовані цілі та завдання дослідження.

У другому розділі теоретично досліджуються два способи контролю герметичності, що реалізують манометричний метод: компресійний з відсіченням тиску та спосіб порівняння з безперервною подачею випробувального тиску. Визначено математичні моделі досліджуваних способів, на підставі яких проведено дослідження їх часових характеристик та чутливості при різних режимах перебігу газу, різних ємностях ліній та співвідношення тисків, що дозволили виявити переваги способу порівняння. Наведено рекомендації щодо вибору параметрів схем контролю герметичності.

У третьому розділі експериментально досліджено статичні та часові характеристики ліній схеми контролю герметичності за способом порівняння при різних значеннях витоку, ємності ліній та випробувального тиску, показано їх збіжність з аналогічними теоретичними залежностями. Експериментально перевірено працездатність та оцінено точнісні характеристики пристрою для контролю герметичності, виконаного за схемою порівняння. Наведено результати оцінки достовірності сортування виробів за параметром "герметичність" та рекомендації щодо налаштування відповідних автоматизованих контрольно-сортувальних пристроїв.

У четвертому розділі дано опис типових схем автоматизації манометричного методу випробувань та рекомендації щодо проектування автоматизованого обладнання для контролю герметичності. Наведено оригінальні конструкції датчика герметичності та автоматизованого багатопозиційного стенду для контролю герметичності. Запропоновано методики розрахунку пристроїв контролю герметичності та їх елементів, представлені у вигляді алгоритмів, а також рекомендації щодо розрахунку робочих параметрів контрольно-сортувального стенду залежно від необхідної продуктивності.

У Додатку представлені характеристики газових методів випробування на герметичність та часові залежності для можливих послідовностей зміни режимів перебігу газу в проточній ємності.

Особливості контролю герметичності газової арматури

Наведені в дисертації розробки та дослідження пов'язані з газовою арматурою, при виготовленні якої існуючими стандартами та технічними умовами регламентується стовідсотковий контроль параметра "герметичність" та допускається певний витік робочого середовища. Під газовою арматурою, що розглядається в цій роботі, розуміються пристрої, призначені для застосування в різних системах, в яких робочим середовищем є газ або суміш газів під тиском (наприклад, природний газ, повітря тощо), для здійснення функцій відсічення, розподілу та ін До газової арматури відносяться: клапани, розподільники, вентилі та інші засоби промислової пневмоавтоматики високого (до 1,0 МПа) та середнього тиску (до 0,2...0,25 МПа), запірні крани побутових газових плит, що працюють на низькому тиску (до 3000 Па). Випробовування на герметичність піддаються як готові вироби, так і їх складові елементи, окремі вузли тощо. Залежно від призначення виробів, умов, в яких вони експлуатуються та конструктивних особливостей до них пред'являються різні вимоги щодо їх герметичності.

Під герметичністю газової арматури розуміється її здатність не пропускати через стінки, з'єднання та ущільнення робоче середовище, що підводиться під надмірним тиском. При цьому допускається певна величина витоку, перевищення якого відповідає негерметичності виробу. Наявність витоку пояснюється тим, що основним вузлом - робочим елементом таких пристроїв є рухома пара, що важко ущільнюється: золотник-корпус, сопло-заслінка, кульовий, конусний або сідельчастий клапани і т. п. Крім того, конструкція пристрою, як правило, містить нерухомі ущільнюючі елементи: кільця, манжети, сальники, мастила, дефекти яких також можуть бути причиною витоку. Негерметичність газової арматури, тобто наявність витоку робочого середовища, що перевищує допустиме, може призвести до серйозних аварій, поломок та інших негативних результатів у роботі обладнання, в якому вона застосовується. Запірний кран (рис. 1.1) є важливим вузлом газових побутових плит. Він призначений для регулювання подачі природного газу до пальників плити та його відсічення після закінчення роботи. Конструктивно кран являє собою пристрій з поворотним клапанним елементом 1, змонтованим у роз'ємному корпусі 2, в якому є канали проходу газу. Місця сполучення деталей крана потребують ущільнення для забезпечення максимально можливої ​​його герметичності. Ущільнення здійснюється спеціальним графітовим мастилом - герметиком, що виготовляється відповідно до ТУ 301-04-003-9. Неякісне ущільнення призводить при експлуатації плити до витоку природного газу, що в умовах обмеженого простору побутових приміщень вибухо- та пожежонебезпечно, крім того, порушується екологія (довкілля людини).

Відповідно до встановлених наступних вимог при проведенні випробувань на герметичність запірного крана. Випробування проводяться стисненим повітрям під тиском (15000±20) Па, оскільки більш високий тиск може порушити мастило, що ущільнює. Витік повітря не повинен перевищувати 70 см3/год. Допустимий обсяг комутаційних каналів та ємностей контролюючого пристрою не більше (1±0,1) дм3. Час контролю 120 с.

Витік стисненого повітря в лабораторних умовах відповідно до рекомендується контролювати за допомогою волюмометричного пристрою (рис. 1.2). Пристрій складається з вимірювальної бюретки 1, до якої каналу 2 підходить повітря під тиском, резервної посудини 3, посудини 4 для підтримки необхідного рівня і місця підключення випробуваного крана 5. Допускається здійснювати контроль за допомогою інших пристроїв, похибка яких не перевищує похибки волюмометричного пристрою ± 10 см3/год. Контроль витоку здійснюється за допомогою виміру витісненого об'єму води.

До газової арматури середнього та високого тиску, яку необхідно випробовувати на герметичність, відносяться пневморозподільники, перемикачі, регульовані дроселі та інші пристрої пневмоапаратури, типові конструкції яких наведені на рис. 1.3 та 1.4. На рис. 1.3 показаний пневморозподілювач з циліндричним золотником типу П-РОЗП1-С, Пневморозподілювач крановий з плоским золотником типу В71-33

каналом 1 для керуючого сигналу, циліндричного золотника 2, корпусу 3, кришки з каналом 4, що з'єднує з атмосферою, робочого каналу 5 і кільця ущільнювача 6. На рис. 1.4 показаний пневморозподільник крановий з плоским золотником типу В71-33, що складається з корпусу 1, кришки 2, плоского поворотного золотника 3, рукоятки 4, валика 5, робочих каналів 6, 7, 8, 9, 10 каналу, що з'єднує з атмосферою і каналу підведення стисненого повітря 11. Наявність регламентованого витоку в пневмоапаратурі пояснюється тим, що в її конструкціях містяться плоскі золотники, циліндричні золотники з ущільнюючим зазором, клапанні та кранові пристрої, які передбачають перетікання стисненого повітря з однієї порожнини в іншу або витоку в атмосферу через зазор . Величина допустимого витоку конкретного пневмоапарата встановлюється розробником виходячи з ГОСТ і вказується у його технічній характеристиці. Значення допустимого витоку для різних типів пневмоапаратів при встановленому для даного пристрою номінальному тиску стисненого повітря наведені в таблиці 1.1. Пневмоапаратура застосовується в системах управління різним промисловим обладнанням, тому підвищені витоку робочого середовища і, як наслідок, падіння тиску можуть призвести до неспрацьовування пристрою або спричинити помилкове спрацьовування, тобто призвести до аварійної ситуації, поломки обладнання.

При випробуванні на герметичність пневмоапаратури виникають складності, зумовлені різноманіттям конструкцій, широким діапазоном допустимого витоку індикаторного середовища (0,0001...0,004) м3/хв; різною величиною випробувального тиску (0,16...1,0) МПа та часу контролю (від десятків секунд і більше). Крім того, забруднення індикаторного середовища (стисненого повітря) не повинно перевищувати 1 клас за ГОСТ 17433-91, температура навколишнього середовища 20±5С. Похибка засобів вимірювання та контролю, за якими визначається величина витоку, не повинна перевищувати ±5 %. Для контролю герметичності пневмоапаратури застосовуються датчики (сигналізатори) тиску та спеціально розроблене обладнання. Аналіз цих пристроїв наведено у розділі 1.4.

Дослідження чутливості контролю герметичності компресійним способом з відсіченням

Чутливість контролю герметичності - це найменший витік пробного газу, який може бути виміряний у процесі випробування виробу. Досліджуємо залежність чутливості контролю герметичності компрес Таблиця 2.2 Тимчасові залежності при різних послідовностях режимів витікання газу з глухої камери Варіанти співвідношення тисків Послідовність зміни режимів витікання в перехідному процесі Тимчасові залежності сіонним способом з відсіченням від випробувального тиску р0 при заданих У дросель, тобто при відповідних витоках газу через нещільність об'єкта випробування. Виразимо витік газу У через масову витрату G Припустимо, що незалежно від режиму закінчення газу при величині для 47 води f витік дорівнює Уд, а при провідності / витік дорівнює У. Для турбулентного надкритичного режиму після підстановки в (2.15) формули (2.5) отримаємо: При однаковій тривалості випробування /, -(в результаті перетворення (2.19) і (2.20) отримаємо співвідношення (2.21) Підставляючи (2.21) в (2.18), отримаємо співвідношення Так як в (2.23) ЛУ матиме однакову абсолютну величину незалежно від співвідношень Уд У або Уд У, то для спрощення розрахунків приймемо, що Уд У. Тоді (2.23) можна подати у вигляді виразу- відгук тиску рА на зміну витоку АУ. , то отримаємо формулу для визначення найменшої зміни витоку Уч, яке може бути зафіксовано при контролі герметичності досліджуваним способом. на У є чутливістю контролю герметичності компресійним способом з відсіченням при турбулентному надкритичному режимі

Перетворення (2.25) щодо р0 дозволяє отримати вираз для визначення випробувального тиску в залежності від чутливості Уч контролю герметичності при турбулентному надкритичному режимі Підставивши в залежність (2.35) замість Д/? компресійним способом з відсіченням при турбулентному докритичному режимі Перетворення (2.36) щодо р0 дозволяє отримати вираз для визначення випробувального тиску в залежності від чутливості Уч контролю герметичності при турбулентному докритичному режимі ґ Ґ у л у, При однаковій тривалості випробування /, = / в результаті перетворення ( 2.41) та (2.42) отримаємо співвідношення

Дослідження способу порівняння з безперервною подачею випробувального тиску Загальні положення та схема випробування на герметичність за способом порівняння з відсіченням джерела пробного газу розглянуті у розділі 1.3.2. Проте, як показав аналіз, перспективним подальшого дослідження є спосіб порівняння з безперервною подачею випробувального тиску. Це пояснюється тим, що запірна, розподільна та перемикаюча газова арматура в реальних умовах функціонує під постійним робочим тиском та за технічними характеристиками допускає певну величину витоку. Тому для випробування на герметичність даного класу пристроїв доцільно застосовувати саме схему контролю з безперервною подачею випробувального тиску як найбільш відповідну реальним умовам їх функціонування. Крім того, усувається необхідність відсічення джерела тиску при кожному випробуванні, що спрощує конструкцію контрольного пристрою та полегшує автоматизацію процесу випробування. 2.3.1 Схема контролю герметичності за способом порівняння з безперервним подачею випробувального тиску представлена ​​схема, що пояснює контроль герметичності за способом порівняння з безперервною подачею випробувального тиску. Схема складається з вимірювальної лінії ІЛ та лінії ЕЛ еталонного тиску, входи яких Схема контролю герметичності за способом порівняння з безперервною подачею випробувального тиску підключені до загального джерела випробувального тиску pQ, а виходи з'єднані з атмосферою. Лінія еталонного тиску містить вхідний пневматичний опір (дросель) провідністю /J, ємність з регульованим обсягом Ге та вихідний пневматичний опір з регульованою провідністю /2, які призначені для налаштування схеми. Вимірювальна лінія містить вхідний пневматичний опір провідністю /т, і об'єкт випробування ОІ, який можна представити у вигляді ємності об'ємом Кі, що має текти еквівалентну пневматичного опору провідністю f4. Вимірювальна та еталонна лінії утворюють пневматичний вимірювальний міст. Порівняння тиску в лініях схеми здійснюється за допомогою диференціального манометричного вимірювального пристрою ІУ, включеного в діагональ пневматичного моста. У цій схемі вимірювальний пристрій має провідність /= 0, тому тиску /г, і рН у лініях не залежать один від одного. Кожна лінія схеми є проточною ємністю. При контролі герметичність за схемою, наведеною на рис. 2.2, під витоком розуміється об'ємна витрата газу через всі наскрізні нещільності об'єкта випробування при режимі течії пробного газу в лініях схеми. Такий режим відповідає однаковій масовій витраті газу через вхідний і вихідний опір лінії.

Методика дослідження схем контролю за герметичністю

Експериментальне дослідження проводилося з використанням серійних промислових зразків запірних кранів побутових газових плит (при низькому випробувальному тиску), запірної та розподільної апаратури пневмоавтоматики (при середньому та високому випробувальному тиску), а також моделей течій. При цьому використовувалася наступна методика: 1. Довжина пневмолінії від виходу блоку підготовки повітря до стабілізатора Рис. 3.3 Спеціальна апаратура для експериментального дослідження: а – змінна ємність; б – дросель діаметром 0,1 мм; в – контрольні течі: 1 – циліндр; 2 – кришка; 3 – поршень; 4 – фіксатор об'єму; 5-вхідний штуцер; 6 – вихідний штуцер; 7 - цанговий затискач; 8 - трубка змінна (внутрішній діаметр 0,1 мм) тиску на вході експериментальної установки становила не більше 1,5 м. При випробуваннях забезпечувалася стабілізація пробного газу (стисненого повітря) від коливання мережного тиску. 3. Забрудненість пробного газу не перевищувала вимог 1 класу за ГОСТ 17433-80. 4. Установка величини випробувального тиску, що подається на моделі схем та пристрої контролю герметичності, проводилася регулювальним гвинтом стабілізатора тиску експериментальної установки. 5. Вимірювання величини випробувального тиску на вході моделей схем та пристрої контролю герметичності здійснювалася зразковими манометрами класу 0.4 з межами виміру 0...1; 0... 1,6; 0...4 кгс/див. 6. Вимірювання тиску в еталонній та вимірювальній лініях моделей схем та пристрої контролю герметичності здійснювалося зразковими манометрами класу 0.4 з межами вимірювання 0...1; 0...1,6; 0...4 кгс/см та рідинним мікроманометром з відносною похибкою вимірювання 2 %. 7. У дослідженнях при середньому (до 1,5 кгс/см 0,15 МПа) і високому випробувальному тиску (до 4,0 кгс/см 0,4 МПа) завдання необхідного витоку здійснювалося за допомогою регульованих дроселів, попередньо відтарованих по ротаметру із відносною похибкою виміру 2,5 %. 8. У дослідженнях при низькому випробувальному тиску (до 0,3 кгс/см" « ЗОкПа) завдання необхідного витоку здійснювалося за допомогою контрольних теч, виготовлених у вигляді металевих щілинних капілярів з латуні марки Л63 (рис. 3.3, в). Капіляри були отримані свердлінням отвори діаметром 1мм і подальшим сплющуванням кінцевої ділянки довжиною «20 мм. установка рівних ємностей в лініях - за допомогою змінних (регульованих 81) ємностей. 10. Вимірювання перепаду тиску між лініями моделі контрольного пристрою здійснювалося диференціальним манометричним датчиком з відносною похибкою вимірювання 2 % і межами вимірювання 0...25 кПа і 0...40 кПа. 11. При знятті часових характеристик відлік часу здійснювався за електронним секундоміром із відносною похибкою вимірювання 0,5 %. 12. Вимірювання відповідних параметрів (Рі, Ар, I) для кожної досліджуваної характеристики або параметра моделі схеми або пристрої контролю герметичності проводилися з повторенням відліків не менше ніж 5 разів. 13. Обробка результатів кожного експерименту здійснювалася знаходженням середніх значень параметрів кожного досвіду. За отриманими даними, будувалися відповідні характеристики. Опис пунктів методики дослідження окремих показників наведено у відповідних розділах даного розділу. Дослідження характеристики р = /(/) ліній схеми контролю герметичності Для перевірки прийнятої математичної моделі (2.48) та працездатності схеми контролю герметичності, виконаної на основі способу порівняння з безперервною подачею випробувального тиску, був проведений експеримент з визначення характеристики р = f(J) - зміни тиску в її лініях під час контролю при високому та низькому випробувальному тиску, які використовуються при контролі герметичності у різній газовій арматурі. У розділі 2.3.1 показано, що дана схема контролю містить дві лінії, кожну з яких можна представити у вигляді проточної ємності. У дослідженні використовувалася експериментальна установка, наведена на рис. 3.2, а також рекомендації глави 2, що всі параметри вимірювальної та еталонної ліній схеми мають бути рівними, тому експеримент проводився тільки з вимірювальною лінією. Для цього вентилі 15, що приєднують еталонну лінію до джерела випробувального тиску і вимірювальну лінію - диференціального манометричного пристрою 14, були перекриті.

Для визначення характеристики р = /(/) проточної ємності лінії при високому випробувальному тиску використовувався зразковий манометр 8 з верхньою межею вимірювання 4,0 кгс/см (400 кПа) клас 0.4 та електронний секундомір. В експерименті були задані наступні параметри: випробувальний тиск/о=400 кПа; величина витоку повітря У = 1,16-10-5 м3/с; сумарний об'єм проточної ємності та пневматичних каналів V «0,5дм3. Величина витоку повітря Встановлювалася відтарованим по ротаметру змінним дроселем 10 типу П2Д.1М, при цьому контрольна текти 9 була перекрита вентилем 15. В інтервалі інтенсивного наростання тиску показання манометра 8 знімалися через 10 с. Для побудови експериментальної характеристики р = /(/) як значення зміни тиску були прийняті середньоарифметичні значення з п'яти дослідів.

Рекомендації щодо проектування автоматизованого обладнання...

Розглянемо основні етапи технічного проектування автоматизованого устаткування контролю герметичності. На першому етапі здійснюється технологічний аналіз номенклатури та обсягу партії виробів. При цьому слід враховувати, що кількість виробів у партії має бути досить великою (по можливості, відповідати середньосерійному та великосерійному виробництву), щоб забезпечити необхідне завантаження контрольованого обладнання, що проектується, без його переналагодження. Якщо виробництво багатономенклатурне, а обсяг партії малий, то рекомендується вироби різних виробничих партій та типів об'єднувати в групи за загальним технічним умовам на контроль герметичності, що дозволяє використовувати єдину схему контролю та контрольно-вимірювальну апаратуру, а також групувати за подібними конструкціями корпусів виробів та їх вхідних каналів, що дозволяє застосовувати при проектуванні загальні ущільнювальні елементи, завантажувальні та фіксуючі пристрої. Тут же необхідно проаналізувати придатність конструкцій виробів та вимог технічних умов для їх випробування на герметичність для автоматизації даної операції. Раціональне групування виробів дозволяє проектувати обладнання з максимальною продуктивністю та мінімальним переналагодженням на контроль різних типів виробів. Наприклад, засоби пневмоавтоматики високого тиску можна групувати за однаковими ТУ на контроль витоку стисненого повітря (за величиною випробувального тиску 0,63 МПа і 1,0 МПа, а також однаковим допустимим витоком), за подібною конструкцією вхідного пневмоканалу, що дозволяє використовувати в обладнанні, що розробляється у першому випадку загальний контрольний блок, а в другому - однаковий ущільнюючий пристрій (торцевий або внутрішній манжетний). Цей етап завершується визначенням продуктивності проектованого обладнання, приклад розрахунку якого розглянуто у розділі

На другому етапі проектування визначається необхідність переналагодження проектованого пристрою, яка повинна передбачати: можливість системи управління функціонувати з урахуванням різного часу випробування виробів під тиском; переналаштування контрольно-вимірювального блоку на різні допустимі величини витоку пробного газу, а також різні рівні випробувального тиску. Потім слід здійснити вибір способу контролю та засобів його реалізації. Попередньо технічні умови для проведення контролю за герметичністю повинні бути розглянуті при аналізі технічного завдання. Тут, зазвичай, перевагу слід надавати типовим, широкограничним контрольно-вимірювальним пристроям. Але в окремих випадках рекомендується розробка спеціального контрольного блоку, який повністю відповідає вимогам проектованого автомата або напівавтомата, наприклад, на вимогу до переналагоджуваності пристроїв, діапазону випробувального тиску. Приклади розрахунку та застосування контрольного обладнання розглянуті у розділах 4.3 та 4.4.

На третьому етапі проектування вибирається рівень автоматизації та переналагоджування всього пристрою. До автоматів для випробування на герметичність відносяться пристрої, які здійснюють весь процес контролю герметичності, включаючи розбраковування, а також завантаження - розвантаження виробів без участі оператора. До автоматизованих пристроїв (напівавтоматів) для контролю герметичності відносяться пристрої, у роботі яких бере участь оператор. Він може здійснювати, наприклад, завантаження - розвантаження випробовуваного виробу, розбраковування на "Дічі" та "Шлюб" за інформацією контрольно-вимірювального блоку, з автоматичним реєструючим елементом. При цьому загальне керування пристроєм, включаючи привід транспортного пристосування, затискач - розтискання (фіксація), ущільнення виробу, витримка часу контролю та інші функції здійснюються автоматично. Перспективні схеми автоматизації контролю герметичності за манометричним методом розглянуті у розділі 4.2.

Після оцінки рівня автоматизації наступним важливим завданням є вибір та аналіз компонувальної схеми, яку слід викреслити у масштабі. Вона дозволяє раціонально скомпонувати всі пристрої обладнання, що проектується. Тут особливу увагу слід приділити вибору позиції завантаження - розвантаження виробу траєкторії переміщення завантажувального обладнання. Проблеми пов'язані з тим, що вироби, що завантажуються (об'єкти випробування), як правило, мають складну просторову конфігурацію, тому важко орієнтуються, захоплюються і утримуються. Через це потрібно створення спеціального орієнтуючого та завантажувально-розвантажувального обладнання, що не завжди прийнятне з економічних причин, тому ручне завантаження може бути раціональним рішенням. Як адекватне вирішення питання, рекомендується розглядати застосування промислових маніпуляторів та роботів. Приклади вибору та розрахунку параметрів деякого допоміжного обладнання наведено у розділі

Наступним важливим етапом проектування є вибір системи управління та синтез схеми управління. Тут слід дотримуватися рекомендацій та методик розробки систем управління технологічним обладнанням, наведених у літературі. Вибір схеми підготовки повітря є досить простим, так як добре технічно опрацьовано та висвітлено в літературі. Але недооцінка важливості цього питання може призвести до підвищеної забрудненості стисненого повітря (механічними домішками, водою або маслом), що використовується як пробний газ, що серйозно вплине на точність контролю та надійність роботи обладнання загалом. Вимоги до повітря, що використовується в пневматичних контрольно-вимірювальних пристроях, викладені в ГОСТ 11662-80 "Повітря для живлення пневматичних приладів та засобів автоматизації1. При цьому клас забрудненості повинен бути не нижчим за другий за ГОСТ 17433-80.

При виборі схеми подачі випробувального тиску слід враховувати обов'язкову його стабілізацію з високою точністю, необхідність підключення до поворотного тактового столу або іншого устаткування, що переміщається, а також одночасне живлення великої кількості блоків контролю. Ці питання розглянуті з прикладу автоматизованого стенду контролю герметичності у розділі 4.4.

На завершальному етапі здійснюється експертна оцінка проекту автоматизованого пристрою контролю герметичності. Тут доцільно давати оцінку проекту колегіально, за певними критеріями, із залученням фахівців підрозділу, де передбачається впровадження розроблюваного устрою. Потім проводиться економічна оцінка проекту. На підставі зроблених висновків приймаються остаточні рішення щодо подальшої розробки робочої документації, створення та впровадження автоматичного або автоматизованого пристрою для контролю герметичності за цим проектом.

Кавалерів, Борисе Володимировичу