Правильный выбор допускаемых напряжений при проектировании сосудов, работающих под давлением, достаточно сложен. Допускаемым считается напряжение ниже предела упругости или пропорциональности для конструкций, работающих в области упругих деформаций, либо ниже предела текучести, когда деформации конструкций могут достигать пластической зоны на ее границе с упругой. Такая постановка вопроса предполагает достаточно точное определение рабочих напряжений и постоянство их во времени. В связи с тем что материал конструкции сосудов со временем "стареет", "устает" и подвергается влиянию ряда других трудноопределяемых воздействий, расчеты сосудов, работающих под давлением, имеют приближенный характер.
Особое значение для паровых и других сосудов, работающих под
210
|
|
Рис. 4.18. Схема парового котла и арматуры:
1 - котел; 2 - водоуказатель; 3 - пароводопроводные краны; 4 - манометр; 5 - парозапорный вентиль; 6 - питательный вентиль; 7 - оборотный клапан; 8 - предохранительный клапан; 9 - вентиль для спуска воды
|
Рис. 4.19. Схема водогрейного котла и арматуры:
1 - котел;. 2 - термометр; 3 - водозаборный вентиль; 4 - обводная линия; 5 - обратный клапан; 6 - предохранительный клапан; 7 - водоподводящий вентиль; 8 - вентиль для спуска воды
|
давлением и воздействием высокой температуры, имеет ползучесть, т.е. свойство металла медленно и непрерывно пластически деформироваться во всех направлениях при постоянном напряжении. Ползучесть металла при высоких температурах проявляется при напряжении ниже предела текучести для данного металла. Деформацию ползучести определяют в %, а скорость деформации - в единицах длины за час, например мм/ч.
Для элементов конструкции парового котла допускается скорость ползучести vп = 10-5 % в 1 ч, что соответствует удлинению на 1 % за 100 000 ч.
Методика расчета на прочность сосудов сводится к определению толщины стенок цилиндрической части сосуда и днищ.
Безопасность работы сосудов под давлением достигается правильным их расчетом на статические и динамические нагрузки, применением доброкачественных материалов для их изготовления, правильной обработкой материалов и надлежащим конструктивным оформлением сосудов и, наконец, созданием нормальных условий эксплуатации.
Анализ статистических данных о взрывах паровых котлов, воздухосборников, компрессорных установок, автоклавов и баллонов показывает, что большая их часть произошла из-за превышения допускаемых расчетных давлений.
Для управления работой находящихся под давлением частей котельного агрегата применяется специальная арматура, в которую входят
211
также основные контрольные приборы и приспособления, обеспечивающие безопасную работу котла.
По правилам Госгортехнадзора каждый паровой котел оборудуется: предохранительными клапанами; манометрами (один рабочий и один контрольный); водоуказательными приборами; запорным вентилем и обратным клапаном на нагревательной линии питания котла водой; спускным вентилем или задвижкой.
Предохранительные клапаны, устанавливаемые на паровых котлах и воздухосборниках (ресиверах), при повышении давления сверх предельного автоматически открываются и выпускают избыток пара или воздуха в атмосферу, вследствие чего давление в котле или ресивере снижается до предельного. На рис. 4.18 показана принципиальная схема парового котла и арматуры, а на рис. 4.19 - аналогичная схема водогрейного котла и арматуры.
212
