Судовые ядерные энергетические установки. 
Трубопроводы и соединения для гидравлических систем

В экономике нашей страны морские перевозки занимают значительное место, и роль их продолжает непрерывно возрастать. В большой степени тенденция к их развитию вызвана необходимостью освоения природных ресурсов огромного региона, примыкающего к Северному Ледовитому океану, а также освоение в последние годы природных ресурсов морских шельфов. Концепция, связанная с обеспечением круглогодичных морских перевозок народнохозяйственных грузов по национальной транспортной магистрали — Северному морскому пути — была ориентирована на создание мощных арктических ледоколов и транспортных судов ледового класса. Одна из основных задач, стоящих перед морским транспортом — повышение экономической эффективности, выражающееся в снижении стоимости перевозки грузов. Выполнение этой задачи предусматривает непрерывную оптимизацию технико-экономических показателей судов и энергетических установок.

Реализация лучших решений проявляется не только в усовершенствовании традиционных типов судов, но и в создании новых, специализированных судов, с новыми принципами движения и новыми энергетическими установками. В частности повышение экономической эффективности морских транспортных судов требует создания энергетических установок увеличенной мощности при сокращении или сохранении доли водоизмещения судна, отводимой для размещения установок с запасом топлива.

Одним из перспективных типов судов в этом отношении являются суда с энергетическими установками, использующие энергию деления атомных ядер некоторых элементов в качестве первичной энергии. Подобные установки, названные — судовыми ядерными энергетическими установками (СЯЭУ), имеют особенности, отличающие их от энергетических установок других типов, что позволяет выделить СЯЭУ в особую группу.

Первым опытом применения ядерной энергии для движения судов морского флота была постройка в 1959 году советского ядерного ледокола «Ленин». Многолетний опыт успешной эксплуатации этого ледокола свидетельствует о его эффективности и об оптимальности принципиальных инженерных решений, используемых при создании флагмана отечественного арктического флота. Эксплуатация столь мощного ледокола в арктических морях позволила значительно увеличить длительность навигации в этом районе. Высокая экономическая эффективность ядерного ледокола послужила основанием для постройки ледоколов типа «Арктика» и «Таймыр» и других.

В настоящее время на судах применяется только водо-водяные реакторы, которые, судя по тенденции развития судовой ядерной энергетики, сохранят своё лидирующее положение и в ближайшем будущем. Установки этого рода более полно изучены, с точки зрения как ядерной, так и теплофизических процессов, происходящих в них. Оборудование этих установок полностью освоено производством.

Сравнение экономической эффективности судов с ЯЭУ и судов, использующих энергетические установки на органическом топливе, показывает, что уже сейчас существуют области значений мощности, где экономическая эффективность судов с ядерными установками превышает экономическую эффективность судов с установками на органическом топливе. Объясняется это тем, что относительное значение составляющих обобщённого показателя экономической эффективности для ядерных судов и для судов с энергетическими установками на органическом топливе различны. Так затраты на создание ЯЭУ и её ремонт выше соответствующих затрат на обычную энергетическую установку. В то же время стоимость израсходованного ядерного горючего ниже стоимости органического топлива.

Поэтому одним из основных путей повышения экономической эффективности с ЯЭУ является изыскание способов снижения их стоимости при сохранении высокого уровня прочих показателей. Развитие судовой энергетики идёт по пути создания надёжных, высоко экономичных, компактных установок с высокими технологическими качествами и меньшей по сравнению с другими металлоёмкостью, удобных для автоматизации и управления.

Кроме того, в последнее время мировая энергетика сталкивается с определёнными трудностями и проблемами. Если проанализировать данные о мировых запасах топлива [19], то можно прийти к выводу о постепенном исключении нефти из топливного баланса. Поэтому, принимая в расчет себестоимость электроэнергии электростанций различного типа [19], можно предположить, что в ближайшем и более отдаленном будущем будут использоваться атомные электростанции и электростанции на угольном топливе.

1. Общая часть

1.1 Обоснование выбора энергетической установки ледокола

Одним из перспективных типов судов являются суда с энергетическими установками, использующие энергию деления атомных ядер некоторых элементов в качестве первичной энергии. Подобные установки, названные — судовыми ядерными энергетическими установками (СЯЭУ), имеют особенности, отличающие их от энергетических установок других типов, что позволяет выделить СЯЭУ в особую группу.

К числу основных особенностей СЯЭУ следует, прежде всего, отнести высокую энергетическую концентрацию топлива. Благодаря этому на судне с СЯЭУ практически отсутствует запас горючего, и высвобождающийся объём и водоизмещение судна могут быть использованы для перевозки грузов, или для размещения дополнительного оборудования, повышающего безопасность плавания судна и обеспечивающего комфорт личному составу и пассажирам. Это преимущество позволяет также применить на судне установку большей мощности, которая обеспечит более высокую скорость перевозки груза.

Судовые ЯЭУ могут эксплуатироваться с большим коэффициентом нагрузки при практически неограниченной дальности плавания.

Время стоянки в порту судна с ЯЭУ минимально и определяется продолжительностью выполнения грузовых операций.

В настоящее время на судах применяется только водо-водяные реакторы, которые, судя по тенденции развития судовой ядерной энергетики, сохранят своё лидирующее положение и в ближайшем будущем. Установки этого рода более полно изучены, с точки зрения как ядерной, так и теплофизических процессов, происходящих в них. Оборудование этих установок полностью освоено производством.

Сравнение экономической эффективности судов с ЯЭУ и судов, использующих энергетические установки на органическом топливе, показывает, что уже сейчас существуют области значений мощности, где экономическая эффективность судов с ядерными установками превышает экономическую эффективность судов с установками на органическом топливе. Так затраты на создание ЯЭУ и её ремонт выше соответствующих затрат на обычную энергетическую установку. В то же время стоимость израсходованного ядерного горючего ниже стоимости органического топлива.

Поэтому одним из основных путей повышения экономической эффективности с ЯЭУ является изыскание способов снижения их стоимости при сохранении высокого уровня прочих показателей. Развитие судовой энергетики идёт по пути создания надёжных, высоко экономичных, компактных установок с высокими технологическими качествами и меньшей по сравнению с другими металлоёмкостью, удобных для автоматизации и управления.

Развитие стационарной и судовой энергетики, создание соответствующей промышленной базы делают экономически эффективным использование ЯЭУ на судах транспортного флота. Однако использование ядерной энергии приводит к необходимости решать совершенно новые проблемы, связанные с обеспечением ядерной, радиационной и экологической безопасности атомных судов. Также не решена проблема с утилизацией радиоактивных отходов. Кроме того, порядок использования атомной энергии на судах всё ещё не определён международными правилами эксплуатации судов. Проблемы охраны человеческой жизни на море и проблемы загрязнения окружающей среды при использовании атомной энергии на судах в международном масштабе пока не решены.

1.2 Особенности судовой ядерной энергетической установки

Судовой ядерной энергетической установкой называется комплекс оборудования, который на основе использования и преобразования ядерной энергии обеспечивает движение и обитаемость судна, а также выполнение всех технологических операций, обусловленных функциональным назначением судна.

Особенностью СЯЭУ является:

— очень высокая энергоёмкость ядерного топлива;

— возникновение мощных полей ионизирующих излучений;

— накопление значительных количеств (по активности) радиоактивных отходов.

Получение ядерной энергии и её преобразование в тепловую энергию осуществляется в реакторной установке [3, 4]. Преобразование тепловой энергии в механическую или электрическую осуществляется в паротурбинной (ПТУ) установке, в электроэнергетической установке (ЭЭУ), в общесудовых системах и механизмах (ОССиМ). Передача энергии на движители (винты) в зависимости от назначения и условий эксплуатации судна осуществляется через гребную электрическую установку. ЭЭУ предназначена для выработки и обеспечения электроэнергией потребителей СЯЭУ и общесудовых потребителей.

Рисунок 1.1 — Состав судовой ЯЭУ.

За основу принята двухконтурная пароэнергетическая установка, в состав которой входит реактор с водяным теплоносителем. Данный тип ЯЭУ является основным из применяемых на судах. Принципиальная схема такой установки приведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 — Принципиальная схема СЯЭУ.

Основным компонентом двухконтурной пароэнергетической установки является водо-водяной реактор 1, у которого замедлителем и теплоносителем служит вода. Рабочим теплоносителем паротурбинной установки (ПТУ) является водяной пар, перегретый или насыщенный, генерируемый в парогенераторе 5. Передача тепловой энергии выделяемой в активной зоне реактора, рабочему телу осуществляется комплексом оборудования, объединяемым общим понятием первый контур ЯЭУ.

В состав первого контура помимо реактора и парогенератора входят:

циркуляционные насосы первого контура 4;

трубопроводы 3;

оборудование, обеспечивающее компенсацию изменения объёма теплоносителя и создания избыточного давления, состоящее из компенсаторов объёма 2 и реверсивных газовых баллонов 6;

оборудование необходимое для очистки теплоносителя от возможных примесей ускоряющих коррозионное разрушение внутренних поверхностей первого контура и повышающих радиоактивность теплоносителя.

Оборудование первого контура обслуживается рядом систем, из которых особо важную роль играет система охлаждения, обычно выполняемая по двухконтурной схеме.

Радиоактивное оборудование обычно размещено под биологической защитой 7, которая снижает радиоактивность излучения до безопасного для обслуживающего персонала уровня предусмотренного нормами предельно допустимых излучений.

Водяной пар по паропроводу 11 направляется к главной турбине, где часть заключённой в ней энергии тепловой преобразуется в механическую, проводимую затем к винту. Помимо главной турбины на судне имеются другие потребители пара, главные из них — турбины судовой электростанции. Отработавший в турбине пар собирается в конденсаторе 9, и конденсат поступает в конденсатную систему 8, где очищается от примесей, а затем направляется в парогенератор.

Помимо перечисленного в состав паротурбинной установки входит многочисленное оборудование, выполняющее вспомогательные функции. Это оборудование объединено в ряд систем.

1.3 Паропроизводящая установка. Назначение и состав основных систем

Паропроизводящая установка (ППУ) ледокола состоит из двух идентичных автономных блоков. В каждый из них входят один реактор, четыре парогенератора (ПГ) и четыре циркуляционных насоса первого контура (ЦНПК), составляющие первый контур. Соединение реактора ПГ и гидрокамер ЦНПК выполнено при помощи коротких силовых патрубков типа «труба в трубе», так что создаётся единая жёсткая конструкция — блок.

Применение блочной компоновки позволяет иметь ряд преимуществ по сравнению с раздельным размещением оборудования ППУ применявшееся только на первых атомных судах. При блочной компоновке уменьшаются габариты ППУ и биологической защиты и масса установки в целом. Снижаются гидравлические сопротивления циркуляционного насоса в целом. Снижаются гидравлические сопротивления циркуляционного тракта первого контура, что позволяет уменьшить требуемый напор ЦН и улучшить условия для создания естественной циркуляции теплоносителя при остановке насосов. Повышается радиационная безопасность ППУ, т.к. уменьшается вероятность разрыва трубопроводов большого диаметра вследствие снижения их протяжённости и числа сварных соединений. Появляется возможность собирать блок ППУ непосредственно в цехе с последующей погрузкой на судно, что улучшает условия труда сборщиков и повышает качество монтажа и контроля.

Каждый ЦНПК с соответствующим ПГ и патрубками образует отдельную петлю циркуляции. Теплоноситель — вода высокой чистоты (ВВЧ) — проходит через активную зону реактора, нагреваясь до 3200С, и по отводящим патрубкам поступает в ПГ. В ПГ теплоноситель отдаёт тепло рабочему телу и, охлаждённый, поступает в кольцевую камеру, выгороженную в корпусе реактора соответствующими перегородками, а из неё в ЦНПК. От ЦНПК теплоноситель поступает по напорным патрубкам в активную зону. При отказе ЦНПК или ПГ одной петли ЦНПК отключается (останавливается), парогенератор отсекается по первому и по второму контурам.

В ППУ применён водо-водяной реактор под давлением (ВВРД). Мощность реактора — 180 МВт. Реактор — гетерогенный, на тепловых нейтронах. Корпус реактора изготовлен из низколегированной теплостойкой стали, и представляет собой цилиндрический толстостенный сосуд, предназначенный для размещения всех основных частей реактора. Для защиты от коррозии поверхность корпуса и днище внутри реактора облицованы нержавеющей сталью. Герметичное соединение корпуса и крышки обеспечивается клиновой самоуплотняющейся прокладкой и нажимным фланцем. Для защиты корпуса реактора от излучений активной зоны применяются боковые и торцевые тепловые экраны. Подвод и отвод теплоносителя первого контура осуществляется в верхней части корпуса реактора. Такое решение позволяет снизить опасность ухода радиоактивного теплоносителя в случае крупной течи в первом контуре. В целях уменьшения гидравлического сопротивления теплоноситель в активной зоне совершает один ход.

Активная зона состоит из рабочих кассет, расположенных в узлах правильной треугольной решетки. Рабочая кассета представляет собой пучок стерженьковых тепловыделяющих элементов, заключённых в кожуховую трубу из циркониевого сплава.

Компенсация реактивности, обусловленной температурным эффектом, отравлением, а также выгоранием топлива в процессе кампании (работы), и необходимая подкритичность реактора в заглушенном состоянии осуществляется системой компенсирующих стержней (КР). Стержни изготовлены из карбида бора, который сильно поглощает тепловые нейтроны. Компенсирующие стержни расположены между рабочими кассетами и перемещаются в специальных циркониевых направляющих трубах.

Контроль температуры теплоносителя первого контура на входе и выходе активной зоны осуществляется с помощью термопар и термометров сопротивления (ТСП).

Для быстрой остановки реактора предусмотрена система аварийной защиты (АЗ). Она состоит из поглощающих стержней, объединённых в четыре независимые группы. Стержни системы АЗ вводятся в активную зону по аварийным сигналам.

Активной зоне присущи внутренние саморегулирующиеся характеристики, которые противодействуют любым тенденциям системы выйти из-под контроля. Благодаря отрицательному температурному коэффициенту реактивности, реактор может работать в режиме саморегулирования, что позволяет отказаться от автоматических регуляторов мощности реактора. Управление мощностью реактора осуществляется путём изменения расхода питательной воды в ПГ.

Парогенератор (ПГ) — прямоточного типа, с движением теплоносителя первого контура в межтрубном пространстве, рабочего тела — в трубах. Выполнен ПГ в виде вертикальной цилиндрической камеры с эллиптическим днищем. Внутри корпуса размещена трубная система, изготовленная из коррозионно-стойкого металла. С целью повышения живучести и ремонтопригодности трубная система разделена на 20 парогенерирующих секций и закреплена в крышке ПГ.

Циркуляционный насос первого контура (ЦНПК) — вертикального исполнения с «сухим» статором. Рабочее колесо насоса, гидрокамера с патрубками и приводной асинхронный двигатель размещены в общем герметичном корпусе. Смазка и охлаждение трущихся поверхностей двух опорных и одного упорного подшипников осуществляется теплоносителем, в свою очередь охлаждаемым в специальном встроенном охладителе.

При нарушении уплотнения любая из секции встроенного холодильника может быть отключена без ущерба для дальнейшей работы ЦНПК. Чтобы предотвратить разрушительное влияние коррозии на конструктивные элементы и короткозамкнутую обмотку ротора, а также защитить изоляцию обмоток статора, и ротор, и статор отделены от воды герметичными нихромовыми перегородками (рубашками).

Обмотка статора ЦНПК состоит из двух обмоток: обмоток большой скорости и обмоток малой скорости, что позволяет обеспечить надёжный двухскоростной режим работы насоса.

Нормальная работа первого контура обеспечивается рядом вспомогательных систем:

циркуляции теплоносителя первого контура;

компенсации изменения объёма и поддержания давления теплоносителя;

подпитки теплоносителем первого контура;

очистки теплоносителя;

охлаждения оборудования ППУ;

аварийной проливки активной зоны реактора;

дренажа, слива и хранения радиоактивной воды;

разрежения воздуха в реакторном помещении.

Система очистки теплоносителя первого контура предназначена для удаления из воды первого контура растворённых в ней солей, газов и механических примесей. В ППУ применена система очистки высокого давления. (СОВД). Контур очистки включен параллельно основному тракту воды первого контура, поэтому расход в нем определяется перепадом давления в точках отбора и гидравлическим сопротивлением системы очистки.

В состав системы очистки каждого блока входят: один холодильник, ионообменный фильтр (ИОФ), трубопроводы и арматура. Ионообменные смолы анионит и катионит (сорбенты) — загружены в виде смешанного слоя. Вода из реактора поступает в холодильник, где охлаждается до температуры 60оС. Охлаждённая вода из реактора поступает в ИОФ, проходит через механические фильтры, слой ионообменных смол, подложку и второй комплект механических фильтров, предназначенных для предотвращения износа смол, и возвращается в контур.

Для контроля работоспособности смол и качества теплоносителя предусмотрены отбор проб до и после ИОФ. Ионообменные смолы стечением времени уплотняются под давлением потока, что приводит к росту гидравлического сопротивления фильтра и ухудшению обменных свойств сорбентов, поэтому сорбенты периодически взрыхляют обратным током воды.

Система расхолаживания предназначена для отвода тепла из активной зоны реактора в условиях дефицита пара и электроэнергии. Расхолаживание активной зоны возможно с использованием нескольких контуров:

второго контура;

холодильника системы очистки с циркуляцией теплоносителя при помощи ЦНПК, работающих на ОМС;

холодильника системы очистки с циркуляцией теплоносителя при помощи насоса ремонтного расхолаживания.

Рисунок 1.3 — Принципиальная схема паропроизводящей установки

Три автономных канала расхолаживания обеспечивают надёжное функционирование системы при всех проектных аварийных ситуациях, включая и судовые аварии.

В режиме расхолаживания по второму контуру получаемый в ПГ пар, пароводяная смесь и горячая вода отводятся по специальному трубопроводу через дроссельный клапан и ДУУ в стояночный конденсатор. Конденсат из конденсатора забирается электроконденсатным насосом и подается в теплый ящик. Подача воды в ПГ осуществляется аварийным вспомогательным насосом по автономному от питательной основной магистрали, трубопроводу.

При расхолаживании активной зоны с использованием холодильника системы очистки отсекается ИОФ. Циркуляция теплоносителя осуществляется ЦНПК. При этом основная масса теплоносителя прокачивается через активную зону реактора, а часть его поступает в холодильник, в котором охлаждается и поступает на всас ЦНПК, где более холодный теплоноситель смешивается с горячим, за счет чего происходит снижение температуры всей массы циркулирующего теплоносителя.

При невозможности или нецелесообразности использования ЦНПК циркуляция теплоносителя в остановленном реакторе для отвода остаточного тепловыделения обеспечивается НРР. Теплоноситель первого контура забирается из реактора после прохода активной зоны, охлаждается в холодильнике системы очистки и поступает на вход активной зоны.

Система третьего контура предназначена для отвода тепла от оборудования первого контура при длительной работе ЯЭУ. Охлаждению подлежит: холодильники ИОФ системы очистки теплоносителя первого контура, электродвигатели ЦНПК, приводы рабочих органов системы управления и защиты, бак железоводной защиты, конструктивные элементы вторичной биологической защиты блока ППУ. Система выполнена в виде замкнутого контура, по которому циркулирует дистиллированная вода.

В состав системы одного борта входят два циркуляционных насоса. Один насос основной, другой — резервный. В контуре поддерживает небольшое избыточное давление, которое исключает кавитацию теплоносителя в циркуляционных насосах и способствует надёжному заполнению контура. Избыточное давление в контуре создаётся подключением к нему компенсационной ёмкости — цистерны. Эта цистерна служит также для компенсации изменений объема воды в результате изменения её температуры.

Тепловая энергия воспринимаемая водой третьего контура передаётся забортной воде в теплообменнике третьего-четвертого контуров.

Очистка воды контура осуществляется в ИОФ, что позволило разместить часть оборудования вне биологической защиты.

Для непрерывной циркуляции воды в контуре, кроме резервного насоса, установлены перемычки между контурами разных бортов. При необходимости вода подаётся к потребителям по байпасному трубопроводу, минуя ИОФ.

Система четвертого контура предназначена для отвода тепловой энергии от воды третьего контура, а также для охлаждения ряда вспомогательных потребителей. В системе установлено 3 циркуляционных насоса. Два насоса постоянно находятся в работе, причем каждый насос способен обеспечить полный расход воды, третий насос — резервный. Прием и отлив забортной воды производится через клапаны забортной воды — кингстоны. Приемный трубопровод снабжен фильтром, удерживающим механические примеси в забортной воде.

Система подпитки предназначена для компенсации небольших потерь теплоносителя первого контура, происходящих в результате отбора проб или нарушения его герметичности. В состав системы входят два подпиточных электронасоса объемного типа. Насосы расположены в зоне строгого режима и включаются по мере необходимости в соответствии с показаниями уровнемеров в компенсаторах объема. Подпиточная вода размещается в подпиточных баках. Вся арматура на трубопроводах рассматриваемой системы имеет дистанционное управление.

Система компенсации изменения объема теплоносителя и поддержания его давления обеспечивает поддержание заданного давления в первом контуре и компенсацию изменений объема контура и теплоносителя. В процессе разогрева и расхолаживания и в переходных режимах.

Объём теплоносителя во время работы ЯЭУ изменяется в результате изменения его температуры: при повышении температуры избыточный объём воды вытесняется из системы циркуляции, а при снижении — вновь поступает в систему.

Для выполнения своих функций система компенсации объёма теплоносителя должна содержать две группы элементов. Первая группа предназначена для компенсации изменения объёма теплоносителя, вторая — для создания необходимого избыточного давления в первом контуре ППУ и поддержания его в заданных пределах во время работы судовой ЯЭУ.

Для компенсации изменения объёма теплоносителя в ядерных ППУ применяются ёмкости — баллоны, соединённые с основным объёмом первого контура трубопроводами. Баллоны обычно называют компенсаторами объёма.

Давление теплоносителя может быть создано путём заполнения объёма над поверхностью теплоносителя в компенсаторах объёма газом, сжатым до требуемого давления. Такая система называется газовой. Необходимое давление теплоносителя может быть получено также испарением части воды, заполняющей компенсаторы объёма, и доведением давления пара до требуемого. Систему компенсации подобного типа называют паровой.

В состав группы элементов, служащих для создания и поддержания давления теплоносителя, входят баллоны с газом, связанные с компенсаторами объёма трубопроводами. В паровой системе компенсации для этой цели используют электрогрелки, размещаемые в компенсаторах объёма. Электрогрелки снабжаются аппаратурой управления нагревом и испарением теплоносителя.

В состав газовой системы компенсации изменения объёма теплоносителя входят компенсаторы объёма, в которых размещается вытесняемый из системы циркуляции в процессе расширения теплоноситель. Компенсаторы объёма соединены трубопроводом с системой циркуляции теплоносителя. При значительном объёме теплоносителя, вытесняемого в компенсатор объёма при разогреве ППУ, последний может быть разделён на несколько ёмкостей, связанных между собой трубопроводами последовательно или параллельно.

Стремление ограничить отклонение давления в первом контуре ППУ узкими пределами приводит к необходимости иметь значительный объём газа в компенсаторах объёма. Пространство над уровнем жидкости в них становится недостаточным для размещения всего газа, и приходится дополнительно подключать несколько реверсивных баллонов, заполненных газом. Для восполнения потерь газа предусматривают баллоны с запасом газа, при необходимости подключаемые к компенсаторам объёма.

К достоинствам газовой системы компенсации изменения объёма теплоносителя относятся:

постоянная готовность к действию;

отсутствие необходимости в обслуживании в процессе работы ППУ (за исключением контроля параметров, характеризующих работоспособность системы);

отсутствие необходимости в какой-либо энергии в процессе работы ППУ.

Выбор системы компенсации изменения объёма теплоносителя производят исходя из свойств системы и предъявляемых к ней требований.

В установке ледокола использована газовая система компенсации объема и поддержания давления. В состав системы входят компенсаторы объема (КО), в которых размещается вытесняемый из системы циркуляции в процессе расширения теплоноситель. Компенсатор объема — это ёмкость высокого давления. В верхней части КО имеются патрубки для ввода теплоносителя и газа, уровнемер, и предохранитель клапанов. Компенсаторы объема соединены трубопроводом с системой циркуляции теплоносителя. Давление теплоносителя создаётся путем заполнения объема над поверхностью теплоносителя газом, сжатым до требуемого давления. Для этого к системе подключено 2 группы ресиверных баллонов с запасом газа.

Для аварийного охлаждения активной зоны реактора в случае разгерметизации первого контура предусмотрена система аварийной проливки реактора. В состав системы входят 3 проливочных насоса объемного типа, трубопроводы и арматура. По сигналу падения давления в первом контуре в действие вводятся основные проливочные насосы. Они принимают воду из цистерн запаса питательной воды и подают её в первый контур по двум автономным магистралям. В случае отказа одного из основных насосов автоматически включается резервный насос.

Система вентиляции обеспечивает удаление радиоактивных газов и аэрозолей и поддержание необходимой температуры и влажности, а также некоторого разрежения в помещениях реакторного отсека. Система делится на две автономные группы (подсистемы) по обслуживаемым помещениям. Подсистема вентиляции реакторного и аппаратного помещений обеспечивает вентиляцию по открытому и замкнутому циклам. Вторая подсистема обслуживает прочие помещения ядерной ППУ и работает только по открытому циклу. При работе системы по открытому циклу выброс воздуха производится в полую грот-мачту. Воздух, удаляемый из реакторного помещения, перед выбросом в атмосферу при необходимости проходит очистку в противоаэрозольных фильтрах тонкой очистки.

В процессе эксплуатации ядерной ППУ появляются жидкие радиоактивные отходы трёх групп:

высокоактивные — 3,7108 Бк/л,

слабоактивные — 3,7106 Бк/л,

воды санпропускников — 3,710 Бк/л.

Для раздельного сбора, хранения и выгрузки с борта судна этих вод предусмотрено 3 подсистемы — дренажа, хранения и удаления радиоактивных отходов.

Система высокоактивных вод состоит из цистерн, трубопроводов дренажа, вентиляции и выгрузки с арматурой и контрольно-измерительными приборами (КИП). В цистерны этой системы сливается теплоноситель первого контура: отбор проб, воздухоудаление, частичное дренирование.

Система слабоактивных вод включает в себя цистерны, систему осушения реакторного отсека, а также трубопроводы вентиляции и выгрузки с арматурой и КИП. Слабоактивные воды образуются при дезактивации оборудования и помещений отсека ядерной ППУ, протечках воды первого контура и сливе воды из системы очистки теплоносителя первого контура.

Высокоактивные и слабоактивные воды за борт не сливаются, а выгружаются в специальный танкер — хранилище. Цистерны этих систем установлены в защищенной плитами биологической защиты помещении, которое находится под реакторным отделением.

Система вод санпропускников состоит из трубопроводов осушения душевых санпропускников, цистерн, насосов и КИП. В цистерны этой системы сливаются воды после санобработки вахтенного персонала, работающего в отсеке ЯППУ в условиях нормальной эксплуатации. Если уровень активности воды не превышает предельно допустимых концентраций по существующим нормам, вода удаляется за борт. Выброс этих вод разрешён только на значительном удалении от берега. В случае необходимости вода может быть выгружена на берег [8, 24].

Удаление жидких РАО с судна на базу обслуживания производится специальными насосами, гидравлическими эжекторами или сжатым воздухом.

Твердые радиоактивные отходы хранятся в помещении, оборудованном специальными защитными боксами, системой транспортировки и постом для упаковки и сварки контейнеров. Система транспортировки включает в себя монорельсовую дорогу и грузовой лифт. Контейнеры с отходами до передачи в береговые хранилища хранятся в защитных боксах. Основная часть твёрдых радиоактивных отходов имеет незначительную активность.

Размещение оборудования ППУ. Оборудование первого контура и некоторых вспомогательных систем размещается в двухсекционном баке железоводной защиты. Верхняя часть биологической защиты реакторного помещения образована плитами с вырезами для крышки реактора, парогенераторов, насосов и другого оборудования. На расстоянии около 600 мм. От бака железоводной защиты размещаются боковые плиты вторичной биологической защиты. Пространство, ограниченное боковыми и верхними плитами, образует герметичное реакторное помещение, разделённое продольной переборкой. В реакторном помещении располагается оборудование первого контура, компенсаторы объёма, ИОФ и холодильник системы очистки, а также трубопроводы системы подпитки теплоносителя первого контура, компенсации объёма (водяные), очистки теплоносителя первого контура, расхолаживания активной зоны реактора, осушения.

Над верхними плитами биологической защиты находится образованное вертикальными стальными листами герметичное аппаратное помещение. В этом помещении располагаются приводы системы управления и защиты реактора, клапаны системы очистки и расхолаживания, трубопроводы системы компенсации объёма и третьего контура, кабельные трассы ЦНПК и систем управления, датчики системы радиационного контроля и другая аппаратура.

Реакторное и аппаратное помещения охватывает прочноплотная реакторная выгородка, сформированная из плоских судовых конструкций. Она оснащена предохранительным клапаном для предотвращения разрушения при возрастании давления паровоздушной смеси, образующейся при нарушении герметичности первого контура. При открытии клапана, паровоздушная смесь выбрасывается в грот — мачту. После сброса пика давления клапан дистанционно закрывается.

Для перекрытия вентиляционных каналов предусмотрены автоматические отсечные клапаны, герметизирующие реакторную выгородку при поднятии в ней избыточного давления до 5 кПа.

Реакторная выгородка и примыкающие к ней помещения радиоактивных отходов, радиохимической лаборатории, промежуточных теплообменников третьего — четвёртого контуров, дезактивации и другие заключены в газоплотный отсек, который образуется главными поперечными и продольными переборками, настилом второго дна и главной палубой [19, 24]. Схема размещения оборудования ППУ показана на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 — Компоновка ППУ ледокола «Таймыр» .

1 — компенсатор объема; 2 — ПГ; 3 — холодильник фильтра; 4 — приводы регулирующих стержней; 5 — ЦНПК; 6 — реактор; 7 — насос ремонтного расхолаживания; 8 — арматурная выгородка; 9 — биологическая защита; 10 — фильтр ионообменный.

1.4 Паротурбинная установка. Назначение и состав основных систем

Паротурбинная установка (ПТУ) включает в себя 2 главных турбогенератора (ГТГ).

Главный турбогенератор состоит из турбины с навешенным главным масляным насосом (ГМН), главного конденсатора (ГК) с дроссельным увлажнительным устройством (ДУУ) и обслуживающих вспомогательных механизмов: главного турбоциркуляционного насоса (ГТЦН), главного электроконденсатного насоса (ГЭКН), главного эжектора (ГЭЖ) и вспомогательного эжектора (ВЭЖ). Пар к турбине подается через маневровое устройство (МУ), состоящее из ходового клапана (ХК), быстрозапорного клапана (БЗК) и клапана травления (КТ).

Турбина вращает три последовательно соединенных синхронных генератора переменного тока. Соединение турбины с генератором — безредукторное.

Генераторы вырабатывают переменный ток. Охлаждение генераторов — воздушное. Каждый генератор имеет по два выносных подшипника, один из которых со стороны турбины опорно-упорный.

Электроэнергия передается от генераторов к главным гребным электродвигателям постоянного тока через выпрямительные установки. Всего установлено три двухякорных электродвигателя на оба борта.

При открытых БЗК и ХК свежий пар поступает в турбину, в которой потенциальная энергия пара преобразуется в механическую, передаваемую электрогенераторам. Отработавший в турбине пар поступает в ГК, где конденсируется. Образовавшийся в конденсаторе конденсат забирается ГЭКН и подается через холодильники ГЭЖ и ВЭЖ в деаэратор.

Клапан травления предназначен для перепуска избытков свежего пара через ДУУ в конденсатор с целью поддержания постоянного давления перед ХК.

ДУУ служит для снижения давления и температуры пара, поступающего через КТ в главный конденсатор. Давление снижается до 0,098МПа последовательным дросселированием пара в нескольких плоских решётках с отверстиями (дроссельные решётки.). Температура пара снижается до 1000С за счёт впрыска в пар через форсунки конденсата, подаваемого от напорного трубопровода ГЭКН через регулирующий клапан. Согласование расходов пара и конденсата происходит за счёт связанного регулирования КТ и регулирующего клапана.

Турбина ГТГ — влажно-паровая, однокорпусная. Проточная часть турбины выполнена двухпоточной с расходящимися потоками пара. В турбине применена двухпоточная радиальная активная регулирующая ступень с единым на оба потока сопловым аппаратом и разделяющимся потоком пара в пределах рабочих лопаток. В каждом потоке установлено 15 реактивных ступеней. Лопатки последних ступеней имеют переменный по высоте профиль. Для уменьшения влагосодержания пара применена внутрикорпусная сепарация. Отсос влаги осуществляется из периферийных камер за рабочими колёсами последних ступеней. Ротор турбины цельнокованный из хромомолибденовой стали. Статор турбины выполнен в виде двух совмещенных корпусов. Наружный корпус связан непосредственно с конденсатором, внутренний корпус заключает проточную часть турбины и имеет сквозные сверления для отвода в конденсатор влаги из внутрикорпусных сепарирующих устройств и при продувке турбины. Патрубок подвода пара к регулирующей ступени соединён с наружным корпусом с помощью линзового компенсатора.

Турбина снабжена системой регулирования и защиты, обеспечивающей поддержание заданной частоты вращения, давления пара перед ХК и защиту турбины от возможных аварий при недопустимом превышении значений тех или иных параметров.

К системам обслуживающим работу главной турбины, относятся:

система смазки;

система укупорки и отсоса пара от концевых уплотнений;

система продувания турбины.

Система смазки служит для подачи масла к подшипникам турбины и генераторов, а также отвода тепловой энергии, выделяющейся в результате трения и поступающих к подшипникам от нагретых частей турбины. Система смазки является частью общей масляной системы турбоагрегата, обеспечивающей кроме смазки подачу масла к органам управления регулирования и защиты (РУЗ) турбоагрегата.

Рисунок 1.4. Принципиальная схема паротурбинной установки Для смазки применяется турбинное масло, которое не содержит водо-растворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды легко деэмульгирует, а специальные присадки, вводимые в масло, предупреждают ржавление шеек валов, уменьшают склонность масла к пенообразованию и появлению в нём различных смол. Система смазки — гравитационная.

В системе установлено два насоса. Навешенный на турбину главный масляный насос (ГМН) создает давление масла порядка 1МПа. Такое давление необходимо для работы системы РУЗ. При снижении частоты вращения или при остановленной главной турбине давление масла в системе создается резервным электромасляным насосом (ЭМН). Гравитационная система смазки обладает большой надёжностью благодаря наличию в расходных цистернах запаса масла, обеспечивающего аварийную остановку турбогенератора (выбег ротора) при выходе из строя масляных насосов.

Система укупорки и отсоса пара от концевых уплотнений служит для предотвращения подсоса воздуха в корпус турбины через концевые уплотнения. Для того чтобы избежать подсоса воздуха, концевые уплотнения снабжаются камерами укупорки. Специальным регулятором в камерах поддерживается давление пара, немного превышающее атмосферное.

Отсос пара от концевых уплотнений предусмотрен для предупреждения утечки пара из турбины в машинное отделение, во избежание обводнения масла в подшипниках, потери конденсата и тепловой энергии в установке. Для этой цели концевые уплотнения имеют камеры отсоса, в которых давление поддерживается немного меньше атмосферного. Пар и воздух, попадающие в камеры отсоса отсасываются паровым эжектором и отводятся в конденсатор системы отсоса.

Система продувки предназначена для удаления конденсата, собирающегося в нижних частях внутреннего корпуса турбины, в МУ, арматуре и паропроводе. Конденсат появляется во время прогревания турбины в результате конденсации пара при его соприкосновении с холодными частями турбины, клапанов, паропровода. С помощью трубопроводов этой системы конденсат удаляется в конденсатор. Продувка осуществляется открытием клапанов, установленных на отводящих трубах, во время прогревания турбины, в период стоянки в готовности и при выводе турбины из действия.

Для превращения отработавшего в главной турбине пара в конденсат и создания вакуума на выходе из турбины служит главная конденсационная установка. В её состав входят главный конденсатор и обслуживающие его системы и механизмы. К ним относятся: циркуляционная система, система отсоса воздуха из конденсатора и конденсатный насос.

Главный конденсатор выполнен двухходовым, двухпоточным по охлаждающей воде. Для обеспечения необходимой плотности, конденсатор снабжён двойными трубными досками, в которых развальцованы утолщённые мельхиоровые трубки. В горловину конденсатора встроено ДУУ. Конструкция конденсатора позволяет осуществить быстрый прием через ДУУ до 150% номинального расхода пара.

Циркуляционная система предназначена для прокачивания забортной воды через конденсатор с целью обеспечения процесса конденсации поступающего в него пара. В состав системы входят главный циркуляционный турбонасос, приемное устройство, отливной кингстон, трубопроводы и арматура. В качестве запорных органов используются — клинкеты, так как они имеют наименьшее гидравлическое сопротивление.

Циркуляционные насосы — вертикальные, осевого типа. Насос приводится в действие через двухступенчатый редуктор от собственной противодавленческой турбины.

Главные конденсатные насосы — вертикальные центробежные с электроприводом, служат для откачки конденсата из конденсатора в деаэратор.

Система отсоса воздуха из конденсатора осуществляется поддержание необходимого вакуума за счет непрерывного отсоса воздуха двухступенчатым пароструйным эжектором. Первая ступень эжектора отсасывает паровоздушную смесь из ГК, которая вместе с рабочим паром конденсируется в холодильнике (конденсаторе) первой ступени. Несконденсировавшийся пар и воздух из холодильника первой ступени отсасываются эжектором второй ступени. Полученный в холодильниках эжекторов конденсат отводится в главный конденсатор, из первой ступени через гидрозатвор, а из второй — через конденсатоотводчик.

Конденсатно-питательная система (КПС) обеспечивает бесперебойное питание ПГ питательной водой требуемого качества и в необходимом количестве. В установке применена КПС закрытого типа с деаэратором. Конденсат из ГК подаётся в деаэратор главным электроконденсатным насосом. В ГК поступает также конденсат греющего пара водоопреснительной установки (ВОУ).

Для снижения солености и содержания продуктов коррозии и эрозии в питательной воде весь поток конденсатора пропускается через механические и ионообменные фильтры. Очистка конденсатора от кислорода и других газов осуществляется в термомеханическом деаэраторе. Вода в деаэраторе подогревается до температуры кипения паром, отработавшим в трубопроводах главного циркуляционного насоса и главного питательного насоса.

Подача воды из деаэратора в ПГ на основных режимах работы установки осуществляется главными питательными насосами. В режимах выведения на мощность или остановки ЯЭУ может использоваться резервный питательный электронасос, который включен в питательную магистраль параллельно основному. Необходимый расход воды в ПГ поддерживается питательным клапаном (ПК). Линейная зависимость расхода воды от проходного сечения ПК обеспечивается за счет поддержания на нем постоянного перепада давлений дроссельным клапаном (ДК). Для снижения термических напряжений в конструкциях ПГ и реакторе скорость изменения расхода питательной воды ограничивается. Конденсат из конденсатора АТГ подается ЭКН или в конденсатную систему или в ГК. Уровень воды в конденсаторе поддерживается регулятором уровня в конденсаторе (РУК).

На ледоколе применена многоступенчатая, работающая по принципу самоиспарения ВОУ с испарителем — конденсатором, имеющем четыре камеры. Камеры сообщаются между собой через гидравлические запоры по дистилляту и рассолу. Кроме того, в состав ОУ входят паровой подогреватель питательной воды и насосы забортной воды, рассола, а также дистиллята со сборником дистиллята. Дистиллят, полученный в ВОУ, до его направления в системы ЯЭУ проходит дополнительную очистку в ИОФ.

В режиме стоянки при неработающем ЯППУ для получения пара предназначена вспомогательная парогенераторная установка ВПУ на органическом топливе. Она состоит из двух ПГ.

В состав электроэнергетической системы ЭЭС входит две основных и одна аварийная электростанции. Носовая электростанция состоит из двух АТГ и одного главного распределительного щита (ГРЩ), кормовая — из трёх АТГ, одного резервного дизель генератора (ДРДР) и одного ГРЩ. Источники ГРЩ двух независимых электростанций расположены в разных помещениях ледокола. РДГ установлено в помещении кормовой электростанции.

Два аварийных дизель генератора (АДГ) установлены в отдельном помещении на палубе бака вместе с аварийным распределительным щитом (АРЩ). Электроснабжение потребителей ЯЭУ осуществляется от двух щитов питания, расположенных в отдельных помещениях [17, 24].

1.5 Расчет потребной мощности двигателя Таблица 1.5

1.6 Тепловой и габаритный расчёт турбины

1.6.1 Расчет рабочего процесса в турбине

Таблица 1.6.1

1.6.2 Предварительный расчет последней ступени

Таблица 1.6.2

1.6.3 Предварительный расчет I ступени

Таблица 1.6.3

Эскиз I ступени

Рисунок — 1.2.4

1.6.4 Расчет числа ступеней и габаритов турбины

Таблица 1.6.4

1.6.5 Уточненный расчет 1 ступени

Таблица 1.6.5

1.6.6 Уточненный расчет последней ступени

Таблица 1.6.6

2. Специальная часть

Система гидравлики ПЛ состоит из общесудовой системы гидравлики (ОСГ) и рулевой системы гидравлики (РСГ). ОСГ предназначена для обеспечения гидроэнергией следующих потребителей:

1) гидроцилиндров и гидроаппаратуры СТР;

2) гидродвигателей ПМУ;

3) гидродвигателей комплекса МТВ;

4) гидродвигателей систем орошения запасных торпед;

5) гидродвигателей арматуры общекорабельных систем (вентиляция, погружения, вытяжной вентиляция, аварийного осушения, охлаждения вспомогательных механизмов);

6) гидродвигателей арматуры систем ДГ (топливной, подача воздуха, газоотвода и охлаждения);

7) УЦС. ДУК 2 ВИПС;

8) гидроцилиндров и гидроаппаратуры ВР и КГР через приборы аварийного управления П-13.

При выходе из строя НАУ РСГ. РСГ предназначена для обеспечения гидроэнергией:

1) гидроцилиндров и гидроаппаратуры ВР и КГР;

2) потребителей ОСГ при выходе из строя НАУ ОСГ.

Система гидравлики состоит из:

2) двух НАУ: НАУ ОСГ, расположенной в трюме 2 отсека, и НАУ РСГ, расположенной в 6 отсеке;

3) резервного гидробака, расположенного в 3 отсеке;

4) трубопровода погрузки-выгрузки рабочей жидкости, проходящего от лючка погрузки расположенного на палубе ПЛ в районе 72−73 шпангоутов через надстройку, бортовой клапан, 5 и 6 отсеки;

5) блоков фильтров, ГЭМ и МР с трубопроводами, соединяющими эти блока с напорными и сливной магистралями, а также с потребителями ОСГ;

6) электрических приборов управления системой.

В состав каждой НАУ входят:

1) электронасосный агрегат трехвинтовой — 2 шт.;

2) поршневой пневмогидроаккумулятор емкостью 63 л. с перепускными золотниками;

3) поршневой пневмогидроаккумулятор емкостью 40 л без перепускного золотника;

4) воздушные баллоны общей емкостью 600 л. — 2 шт.;

5) расходный гидробак — I шт.;

6) охладитель — I шт.;

7) сливной фильтр — I шт.;

8) ручной насос — I шт.;

9) местный пост управления;

10) трубопроводы с арматурой;

11) автомат ограничения расхода — 3 шт.

Основные технические данные:

а) рабочее давление в системе находится в диапазоне 7,5−10 Мпа (75−100 кгс/смІ) при температуре +20єС, в зависимости от степени разрядки ПГА. Давление в напорной магистрали при полностью заряженных ПГА — 10 МПа (100 кгс/смІ), при полностью разряженных ПГА — 7,5 МПа (75 кгс/смІ). Давление в дренажном трубопроводе не более 0,1МПа (1кгс/смІ) обеспечивается конструктивно.

б) чистота фильтрации рабочей жидкости напорными фильтрами 12−16 мкм, сливными фильтрами — 63 мкм.

в) рабочий диапазон температур жидкости в системе +15 — +35°С.

г) общее количество рабочей жидкости в системе около 2,6 тонны, из них в ОСГ — 1.9 тонны, в РСГ — 0.7 тонны.

В нормальном режиме каждая НАУ работает автономно. НАУ ОСГ обеспечивает гидроэнергией потребители ОСГ, НАУ РСГ — потребители РСГ.

При резервировании в случае выхода из строя одной из НАУ другая НАУ обеспечивает гидроэнергией:

1) работу СГР, двух гидроцилиндров КГР и одного гидроцилиндра ВР;

2) поочередную работу всех ПМУ;

3) работа остальных потребителей ОСГ не ограничивается.

Устройство и работа отдельных изделий:

I Устройство и работа НАУ

В компоновке НАУ ОСГ и РСГ есть некоторое различие. В НАУ ОСГ электронасосные агрегаты и ПГА с арматурой расположены в блоке, установленном на амортизаторах в трюме 2 отсека. В НАУ РСГ электронасосные агрегаты с арматурой скомпонованы в блок, установленный на амортизаторах на 1 настиле 6 помещения, и ПГА также с арматурой также скомпонованы в блоке, установленном в трюме 6 отсека.

Подвод труб к амортизированному оборудованию осуществляется посредством шлангов или компенсаторов выполненных на трубах.

Арматура, предусмотренная в НАУ, предназначена для отключения вышедшего из строя оборудования при ремонтах.

Электродвигатели электронасосных агрегатов и конечные выключатели, расположенные на ПГА, заземлены.

Электронасосные агрегаты каждой НАУ получают двойное раздельное питание от сети постоянного тока напряжением 175−320 В с автоматическим переключением с основной сети на резервную и обратно. Электрооборудование электронасосных агрегатов обеспечивает не более 10 пусков в час.

Для обеспечения чистоты фильтрации рабочей жидкости, поступающей к потребителям, установлены блока фильтров подсоединенные к напорным магистралям правого и левого бортов. В I, 2, 6 отсеках установлены блоки фильтров, состоящие из двух фильтров и четырех запорных клапанов. От них гидроэнергия поступает на потребители ОСГ и РСГ, находящиеся в I и 6 отсеках. Во 2−5 отсеках установлены блока фильтров, состоящие из фильтра и двух невозвратно-запорных клапанов. От них через блока ГЭМ и МР гидроэнергия поступает к потребителям ОСГ.

ГЭМ и МР предназначены для управления потребителями ОСГ и скомпонованы в блоки, за исключением одиночных ГЭМ и МР в 1.2,3 отсеках.

Жидкость ПГВ представляет собой водный раствор глицерина и гликоля с антикоррозионными и антифрикционными и антипенными присадками. Жидкость ПГВ является пожаробезопасной.

Жидкость ПГВ и ее пары нетоксичны, безопасны для личного состава, нейтральны к применяемым в системе материалам.

2.1 Технология изготовления и монтажа трубопроводов системы гидравлики

2.1.1 Изготовление трубопроводов гидравлики

При изготовлении труб должна соблюдаться, следующая последовательность:

а) снятие шаблонов;

б) изготовление труб с прихваткой арматуры;

в) погрузка на заказ, проверка предварительного монтажа без сдачи ОКК;

г) выгрузка с заказа, химочистка, обезжиривание;

д) приварка арматуры, испытание на прочность, химическая очистка со сдачей ОКК;

е) изоляция труб резиной;

ж) промывка в цехе;

з) погрузка на заказ, предварительный монтаж со сдачей ОКК, окончательный монтаж (для трубопроводов с разъемными соединениями);

и) погрузка на заказ, сборка под сварку со сдачей ОКК, сварка (для трубопроводов с неразъемными соединениями).

Перед изготовлением труб, требующих снятия шаблонов по месту, устанавливается все монтажное насыщение в данном районе, или макеты. Трассировка труб, изготовленных взамен забракованных, оставляется старой, которая имелась на заказе до ремонта, если переоборудование и модернизация не нарушили ее.

При трассировке учитываются следующие факторы:

а) величины зазоров между трубопроводами, а также между трубопроводами и элементами конструкций определяются по ОСТ 5.95 057−90, допускается касание изолированных труб с корпусным насыщением;

б) сварные стыковые соединения располагаются только на прямолинейных участках труб, длина прямого участке не менее 50 мм. Монтажные сварные соединения располагаются на расстоянии не менее 20 мм. от погиба;

в) монтажные сварные соединения располагаются исходя из удобства сварки и контроля с учетом последовательности монтажа в данном районе;

г) фланцевые и штуцерные соединения труб запрещается располагать над электрооборудованием.

Снятие шаблонов, изготовление, гибка труб и подготовка их к сварке выполняется по ОСТ 5.95 057−90.

Шаблоны изготавливаются из очищенной от ржавчины и окалины проволоки. К каждому шаблону прикрепляется бирка, на которой указывается номер заказа монтажный чертеж и позиция трубы. Очистку стальной проволоки для изготовления трубопровода гидравлики производить в соответствии с требованиями инструкции 000.291.25.00.22.

При снятии шаблонов, подгонке труб у гидрооборудования и ранее выставленных очищенных труб снимаются только наружные заглушки с последующей установкой их обратно и пломбированием. Гибка труб выполняется холодным способом на трубогибочных станках модели СТГ-1, СТГ-2, СТГ-3. Гибка труб с набивкой песком категорически запрещается. Наименьший допустимый радиус погиба труб должен быть равен двум наружным диаметрам трубы.

После резки перед приваркой ниппелей и штуцеров выборочно контролируется перпендикулярность торцов труб и образующей.

Допустимый зазор не должен превышать 0,5 мм. Проверка выполняется угольником ГОСТ З749−77 (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1

После резки, торцовки, снятия фасок и зачистки внутренней и наружной поверхностей под сварку, трубы продуваются сжатым воздухом с целью удаления из внутренней полости загрязнений зачистка труб под сварку выполняется на станке И 799 161−1.

Перед прихваткой деталей соединения к трубам проверяется состояние стыкуемых кромок труб, ниппелей, штуцеров, отсутствие заусенцев и повреждений на уплотнительных поверхностях и резьбах.

Трубы из нержавеющей стали после подгонки на заказе, перед окончательной сваркой обезжирить, промыть горячей и холодной водой, просушить.

ШТС, устанавливаемые вне ПК, контролируются на параллельность уплотнительных плоскостей следующим образом:

а) собрать штуцерное соединение со свинцовой прокладкой (толщина 2−3 мм., ширина на два мм. меньше чем ширина уплотнительных поверхностей) и слегка обжать;

б) разобрать соединение и обмерить прокладки микрометром по ГОСТ 6502–78 в четырех диаметрально противоположных точках. Разница между размерами не должна превышать 0,08 мм.

в) если соединение удовлетворяет вышеуказанным требованиям, то парность гайки, ниппеля и штуцера маркируется краской;

г) проверенные штуцерно-торцовые соединения привариваются таким образом, чтобы парность их соблюдалась при монтаже.

При приварке ниппели и штуцеры насаживаются на концы труб до упора. Кольцевые канавки (зазоры) между торцами труб и буртами ниппелей и штуцеров не допускаются.

Приварка деталей соединений выполняется:

а) к трубам из нержавеющей стали по ТО-42.50−291−007;

б) к трубам из меди по РД 5.9171−83;

в) к трубам из спецсплава по ОСТ В5.9210−85.

После приварки соединений к трубам допускается удалять усилие корня сварного шва у стыковых соединений коррозионностойких труб механической обработкой (рассверливанием) внутренней поверхности стыка.

После приварки соединений к трубам сварной шов и заусенцы зачищаются. Для зачистки и закругления острых кромок применяется устройство по чертежу 71.78−575.00. После зачистки трубы продуваются воздухом для удаления из них стружки.

Допускается выполнять сборку в цехе отдельных узлов труб под сварку. При этом соблюдаются следующие условия:

а) отклонение плоскости среза трубы от перпендикуляра к ее образующей не должно превышать величин, указанных в таблице 2.1.

Контроль производится с помощью шаблона и щупа.

Таблица 2.1 — Допустимые отклонения плоскости среза трубы

б) несоосность свариваемых труб не должна превышать 10% толщины стенок, но не более 0,5 мм.

Смещение, проверяется с помощью шаблона по чертежу 7010−1228 и щупа по ТУ 2−034−225−87 не менее чем в трех местах (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 — проверка смещения стыкуемых кромок.

в) максимальный излом между осями труб ре должен превышать на 200 мм. длины:

0,5 мм. — для труб с наружным диаметром до 15 мм;

1,0 мм. — для труб наружным диаметром от 15 до 100 мм.

Величина излома осей труб проверяется с помощью шаблона и щупа (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 — проверка излома осей стыкуемых кромок.

Допускается при изготовлении изменить количество разъемных соединений трубопроводов по отношению к указанному в чертежах в сторону уменьшения — без ограничения; в сторону увеличения:

а) для труб Ду от 40 мм. на 5%;

б) для труб Ду до 32 мм. на 10%.

Допускается перекос ответвительных штуцеров с одной трубы на другую того же диаметра с соблюдением принципиальной схемы трубопровода.

У изготовленных труб проверяется документация, подтверждающая:

а) окончательную приемку труб в цехе;

б) марку материала, номер плавки и партии;

в) наличие клейма ОТК на входящих деталях, поступивших от цехов-поставщиков.

Для труб, устанавливаемых вне ПК, кроме перечисленного контролируются штуцерные соединения.

После окончательного изготовления все трубы испытываются на прочность гидравлическим давлением, указанным в чертежах.

Трубы, свариваемые при монтаже, испытываются на прочность гидравлическим давлением на заказе.

Прошедшие гидравлические испытания трубы подлежат химической обработке, химическая очистка труб, свариваемых на заказе, выполняется до гидравлических испытаний на прочность.

Трубы из спецсплавов необходимо защищать от механических повреждений, прижогов, брызг электросварки, повреждений при транспортировке — технологической изоляцией. Технологическая изоляция наносится на трубы, после гибки. В качестве защитного материала применяется поливинилхлорильная пленка марки В по ГОСТ 16 272–79.

При нанесении технологической изоляции концы труб предназначенные под сварку изолируются отдельно на расстоянии 70−80 мм. для удобства снятия изоляции при сварке. Трубы обматываются поливинилхлорилиной лентой внахлест на ширину равной половине ширины полосы.

Технологическая изоляция закрепляется намоткой колен из трех-четырех слоев изоляционной ленты ГОСТ 16 214–86 расположенных друг от друга на расстоянии 0,5 м на прямых участках труб и 0,2−0,3 м на изгибах труб.

Качество установки защитной технологической изоляции проверяется визуально производственным мастером.

Трубы, прошедшие химочистку глушатся внутренними и наружными заглушками и пломбируются.

Трубы, предназначенные для сварки на заказе, глушатся резинометаллическими заглушками и пломбируются.

Трубы водяного трубопровода системы гидравлики изолируются пробковыми скорлупами. Нормы расхода материалов указаны в «Альбоме типовых конструкций теплоизоляции труб и арматуры трубопроводов охлаждающей воды», изоляция наносится на очищенную поверхность.

Трубы рулевой системы гидравлики и трубы, расположенные вне ПК системы гидравлики, кроме штуцерных соединений и сварных швов, обклеиваются резиновой лентой по спирали встык. Оклеивание производится в следующей последовательности:

а) зачистить трубы и резину шлифовальной шкуркой, протереть ветошью смоченной бензином растворителем ТУ 38.401−67−108−92;

б) на трубы и резину наносится сплошным тонким слоем (=4 мм.) клей «НРП-1074» и выдерживается при температуре 18−20С до полного высыхания;

в) наносится второй слой клея «НРП-1074» на трубы и резину, выдерживается 5−7 минут;

ж) общая толщина покрытия на трубах гидравлики — 2,5 мм. (1 слой — резина S=2мм марки «2-МБ-С» по ГОСТ 7338–77, 2 слой — резина S=0,5 мм. марки «8190» по ТУ 38−105 376−82).

Резина наносится с некоторым натягом (рисунок 2.4);

Рисунок 2.4 -нанесение резины.

1 — труба; 2 — лента резиновая S=2мм. марки 2-МБ-С; 3 — лента резиновая S=0,5 мм. марки 8190; 4 — клей марки 88-Н.

Примечания:

1. Перед облицовкой труб проверяется целостность пломб, заглушек, полиэтиленовой пленки.

2. Категорически запрещается снимать заглушки и срывать пломбы на трубах перед изоляцией резиной.

После нанесения на трубы всех требуемых слоев покрытия кромки его по границам штуцерных соединений и сварных швов обрезаются и герметизируются (герметик марки «У-30М» по ГОСТ 13 489–79).

Кромки покрытия должны отстоять:

а) от штуцерного соединения не более чем на 50 мм.;

б) от сварного шва, выполненного после облицовки на 80−100 мм.;

в) от сварного шва, выполненного до облицовки на 30−40 мм.

Внутренние поверхности труб, которые не промываются на заказе, должны промываться в цехе путем циркуляции рабочей среды, нагретой до температуры 40−70°С. Трубы, свариваемые на заказе, в цехе не промываются.

Трубы промываются жидкостью ПГВ стендом 71. Д4−100.00 и маслом МВП стендом 064-ОР.495 в следующей последовательности:

а) промывка через фильтры грубой и тонкой очистки в течение 10 минут со сдачей ОКК;

б) промывка через контрольный фильтр в течение 10 минут со сдачей ОКК. После контрольной промывки в отстойнике фильтров должно быть не более 30 мелких пылевидных частиц загрязнений. Чистота фильтров контролируется визуально. При этом осматривается фильтрующий элемент и внутренняя полость фильтра.

2.1.2 Монтаж трубопроводов гидравлики

Перед погрузкой оборудования на заказ необходимо проверить:

а) наличие документов, удостоверяющих приемку оборудования после ремонта или изготовления;

б) сохранность глушения отверстий и наличие пломб;

в) комплектность состояния оборудования визуальным осмотром;

г) расконсервацию наружных поверхностей гидрооборудования;

д) срок консервации, внутренние полости гидрооборудования переконсервировать, если срок консервации истекает раньше намеченного срока заполнения системы рабочей средой.

Для электронасосов проверить совпадение консервирующей среды с рабочей, при различии — заменить на рабочую среду;

е) срок годности резинотехнических изделий. Испытание амортизаторов насосной установки под статической нагрузкой;

ж) маркировку;

з) готовность фундаментов.

Примечания:

1) При замене консервирующего масла на рабочую среду, слив масла производить до тех пор, пока оно не перестанет сливаться струёй, после чего залить рабочую жидкость.

2) В электронасосах разрешается замену сред производить в период заполнения системы рабочей жидкостью.

3) Если консервирующей средой фильтров была среда отличная от масел АУ, АУП, выполнить их очистку по инструкции «Демонтаж механизмов, оборудования и арматуры. Очистка перед дефектацией и перед сборкой» 000.291.25.00.01.

Для исключения слива консервирующей среды при изготовлении, подгонке труб к гидрооборудованию внутренние заглушки из соединений данного оборудования не снимать. В соединениях установить технологические прокладки.

Снимать внутренние заглушки при окончательном подсоединении труб к гидрооборудованию.

Монтаж оборудования и сборочных единиц выполнять по технологической инструкции «Демонтажу монтаж механизмов» НЯДИ 000.2500.001 соблюдая требования монтажных чертежей.

Транспортирование труб и арматуры для монтажа осуществлять в контейнерах.

Установку гидрооборудования выполнять на штатные подготовленные фундаменты.

В случае погрузки рамы насосной станции по частям руководствоваться технологическими указаниями «Рамы под насосы и насосно-аккумуляторную установку. Сборка и сварка» 920−71.711−117.

Сборочные монтажные единицы (блоки ГЭМ, блоки фильтров, узел монтажный АСГ) устанавливать на заказ в собранном заглушенном виде.

При необходимости допускается разборка монтажных узлов на части.

При монтаже насосной станции упорные амортизаторы устанавливать не ранее, чем через двое суток после перевода массы узла на опорные амортизаторы.

Монтаж оборудования предъявить ОТК и заказчику.

Гидрораспределители, ПГА, ЭНА после монтажа закрыть чехлами из негорючей ткани.

При подготовке арматуры к монтажу выполнить требования п. 2.1 -2.3.

Арматуру размещать при монтаже на старые места с учетом удобств ее обслуживания.

Перед погрузкой труб на заказ представитель ОТК должен проверить документы, удостоверяющие их приемку после ремонта или изготовления.

Трубы должны быть заглушены, пломбированы, иметь маркировочную бирку.

Трубы из спец. сплава поступают на заказ с нанесенной технологической изоляцией.

Внутреннюю поверхность шлангов промыть рабочей жидкостью согласно требованиям ОСТ 54.5599.

Медные прокладки перед монтажом отжечь в печи, не имеющей открытого пламени, при температуре 823−923 К (550−650°С) с последующим охлаждением в воде.

После отжига прокладки очистить по I группе по инструкции «Трубы судовых систем. Очистка и консервация. Типовая технологическая инструкция» .000.291.25.00.022.

Прокладки не должны иметь деформаций, поперечных рисок, окалины.

Прокладки упаковать в полиэтиленовые мешки по 10 штук, пломбировать.

С момента отжига прокладок до их обжатия в соединениях срок не должен превышать 15 суток.

До начала монтажа труб необходимо:

1) установить гидрооборудование системы и исполнительные механизмы;

2) отремонтировать стаканы и вварыши.

Внутреннюю поверхность стаканов и вварышей, перед присоединением к ним труб, очистить от загрязнений протиркой батистовыми салфетками.

Контроль качества очистки стаканов и вварышей осуществлять визуально и по чистоте батистового тампона после протаскивания его через стакан или вварыш.

Тампон не должен иметь видимых частиц загрязнений. Сероватый натир от металла на тампоне не считается браковочными признаком.

Очищенные стаканы, вварыши консервировать рабочей жидкостью (кроме стаканов, подготовленных под сварку).

Глушить внутренними и наружными заглушками, пломбировать.

Трубы, поступающие на монтаж сварными узлами, должны иметь документацию о прохождении, контроля сварных швов.

Монтаж труб выполнять, соблюдая требования чертежей и инструкций ТО-42.50−291.008, 000.291.25.00.001, ОСТВ5.5515.

Перед сборкой участка трубопровода службе ОТК проверить наличие заглушек и пломб на трубах и гидрооборудовании к которому будут подсоединяться трубы.

Трубы без заглушек или с сорванными пломбами на монтаж не допускать, отправлять на повторную промывку в цех.

Запрещается оставлять не заглушенными отверстия труб, арматуры, гидрооборудования, при перерывах монтажных работ.

Сборку разъемных соединений трубопроводов выполнять в последовательности:

1) протереть салфетками заглушки и поверхности соединений, прилегающие к ним;

2) снять заглушки;

3) протереть чистой батистовой салфеткой 29 298 уплотнительные и резьбовые поверхности деталей соединения;

4) проверить сохранность уплотнительных поверхностей и деталей соединения;

5) осмотреть прокладку, проверить сроки отжига, установить в соединение;

6) смазать наружную резьбу соединения рабочей жидкостью;

7) собрать соединение.

Свинчивание штуцерных соединений выполнять вручную. Ключом допускается выполнять затяжку гаек с целью уплотнения соединений.

При сборке соединений трубопровода с исполнительными механизмами, отключаемыми при промывке, внутренние заглушки не снимать. В соединения установить технологические прокладки.

Сборку труб под сварку выполнять в центраторах, соблюдая следующие требования:

1) отклонение от соосности свариваемых труб не более 0,5 мм;

2) зазор между торцами стыкуемых деталей не более 0,3 мм.

Забойные трубы подгонять и монтировать после окончательного монтажа (после сварки), труб основной трассы и закрепления их штатными подвесками.

При подготовке под сварку внутреннюю поверхность труб (не демонтированных с заказа) на длине не менее 250 мм от торца промыть от рабочей жидкости батистовыми салфетками и теплой водой.

При подгонке торцов свариваемых труб во внутрь труб установить внутренние заглушки или тампоны из батистовой салфетки.

Заглушки и тампоны удалять перед сборкой труб на прихватках.

Непосредственно перед стыковкой, внутреннюю и наружную поверхности свариваемых труб протереть батистовой салфеткой, смоченной этиловым спиртом марки «А» ГОСТ 17 299, на длину не менее 20 мм от торца.

После прихватки труб место стыка защитить.

Защиту выполнить сначала лентой из батиста, а затем двумя слоями полимерной пленки ГОСТ 16 272. Узел обвязки закрепить.

Сварку трубопроводов выполнять без подкладных колец по технологическому процессу «Трубопроводы из коррозионностойких сталей. Аргонодуговая сварка» СТП 71−112, инструкции «Трубопроводы из сплавов ПТ-1М и ПТ-7М. Аргонодуговая сварка» ИЛУК25 091.00002.

Контроль качества сварных швов осуществлять в соответствии с требованиями СТП 71−112.

Не реже одного раза в неделю служба ОТК должна контролировать состояние технологической изоляции на трубах из спецсплава с составлением контрольного акта проверки.

Перед началом сварочных работ на заказе проверить качество защиты этих труб.

Окончательный монтаж трубопроводов следует начинать с электроизолирующих разъемных соединений (ЭИРС) после предъявления службе технического контроля предварительного монтажа трубопровода в целом.

Окончательную сборку электроизолирующих штуцерных соединений, выполнять в следующей последовательности:

1) сдвинуть накидную гайку и кольцо в сторону приваренной трубы до полного освобождения ниппеля;

2) надеть электроизолирующие вкладыши и надвинуть на них кольцо;

3) установить уплотнительные резиновые прокладки в кольцевые выточки на торцах штуцера и ниппеля;

4) металлическое электроизолирующее кольцо вложить внутрь накидной гайки, сдвинув ее предварительно по трубе до упора в торец ниппеля;

5) нанести на резьбу штуцера и накидной гайки, расположенных вне ОК, анаэробный герметик по РД 5.9656;

6) навернуть накидную гайку на штуцер и затянуть гаечным ключом;

7) выполнить контроль электрического сопротивления электроизолирующих соединений согласно разделу 4 ОСТ В5. Р5515.

В процессе сборки и испытаний электроизолирующих соединений осуществлять операционный и приемочный контроль электроизоляции соединений.

Операционный Контроль должен осуществляться в процессе изготовления и монтажа ЭИРС, иметь целью выявлений и устранение причин отказов.

Поиск и устранение повреждений электроизоляции ЭИРС выполнять согласно разделу ОСТ В5Р.5515.

Приемочный контроль должен выполняться после окончания монтажа трубопровода в целом в сухом и влажном состоянии ЭИРС.

ЭИРС в сборе покрыть шпатлевкой ЭП-755, ЭП-43 с последующим нанесением герметика по РД 5.9656.

ЭИРС должны обладать герметичностью — отсутствием протечек и электрическим сопротивлением в сухом состоянии (до заполнения системы) — не менее 10 кОм, во влажном состоянии (после гидравлических испытаний) не менее 10 кОм.

В сухом состоянии выполнять контроль электрических параметров ЭИРС путем измерения сопротивления изоляции соединений приборами типа мегомметр М1102/1.

Измерительный прибор подключать к штуцеру, ниппелю и к корпусу проводниками сечением от 1 до 2,5 мм и длиной, соответственно, до 25 или до 70 м.

При подключении прибора обеспечить надежный контакт по металлу между измерительными проводниками и контролируемыми деталями, для чего зачистить участок размером 10×10 мм.

Во влажном состоянии (после гидравлических испытаний) выполнить контроль отсутствия контакта по металлу и выполнить качественную оценку узлов разъединения. Контроль выполнять методом амперметра-омметра-вольтметра прибором типа Ц4314.

Годность ЭИРС должна определяться по ОСТ В5Р.5515.

Защитную технологическую изоляцию снимать с труб из спецсплава после окончания всех монтажных, сборочных и сварочных работ в данном районе помещения с разрешения службы технического контроля.

При контроле качества сборки разъемных соединений забойных труб при окончательном монтаже выборочно проверить:

1) соосность труб — навертыванием накидной гайки штуцерного соединения вручную на всю длину резьбы штуцера;

2) зазор между уплотнительными поверхностями соединений. Зазор более толщины штатной прокладки, не устраняемый усилием рабочего, не допускается;

3) отклонение от параллельности уплотнительных поверхностей штуцерных соединений, которое определяется по обжатию штатной прокладки и не должно превышать: для труб Ду <10−0,2 мм, для труб Ду >15- 0.25 мм.

При контрольной разборке соединений принять меры предосторожности, исключающие загрязнение внутренней поверхности труб и, оборудования.

Монтаж трубопровода предъявить ОТК и заказчику.

Испытание сварных швов на прочность у труб, свариваемых на заказе, производить рабочей средой согласно техническим требованиям монтажных чертежей.

До начала испытаний производственному мастеру проверить наличие извещения ОТК участка сварки о прохождении контроля сварных швов.

Испытание сварных швов на прочность производить по отдельным участкам трубопровода по схеме НЯДИ.2365.490.

В разъемные соединения установить прочные заглушки. В случае невозможности установки заглушек в разъемные соединения с арматурой и другим оборудованием, последние демонтировать.

При прохождении магистральных труб через несколько помещений, испытание сварных швов на трубах производить в целом по всем помещениям.

При достижении давления 0,1 МПа (1 кгс/см) дальнейшее повышение давления выполнять ступенями 30, 75, 100% от пробного давления. На каждой ступени должна быть выдержка не менее 2 мин. на промежуточных ступенях и не менее 10 минут на последней.

Участок считается выдержавшим испытания, если на сварных швах отсутствуют протечки, каплеобразования, отпотевания. Герметичность проверяется осмотром и протиркой батистовой салфеткой. Падение давления по манометрам не допускается.

После испытаний жидкость из труб сливается в мягкие контейнеры по черт. 813−24,031 с последующим переливанием в бочки черт. 82 Т.2531.171.

Участки сварных швов, на которых обнаруживаются дефекты, бракуются и подлежат исправлению.

Гидравлические испытания трубопроводов на прочность предъявляются ОКК.

2.2 Анализ применения различных технологий монтажа трубопроводов системы гидравлики

2.2.1 Изготовление трубопроводов по шаблонам без пригонки по месту

Изготовление трубопроводов без пригонки по месту актуально и в настоящее время, несмотря на то, что проектировщики в определенных объемах уже выпускают соответствующие образмеренные чертежи.

Наиболее распространенными продолжают оставаться методы изготовления труб по шаблонам и макетам. Метод сборки труб по макетам считается наиболее точным и используется, как правило, для изготовления без пригонки сложных по конфигурации труб, а также труб, расположенных в затесненных местах. Однако изготовление макетов — операция трудоемкая, материалоемкая и малопроизводительная, требующая большого объема ручного труда. При этом она не исключает изготовления шаблонов для определения формы труб. Однако, как показали эксперименты с шаблонами, можно получать сложные трубы (в том числе с приварными фланцами) без пригонки по месту, исключив тем самым необходимость сборки макетов, доставки труб на судно, раскладки их по трассам и возврата в цех на дальнейшую обработку после выполнения пригонки.

Идея пригонки труб по шаблонам основана на видоизменении традиционного способа снятия шаблонов. Предлагается снимать их, взаимозависимо друг от друга, путем копирования шаблоном одной трубы погиба другой смежной трубы или дополнительным изготовлением совмещенного шаблона, копирующего смежные погибы двух труб (рисунок 2.5).

Это позволяет выставлять в цехе смежные шаблоны (а равно и трубы в положение, соответствующее штатному на судне).

Рисунок 2.5 — Схема снятия шаблонов.

1, 2 -шаблоны; 3, 4, 5 -совмещенные шаблоны (стрелкой показано направление снятия шаблонов).

Рисунок 2.6 — схема сборки трубопровода.

1, 3 — смежные трубы; 2 — совмещенный шаблон; 4 — плита; 5, 6 — стойки.

При снятии шаблонов мелом или другим способом наносятся метки мест совмещения, начала и конца шаблонов, установки отростков и арматуры, чтобы иметь возможность определить в цехе конфигурацию и размер трубы по длине взаимное положение смежных шаблонов и труб, положение и длину отростка. Затем по шаблонам, как обычно, производится заготовка труб (разметка, резка, гибка).

Для сборки труб в цехе можно использовать монтажную, плиту, в которой последовательно фиксируются смежные трубы с ориентацией по совмещенному шаблону (рисунок 2.6). Соединительные элементы (например, фланцы) насаживают на концы труб, трубы сводятся в нужное положение с требующимся зазором (в зависимости от типа соединения).

Элементы соединений собираются временно, (фланцы могут быть «сболчены» парами до установки на трубы) и прихватываются к трубам. Затем эти трубы стыкуются с последующими смежными.

Сборка трубы с отростком производится по схеме, показанной на рисунке 2.6. Шаблон для определения положения отростка на трубе снимается, как показано на рисунке 2.5 (шаблон 5). Трубы устанавливаются в положения, соответствующие их размещению на судне. По метке на шаблоне (ставится при снятии шаблона) определяется длина отростка. Затем отрезается заготовка необходимого диаметра, в ней обрабатывается седловина, приваривается элемент соединения. По седловине отростка размечается отверстие в трубопроводе. После вырезки отверстия (например, газовой резкой) и зачистки кромок отросток прихватывается электросваркой.

Предлагаемая технология пригонки труб в цехе отличается простотой, но требует более точного снятия шаблонов. Увеличение длин или количества шаблонов по отношению к традиционным приемам несколько увеличит трудоемкость, однако, по сравнению с изготовлением макетов это менее материалоемкий способ, не требующий больших затрат ручного труда.

Наряду с индустриальными методами сборки и пригонки труб разработанный способ может найти применение и стать эффективным при небольших объемах пригонки, организации временных производств и т, п.

2.2.2 Используемые узлы соединений судовых трубопроводов

Надежность и долговечность трубопроводов во многом зависят от совершенства конструкции их основных элементов. Выделяющее значение имеют узлы соединения труб.

За последнее время очевидным стал тот факт, что фланцевые и штуцерные соединения, получаемые путем приварки к концам труб фланцев, являются не вполне надежными. Такая конструкция приводит к преждевременному ремонту трубопроводов из-за выхода из строя сварных швов. Причинами этого могут быть:

некачественная подготовка поверхностей фланцев и труб под сварку, сам сварной шов, в котором возможны различные дефекты (непровары, трещины и т. п.), повышенная жесткость фланцевой и штуцерной конструкции соединения, отрицательно сказывающаяся особенно при вибрации. Влияет также некачественный монтаж узлов, в частности, «забойных» труб, устанавливаемых между жесткими фиксированными элементами.

Все эти и другие причины побудили проектировщиков, устроителей и эксплуатационников искать новые, более совершенные соединения, которые исключали бы перечисленные недостатки и позволяли бы не только сократить затраты на изготовление и монтаж трубопроводов, но и повысили их эксплуатационные свойства, срок службы систем.

За рубежом стали появляться новые конструкции соединений трубопроводов, при разработке которых использовались характерные общие подходы. Во-первых, вновь разрабатываемые соединения исключали применение сварки. Во-вторых, все они в корне меняли принцип уплотнения соединений. В-третьих, в качестве уплотнителя использовались кольцевые прокладки из эластичных материалов (резина, каучук и др.). Герметичность соединения достигалась применением муфт, различных устройств, раздачи концов труб и другими путями, позволяющими легко и просто осуществить монтаж трубопровода.

Наиболее характерные типы соединений и конструктивные решения, в значительной степени определяют тенденции в разработке данных узлов.

Соединение английской фирмы «Викинг Джонсон» (рисунок 2.7) включает в себя муфту, устанавливаемую на концы соединяемых труб. Резиновые уплотнительные кольца обеспечивают герметичность соединения. Они имеют трапецеидальный профиль, клинообразная часть которого размещается в зазоре между втулкой и трубой. Поджим колец осуществляется фланцами; их поперечное сечение выполнено таким образом, что имеется возможность разместить с обеих сторон уплотнительные узлы. Уплотнение производится за счет стягивания фланцев болтами и гайками. Для центрирования соединения муфта в средней части имеет радиальный выступ, который, кроме того, обеспечивает ее устойчивое размещение между концами соединяемых труб. Количество болтов определяется величиной давления на прокладки. Уплотнительные кольца изготавливают из различных марок каучука в зависимости от вида транспортируемой среды — нефти, масла, пресной или морской воды, газов и т. д. При помощи этого соединения можно собирать трубы из стали, чугуна, пластмасс, бетона диаметром свыше 12 мм. Муфты выполняют из стального и чугунного литья — для труб небольшого диаметра и из профильного проката — для труб диаметром более 500 мм. Фланцы и муфты имеют противокоррозионное покрытие. Поскольку соединение данной конструкции требует при разборке демонтажа труб, этой же фирмой разработана втулка, в которой вместо выступа применена съемная пробка, выворачиваемая на период демонтажа. Это позволяет не производить демонтаж труб при снятии или замене втулки.

Близким по конструкции соединению «Викинг Джонсон» является польское соединение «Сезамор» (рисунок 2.8), применяемое для труб диаметром от 10 до 400 мм. Оно позволяет компенсировать угловые смещения монтируемых труб относительно муфт до 4° и допускает осевые перемещения, вызываемые силами, возникающими от механических воздействий, температуры и т. п. Применяется в трубопроводах, транспортирующих среды при рабочем давлении до 1,6 МПа — воду морскую и пресную, сжатый воздух и газы, нефть и масло.

Рисунок 2.7 — Соединение труб фирмы «Викинг Джонсон» .

1 — труба; 2 — фланец; 3 — муфта; 4 — болт; 5 — кольцо уплотнительное (прокладка); 6 — гайка; 7 — труба; 8 — ограничитель.

Рисунок 2.8 — Соединение труб фирмы «Сезамор» .

1 — труба; 2 — фланец; 3 — муфта; 4 — болт; 5 — кольцо уплотнительное (прокладка); 6 — гайка; 7 — труба; 9 — пробка.

Вероятность разгерметизации уплотнений простейших конструкций заставила разработчиков искать новые конструктивные решения. Так, английская фирма «Виктаулик» разработала самоуплотняющийся узел (Рисунок 2.9), в котором резиновое кольцо имеет профилированный паз. Кольцо удерживается на концах труб металлической оправой с выступающими кольцевыми элементами для захватывания буртиков на концах труб. Образуемый между трубами зазор позволяет компенсировать линейные и угловые перемещения труб, возникающие в результате вибрации, воздействия температуры и других причин. Внутреннее давление, действующее на выступы резинового кольца, обеспечивает уплотнение соединения и повышение его герметичности. Такой узел нашел применение в системах для транспортировки воздуха и воды.

Рисунок 2.9 — Соединение труб «Виктаулик» .

1 — труба; 5 — кольцо уплотнительное; 7 — труба; 10 — металлическая оправа.

В соединениях английских фирм «Карлтон» (рисунок 2.10) и «Вильямс» (рисунок 2.11) используется принцип сжатия. Первое из них включает в себя два резиновых кольца, вставленных в кольцевые канавки чугунной литой втулки, которая устанавливается между розданными концами труб таким образом, чтобы сопрягаемые поверхности плотно касались друг друга. Сжатие резиновых колец происходит при помощи оправы, состоящей из нескольких частей, соединенных между собой болтами и гайками. Характерным для данного узла является то обстоятельство, что он применяется для соединения труб, имеющих предварительную несоооность. Менее эффективно его использование в трубопроводах, испытывающих линейные и угловые деформации.

В соединении фирмы «Вильямс» (рисунок 2.11), как и в предыдущем, концы труб розданы и плотно прилегают к втулке. Отличие заключается в том, что в данном случае отсутствует оправа, а фланцы имеют специальную коническую проточку, благодаря которой при оборке соединения они практически не перемещаются вдоль концов труб. Уплотнение осуществляется путем давления фланцев на концы труб, передаваемого на резиновые уплотнительные элементы, которые размещены в пазах втулки.

Рисунок 2.10 — Соединения фирмы «Карлтон» .

1 — труба; 4 — болт; 5 — кольцо уплотнительное; 7 — труба; 10 — металлическая оправа; 11 — втулка.

Рисунок 2.11 — Соединения фирмы «Вильямс» .

1 — труба; 2 — фланец; 4 — болт; 5 — кольцо уплотнительное; 6 — гайка; 7 — труба; 11 — втулка.

Соединение шотландской фирмы «Юникон» (рисунок 2.12) частично является самоуплотняющимся. В нем концы труб подвергают раздаче на конус, однако вместо металлической втулки используется резиновая; трубы стягиваются при помощи двух полуоправок болтами. В результате этого буртик резиновой втулки несколько сплющивается, а при воздействии на нее давления рабочей среды втулка своими расположенными внутри трубопровода частями плотно прилегает к коническим поверхностям концов труб. Оба эти фактора обеспечивают узлу требуемую герметичность. Как правило, этот тип соединения применяют для труб небольшого диаметра. К его недостаткам следует отнести возможность срезания резинового буртика в результате осевого и углового перемещения труб.

Рисунок 2.12 — Соединение фирмы «Юникон» .

1 — труба; 5 — кольцо уплотнительное; 7 — труба; 10 — металлическая оправа.

С целью сокращения времени изготовления и монтажа трубопроводов финской фирмой «ГС-Хюдро» разработаны новые конструкции соединений труб (рисунок 2.13) диаметром от 15 до 165 мм и толщиной стенки до 5 мм. Широкое применение они нашли в системах гидравлики, транспортирующих рабочие среды при температуре от минус 30єС до плюс 120єС и давлении 1,6—42 МПа. Уплотнение осуществляется за счет особой конструкции соединения, предусматривающей использование специальных фланцев с запорным кольцом и отбортовку концов труб. Несмотря на определенную сложность узла, положительным здесь является исключение применения сварки в процессе изготовления и монтажа трубопровода. Трубы поступают на монтаж с заранее обработанными концами (расточенными для установки уплотнительных колец в прокладки) либо с отбортовкой на угол 37°.

Самоуплотнение осуществляется в результате воздействия рабочей среды на прокладку, которая прижимается к центрирующим вставкам; действие радиальных сил в итоге воспринимается фланцами. Особенностью таких соединений являются:

— идентичность конструкций фланцев;

— обеспечение герметичности соединения при повышенном давлении рабочей среды;

— хорошая ремонтопригодность узла;

— облегчение демонтажных операций благодаря простоте конструкции фланцев и уменьшенному количеству соединяющих деталей (болтов и гаек).

Соединение французской фирмы «Гибаулт» (рисунок 2.14) применяют при промышленном транспортировании газов. Оно состоит из муфты, скользящей по концам соединяемых труб, и уплотнительных колец из вулканизированного каучука, прижимаемых к торцам муфты при помощи фланцев, которые, соединяются болтами и гайками. В этом узле используется принцип сжатия. Фланцы и муфты изготавливают методом литья, уплотнительные кольца имеют круглое поперечное сечение. Муфта не снабжена ограничителем, поэтому сборка соединения требует высокой точности для обеспечения центровки. Болты и гайки чугунные. Точность сборки зависит от точности соблюдения предельных отклонений при изготовлении муфты. Эти два фактора взаимосвязаны, и в случае обеспечения необходимой точности предотвращается вдавливание резинового кольца в зазор между трубой и муфтой. При монтаже требуется жесткое закрепление труб для исключения разгерметизации соединения при осевом перемещении труб в противоположных направлениях. Как правило, этот тип соединения используется при стыковке асбестоцементных труб.

Рисунок 2.13 — Соединение фирмы «ГС-Хюдро» .

1 — труба; 2 — фланец; 4 — болт; 5 — кольцо уплотнительное (прокладка); 6 — гайка; 7 — труба; 12 — дополнительное уплотнение; 13 — центрирующая вставка.

Американская фирма «Дрессер» разработала для труб большого диаметра соединение (рисунок 2.15), состоящее из таких же, как у соединения «Гибаулт», комплектующих деталей.

Отличие состоит в том, что уплотнительные резиновые кольца имеют клинообразную форму, а муфта, изготовленная из чугуна, снабжена специальным ограничителем, расположенным в средней части и предотвращающим осевое встречное перемещение труб и самой муфты.

Эта конструкция также относится к соединениям сжатия и тоже требует жесткого крепления монтируемых труб.

Для труб большего диаметра, до 1500 мм, муфты изготавливают из листовой стали, прокатанной в кольцо и сваренной встык концы муфты развальцовывают.

Рисунок 2.14 — Соединение фирмы «Гибаулт» .

1 — труба; 2 — фланец; 3 — муфта; 4 — болт; 5 — кольцо уплотнительное (прокладка); 6 — гайка; 7 — труба Рисунок 2.15 — Соединение фирмы «Дрессер» .

1 — труба; 2 — фланец; 3 — муфта; 4 — болт; 5 — кольцо уплотнительное (прокладка); 6 — гайка; 7 — труба;

Швейцарская фирма «Страуб куплунген» разработала оригинальное соединение при помощи резьбы (рисунок 2.16). Оно требует точной стыковки, а монтаж можно производить непосредственно на месте.

Детали узла могут отсоединяться и сдвигаться в сторону вдоль трубопровода; их можно использовать неоднократно, применять в стесненных условиях. Процесс стыковки труб осуществляется за несколько минут.

Данные соединения надежны в эксплуатации и имеют низкую виброактивность. Их применяют для трубопроводов, состоящих не только из металлических, но и из пластмассовых композиционных труб, диаметр которых варьируется в широком диапазоне — от 30 до 2000 мм.

Рисунок 2.16 — Соединение фирмы «Страуб куплунген» .

1 — труба; 5 — кольцо уплотнительное (прокладка); 7 — труба; 8 — ограничитель; 11 — втулка; 12 — дополнительное уплотнение.

Этой же фирмой разработаны еще два узла — «Страуб метал гвип» и «Страуб флекс». Первое из них создано для замены фланцевых, болтовых, сварных соединений и делает конструкцию трубопровода более простой, экономичной и надежной. Оно может использоваться на безфланцевых металлических трубах всех типов с рабочим давлением 1,6 МПа. Муфта надевается на концы соединяемых труб, оба ее винта затягиваются гайковертом. При этом захватные зубцы, врезаясь в трубы и уплотнительные прокладки, равномерно сжимают их по окружности. Муфта может использоваться повторно. Усилие зажима и герметичность повышаются с увеличением давления в трубе — это обусловливает стойкость соединения к гидравлическому и механическому удару. Уплотнительные прокладки могут быть выполнены из эластомера, ЭПДМ или бутадиенакрилонитрильного каучука, которые стойки к большинству транспортируемых по трубопроводам сред при рабочих температурах соответственно 100 и 80 °C. Муфта. «Страуб флекс» предназначена для соединения фланцевых труб из однородных и разнородных материалов, в том числе тонкостенных, с покрытием, либо с грубо обработанной поверхностью. При ее использовании не требуется специальная механическая обработка концов труб, допускаются деформации, зазоры, смещения, скошенные кромки. Муфта легкая и компактная, обладает хорошими звукои вибрпоглощающими свойствами. Она устанавливается непосредственно на месте, легко снимается и пригодна для долгого использования. После того как муфту свободно наденут на концы соединяемых труб, ключом затягивают 2 болта. При этом уплотнительная прокладка равномерно обжимается по всей окружности. Соединение компенсирует трение или сжатие трубопровода и может допускать нарушение соосности до 2°.

Во фланцевых соединениях (рисунок 2.17) ряд фирм использует статические 0-образные кольца вместо прокладок. При них допускается транспортирование рабочих сред при высоких давлениях — до 175 МПа. Уплотнение сохраняет герметичность даже при наличии вибрации трубопровода. Поскольку данные кольца активируются за счет уплотняющего сцепления, нет необходимости использовать различные уплотнительные замазки.

Рисунок 2.17 — Соединение труб с О-образной прокладкой.

2 — фланец; 4 — болт; 5 — кольцо уплотнительное (прокладка); 6 — гайка.

Фирма «Грессал» (Швейцария) изготавливает муфты и клапаны с уплотнением «Серто», которое позволяет преодолеть пружинящее напряжение при монтаже трубопроводов. Стыковое соединение может быть выполнено в любом месте без применения фланцев и без специальной подготовки труб. Это достигается с помощью манжеты, которая надевается на концы труб и при затягивании гайки плотно обжимает его. Уплотнение «Серто» пригодно для трубопроводов из обычной и коррозионно-стойкой стали, других металлов и пластмассы. Более жесткие уплотнения поставляются для тонкостенных труб и труб из мягкого материала. Уплотнение «Серто» выпускается для труб диаметром до 35 мм;

Диапазон давлений — до 0,8 МПа для пластмассовых трубопроводов и до 25 МПа для трубопроводов из коррозионно-стойкой стали.

Соединение труб при помощи муфты «ГС — мультифлекс», разработанное финской фирмой «ГС-Хюдро», исключает применение сварки. Конструкция узла позволяет использовать его элементы не только при изготовлении трубопроводов, но и при ремонте (рисунок 2.18). Эластичное уплотнение надежно прижимается к концевым поверхностям соединяемых труб. При этом трубы могут иметь предварительную несоосность и угловое смещение до 10°. В средней части муфты имеется выступ, который придает жесткость уплотнению при понижении давления и, кроме того, изолирует концы труб друг от друга. Волнообразная форма внутренней поверхности уплотнительного элемента предотвращает его «прикипание» к трубам в случае повышения давления. В процессе монтажа муфту закрепляют при помощи шарнирного устройства.

Соединение применяется для трубопроводов диаметром от 38 до 411 мм, по которым транспортируют воду и воздух при температуре от минус 20 °C до +100°С, а также нефть, газы и топливо при температуре от минус 30 °C до +80°С. Использование данного узла сокращает трудозатраты и время монтажа трубопроводов, при этом не требуется применение специального инструмента.

В эксплуатации трубопроводы с такими соединениями имеют хорошую компенсирующую способность и обладают пониженными параметрами вибрации.

Рисунок 2.18 — Соединение труб с муфтой «ГС — мультифлекс» .

1 — труба; 3 — муфта; 5 — кольцо уплотнительное (прокладка); 7 — труба; 14 — шарнирное устройство.

Проанализировав, описанные типовые конструкций соединений труб очевидно, что большинство из них способны компенсировать осевые и угловые перемещения, а также несоосность. Это в значительной степени упрощает и удешевляет монтаж трубопроводов, дает возможность в ряде случаев исключить сложные по конструкции и дорогостоящие сальниковые и сильфонные компенсаторы, особенно в трубопроводах, транспортирующих нефть, нефтепродукты и морскую воду.

2.3 Разработка сравнительного расчета трудоемкости монтажа и изготовления трубопроводов ОСГ с определением наиболее трудоемких операций

2.3.1 Расчет трудоемкости изготовления и монтажа трубопроводов гидравлики с использованием штуцерных соединений

Таблица 2.2

2.3.2 Расчет трудоемкости изготовления и монтажа трубопроводов гидравлики с использованием соединений GS-GYDRO

Таблица 2.3

ядерный ледокол трубопровод гидравлика

Наиболее трудоемкими являются следующие операции:

а) снятие шаблонов;

б) приварка штуцеров и работы, связанные с подготовкой к сварке;

в) монтаж трубопроводов.

Таким образом можно сделать вывод:

Применение соединений GS-GYDRO не требует сварки при изготовлении и монтаже трубопроводов, из чего следует, что отпадает необходимость в операциях по подготовке концов труб к сварке, зачистке сварных швов и околошовных зон, а также механической обработке контактных поверхностей фланцев и выполнению на них уплотнительных канавок, что соответственно ведет к сокращению трудоемкости на 2474 н/ч.

2.4 Разработка сравнительного графика изготовления и монтажа трубопроводов ОСГ различными методами

2.4.1 Разработка графика изготовления и монтажа трубопроводов системы ОСГ при использовании ШТС Снятие шаблонов.

Изготовление труб:

а) резка, торцовка труб снятие фасок;

б) гибка труб;

в) зачистка стыков труб под приварку штуцерных и фланцевых элементов соединений;

г) прихватка штуцерных и фланцевых элементов соединений;

д) зачистка сварных швов;

е) продувка труб воздухом.

Нанесение технологической изоляции.

Погрузка на заказ с проверкой предварительного монтажа.

Выгрузка с заказа.

Подготовка труб к окончательной приварке штуцерных и фланцевых элементов соединений:

а) обезжиривание труб;

б) промывка горячей и холодной водой;

в) сушка труб.

окончательная приварка штуцерных и фланцевых элементов соединений.

Зачистка сварных швов.

Продувка труб воздухом.

Испытания труб на прочность.

Химическая очистка.

Промывка труб в цехе.

Глушение и пломбировка труб.

Погрузка на заказ.

Предварительный монтаж труб и арматуры.

Окончательный монтаж.

2.4.2 Разработка графика изготовления и монтажа трубопроводов системы ОСГ при использовании соединений GS-GYDRO

Снятие шаблонов.

Изготовление труб:

а) резка, торцовка труб снятие фасок;

б) отбортовка труб на угол 37?;

в) гибка труб;

Нанесение технологической изоляции.

Погрузка на заказ с проверкой предварительного монтажа.

Выгрузка с заказа.

Испытания труб на прочность.

Химическая очистка.

Промывка труб в цехе.

Глушение и пломбировка труб.

Погрузка на заказ.

Предварительный монтаж труб и арматуры.

Окончательный монтаж.

Таким образом, можно сделать вывод:

1. Применение соединений GS-GYDRO позволяет существенно сократить время изготовления трубопроводов, в связи с тем, что отпадает необходимость в операциях связанных с приваркой штуцерных и фланцевых элементов соединений.

2. Возможна замена сварных соединений на заказе на соединения GS-GYDRO, что также позволяет сократить и удешевить время монтажа системы гидравлики на заказе.

3. Сокращается время затрачиваемое на промывку труб в цехе и на заказе, так как не происходит такого загрязнения труб которое возможно при приварке штуцерных и фланцевых элементов соединений.

2.5 Анализ возможности применения трубопроводов систем гидравлики с использованием соединений GS-HYDRO

Наиболее оптимальным видом соединения в трубопроводах системы гидравлики может служить соединение «ГС-Хюдро» .

Это соединение не требует сварки, из чего следует, что отпадает необходимость в операциях по подготовке концов труб к сварке, зачистке сварных швов и околошовных зон, а также механической обработке контактных поверхностей фланцев и выполнению на них уплотнительных канавок.

В данном соединении в качестве уплотнительного элемента используется эластичный материал, состоящий из бутадиен-нитрильных каучуков, способный к перераспределению своей массы в зависимости от направления воздействия на него деформирующих сил, которые могут возникать от вибрации корпуса, работы механизмов, тепловых перепадов и т. п. Использование прокладок из БНК возможно в гидравлике и различных маслах до температуры 200єС, при дальнейшем повышении температуры происходит ухудшение эластичности и повышение хрупкости.

В большинстве соединений используются муфты самых разнообразных конструкций, которые помимо своего основного назначения — соединять трубы друг с другом — выполняют функции стопорных элементов. Для этого предусматриваются различные пробки и выступы.

Диапазон давлений транспортируемых сред, на которое рассчитаны трубопроводы с данным видом соединения от 1,6 до 42 МПа, охватывает практически всю гамму систем общесудового назначения — дифферентную, осушения, водоотливную, противопожарную, грузовую, топливную, гидравлики и т. д.

Используемые для сборки таких соединений болты, хоть и имеют несколько большую длину, однако их количество, как правило, вдвое меньше применяемых во фланцевых узлах. Это положительно сказывается на продолжительности и качестве монтажа трубопроводов. Многие зарубежные фирмы уже применяют данные соединения для трубопроводов фланцевого и штуцерного ряда диаметром 15—400 мм, причем для труб, изготовленных из самых различных материалов.

К недостаткам этих соединений можно отнести большое количество комплектующих деталей, которые, в свою очередь, имеют сложную конструкцию. А это значит, что их изготовление удорожается, сами же муфты выпускают с использованием метода литья либо механической обработки. И то, и другое также увеличивает себестоимость изделий. Следует отметить и тот факт, что многие муфты изготавливают с высокой степенью точности, следовательно, для них требуются трубы с минимальной овальностью поперечного сечения. Кроме указанных недостатков, следует также отметить невысокий предел теплостойкости каучука, из которой выполняются уплотнительные элементы (прокладки). Это сдерживает более широкое использование таких узлов, например, для подачи пара.

Однако в целом данные типовые конструкции соединений являются более совершенными в сравнении с традиционными, но применяемыми приварными фланцами и штуцерами. Они обеспечивают более высокую надежность и работоспособность трубопроводов в процессе их эксплуатации на судах.

Преимущества GS-HYDRO безсварных систем трубопроводов:

1) Время монтажа трубопроводов может быть сокращено на 60−70% по сравнению со сваркой.

2) Количество сварщиков 5−6 разрядов сокращается, так как сокращается количество сварных соединений.

3) Рентгеноконтроль безсварных соединений GS-HYDRO не требуется.

4) Поскольку нет сварки, достигается важное преимущество для гидравлических систем — это чистота системы гидравлики, а значит гарантия работы механизмов.

5) Необходима лишь незначительная промывка гидравлических систем, так как трубы и соединения заранее обеспечивают чистоту системы.

6) Все гидравлические трубопроводные системы, трубы и компоненты могут быть поставлены предварительно испытанными, что опять же сокращает время монтажа, так как нет необходимости в специальных испытаниях на построечном месте.

5) Любые возможные модификации и изменения в трубопроводах могут быть сделаны быстро и «безболезненно» с использованием других трубопроводных компонентов GS-HYDRO.

6) Не нужна очистка сварных швов.

7) Возможна разборка соединений.

8) Оба фланца одной пары одинаковы.

9) Соединение всегда плотное, поскольку давление только увеличивает его плотность.

10) Размеры фланцев оптимально малы — трубопровод облегчается.

11) Легко монтировать звукоизолирующие и газонепроницаемые переборочные стаканы.

12) Конструкции соединений способны в отличие от приварных компенсировать осевые и угловые перемещения, и допускает монтаж с некоторой несоосностью стыкуемых труб.

13) Принцип уплотнения соединений GS дает возможность улучшить виброакустические характеристики трубопровода и повысить его надежность при эксплуатации.

14) Диапазон давлений транспортируемых сред охватывает практически всю гамму систем общесудового назначения.

15) Меньшее количество болтов, в 2 раза как минимум, чем у приварных фланцев.

16) Система GS ремонтнопригодна, протечки легко устранимы.

17) Отход от принципа уплотнения элементов по опорной поверхности и переход на уплотнение по окружности концов труб.

18) Легко выполняются любые изменения и модификации в проекте.

19) Требуется минимум рабочей силы.

20) В ряде случаев GS-системы исключают и удешевляют монтаж сложных по конструкции сальниковых и сильфонных компенсаторов.

21) GS-трубопроводная система проста и доступна, она помогает проектантам выполнить полный чертеж и определить спецификационные материалы в наиболее короткие сроки.

22) Скорость монтажа трубопроводов GS силами двух рабочих в несколько раз превышает скорость монтажа трубопроводов со штуцерными и фланцевыми соединениями.

Исходя, из вышесказанного можно сделать вывод:

1. Основной особенностью рассмотренных новых узлов труб является отсутствие приварных элементов;

2. Очевидна тенденция отхода от принципа уплотнений по опорной поверхности и переход на уплотнение по окружностям концов труб;

3. В качестве прокладок в большинстве соединений используется эластичный материал на основе каучука и других материалов;

4. Рассмотренные конструкции соединений способны, в отличие от фланцевых и штуцерных, компенсировать осевые и угловые смещения и допускают монтаж с некоторой несоосностью стыкуемых труб;

5. При монтаже (сборке) труб в таких соединениях применяется примерно вдвое меньше крепежных деталей, (болтов, шпилек, гаек), что не только сокращает время монтажа, но и облегчает его;

6. Принцип уплотнения таких соединений дает возможность улучшить виброакустические характеристики трубопровода и повысить его надежность при эксплуатации.

2.6 Разработка типового технологического процесса изготовления и монтажа трубопроводов гидравлики с использованием соединений GS-GYDRO

2.6.1 Изготовление трубопроводов гидравлики при использовании соединений GS-HYDRO

При изготовлении труб будут выполняться следующие операции:

а) снятие шаблонов;

б) изготовление труб;

в) наживление фланцев GS-HYDRO;

г) обработка концов труб (отбортовка на угол 37°, торцовка);

д) погрузка на заказ, проверка предварительного монтажа без сдачи ОКК;

е) испытание на прочность, химическая очистка со сдачей ОКК;

ж) изоляция труб резиной;

з) промывка в цехе;

и) погрузка на заказ, предварительный монтаж со сдачей ОКК, окончательный монтаж);

При трассировке должны учитываться следующие факторы:

а) величины зазоров между трубопроводами будут определяться согласно необходимым расстояниям для установки соединения;

б) соединения должны располагаться на расстоянии не менее 20 мм. от погиба;

в) монтажные соединения располагаются исходя из удобства их контроля с учетом последовательности монтажа в данном районе;

Операции связанные со снятием шаблонов, изготовлением, гибкой труб при использовании соединений GS-HYDRO не изменятся, а подготовка их стыков к сварке, зачистка внутренней и наружной поверхностей под сварку будет не нужна.

После резки перед снятием фасок должна выборочно контролироваться перпендикулярность торцов труб и образующей, причем допустимый зазор может быть до 1,5 мм. (0,5 мм. в штуцерных соединениях).

После снятия фасок, трубы необходимо продуть сжатым воздухом с целью удаления из внутренней полости загрязнений.

До того как будет произведена отбортовка, необходимо насадить на трубу фланцы соединения.

Перед погрузкой труб на заказ должно быть проверено состояние стыкуемых кромок труб, отсутствие заусенцев и повреждений на концах труб.

Трубы из нержавеющей стали после подгонки на заказе, необходимо обезжирить, промыть горячей и холодной водой, просушить.

У изготовленных труб должна иметься документация, подтверждающая:

а) окончательную приемку труб в цехе;

б) марку материала, номер плавки и партии;

в) наличие клейма ОТК на входящих деталях, поступивших от цехов-поставщиков.

После окончательного изготовления все трубы испытываются на прочность гидравлическим давлением, указанным в чертежах.

Прошедшие гидравлические испытания трубы подлежат химической обработке. Трубы из спецсплавов необходимо защищать от механических повреждений, прижогов, брызг электросварки, повреждений при транспортировке — технологической изоляцией. Технологическая изоляция наносится на трубы, после гибки. В качестве защитного материала может применяться поливинилхлорильная пленка. Трубы, прошедшие химочистку глушатся внутренними и наружными заглушками и пломбируются. Трубы водяного трубопровода системы гидравлики должны изолироваться пробковыми скорлупами. После нанесения на трубы всех требуемых слоев покрытия, кромки должны быть обрезаны и загерметизированны герметиком марки «У-30М». Внутренние поверхности труб, которые не промываются на заказе, должны промываться в цехе путем циркуляции рабочей среды, нагретой до температуры 40−70°С.

Трубы промываются жидкостью ПГВ и маслом МВП на соответствующих стендах в следующей последовательности:

а) промывка через фильтры грубой и тонкой очистки в течение 10 минут со сдачей ОКК;

б) промывка через контрольный фильтр в течение 10 минут со сдачей ОКК. Чистота труб после контрольной промывки определяется по состоянию отстойника фильтров, в котором должно быть не более 30 мелких пылевидных частиц загрязнений. Чистота фильтров контролируется визуально.

2.6.2 Монтаж трубопроводов гидравлики при использовании соединений GS-HYDRO

Перед погрузкой оборудования на заказ должно быть проверенно:

1) наличие документов, удостоверяющих приемку оборудования после ремонта или изготовления;

2) сохранность глушения;

3) комплектность состояния оборудования;

4) расконсервацию наружных поверхностей гидрооборудования;

5) срок консервации;

6) срок годности РТИ;

7) испытание амортизаторов;

8) маркировка;

9) готовность фундаментов.

Технологические прокладки в соединениях устанавливаются непосредственно при монтаже трубопроводов.

Внутренние заглушки снимаются при окончательном подсоединении труб к гидрооборудованию.

Монтаж оборудования и сборочных единиц выполнять по технологической инструкции.

Транспортирование труб и арматуры для монтажа осуществляется в контейнерах.

Установка гидрооборудования выполняется на штатные подготовленные фундаменты.

Сборочные монтажные единицы устанавливаются на заказ в собранном заглушенном виде.

Монтаж оборудования предъявляется ОТК и заказчику.

Подготовка арматуры к монтажу.

Перед погрузкой труб на заказ представитель ОТК должен проверить документы, удостоверяющие их приемку после изготовления.

Трубы должны быть заглушены, пломбированы, иметь маркировочную бирку.

Поступающие на монтаж фланцевые соединения GS-GYDRO должны иметь документы, удостоверяющие их приемку после изготовления.

Прокладки, используемые во фланцевых соединениях GS-GYDRO, изготовляются из каучука в связи с чем должны иметь документы определяющие срок их годности.

Перед началом монтажа трубопроводов необходимо:

1) установить гидрооборудование системы и исполнительные механизмы;

2) отремонтировать стаканы и вварыши;

3) прочистить внутреннюю поверхность стаканов и вварышей, консервировать их рабочей жидкостью (кроме стаканов, подготовленных под сварку), глушить внутренними и наружными заглушками, пломбировать.

Трубы, поступающие на монтаж сварными узлами, должны иметь документацию о прохождении, контроля сварных швов.

Перед сборкой трубопровода ОКК должен проверить наличие заглушек и пломб на трубах.

Трубы без заглушек или с сорванными пломбами на монтаж не допускаются.

При монтаже труб, арматуры, гидрооборудования, запрещается оставлять их не заглушенными.

Сборку соединений GS-GYDRO выполнять в последовательности:

I) протереть салфетками заглушки и поверхности соединений, прилегающие к ним;

2) снять заглушки;

3) протереть чистой батистовой салфеткой уплотнительные и резьбовые поверхности деталей соединения;

4) проверить сохранность уплотнительных поверхностей и деталей соединения;

5) осмотреть прокладку, установить в соединение;

6) смазать резьбу, болтов технологической смазкой;

7) собрать соединение:

а) вставить в трубы центрирующие вставки вместе с уплотнительным кольцом;

б) состыковать фланцы;

в) вставить во фланцы болты и произвести обжатие соединения.

8) выполнить окончательную затяжку гаек ключом с целью уплотнения соединений.

При сборке соединений трубопровода с исполнительными механизмами, отключаемыми при промывке, внутренние заглушки не снимать. В соединения установить технологические прокладки.

Забойные трубы подгонять и монтировать после окончательного монтажа, труб основной трассы и закрепления их штатными подвесками.

Не реже одного раза в неделю служба ОТК должна контролировать состояние технологической изоляции на трубах.

Перед началом сварочных работ связанных с монтажом подвесок на заказе необходимо проверить качество защиты этих труб.

Окончательный монтаж трубопроводов начинается с электроизолирующих разъемных соединений (ЭИРС) после предъявления службе технического контроля предварительного монтажа трубопровода в целом.

В процессе сборки и испытаний электроизолирующих соединений осуществлять операционный и приемочный контроль электроизоляции соединений.

Операционный контроль должен осуществляться в процессе изготовления и монтажа ЭИРС, иметь целью выявлений и устранение причин отказов.

Защитная технологическая изоляция снимается с труб после окончания всех монтажных, сборочных и сварочных работ в данном районе помещения с разрешения службы технического контроля.

При контроле качества сборки соединений GS-GYDRO и окончательном монтаже необходимо выборочно проверить:

1) соосность труб — путем состыковки фланцев;

2) зазор между уплотнительными поверхностями соединений. Зазор более толщины штатной прокладки, не устраняемый усилием рабочего, не допускается;

3) отклонение от параллельности уплотнительных поверхностей соединений GS-GYDRO, которое определяется по обжатию штатной прокладки и не должно превышать для труб Ду >15 — 0.5 мм.

При контрольной разборке соединений принять меры предосторожности, исключающие загрязнение внутренней поверхности труб и, оборудования.

Монтаж трубопровода предъявить ОТК и заказчику.

Испытание соединений GS-GYDRO на прочность производить рабочей средой согласно техническим требованиям монтажных чертежей, по отдельным участкам трубопровода.

При прохождении магистральных труб через несколько помещений, испытание соединений GS-GYDRO на трубах производить в целом по всем помещениям.

При достижении давления 0,1 МПа (I кгс/см) дальнейшее повышение давления выполнять ступенями 30, 75, 100% от пробного давления. На каждой ступени должна быть выдержка не менее 2 мин. на промежуточных ступенях и не менее 10 минут на последней.

Участок может считаться выдержавшим испытания, если на стыках соединения отсутствуют протечки, каплеобразования, отпотевания. Герметичность проверяется осмотром и протиркой батистовой салфеткой. Падение давления по манометрам не допускается.

После испытаний жидкость из труб сливается в мягкие контейнеры.

Участки разъемных соединений GS-GYDRO, на которых обнаруживаются дефекты, подлежат исправлению:

— производится стравливание давления, разборка соединения, проверка целостности прокладки, повторная сборка соединения.

Гидравлические испытания трубопроводов на прочность предъявляются ОКК.

Главное отличие данного типового технологического процесса монтажа и изготовления трубопроводов гидравлики заключается в следующем:

а) отсутствует необходимость в операциях по подготовке концов труб к сварке, зачистке сварных швов и околошовных зон, а также механической обработке контактных поверхностей фланцев и выполнению на них уплотнительных канавок.

б) отсутствуют работы связанные с приваркой штуцеров и фланцев.

в) не требуется рентгеноконтроль соединений GS-HYDRO.

г) не нужна очистка сварных швов.

д) поскольку нет сварки, достигается важное преимущество — это чистота системы гидравлики, а значит значительное снижаются затраты времени на окончательную промывку системы, и соответственно повышается гарантия работы механизмов.

3. Технологическая часть

3.1 Разработка типового технологического процесса монтажа трубопроводов системы ОСГ с применением соединений GS-GYDRO

Перед погрузкой оборудования на заказ необходимо проверить:

а) наличие документов, удостоверяющих приемку оборудования после ремонта или изготовления;

б) сохранность глушения отверстий и наличие пломб;

в) комплектность состояния оборудования визуальным осмотром;

г) расконсервацию наружных поверхностей гидрооборудования;

д) срок консервации, внутренние полости гидрооборудования переконсервировать, если срок консервации истекает раньше намеченного срока заполнения системы рабочей средой.

Для электронасосов проверить совпадение консервирующей среды с рабочей, при различии — заменить на рабочую среду;

е) срок годности резинотехнических изделий. Испытание амортизаторов насосной установки под статической нагрузкой;

ж) маркировку;

з) готовность фундаментов.

Примечания:

1) При замене консервирующего масла на рабочую среду, слив масла производить до тех пор, пока оно не перестанет сливаться струёй, после чего залить рабочую жидкость.

2) В электронасосах разрешается замену сред производить в период заполнения системы рабочей жидкостью.

3) Если консервирующей средой фильтров была среда отличная от масел АУ, АУП, выполнить их очистку по инструкции «Демонтаж механизмов, оборудования и арматуры. Очистка перед дефектацией и перед сборкой» 000.291.25.00.01.

Для исключения слива консервирующей среды при изготовлении, подгонке труб к гидрооборудованию внутренние заглушки из соединений данного оборудования не снимать. В соединениях установить технологические прокладки.

Снимать внутренние заглушки при окончательном подсоединении труб к гидрооборудованию.

Монтаж оборудования и сборочных единиц выполнять согласно технологической инструкции, соблюдая требования монтажных чертежей.

Транспортирование труб и арматуры для монтажа осуществлять в контейнерах.

Установку гидрооборудования выполнять на штатные подготовленные фундаменты.

В случае погрузки рамы насосной станции по частям руководствоваться технологическими указаниями «Рамы под насосы и насосно-аккумуляторную установку. Сборка и сварка» 920−71.711−117.

Сборочные монтажные единицы (блоки ГЭМ, блоки фильтров, узел монтажный АСГ) устанавливать на заказ в собранном заглушенном виде.

При необходимости допускается разборка монтажных узлов на части.

При монтаже насосной станции упорные амортизаторы устанавливать не ранее, чем через двое суток после перевода массы узла на опорные амортизаторы.

Монтаж оборудования предъявить ОТК и заказчику.

Гидрораспределители, ПГА, ЭНА после монтажа закрыть чехлами из негорючей ткани.

При подготовке арматуры к монтажу выполнить требования п. 2.1−2.3.

Арматуру размещать при монтаже на старые места с учетом удобств ее обслуживания.

Перед погрузкой труб на заказ представитель ОТК должен проверить документы, удостоверяющие их приемку после ремонта или изготовления.

Трубы должны быть заглушены, пломбированы, иметь маркировочную бирку.

Трубы из спец. сплава поступают на заказ с нанесенной технологической изоляцией

Внутреннюю поверхность шлангов промыть рабочей жидкостью согласно требованиям ОСТ 54.5599.

Поступающие на монтаж фланцевые соединения GS-GYDRO должны иметь документы, удостоверяющие их приемку после изготовления.

До начала монтажа труб необходимо:

1) установить гидрооборудование системы и исполнительные механизмы;

2) отремонтировать стаканы и вварыши.

Внутреннюю поверхность стаканов и вварышей, перед присоединением к ним труб, очистить от загрязнений протиркой батистовыми салфетками.

Контроль качества очистки стаканов и вварышей осуществлять визуально и по чистоте батистового тампона после протаскивания его через стакан или вварыш.

Тампон не должен иметь видимых частиц загрязнений. Сероватый натир от металла на тампоне не считается браковочными признаком.

Очищенные стаканы, вварыши консервировать рабочей жидкостью (кроме стаканов, подготовленных под сварку).

Глушить внутренними и наружными заглушками, пломбировать.

Трубы, поступающие на монтаж сварными узлами, должны иметь документацию о прохождении, контроля сварных швов.

Перед сборкой участка трубопровода служба ОТК должна проверить наличие заглушек и пломб на трубах и гидрооборудовании к которому будут подсоединяться трубы.

Трубы без заглушек или с сорванными пломбами на монтаж не допускаются, и должны быть отправленны на повторную промывку в цех.

Запрещается оставлять не заглушенными отверстия труб, арматуры, гидрооборудования, при перерывах монтажных работ.

Сборку соединений GS-GYDRO трубопроводов ОСГ выполнять в последовательности:

1) протереть салфетками заглушки и поверхности соединений, прилегающие к ним;

2) снять заглушки;

3) протереть чистой батистовой салфеткой уплотнительные и резьбовые поверхности деталей соединения;

4) проверить сохранность уплотнительных поверхностей и деталей соединения;

5) осмотреть прокладку, установить в соединение;

6) смазать резьбу, болтов технологической смазкой;

7) собрать соединение:

а) вставить в трубы центрирующие вставки вместе с уплотнительным кольцом;

б) состыковать фланцы;

в) вставить во фланцы болты и произвести обжатие соединения.

8) выполнить окончательную затяжку гаек ключом с целью уплотнения соединений.

При сборке соединений трубопровода с исполнительными механизмами, отключаемыми при промывке, внутренние заглушки не снимать. В соединения установить технологические прокладки.

Забойные трубы подгонять и монтировать после окончательного монтажа труб основной трассы и закрепления их штатными подвесками.

Окончательный монтаж трубопроводов следует начинать с электроизолирующих разъемных соединений (ЭИРС) после предъявления службе технического контроля предварительного монтажа трубопровода в целом.

В процессе сборки и испытаний электроизолирующих соединений осуществлять операционный и приемочный контроль электроизоляции соединений.

Операционный Контроль должен осуществляться в процессе изготовления и монтажа ЭИРС, иметь целью выявлений и устранение причин отказов.

Поиск и устранение повреждений электроизоляции ЭИРС выполнять согласно разделу ОСТ В5Р.5515.

Приемочный контроль должен выполняться после окончания монтажа трубопровода в целом в сухом и влажном состоянии ЭИРС.

ЭИРС в сборе покрыть шпатлевкой ЭП-755, ЭП-43 с последующим нанесением герметика по РД 5.9656.

ЭИРС должны обладать герметичностью — отсутствием протечек и электрическим сопротивлением в сухом состоянии (до заполнения системы) — не менее 10 кОм, во влажном состоянии (после гидравлических испытаний) не менее 10 кОм.

В сухом состоянии выполнять контроль электрических параметров ЭИРС путем измерения сопротивления изоляции соединений приборами типа мегомметр М1102/1.

Измерительный прибор подключать к фланцу соединения GS-GYDRO и к корпусу проводниками сечением от I до 2,5 мм и длиной, соответственно, до 25 или до 70 м.

При подключении прибора обеспечить надежный контакт по металлу между измерительными проводниками и контролируемыми деталями, для чего зачистить участок размером 10×10 мм.

Во влажном состоянии (после гидравлических испытаний) выполнить контроль отсутствия контакта по металлу и выполнить качественную оценку узлов разъединения. Контроль выполнять методом амперметра-омметра-вольтметра прибором типа Ц4314.

Годность ЭИРС должна определяться по ОСТ В5Р.5515.

Защитную технологическую изоляцию снимать с труб из спецсплава после окончания всех монтажных, сборочных и сварочных работ в данном районе помещения с разрешения службы технического контроля.

При контроле качества сборки разъемных соединений GS-GYDRO забойных труб при окончательном монтаже выборочно проверить:

1) соосность труб — путем состыковки фланцев;

2) зазор между уплотнительными поверхностями соединений. Зазор более толщины штатной прокладки, не устраняемый усилием рабочего, не допускается;

3) отклонение от параллельности уплотнительных поверхностей соединений GS-GYDRO, которое определяется по обжатию штатной прокладки и не должно превышать для труб Ду >15 — 0.5 мм.

При контрольной разборке соединений принять меры предосторожности, исключающие загрязнение внутренней поверхности труб и, оборудования.

Монтаж трубопровода предъявить ОТК и заказчику.

4. Экономическая часть

4.1 Организация работ на монтажном участке

4.1.1 Характеристика участка Производственным участком называют объединенную по тем или иным признакам группу рабочих мест, выделенную в самостоятельную административную единицу и возглавляемую мастером. Вспомогательные участки создаются по предметному или технологическому признаку. По предметному признаку формируются, например, участки изготовления секций днища корпуса судна, участки монтажа механизмов; по технологическому признаку — участки тепловой резки листов стали, окрасочных работ, сварки и т. д.

Цех имеет линейную систему управления с прямым подчинением мастеров и начальников служб начальнику цеха.

Для монтажного участка характерен комплексно — бригадный метод работы при сдельно — премиальной оплате труда. Все рабочие проходят инструктаж и должны быть аттестованы к проведению данных работ. Ответственным за проведение работ является производственный мастер.

Бригада возглавляется бригадиром, который относится к категории рабочих и работает наравне с другими членами бригады. Бригада приступает к очередному производственному заданию только при наличии полного комплекта комплектующих деталей, организованного энергоснабжения, подготовленных подъемно-транспортных операций, изученных условий выполнения заданного технологического процесса, рабочего наряда на оплату и стимулирование труда.

Высокое качество монтажа обеспечивается наличием технического контроля (входной, пооперационный, приемочный) на всех стадиях технологического цикла, а также проведением ежегодной аттестацией рабочего персонала квалификационной комиссией.

Обеспечение контроля качества работ осуществляется последовательно производственным мастером, мастером ОТК. Приемка выполнения работ по каждой из операций осуществляется оформлением извещений вышеуказанными должностными лицами.

Предусмотрено материальное стимулирование работников производственного участка, работников службы технического контроля в виде выплаты премий за качество выполненных работ.

При проведении работ по монтажу рекомендуется бригадная форма организации труда со сдельно-премиальной оплатой по конечным результатам. размер премии рассчитывается исходя из заработной платы сдельщика с учетом общего процента премии, предусмотренного положениями о премировании.

Нормирование оплаты труда определяется разрядом работ в соответствии с «тарифно-квалификационным справочником», тарифной сеткой и нормой времени на выполнение данных работ. Тарифная ставка для выполнения работ по изготовлению трубопроводов гидравлики составляет — 9,57 руб./час, по монтажу системы гидравлики — 10,05 руб./час.

4.1.2 Организация и оплата труда персонала Первичной структурной единицей производственного участка принято считать рабочее место, где работает бригада рабочих или отдельные рабочие. Так, на предприятии существуют различные формы организации труда: бригадные и индивидуальные.

В производственных объединениях и на предприятиях судостроительной промышленности применяются сдельная и повременная формы оплаты труда. Заработная плата рабочему или бригаде при сдельной форме начисляется в зависимости от количества изготовленной продукции или выполненного объема работ. При повременной оплате труда заработная плата рабочему начисляется в зависимости от фактически отработанного времени и установленной тарифной ставки, которая определяет размер оплаты труда в единицу времени. Для рассматриваемого участка сдельная форма оплаты труда является более рациональной. При сдельной форме оплаты труда рабочие заинтересованы в скорейшем окончании работ, по возможности увеличивая объем выполняемых операций.

Сдельная форма оплаты труда имеет ряд систем:

— простую сдельную;

— сдельно-премиальную;

— сдельно-прогрессивную;

— косвенную;

— аккордную.

Простая сдельная оплата труда материально не заинтересовывает рабочих в улучшении показателей работы участка и цеха в целом. Сдельно-прогрессивная форма применяется в исключительных случаях, когда необходимо на каком-либо производственном участке ускорить темп работы. Косвенная оплата применяется, как правило, в тех случаях, когда бывает трудно учесть выполненный объем работ рабочих, занятых обслуживанием основных технологических процессов. При аккордной системе оплата производится не за каждую работу, а за большой комплекс работ. Очевидно, что в данном случае наиболее употребляемой является сдельно-премиальная оплата труда, при которой рабочему сверх прямого сдельного заработка в случае достижения определенных показателей выплачивается премия. В общем случае размер премии рассчитывается исходя из заработной платы сдельщика с учетом общего процента премии, предусмотренного положениями о премировании. Сдельно-премиальная система относится к числу наиболее распространенных систем оплаты труда в судостроении.

При проведении работ по изготовлению и монтажу трубопроводов гидравлики рекомендуется бригадная форма организации труда со сдельно-премиальной оплатой по конечным результатам. Предусматривается односменный режим работы.

4.2 Определение необходимой численности персонала

4.2.1 Действительный месячный фонд рабочего времени где:

Fг — число календарных дней в году, принимаем равным 365 дней;

Fвых — число дней в году, выпавших на выходные, принимаем 104 дня;

Fпразд — число дней в году, выпавших на праздничные, принимаем 10 дней;

Fотп — число дней отпуска, принимаем в среднем 50 дней;

Траб — продолжительность рабочей смены, принимаем равной 8 часов.

Получаем:

4.2.2 Расчётная численность производственных рабочих

где:

Тi — трудоёмкость на изготовление и монтаж трубопроводов, принимаем равной 20 698 н/ч;

Q — месячную программу, принимаем 0,05%;

Kb — коэффициент выполнения норм времени, принимаем Кв=1,15.

Получаем: Nраб = 6,7

Принимаем Nраб = 7 человек.

Количественная структура работников производственного участка, задействованных при данных работах, определяется из сложившихся на предприятии соотношений:

руководитель работ — мастер производственного участка -1 человек; вспомогательные рабочие — Nвсп = 0,25· Nраб = 0,25· 7=1,75;

Принимаем Nвсп=2 человека.

Таким образом, выполнение месячной программы по изготовлению и монтажу трубопроводов гидравлики обеспечивается 9-ю работниками.

4.3 Расчет себестоимости работ по изготовлению и монтажу трубопроводов ситемы ОСГ

Себестоимость — это сумма всех денежных затрат предприятия, связанных с производством и реализацией продукции, или с монтажом, ремонтом деталей, оборудования и систем.

Себестоимость является показателем производственно-хозяйственной деятельности предприятия, отражающей уровень производительности труда, состояние организации производства, степень использования основных и оборотных фондов.

Схема формирования себестоимости показана на рис. 4.1.

Затраты на производство на предприятии делятся на две основные группы: производственные затраты и внепроизводственные.

Производственные затраты делятся на цеховые и общепроизводственные.

Косвенные затраты включают в себя расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, цеховые расходы и т. п. В зависимости от объёма производства, эти затраты делят на условно-переменные (расходы на топливо и энергию для технологических целей, текущий ремонт оборудования и т. п.) и условно-постоянные (заработная плата аппарата управления, амортизация зданий, сооружений и инвентаря, расходы на отопление, освещение, охрану труда и т. д.)

Рисунок.4.1 — Схема формирования себестоимости.

4.3.1 Расчёт заводской себестоимости выполнения работ по изготовлению и монтажу трубопроводов системы ОСГ с использованием ШТС

Таблица 2.2

4.3.2 Расчёт себестоимости выполнения работ по изготовлению и монтажу трубопроводов системы ОСГ с применением соединений GS-GYDRO

Таблица 2.2

Таким образом, проведя сравнение изготовления и монтажа трубопроводов системы ОСГ с применением соединений GS-GYDRO и с применением ШТС, можно сделать вывод: использование соединений GS-GYDRO позволяет сократить себестоимость выполнения работ на 561 876,79 рублей

5. Техника безопасности и охрана окружающей среды

5.1 Техника безопасности при монтаже трубопроводов системы гидравлики

Монтажные работы должны выполняться в соответствии с проектом производства работ.

При монтаже трубопроводов на судне, находящемся на стапеле или на плаву, когда трасса трубопровода проходит под палубой или высоко по переборке не разрешается работать на приставных лестницахстремянках или на не закрепленных подставках. В этом случае необходимо устраивать леса, которые должны быть рассчитаны на допустимую нагрузку с учетом массы материалов. Настил лесов должен быть плотным и закрепленным. Нельзя оставлять на лесах и переборках инструмент и не закрепленные предметы. Не допускается работа нескольких человек по одной вертикали — один ниже другого. Люки и горловины при работе должны быть ограждены.

Временное крепление труб и арматуры при монтаже случайными материалами, веревками, проволокой не допускается. Необходимо применять проверенные стальные и пеньковые тросы.

При сборке и разборке фланцевых соединений следует учитывать упругие свойства труб, так как при снятии болтов труба может спружинить и нанести травму. Категорически запрещается входить с открытым огнем в отсеки, цистерны и другие помещения, где хранятся горючие вещества.

Спускаться в отсеки, резервуары и цистерны, в которых выделяются вредные газы, можно только после их вентиляции в присутствии ответственного представителя цеха (обеспечивающего), строителя, а иногда и инженера по технике безопасности. В этом случае работу выполняют два проинструктированных рабочих, один из них должен находиться вне резервуара и наблюдать за работающим внутри. На рабочего, находящегося внутри, надевают прочный пояс с веревкой, свободный конец которой находится у наблюдающего.

Для освещения рабочих мест нужно пользоваться переносной электрической лампой напряжением не более 36 В, а при работе в закрытых отсеках — лампой напряжением не выше 12 В. При этом провод должен быть с резиновой изоляцией, а лампа иметь защитную сетку.

К самостоятельной работе по производству монтажных работ допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование и обучение, имеющие удостоверение на право производства этих работ.

Перед началом работы провести инструктаж на рабочем месте. В дальнейшем периодический инструктаж проводить не реже одного раза в три месяца.

Слесарь монтажник должен работать в спецодежде и спецобуви, в защитной каске.

Монтажные работы выполнять исправным слесарным инструментом, который следует содержать в чистоте и порядке, хранить и переносить в специальных инструментальных ящиках. Применять инструмент при работе следует по назначению. Инструмент должен быть прочно насажен на рукоятку. Набор гаечных ключей должен строго соответствовать размерам болтов и гаек. Применение гаечных ключей с изношенным зевом не допускается, как и не допускается наращивание ключей.

При работе с электроинструментом напряжением до 220 вольт применять индивидуальные средства: диэлектрические перчатки, калоши, диэлектрический коврик, очки.

Во время работы корпус электроинструмента должен быть надежно заземлен; при появлении на корпусе напряжения (бьет) следует немедленно прекратить работу. При работе с электроинструментом необходимо следить за исправностью изоляции токоподводящего провода и оберегать его от трения об острые углы, от перекручивания и петления, от зажима разными предметами и инструментом, от пересечения с металлическими предметами.

Лебедки, домкраты, электрические и ручные тали и другие механизмы перед пуском в эксплуатацию и в дальнейшем через каждые 12 месяцев должны проходить техническое освидетельствование.

Перед работой каждому монтажнику необходимо пройти инструктаж по пожарной безопасности, ознакомиться с пожарным инвентарем и средствами тушения.

Изучить средства пожаротушения и уметь применять их при необходимости.

При проведении работ по ремонту и монтажу систем гидравлики на работающих могут воздействовать опасные и вредные производственные факторы:

1) производство работ с применением различного инструмента и приспособлений в условиях стесненного и непостоянного места;

2) движущиеся машины и механизмы, передвигающиеся изделия и оборудование при проведении погрузочно-разгрузочных и такелажных работ;

3) повышенный уровень ультрафиолетового излучения и повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека, при электросварочных работах;

4) токсичные компоненты органических растворителей, действующие на работающих через дыхательные пути, кожный покров, слизистые оболочки органов зрения и обоняния;

5) создание избыточного давления, срыв заглушек и выброс струи жидкости под давлением при проведении промывки, гидравлических и пневматических испытаниях;

6) повышенная запыленность воздуха рабочей зоны, повышенный уровень шума, повышенный уровень вибрации при работе с пневматическим инструментом.

Жидкость ПГВ ГОСТ 25 821, применяемая при промывках и испытаниях, и ее пары нетоксичны, пожаробезопасны и вредного действия на окружающую среду и работающих не производят. Попадание жидкости на незащищенную кожу никаких последствий не вызывает. При случайных разливах жидкость ПГВ убирать ветошью.

Спирт этиловый ГОСТ 17 299, применяемый для обезжиривания поверхностей стыкуемых деталей перед сваркой, легковоспламеняющаяся жидкость, относится к веществам 4-го класса опасности. Температура вспышки 130 °C, предельно допустимая концентрация паров спирта в воздухе 1000 мг/мі.

Аргон газообразный ГОСТ 10 157, применяемый при сварке трубопроводов, нетоксичен и невзрывоопасен, тяжелее воздуха.

Уайт-спирит (нефрас 155 200) ГОСТ 3134-легковоспламеняющаяся жидкость, относится к веществам 4-го класса опасности с предельно допустимой концентрацией в воздухе рабочей зоны 300 мг/мі. При вдыхании возникает головная боль, раздражение слизистых оболочек, при действии на кожу вызывает дерматиты, пузырьковые экземы.

Требования к персоналу, допускаемому к выполнению работ по ремонту и монтажу систем:

1. Производственный персонал, допускаемый к участию в производственном процессе должен:

а) пройти предварительные при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры, и не иметь медицинских противопоказаний для выполнения работ, определенными производственными обязанностями;

б) пройти соответствующие профилю и объему выполняемых работ, обучение и аттестацию;

в) пройти инструктаж по технике безопасности и производственной санитарии;

г) пройти, соответствующее профилю выполняемых работ, обучение и инструктаж по пожарной безопасности;

д) пройти обучение и инструктаж по правильному пользованию средствами индивидуальной защиты.

2. Производственный персонал обязан не допускать возникновения травмоопасных ситуаций в процессе деятельности; при обнаружении и возникновении подобных ситуаций немедленно принять меры к их устранению.

3. Рабочих, участвующих в работе по монтажу, промывке и испытаниям, инструктировать в объеме действующих на предприятии инструкций:

а) о размещении арматуры и заглушек;

б) о способах удаления воздуха из трубопроводов;

в) о порядке и последовательности проведения работ.

4. Рабочих, выполняющих электросварочные работы в среде аргона, инструктировать, что выполнять работы только при наличии следующих условий:

а) при непрерывной работе приточно-вытяжной вентиляции, исключающей возможность появления кислородной недостаточности б) при наличии наблюдающего;

в) при наличии системы автоматического газового анализа воздушной среды помещения на содержание кислорода;

5. К выполнению работ по монтажу и ремонту систем гидравлики допускаются рабочие, не моложе 18 лет, прошедшие обучение по этим системам, знающие технологию работ и имеющие удостоверение на право выполнения этих работ.

6. К работе со станками «Уссури», «Амур» допускаются специально обученные рабочие, не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

Нормативные документы по охране труда, технике безопасности и пожарной безопасности, которыми необходимо руководствоваться при организации и проведении работ:

1) «Общие правила техники безопасности и производственной санитарии для предприятий машиностроения»

2) Правила пожарной безопасности в Российской Федерации ППБ-01−03;.

3) Правила устройства и безопасность эксплуатации грузоподъемных кранов;

4) Инструкция по пожарной безопасности на ремонтируемых и модернизируемых заказах … 00−990−71.463А;

5) Безопасность труда при строительстве и ремонте судов. Основные положения РД5.0241;

6) ССБТ. Погрузочно-разгрузочные работы при строительстве и ремонте судов. Требования безопасности ОСТ5.0330;

7) «ССБТ. Работы такелажные в судостроении. Требования безопасности» РД5.0364;

8) «ССБТ. Системы судовые и системы судовых энергетических установок. Требования безопасности при гидравлических испытаниях» РД5.9820;

9) «ССБТ. Работы электросварочные. Требования безопасности» РД5Р.9823;

10) «ССБТ. Системы судовые и системы судовых энергетических установок. Требования» безопасности при пневматических испытаниях" РД5.9918.

При выполнении работ по системам гидравлики обращать внимание на следующие требования:

1) при работе применять только исправный инструмент и приспособления. Гаечные ключи должны соответствовать размерам гаек. Запрещается применять гаечные ключи с увеличенным допуском размера зева и дополнительные рычаги к ним;

2) не оставлять трубопроводы без надзора во время промывки и испытаний;

3) временное крепление труб и арматуры случайными предметами не выполнять;

4) при промывке и испытаниях трубопроводов на заказе организовать дежурство в помещениях, где расположены промываемые трубопроводы для своевременного обнаружения утечек;

5) не устранять дефекты соединений, находящихся под давлением;

6) запрещается работать с талями лицам, не имеющим удостоверения на право пользования ими;

7) располагать приемные патрубки вытяжной вентиляции для забора аргона в самой нижней точке помещения;

8) прекратить все работы по сварке трубопроводов при малейшей неисправности вентиляции. Работающим выйти из помещения;

9) принять меры к недопустимости выхода аргона в помещения, при заполнении им трубопроводов. Аргон, выходящий из внутренней полости трубопроводов, удалять за пределы цеха и заказа;

10) сливать отработанные жидкости в канализацию и на почву запрещается.

Выполнять огнеопасные работы разрешается при наличии оформленного «разрешения» на выполнение пожароопасных работ.

При проведении гидравлических и пневматических испытаний по всей трассе, находящейся под давлением, на время испытаний на видных местах вывесить предупредительные надписи: «Опасно! Ведутся испытания» .

Пролитые рабочие и промывочные жидкости убирать ветошью. Загрязненную ветошь складывать в металлические бачки черт. Т291.6262.026 и ежедневно удалять из помещения в места, отведенные противопожарной службой предприятия.

На проведение гидравлических и пневматических испытаний, такелажных работ по перемещению тяжелых и крупногабаритных предметов, работ по обслуживанию станков «Амур», «Уссури», работ по проворачиванию, регулировке, испытаниям, связанных с пуском исполнительных механизмов, выписывать «наряд-допуск» согласно инструкции ТБ-248−90.

Требования к применению средств индивидуальной защиты работающих:

1) для защиты головы от механических повреждений использовать защитные каски ГОСТ 12.4.087;

2) для защиты органов дыхания применять СИЗОД-ФГП-З10 респиратор фильтрующий универсальный РУ-60М ГОСТ 17 269;

3) для защиты лица и глаз применять защитные очки типа ЗН12−80 ГОСТ 12.4.013 со светофильтрами по ОСТ 21−6;

4) для защиты органов слуха применять противошумные вкладыши «Беруши» ТУ 6−16−2402−80;

5) для защиты лица и глаз при осмотре системы, находящейся под давлением, применять наголовные щитки ТУ64−1-456−76.

Отработанную рабочую жидкость запрещается сливать в канализацию и на почву, жидкость, слитую из систем, используют повторно после ее очистки. Очистку рабочей жидкости от механических примесей проводить на стенде по инструкции 000.291.25.56.001.

Контроль, за соблюдением требований безопасности возлагается на администрацию, организующую и проводящую работы по ремонту и монтажу систем гидравлики.

При применении сварки в среде защитных газов в замкнутых и труднодоступных помещениях:

1) должна проводиться постоянная проверка содержания кислорода в данном помещении, согласно ИЛУК 25 090.001. Проверка должна осуществляться с помощью автоматического газоанализатора непрерывного действия. Установку газоанализаторов поднять по схеме Т.291.2363.062, НЯДИ 3 023 289.094, станции газового контроля устанавливаются по схеме Т.291.4724.377;

2) защитный газ, подающийся во внутреннюю полость трубопроводов, должен полностью использоваться на защиту наружного шва или полностью удаляться спецшлангами за пределы заказа;

3) монтаж схем поддува защитного газа выполнять по рабочим эскизам технологической, службы трубообрабатывающего цеха, не допускается сброс поддувочного и защитного газов из свариваемого трубопровода во внутрь помещения, в котором проводятся варочные работы;

4) проведение сварочных работ при нахождении сварщика в горизонтальном положении допускается при условии установки газоанализаторов в самой нижней точке рабочего места с применением системы подачи чистого воздуха в зону дыхания сварщика;

5) при выполнении сварки в защитном газе запрещается производить какие-либо работы в нижележащих помещениях заказа, при этом шланги приточно-вытяжной вентиляции должны быть установлены в местах сварки и в нижнем помещениях;

6) необходимо наличие двух лазов (люков), для прокладки шлангов и прохода работающих;

7) должна быть обеспечена непрерывная работа вентиляции, вытяжной шланг должен располагаться в нижней точке помещения.

7) согласно РД5.9823 должен быть выставлен контрольный пост (наблюдающий) у входа в помещение;

8) необходимо наличие на сварочных постах устройств автоматического перекрытия газа при разрыве дуги;

9) аргонодуговая сварка должна производиться от сварочных постов, имеющих электромагнитные газовые клапана с дистанционным управлением. Приспособления для поддува должны иметь клапана для перекрытия аргона при перерыве в работе.

При организации работ по аргонодуговой сварке производственный мастер должен заранее сделать заявку на вентиляцию и газоанализ в помещении, в котором проводятся работы, с указанием времени выполнения работ, а также на контроль за содержанием аргона согласно ИЛУК. 25 090.001, предварительно оформив разрешение на проведение огневых работ согласно 00−990−71.463А, 501.0−033−86.

У входных люков в помещение, в котором производится сварка в аргоне, должны быть установлены аншлаги «Осторожно — аргон! без вентиляции не входить!» .

Производственный мастер, до начала выполнения работ, обязан провести инструктаж с работающим персоналом о безопасных методах выполнения работ в объеме необходимых инструкций согласно перечню …" 501.0−003−94, кроме того, в начале, в течении и в конце смены мастер обязан лично проверить выполнение техники безопасности.

При использовании в работе пневмомашинок ИП-2001, ИП-2203, ИП-2009, ИП-2550, «Волна», УПЩР, ШР-06М необходимо обеспечить режим труда рабочих, при котором длительность одноразового непрерывного воздействия вибрации на рабочего не должна превышать 15 минут, а суммарное время воздействия вибрации на работающего за смену должно соответствовать ГОСТ 12.1.012−90.

5.2 Охрана окружающей среды при монтаже трубопроводов

Жидкость ПГВ ГОСТ 25 821, применяемая при промывках и испытаниях, и ее пары нетоксичны, пожаробезопасны и вредного действия на окружающую среду и работающих не производят. Попадание жидкости на незащищенную кожу никаких последствий не вызывает. При случайных разливах жидкость ПГВ убирать ветошью.

Спирт этиловый ГОСТ 17 299, применяемый для обезжиривания поверхностей стыкуемых деталей перед сваркой, легковоспламеняющаяся жидкость, относится к веществам 4-го класса опасности. Температура вспышки 130 °C, предельно допустимая концентрация паров спирта в воздухе 1000 мг/мі.

Аргон газообразный ГОСТ 10 157, применяемый при сварке трубопроводов, нетоксичен и невзрывоопасен, тяжелее воздуха. Газообразный аргон тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола и в приямках. При этом снижается содержание кислорода Уайт-спирит (нефрас 155/200) ГОСТ 3134-легковоспламеняющаяся жидкость, относится к веществам 4-го класса опасности с предельно допустимой концентрацией в воздухе рабочей зоны 300 мг/мі. При вдыхании возникает головная боль, раздражение слизистых оболочек, при действии на кожу вызывает дерматиты, пузырьковые экземы. ПДК паров в воздухе рабочей зоны-300 мг/кбм Отходы технологического процесса: пары уайт-спирита, грязная бязь, промасленная ветошь, огарки.

Мероприятия по сокращению выбросов вредных веществ:

а) утилизация грязной бязи, ветоши производится путём сбора в специальные контейнеры в порядке, установленном предприятием.

б) уайт-спирит (нефрас С4−155/200 ГОСТ 3134) — для защиты используют шланговые противогазы и пасту для защиты рук — «биологические перчатки» .

в) накопление газообразного азота вызывает явление кислородной недостаточности и удушья. Содержание кислорода в воздухе рабочей зоны должно быть не менее 19%.

г) после выполнения гидравлических испытаний на прочность труб в цехе и в контейнере, испытательную воду рекомендуется слить в систему оборотной воды.

д) промасленную ветошь после выполнения монтажа необходимо собирать в специальные контейнеры в соответствии с Инструкцией по накоплению, транспортировке, складированию промотходов на временном накопителе 60.81−1.02.057−98.

е) оставшиеся после работы отходы металла следует собирать в контейнеры для дальнейшего применения их в качестве вторичного сырья, в соответствии с Инструкцией по организации сбора и сдачи отходов цветных металлов 54.92.646−84 и с Инструкцией по организации сбора и сдачи отходов черных металлов 54.92.565−84.

ж) После окраски трубопроводов всю ветошь и материалы, покрытые лакокрасочными покрытиями, необходимо собрать с рабочих мест и поместить в контейнер в соответствии с Временной технологической инструкцией о сортировке и сборе отходов малярного производства 207.31.002−43.93.

Помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной системой вентиляции, которая состоит из двух отдельных систем — приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый воздух и удаляют из него загрязненный.

1. Ракицкий Б. В. Судовые ядерные энергетические установки. / Учебник — Л.: Судостроение, 1976;

2. Дейч М. Е., Филиппов Г. А. и др. Атлас профилей решеток осевых турбин. М.: Машиностроение, 1965.

3. Гуревич Д. Ф., Ширяев В. В., Пайкин И. Х., Гольдштейн И. М. Арматура ядерных энергетических установок.- М.: Атомиздат, 1978.

4. Кузнецов В. А. Судовые ядерные энергетические установки. Л.: Судостроение, 1989.

5. Лычаков А. И. Судовое главное энергетическое оборудование. Судовые турбины. / Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. Северодвинск, Cевмашвтуз, 2002.

6. Каштелян В. И., Позняк И. И. Сопротивление льда движению судна. Л.: Судостроение, 1968.

7. Моисеев А. А., Розенберг А. Н. Расчет прочности судовых паровых и газовых турбозубчатых агрегатов. Л.: Судостроение, 1970.

8. Олейник В. Н., Походий В. И., Бондаренко В. П. Устройство и оборудование современных судовых ядерных энергетических установок: Учебное пособие. Л.: Изд. ЛКИ, 1986.

9. Игнатьев М. А. Гребные винты судов ледового плавания. Л.: Судостроение, 1966.%

10. Ганов Э. В. Изготовление и монтаж судовых трубопроводов Л.: Судостроение, 1975.

11. Овчинников И. Н. Судовые системы и трубопроводы Л.: Судостроение, 1988.

12. Оборудование и оснастка для изготовления и монтажа судовых трубопроводов / Каталог ЦНИИТС 1981.

13. Зверьков Б. В. Расчет и конструирование трубопроводов Л.: Машиностроение, 1979.

14. Вестник технологии судостроения № 1 1996

15. Вестник технологии судостроения № 5 1999

16. Комаров А. А. Трубопроводы и соединения для гидравлических систем М.: Машиностроение, 1967.

17. Кормилицин Ю. Н., Хализев О. А. Корабельные системы подводных лодок / Учебное пособие — СПб, Изд. ФГУП «ЦКБ МТ «Рубин», 2002.

18. Программа для вычислений свойств воды и водяного пара — Watersteampro Calculator версия 5.2.001.

19. Ракицкий Б. В. Судовые ядерные энергетические установки. / Учебник — Л.: Судостроение, 1976.

20. Судостроение № 10 1994.

21. Судостроение № 3 1992.

22. Судостроение № 4 1996.

23. Шаманов Н. П., Пейч Н. Н., Дядик А. Н. Судовые ядерные паропроизводящие установки. / Учебник — Л.: Судостроение, 1990.

24. Олейник В. Н., Походий В. И., Бондаренко В. П. Устройство и оборудование современных судовых ядерных энергетических установок: Учебное пособие. Л.: Изд. ЛКИ, 1986.