Помпа с изоляцией из метанола (прошу экспертов!) )

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано yuchenchf 18.05.2017 в 08:35. Может ли прерывание подачи горючих и взрывоопасных материалов с помощью насосов с защитным экраном привести к пожару или взрыву? I. Сценарий применения: В установке по производству водорода путем кристаллизации метанола в одной из нефтехимических компаний насосом для подачи метанола служит защищенный насос производства компании Dalian Empire. Технологический процесс выглядит следующим образом: резервуар с метанолом → выходная трубопроводная линия → выходной клапан → трубопровод → защищенный насос → подача сырья в установку по производству водорода. В процессе работы установки насос P-7201A работает стабильно. Перед запуском установки вся система была должным образом очищена от газов, и во всей системе подачи сырья не было никаких утечек. 20 марта в 14:00 произошла неисправность клапана на выходе из резервуара с метанолом (или клапан закрылся в результате срабатывания защитной системы из-за чрезмерно низкого уровня жидкости в резервуаре). В результате на входе в помпу не поступал метанол, и помпа продолжала работать вхолостую. Технические характеристики шлюзового насоса: Название оборудования, спецификации, модель; среда, перекачиваемая, расход, м³/ч; давление, МПа; температура, °C; высота подъема, м. Шлюзовой насос F21-317H4M-0506T1-BV для перекачки метанола: расход – 301,0; давление – 401,0; температура – 100 °C; высота подъема – 0 м. II. Анализ, выводы и меры предосторожности. Из приведенных данных следует, что вся система подачи была должным образом очищена перед началом эксплуатации, и в ней не было никаких утечек. Насос для подачи сырья метанола, находившийся в режиме работы, внезапно остановился из-за неисправности клапана на выходе из резервуара с сырьем метанола. В результате этого к входу в шлюзовой насос не поступало топлива, и насос работал в холостом режиме. Следовательно, может ли отсутствие материала на входе в шлюзовую помпу, используемую для перекачки легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ, привести к пожару или взрыву? Для решения этой проблемы проведем анализ с учетом данного случая. 1. Принцип работы и конструктивные особенности уплотнительных насосов (1) Принцип работы уплотнительного насоса Уплотнительный насос – это насос без уплотнений; как сам насос, так и приводной двигатель находятся внутри резервуара под давлением, заполненного перекачиваемой средой. В этом резервуаре имеются только статические уплотнения. Для создания вращающегося магнитного поля и приведения в движение ротора используется группа электродов. Такая конструкция исключает устройство для герметизации вращающегося вала, присутствующее в традиционных центробежных насосах, что позволяет добиться полной отсутствия утечек. Шлюзовой насос соединяет насос и двигатель; ротор двигателя и лопасти насоса закреплены на одном валу. Для разделения ротора двигателя и статора используется изоляционная оболочка. Ротор вращается в среде, которая перекачивается, причем энергия передается ему через магнитное поле статора. (2) Конструкция экранирующего насоса. Экранирующий насос является особой формой центробежного насоса; он состоит в основном из корпуса насоса, лопастей, статора, ротора, передних и задних направляющих подшипников, втулок вокруг оси, а также диска для приведения в движение. Электродвигатель и насос объединены в одно целое; поверхности статора и ротора покрыты немагнитными тонкостенными материалами, которые служат защитой от контакта с рабочей средой. Ротор поддерживается передними и задними направляющими подшипниками и находится внутри рабочей среды, которая перемещается. На концах вала ротора установлены лопатки, что обеспечивает конструкцию без шлицев для герметизации и позволяет осуществлять транспортировку без утечек. Рисунок 1. Сечение конструкции шумопоглощающего насоса. Рисунок 2. Конструктивная схема шумопоглощающего насоса. 2. Условия, необходимые для возникновения пожара и взрыва у вещества (1) Условия, необходимые для возникновения пожара. Под пожаром понимается процесс горения, вышедший из-под контроля во времени или пространстве. А горение — это экзотермическая реакция, происходящая при взаимодействии горючего вещества с окислителем, которая обычно сопровождается пламенем, свечением и (или) дымом. Для того чтобы вещество могло гореть, необходимо соблюдение необходимых и достаточных условий горения. Необходимые условия: наличие одновременно горючего вещества, окислителя и источника возгорания ； Достаточные условия горения: (1) определенная концентрация горючего вещества ； (2) Определенное содержание кислорода: (3) Определенная энергия зажигания ； (4) Несдерживаемая цепная реакция. (2) Условия, необходимые для взрыва вещества: горючее вещество (горючие газы, пары и пыль) должно быть равномерно смешано с воздухом (или кислородом) в определенном диапазоне концентраций, образуя предварительно смешанный газ. Только при наличии источника огня может произойти взрыв; этот диапазон концентраций называется пределом взрываемости. Взрыв может произойти только тогда, когда концентрация горючей смеси находится в пределах предельных значений для взрыва; при концентрации ниже нижнего предела взрыв не происходит, и смесь не загорается ； При температуре, превышающей верхнюю границу взрывоопасности, взрыв не происходит, но может возгореться. 3. Характеристики метанола Метанол — это органическое соединение с высокой температурой испарения, бесцветное, легковоспламеняющееся и токсичное. Его молярная масса составляет 32,04, а температура кипения — 64,7°C. Метанол легко воспламеняется, а его пары могут образовывать взрывоопасную смесь с воздухом. При контакте с открытым огнем или высокой температурой может произойти горение и взрыв. При контакте с окислителями происходит химическая реакция или возникает горение. 4. Анализ случая в связи с поставленной проблемой проводится следующим образом: (1) Исходя из принципа работы шлюзового насоса и схем его конструкции (рисунки 1 и 2), можно сказать, что у шлюзового насоса отсутствует устройство для герметизации вращающегося вала, то есть нет динамической герметизации; имеется только статическая герметизация, причем количество точек статической герметизации составляет всего 5. Точки статической герметизации штокового насоса: подшипниковые узлы, расположенные над насосом, и подшипниковые узлы, расположенные под сборкой двигателя; фланцы входа и выхода насоса; соединители для выпуска воздуха. Количество таких точек – 11111. (2) Судя по характеристикам работы системы подачи материала, до включения устройства система уже была тщательно очищена от примесей; вся система работает без утечек. Это исключает возможность попадания воздуха (окислительных газов) из других компонентов системы в саму систему. В системе отсутствуют вещества, способствующие горению. (3) Метанол обладает высокой летучестью; поэтому при отказе клапана на выходе из резервуара с метанолом на входе в помпу не поступает топливо, однако продолжает существовать большое количество летучего метанолового газа. В трубопроводах системы присутствует горючий газ (летучий метаноловый газ). (4) При прерывании подачи материала на входе шланговый насос будет работать вхолостую, что приведет к износу и повреждению подшипников насоса. Если это не будет своевременно выявлено, может произойти повреждение статора и ротора насоса, а также его защитных оболочек; кроме того, может возникнуть утечка тока при контакте статора двигателя с рабочей средой. Следовательно, длительная работа насоса в режиме холостого хода приводит к повреждению подшипников и втулок; при этом насос и двигатель нагреваются. В таких условиях в окружающей среде возникают источники высокой температуры и электрических искр, способные вызвать пожар. (5) Шумоизоляционный насос обеспечивает надежную защиту даже в самых сложных условиях повреждения изоляционных оболочек статора и ротора. Главное — чтобы сам корпус насоса не пострадал, а 5 точек статической герметизации оставались целыми и не пропускали течи. Тогда шумоизоляционный насос может соответствовать требованиям к отсутствию утечек. Условия возникновения пожара и взрыва: горючий газ (пары метанола) + вещества, способствующие горению (система находится в исправном состоянии, отсутствуют утечки; в системе нет воздуха или кислорода, способствующих горению) + источник возгорания (высокотемпературный источник тепла или электрическая искра). 5. Вывод: при условии, что все остальные компоненты системы, кроме шлюзового насоса, находятся в исправном состоянии, отсутствуют утечки, система была должным образом подготовлена перед запуском, а сам шлюзовой насос не пострадал серьезно, то из-за отсутствия в системе веществ, способствующих горению (воздуха или кислорода), не выполняются необходимые условия для горения газа ； К тому же во всей системе отсутствуют утечки оборудования и устройств, в окружающей среде нет горючих веществ, что также не создает необходимых условий для горения газа. Следовательно, у перистальтических насосов, используемых для транспортировки легковоспламеняющихся и взрывоопасных материалов, в процессе эксплуатации отказ клапанов на входном участке не приводит к отсутствию материала на входе, что, в свою очередь, не вызывает пожара или взрыва. Меры предосторожности: хотя помпы с экранированием относятся к помпам без утечек и используются для перекачки легковоспламеняющихся, взрывоопасных и токсичных сред, но если меры безопасности не соблюдаются должным образом и неисправности таких помп не выявляются вовремя, что приводит к их усугублению, это может вызвать утечку среды и аварии с пожарами и взрывами. Поэтому мы должны соблюдать следующие меры безопасности и профилактики: (1) Перед запуском оборудования необходимо строго согласно плану запуска провести замену среды в системах, предназначенных для транспортировки легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ, чтобы убедиться в её соответствии требованиям. (2) Проверить, находятся ли все оборудование и устройства в системе в надлежащем состоянии и нет ли утечек. (3) Усилить плановый контроль оборудования для своевременного выявления неисправностей. (4) Необходимо усилить контроль за таким важным оборудованием, как шлюзовые насосы, используемые для транспортировки легковоспламеняющихся и взрывоопасных сред. Согласно проектным требованиям, можно установить дополнительные устройства безопасности или системы замыкания. (5) Регулярно осуществляйте техническое обслуживание и ремонт оборудования.