1.1. Концепция, основные и термины
При изучении темы необходимо рассмотреть виды и особенности устройства, а также особенности эксплуатации технического обслуживания и ремонта кристаллизаторов, барабанных вакуум-фильтров, аппаратов с перемешивающими устройствами, сепараторов и центрифуг.
Кристаллизатор - машина, предназначенная для охлаждения смеси масла с растворителем, в результате чего происходит кристаллизация парафинов и церезинов.
Аппарат с перемешивающими устройствами - аппарат, предназначенный для механического перемешивания и растворения жидкостей.
Барабанный вакуум-фильтр - применяется на установках депарафинизации и предназначен для отделения парафинов от масла.
Сепаратор - машина, предназначенная для отделения от жидкостей твердых частиц.
Центрифуга - машина, предназначенная для разделения двух нерастворяющихся жидкостей и отделения твердых частиц от жидкости.
Техническое обслуживание - комплекс работ для поддержания исправности или только работоспособности оборудования при подготовке к работе и использовании установки по назначению.
Текущий ремонт - ремонт, осуществляемый в процессе эксплуатации для гарантированного обеспечения работоспособности оборудования и состоящий в замене и восстановлении его отдельных частей и их регулировке.
Средний ремонт - ремонт, осуществляемый с целью частичного восстановления ресурса оборудования с заменой или восстановлением отдельных его частей, узлов и их регулировкой.
Капитальный ремонт - ремонт, осуществляемый с целью восстановления исправности и полного или близко к полному восстановлению ресурса оборудования с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые и их регулировкой.
2. Содержание учебного элемента
2.1. Классификация и устройство специального оборудования технологических установок
2.1.1. Типы кристаллизаторов и особенности их устройства
По конструкции кристаллизаторы делятся на 2 группы:
1) скребковые “труба в трубе” следующих типов:
КРС70-40, КРС 85-40, КРС 85-70, КРС 100-40, КРСН 100-70, КАС 70-40, КРС 85-40, КЭС 70-70.
2) скребковые кожухотрубчатые - КАСК-90, КЭСК-90, КПНК 180-40.
Кристаллизаторы типа “труба в трубе” (рис. 1.) состоят из секций, собранных в змеевик.
Кристаллизатор типа труба в трубе
Рис. 1
Скребковые валы, расположенные в каждой секции общий привод от электродвигателя, через редуктор (рис. 2.) или мотор-редуктор и цепную передачу.
Редуктор
Рис. 2
1- корпус редуктора; 2- колесо зубчатое; 3- вал; 4- шарикоподшипник; 5- крышка; 6- вал-шестерня; 7- шарикоподшипник; 8- крышка; 9- вал-шестерня; 10- крышка; 11- колесо зубчатое; 12,13- крышка;
14, 15- шпонки
В зависимости от необходимой поверхности кристаллизации скребковые кристаллизаторы этого типа изготовляются 10-12-ти и 14-ти секционные.
Кожухотрубчатые кристаллизаторы (рис. 3) состоят из секций, расположенных одна над другой. Каждая секция состоит из кожуха с расположенными внутри семью трубами Д=168х8, концы которых приварены к трубным решеткам кожуха. Все 14 труб образуют непрерывный змеевик, по которому перекачивается охлаждаемая смесь нефтяных масел и ксилолов.
Во всех 14 трубах располагаются скребковые валы, которые приводятся во вращение у кристаллизаторов КАСК-90 и КЭСК-90 электродвигателем через редуктор, приводную цепь и зубчатую передачу, у кристаллизаторов КПНК-180-40 скребковые валы каждой секции приводятся во вращение отдельным мотор-редуктором с зубчатой передачей.
Кожухотрубчатый кристаллизатор
Рис. 3
Аммиачные, этановые и пропановые кристаллизаторы обоих типов имеют аккумулятор для жидкого аммиака, этана, пропана.
В технологической схеме кристаллизаторы располагают после водяных холодильников, в которых происходит предварительное охлаждение смеси масла с растворителем, для более глубокого охлаждения смеси. Охлаждающая среда подается в кольцеобразное пространство кристаллизаторов между внутренними и наружными трубами (кожухом).
Р асположенные во внутренних трубах вращающиеся валы со скребками снимают со стенок труб парафин, который с охлажденным раствором поступает в вакуум-фильтр.
Вопросы к размышлению:
1. На какие группы делятся кристаллизаторы по конструкции?
2.1.2. Типы барабанных вакуум-фильтров и особенности их устройства
Фильтры вакуумные барабанные БГУ 50-3-3 и БГУ 50-3-4 предназначены для отделения парафина от смазочных масел, находящихся в смеси с растворителем при температуре от -30оС до +40оС.
Фильтры вакуумные барабанные БГХ 50-3-1 и БГХ 50-3-2 предназначены для отделения парафина от смазочных масел, находящихся в смеси с растворителем при температуре от -70оС до + 70оС.
Барабанный вакуумный фильтр (рис. 4.) состоит из горизонтально расположенного вращающегося барабана 1, частично погруженного в корыто 2 с фильтруемой суспензией.
Барабанный вакуум-фильтр
Рис. 4
Фильтрующая поверхность, покрытая фильтровальной тканью, находится на боковой поверхности цилиндра и состоит из перфорированного сита (рис. 5).
Пространство под ситом разделено по окружности на ряд секций 3, разобщенных одна от другой.
Схема устройства барабанного вакуум-фильтра
Рис. 5
Каждая секция имеет свой отводящий канал.
Каналы секций выходят на торцевую поверхность цапфы барабана; к этой поверхности прижата своим зеркалом неподвижная распределительная головка 4 фильтра.
При вращении барабана секции последовательно сообщаются с камерами I-IY распределительной головки. В зоне 5 фильтрат поступает через ткань внутрь секций, а из них через камеру 1, сообщающуюся с вакуумной линией, отводится из фильтра.
Твердая фаза задерживается на поверхности ткани, образуя слой осадка.
При переходе в следующую зону 6 осадок промывается и обезвоживается, а промывочный фильтрат и воздух отводятся из секций через камеру II, также сообщающуюся с вакуумной линией. В зоне съема осадка 7 внутрь секций через камеру III поступает сжатый воздух, способствующий отделению от ткани и съему осадка ножом 9. В зоне 8 производится регенерация ткани воздухом или паром, поступающим в секции через камеру IY.
Барабан представляет собой горизонтальный сварной цилиндр с плоскими торцевыми стенками. Обе торцевые стенки барабана укреплены ребрами коробчатого сечения. Ребра опираются на центральные обечайки с фланцами, к которым шпильками крепятся цапфы барабана. Изнутри обечайки барабана укрепляются кольцами.
Боковая поверхность барабана разделяется на 30 ячеек продольными ребрами, приваренными к наружной поверхности. В каждую ячейку вварены 2 ряда труб, соединяющихся внутри барабана в коллекторы с выводом труб в правую цапфу.
В каждую ячейку барабана укладывается в 2 слоя сетка: с крупной ячейкой внизу и с мелкой ячейкой вверху. Сетка укрепляется латунными накладками. Фильтровальная ткань укрепляется латунной проволокой в пазу барабана, а по наружной поверхности укрепляется бронзовой проволокой, которая в процессе работы подтягивается специальным устройством, расположенным на левой торцевой стенке барабана.
При нарушении герметичности барабана суспензия попадает в специальные карманы, а через трубу, пропущенную через левую цапфу, будет зафиксирована разгерметизация барабана и наличие в нем суспензии.
Головка распределительная.
В головке распределительной соприкосновение торца цапфы барабана с ее корпусом происходит с помощью ячейковой шайбы и мостиков. Шайба ячейковая крепится винтами к торцу цапфы и имеет 2 ряда отверстий, являющихся продолжением труб коллекторов барабана.
Мостик I-ый закрепляется в корпусе головки постоянно, а мостик 2-ой и 3-ий можно переставлять, они крепятся в корпус головки коническими штифтами, в результате чего можно изменять величины зон фильтрации, просушки, промывки и отдувки.
Распределительная головка имеет 3 рукава для отвода фильтрата и растворителя.
Корпус головки прижимается к цапфе барабана пружинами, сидящими на шпильках, ввернутых в тело главного подшипника. К цапфе крепится стакан, поддерживающий головку.
Положение головки от проворачивания фиксируется кронштейном и упором, закрепленным в корпусе главного подшипника.
Корпус. Корпус имеет корытообразную форму с плоскими торцевыми стенками, к которым приварены подковообразные фланцы для крепления корпусов сальников. К корпусу приварен желоб, служащий для размещения ножа, шнека, сбора и разгрузки осадка.
С наружной стороны корпуса по периметру приварены козырьки, которые служат границей теплоизоляции.
К корпусу с наружной стороны приварен ряд швеллеров для обеспечения жесткости, опорные лапы крепления корпуса на фундаментных опорах.
На торцевых и боковых поверхностях корпуса имеется ряд штуцеров различного технологического назначения.
Крышка. Крышка является частью обечайки, закрытой с торцов плоскими стенками.
На боковых поверхностях расположены 10 фонарей со смотровыми окнами и один люк со смотровым окном
Козырьки, приваренные по периметру к крышке, так же как и в корпусе являются границей теплоизоляции.
С наружной стороны крышки приварены швеллера и уголки для обеспечения жесткости конструкции. Крышка имеет две балки, предназначенные для установки крышки другого фильтра во время ремонта.
Нож. С помощью ножа осадок, отдуваемый на барабане, транспортируется в желоб корыта со шнеком.
Полотна ножа укрепляются заклепками на петлях, соединенных болтовым соединением с основанием. С помощью плоских пружин, винтов с упорами производится регулировка поджатия ножа к барабану.
Шнек предназначен для эвакуации осадка из корпуса. Шнек состоит из 2-х частей, соединенных с помощью фланцев. По всей длине шнек изготавливается из толстостенной трубы. По середине шнек имеет дополнительную опору, закрепленную на стенке корпуса.
Приспособление для промывки, оросительное устройство.
Для более полного отделения масла от парафина, образующийся на поверхности слой осадка промывается растворителем. Растворитель подается на поверхность барабана через пять труб с форсунками приспособления для промывки. Трубы крепятся с помощью планок и хомутов к внутренней поверхности крышки. Для регулировки количества жидкости, подаваемой на промывку, каждая труба имеет вентиль. На выходе из крышки трубы соединяются в общий коллектор, имеющий дополнительный вентиль.
Кроме того, растворитель подается через систему труб оросительного устройства, имеющих по всей длине отверстия. Для регулировки труб по высоте предусмотрены специальные винты, закрепленные в крышке.
Привод барабана. Вращение барабана осуществляется от взрывобезопасного электродвигателя через вариатор, червячный редуктор, червячное колесо которого насажано на цапфу барабана. Вариатор позволяет осуществлять изменение чисел оборотов барабана.
Привод шнека и масляных насосов. Вращение шнеку передается от самостоятельного электродвигателя через редуктор и цепную передачу (рис. 6)
Редуктор
Рис. 6
1- корпус редуктора; 2- вал быстроходный; 3- подшипник; 4- вал промежуточный; 5,7- подшипники; 6- вал тихоходный; 8,9- зубчатое колесо
От вала шнека через цепную передачу вращение передается двум маслонасосам централизованной смазки.
Вопросы к размышлению:
Для чего предназначены барабанные вакуум-фильтры БГХ 50-3-1 и БГХ 50-3-2?
Для чего предназначен шнек в барабанном вакуум-фильтре?
2.1.3. Типы аппаратов с перемешивающими устройствами и особенности их устройства
Аппараты с перемешивающими устройствами (мешалки) предназначены для перемешивания жидких сред вязкостью не более 500 Па х с. (рис. 7).
Аппарат с механическим перемешивающим устройством
Рис. 7
1 - аппарат; 2 - мешалка; 3 - крышка аппарата; 4 - вал; 5 - муфта; 6 - мотор-редуктор; 7 - стойка; 8 - подпятник; 9 - сальниковое уплотнение; 11 - змеевик; 12 - труба передавливания; 13 - отражательная перегородка
Мешалки для перемешивания жидких сред вязкостью не более 50 Па х с подразделяются на трехлопастные, лопастные, зубчатые шестилопастные, турбинные открытые, рамные.
Мешалки для перемешивания жидких сред вязкостью не более 500 Па х С подразделяются на шнековые, ленточные, со скребками.
В качестве уплотнения вращающихся валов аппаратов с перемешивающими устройствами применяются сальниковые и торцевые уплотнения.
Вопросы к размышлению:
Какие уплотнения валов применяются в аппаратах с перемешивающими устройствами?
2.1.4. Типы сепараторов и особенности их устройства
В сепараторах обрабатывают суспензии или разделяют стойкие эмульсии, содержащие твердый компонент с объемной долей не более 5% и влажностью 80-85% при разности плотностей компонентов не менее 3%.
Исходя из условий прочности вращающихся частей машины, плотность осадка влажностью 80-85% не должна превышать 2,3 г/см3, а плотность жидкого компонента 1,5 г/см3.
Работа сепараторов-очистителей (рис. 8) ОДВ-602К-2 и Альфа-Лаваль основана на очистке продукта от механических примесей за счет действия центробежных сил, возникающих при вращении ротора.
Схема работы ротора
Рис. 8
а - сеператор-разделитель; б - сепаратор-очиститель
В сепараторах- очистителях (рис. 9) крышка 1 совместно с приемником шлама 2 служит кожухом для ротора и имеет камеру для перелива продукта при чрезмерной его подаче или при наполнении осадком шламового пространства ротора. Крышка откидная на шарнире имеет в верхней части фланец для крепления приемно-выводного устройства.
Сепаратор для отделения шлама от жидкости
Рис. 9
1 - крышка; 2 - приемник шлама; 3 - рама; 4 - ротор; 5 - привод; 6 - станина; 7 - гидроузел; 8 - устройство приемно-выводное
Рама 3 предназначена для установки сепаратора на фундаменте и представляет собой сварную конструкцию, которая снабжена регулировочными винтами и площадками для установки уровней при выверке горизонтальности рамы, а также имеет монтажные метки, фиксирующие в плане главные оси сепаратора и служащие для выверки и установки его в проектное положение на фундаменте.
Приемник шлама 2 служит для приема и вывода осадка при разгрузке ротора, а также для приема и вывода буферной жидкости.
Приемник шлама имеет крышку с отражателем. Откидная крышка сепаратора установлена на кронштейне и имеет прижимы для крепления к приемнику шлама. На передней части приемника шлама установлен узел подвода буферной жидкости и бобышка для крепления подъемника. В боковых стенках имеются два отверстия для стопоров, вставляемых при разборке и сборке ротора.
Узел подвода воды имеет манометр для контроля давления буферной жидкости.
Подлежащий обработке (рис. 8) продукт поступает по вводной трубе во внутреннюю полость тарелкодержателя, которая снабжена ребрами, предназначенными для сообщения поступающей суспензии скорости вращения ротора. Через радиальные сверления в нижней части тарелкодержателя суспензия поступает в сепарационную камеру, заполняя межтарелочное пространство пакета тарелок. Конические тарелки делят поток жидкости в роторе на слои толщиной 0,4-1,5 мм.
Очищенная от твердой фазы жидкость непрерывно поступает суспензией к центру барабана и через наружные каналы тарелкодержателя выходит в напорную камеру, откуда напорным диском выводится из ротора сепаратора.
Механические примеси отбрасываются с периферии и накапливаются в шламовом пространстве, образованном конусами крышки ротора 2 и тарелкодержателя, перекрытом поршнем 3. Осадок по мере накопления периодически выгружается на ходу машины.
Для разгрузки ротора сепараторов-очистителей ОДВ-602К-2 и Альфа-Лаваль от осадка прекращается подача исходного продукта и открывается кран буферной жидкости. Буферная жидкость через гидроузел, приемную камеру в дне основания ротора 4 и сверления в ступице основания поступает в камеры над и под поршнем. Камера над поршнем имеет сверление на периферии поршня, которое соединено с атмосферой и через которое буферная жидкость может вытекать.
Камера под поршнем выхода для буферной жидкости не имеет. В камере под поршнем буферная жидкость устанавливается на уровне переливного отверстия в дне основания ротора. В камере над поршнем буферная жидкость устанавливается на радиусе переливных отверстий в поршне. За счет гидростатического давления буферной жидкости возникают усилия, действующие на поршень сверху и снизу. За счет разности усилий поршень отжимается вниз и открывает разгрузочные щели ротора.
Осадок, накопившийся в шламовом пространстве ротора, под действием центробежных сил выбрасывается в приемник шлама, откуда самотеком выходит из сепаратора. Одновременно с осадком из ротора выбрасывается и весь исходный продукт, находящийся в нем.
После разгрузки ротора от осадка прекращается подача буферной жидкости. Буферная жидкость из камеры над поршнем постепенно вытекает через сверление на периферии поршня, а буферная жидкость в камере под поршнем, не имеющая выхода, двигает поршень вверх, перекрывая разгрузочные щели ротора. Затем в ротор снова подается продукт и цикл сепарирования продолжается.
Привод предназначен для сообщения ротору рабочей скорости вращения. Он состоит из вертикального (веретена) и горизонтального вала, расположенных в станине. Внутренняя полость станины образует ванну, в которую заливается масло, обеспечивающее смазку деталей.
Горизонтальный вал сепаратора вращается в двух радиальных подшипниках, установленных в расточках станины. На валу смонтированы винтовое колесо и фрикционная муфта, а у сепаратора Альфа-Лаваль втулочно-пальцевая муфта.
В верхней части вертикальный вал (веретено) установлен в двухрядных шарикоподшипниках, которые смонтированы в обойму, фиксируются радиальными пружинами.
Верхний конец веретена имеет посадочный конус, на котором крепится ротор сепаратора.
Привод сепаратора снабжен тахометром, который показывает число оборотов горизонтального вала. Рабочее число оборотов горизонтального вала равно оборотам электродвигателя. Для определения числа оборотов ротора необходимо число оборотов горизонтального вала умножить на передаточное отношение винтовой передачи, например, у сепаратора ОДВ-602К-2 i= 3,21.
Приводом сепаратора Альфа-Лаваль является двухскоростной электродвигатель без фрикционной муфты. Этот двигатель имеет возможность при разгоне ротора работать длительное время с большим процентом скольжения магнитных полей ротора и статора и переключается на вторую скорость автоматически.
Для сокращения времени выбега сепаратора при остановке, привод снабжен тормозом. Конструкция тормоза позволяет производить дистанционное аварийное торможение подачей сжатого воздуха под давлением 0,2-0,3 МПа (2-3 кг/см3).
Для контроля уровня масла в картере имеется маслоуказатель. Уровень масла должен быть на 1-2 мм выше центра смотрового стекла маслоуказателя. Для залива и слива масла картер снабжен пробками.
В сепараторах - разделителях типа МЦА 12/2 продукт, подлежащий обработке, из тарелкодержателя поступает в каналы, образованные отверстиями в конических тарелках. Поднимаясь вверх, он растекается между тарелками. Легкий жидкий компонент движется по межтарелочным зазорам к оси вращения ротора, по наружным вертикальным каналам тарелкодержателя поднимается вверх и выводится из ротора.
Тяжелый жидкий компонент и частицы твердого компонента (если они имеются) направляются к периферии ротора - в шламовое пространство. Тяжелый жидкий компонент, перемещаясь между крышкой ротора и специальной верхней тарелкой, выводится из ротора.
Частицы твердого компонента оседают на внутренней стенке основания ротора и выгружаются различными способами в зависимости от типа машины.
Вопросы к размышлению:
1. На чем основана работа сепаратора?
2. Для чего предназначен привод сепаратора?
2.1.5. Типы центрифуг и особенности их устройства
Для разделения двух не растворяющихся жидкостей и отделения твердых частиц от жидкости применяются центрифуги. Процесс разделения в них происходит под действием центробежной силы, развивающейся при вращении цилиндрического барабана (корзина центрифуги), в который погружается фильтруемая масса. Осадок располагается внутри барабана на боковой поверхности, а жидкость фильтруется через осадок, боковую поверхность барабана и попадает в корпус центрифуги.
По принципу действия центрифуги делятся на отстойные и фильтрующие.
Отстойные центрифуги имеют барабаны со сплошной стенкой. При разделении суспензий или эмульсий вещества, имеющие больший удельный вес, под действием центробежной силы располагаются в виде кольцевого слоя на внутренних стенках барабана, а вещества с меньшим удельным весом - также в виде кольцевого слоя, но ближе к оси вращения.
Фильтрующие центрифуги имеют барабаны с дырчатой стенкой, покрытой фильтровальной сеткой. Под действием центробежной силы жидкость фильтруется с отложением на поверхности частиц твердой фазы. Жидкость выбрасывается в кожух центрифуги, а осадок выгружается либо во время вращения, либо после полной остановки.
По конструкции центрифуги классифицируются следующим образом:
а) периодического действия - трех колонные, подвесные и автоматические;
б) непрерывного действия - горизонтальные с пульсирующей выгрузкой осадка и со шнековой выгрузкой, конические и ступенчатые;
в) сверхцентрифуги (скоростные).
Трехколонные центрифуги (рис. 10) имеют цилиндрический сварной барабан - дырчатый в фильтрующих и сплошной в отстойных центрифугах. Барабан центрифуги вращается электродвигателем через клиноременную передачу. Центрифуга имеет ручной тормоз, сблокированный с электродвигателем.
Трехколонная центрифуга
Рис. 10
1 - барабан; 2 - станина; 3 - кожух; 4 - вертикальная тяга; 5 - колонка; 6 - тормоз; 7 - электродвигатель
Трехколонные центрифуги нормализованы (ГОСТ 8340-57) выпускаются с фильтрующими сплошными барабанами диаметром 600, 800 и 1000 мм.
Подвесные центрифуги (рис. 11) изготовляют с барабаном 1000 и 1200 мм (ГОСТ 371-51).
Подвесная центрифуга
Рис. 11
1 - барабан; 2 - кожух; 3 - вал; 4 - стакан; 5 - каркас; 6 - тормоз; 7 - бачок для промывной воды; 8 - трубки для промывной воды; 9 - трубки для пара; 10 - электродвигатель
Автоматические центрифуги (рис. 12) изготовляют по ГОСТ 375-57, диаметр барабана 800, 1200 и 1800 мм. Все операции центрифугирования, в том числе загрузка материала, промывка, пропаривание и выгрузка осадка, выполняются автоматически.
Горизонтальная автоматическая центрифуга
Рис. 12
1 - барабан; 2 - станина; 3 - нож для съема осадка; 4 - гидравлический цилиндр; 5 - желоб; 6 - трубопровод; 7 - пневматический молоток
На рис. 13 изображена центрифуга непрерывного действия с выгрузкой осадка пульсирующим поршнем.
Центрифуга непрерывного действия с выгрузкой осадка пульсирующим поршнем
Рис. 13
1 - конус; 2 - сетчатый барабан; 3 - горизонтальный полый вал; 4 - поршнетолкатель; 5 - вал; 6 - шестеренчатый насос; 7 - диски; 8 - кожух; 9 - патрубок для отвода осадка
Указанные центрифуги выпускаются фильтрующего и отстойного типа, их изготовляют по ГОСТ 6078-51, диаметр барабана 800-1200 мм.
Центрифуги непрерывного действия горизонтальные со шнековой выгрузкой осадка изготовляют отстойного типа.
Для разделения эмульсий и тонких суспензий с низкой концентрацией твердой фазы, а также для осветления последних применяют сверхцентрифуги (рис. 14).
Трубчатая сверхцентрифуга
Рис. 14
1 - станина; 2 - ротор; 3 - трубка для подачи жидкости; 4 - патрубок для вывода легкой жидкости; 5 - патрубок для вывода тяжелой жидкости; 6 - приводная головка; 7 - гибкий вал (веретено); 8 - ременная передача с натяжным роликом; 9 - направляющий подшипник; 10 - тормоз
Различают два основных вида сверхцентрифуг: жидкостные сепараторы с барабаном небольшой высоты, работающие при 5000-10000 об/мин; трубчатые с трубчатым барабаном, работающие при 14000-45000 об/мин.
|
