Technická specifikace Pokusný autokláv 3 L, 445 barg revize 1. Vypracováno pro MV-GŘ HZS ČR, TÚ PO Praha

Transkript

1 Technická specifikace Pokusný autokláv 3 L, 445 barg revize 1 Vypracováno pro MV-GŘ HZS ČR, TÚ PO Praha

2 1. OBSAH 1. OBSAH ZADÁNÍ AUTOKLÁV 3 L, 445 barg Popis konstrukce Pevnostní analýza Materiálové provedení Výstroj autoklávu Průtržná membrána Snímač tlaku Snímač teploty Přívod plynů Těsnění hrdel NPT Iniciační elektroda Šířka měřící spáry Výroba OČEKÁVANÉ NÁKLADY... Chyba! Záložka není definována. 5. PŘÍLOHY... 6

3 2. ZADÁNÍ Pokusný autokláv 3 l, 445 barg byl projektován pro potřeby Technického ústavu požární ochrany Praha pro stanovení minimální iniciační energie a maximální bezpečné experimentální spáry hořlavých plynů a par za technologických podmínek. Původní zadání znělo na objem 1 l, v průběhu řešení z technických důvodů došlo po dohodě se zadavatelem ke změně objemu na 3 l. Při zadání bylo vycházeno z údajů a požadavků zadavatele. Vstupní parametry: - Vnitřní objem 3 l, kulový tvar - Martenzitická ocel jakosti X10CrMoVNb9-1 (WNr ) - Počáteční zkušební tlak max. 50 barg - Počáteční zkušební teplota max. 200 C - Odolnost proti nárůstu tlaku při zahoření na max. 445 barg - Topný plášť (duplikace) pro ohřev teplonosným cirkulujícím médiem (olej), beztlakové provedení duplikace - Hrdla na autoklávu: o 1 ks pro termočlánek typu K o 1 ks pro přívod plynu s protisměrnou tryskou o 1 ks pro tlakové čidlo k měření výbuchového tlaku o 1 ks pro průtržnou pojistnou membránu DN15 o 2 otvory pro zapalovací elektrody v geometrickém středu proti sobě o 2 čistící otvory s co největší světlostí proti sobě - Prostor v geometrickém středu autoklávu, v místě, kde elektrody vytvoří iniciační jiskru, bude tvořit kulový prostor o průměru 34 mm (objem 20 ml) se stavitelnou šířkou spáry (0-14 mm), hloubka spáry 10 mm (viz obr.) 3. AUTOKLÁV 3 L, 445 barg 3.1 Popis konstrukce Autokláv 3 1, 445 barg tvoří kulová silnostěnná nádoba s dvěma pracovními (čistícími) otvory NPT 2" (světlost cca 56 mm), dvěma otvory NPT 2" pro montáž elektrod, jedním hrdlem M12x1 pro snímač tlaku KISTLER, 3 otvory NPT 3/8" pro snímač teploty, průtržnou membránu a plnění. Nádobu tvoří dvě polokoule, které jsou k sobě svařeny, vnitřní průměr koule 190 mm. Všechna hrdla jsou provedena s kuželovým NPT závitem, těsnost hrdel bude dosažena utažením kuželového závitu s PTFE páskou. Autokláv je ve středové části vybaven dvojitým pláštěm-duplikátorem, který je temperován horkým olejem. Jako zdroj horkého oleje bude sloužit stávající topná cirkulační olejová jednotka Huber. Autokláv je vybaven elektrickým iniciačním zařízením, které je schopno iniciovat zahoření látky ve středovém kulovém prostoru o objemu 20 ml.

4 Umístění a provedení hrdel je detailně znázorněno na výkresu č Autokláv 3 l - MEBS. Autokláv je umístěn v pevném ocelovém rámu. Rám musí být kotven k podlaze, musí být zajištěno dostatečně pevné uložení autoklávu tak, aby nedocházelo k problémům při utahování matic hrdel (NPT závity) a při manipulaci s jednotlivými díly autoklávu (vzhledem k tlakové odolnosti konstrukce jsou jednotlivé díly poměrně těžké). 3.2 Pevnostní analýza Pevnostní výpočet byl proveden pomocí software PVESS (výpočet částí tlakových nádob podle ČSN , licence č pro VSK Pardubice s.r.o.). Pro potřeby výpočtu bylo vycházeno z následujících hodnot a parametrů: Nádoba: Nejvyšší pracovní přetlak Nejvyšší konstrukční přetlak Konstrukční teplota Zkušební tlak Objem nádoby 445 barg 470 barg 200 C 697 barg 3 L Duplikátor: Konstrukční přetlak 0 barg Konstrukční teplota 200 C Zkušební tlak -- Objem nádoby 3 L 3.3 Materiálové provedení Volba materiálu je prvotně závislá na provozních tlacích a teplotách, na které je autokláv dimenzován. Na základě zkušeností s již zhotovenými zkušebními autoklávy podobných parametrů zhotovených pro TÚPO v předchozích letech byl na tlakově namáhané části zvolena materiál Jedná se o martenzitickou ocel se zaručenou pevností i při vyšších teplotách. Jako polotovary k výrobě jednotlivých částí musí být použity výkovky. Z tohoto materiálu bude zhotoveno: - obě polokoule nádoby - 2 ks zátky NPT 2" - 2 ks držáky NPT 2" pro iniciační elektrody Ostatní části zařízení (rám, pomocné prvky konstrukce) a duplikátor budou zhotoveny z nerezové oceli (AISI 304). 3.4 Výstroj autoklávu Průtržná membrána Jako pojistná zařízení proti nárůstu tlaku nad maximální dovolené provozní parametry byla zvolena průtržná membrána DN15. Protržením pojistné membrány dojde k okamžitému úniku média mimo autokláv. Materiál průtržné membrány je nerezová austenitická ocel AISI 316. Průtržný tlak membrány je v rozmezí 420 až 470 barg. Z důvodu tolerance průtržného tlaku byl autokláv dimenzován na maximální konstrukční tlak 470 barg. Průtržná membrána je umístěna ve speciálním držáku (součástí dodávky průtržné membrány), který je přímo našroubován do hrdla autoklávu. Potrubní vedení od průtržné membrány musí být bezpečně svedeno tak, aby při protržení membrány nemohlo dojít k ohrožení obsluhy nebo k materiálním škodám. Potrubní vedení nesmí být zredukováno, nesmí do něj být zavedeny další média, musí být co nejkratší a nejpřímější, nesmí být použita ostrá kolena, přechody apod.

5 3.4.2 Snímač tlaku Snímač tlaku nebude dodáván jako součást zkušebního autoklávu. Po dohodě s provozovatelem bylo hrdlo pro snímač tlaku připraveno pro snímač tlaku KISTLER s připojením na závit M12x1. Předpokládá se, že snímač tlaku bude zašroubován přímo do hrdla na autoklávu. Toto umístění bylo po konzultacích s dodavatelem snímačů zvoleno z toho důvodu, aby nedocházelo ke zkreslení měření z důvodu tlakových ztrát na případném potrubním vedení. Tento snímač tlaku je určen k měření nárůstu tlaku v závislosti na čase v případě zahoření zkoušené látky. Pokud by TÚPO zvolil snímač tlaku s jiným připojovacím rozměrem, je nutno podle toho upravit výrobní dokumentaci pokusného autoklávu před zahájením výroby Snímač teploty Snímač teploty nebude dodáván jako součást zkušebního autoklávu. Jako snímače teploty byly zvoleny termočlánky typu K, výrobce JSP, typ T1531. Protože výrobce negarantuje požadovanou tlakovou odolnost čidel, je možné, že bude čidla nutno měnit po každém provedeném pokusu s vyššími tlaky. Z bezpečnostních důvodů jsou čidla chráněna proti "vystřelení" z nádoby masivními kryty. Tyto kryty musí být při práci s autoklávem bezpodmínečně namontovány. Umístění snímačů teploty je zřejmé z výkresu č Přívod plynů V hrdle NPT 3/8" pro přívod plynů je umístěna tryska, která zabezpečuje rozptýlení plynu do celého vnitřního prostoru kulového autoklávu. Tryska obrací směr nátoku plynu do autoklávu proti stěně nádoby čímž dochází k rozpohybování plynu uvnitř nádoby a k jeho homogenizaci. 3.5 Těsnění hrdel NPT Hrdla vybavená kuželovým NPT závitem (všechna pracovní hrdla autoklávu) jsou těsněna za použití těsnící PTFE pásky. Protože jsou vnější i vnitřní závity NPT kuželové, těsní po celé délce závitu. 3.6 Iniciační elektroda Iniciační elektroda nebude dodávána jako součást zkušebního autoklávu. Po dohodě s provozovatelem byla dvě protilehlá hrdla NPT 2" připravena pro iniciační elektrodu navrženou ing. Jaroslavem Veselým (společnost IDLab s.r.o., Praha). Elektroda bude pevně vsunuta do záslepky hrdla NPT 2". K autoklávu bude upevněna převlečnou přírubou (třmenem) dotaženou 4 šrouby M12. Zatěsnění průchodu iniciační elektrody stěnou nádoby je součástí technického řešení elektrody. 3.7 Šířka měřící spáry Měřící spára je vymezena pevnou částí iniciační elektrody zasunuté do pevného pouzdra (viz bod 3.6 této zprávy) a pohyblivým stavitelným protikusem. Tento protikus je tvořen pevným nábojem, který je pevně zašroubován závitem NPT 2" do tělesa nádoby. Do tohoto náboje je přes těsnící o-kroužky zašroubována pohyblivá část, kterou je možno otáčením vysouvat/zasouvat směrem k pevnému protikusu. Je tak možno nastavit šířku spáry v rozmezí 0 až 14 mm. Pro zajištění posuvu pohyblivé části je použit jemný závit M36x1. Je tak možno s poměrně velkou přesností nastavit šířku spáry. Stavitelná část je vybavena aretovatelnou ručičkou a pevnou stupnicí. Je tak možno vysunout na doraz stavitelnou část (šířka mezery = 0 mm), následně aretovat ručičku na nule a zpětným otáčením nastavit požadovanou šířku spáry. Otočení o 360 představuje šířku spáry 1 mm. Vzhledem k předpokladu, že těsnící o-kroužky (materiál Viton + opěrný PTFE kroužek) budou 100% těsné pouze do tlaku cca barg, dá se předpokládat, že při vyšších tlacích dojde k

6 mírnému úniku tlaku přes o-kroužky. Toto řešení bylo zvoleno z toho důvodu, že pro provozovatele je velmi důležité přesné a snadné nastavení šířky spáry. To by v případě požadavku na absolutní těsnost nebylo možné rozumně zajistit (dotažené kvalitní 100% těsné těsnění by zamezilo volnému otáčení stavěcího šroubu, tzn. možnost nastavení šířky spáry by byla velmi omezena). 3.8 Výroba Zařízení podléhá Nařízení vlády č. 26/2003Sb. V souladu s tímto NV musí být zařízení vyrobeno, uvedeno na trh a uvedeno do provozu. Výrobce musí zabezpečit způsob výroby podle přílohy č.3, musí zajistit posouzení shody podle 4 a současně označit výrobek podle 2 Nařízení vlády 26/2003Sb. Vzhledem k pracovním parametrům a celkové povaze zařízení doporučujeme volit zkoušky v rozsahu 100% u všech typů zkoušek. Zařízení je určeno pro použití s tekutinami skupiny 1 podle zákona 356/2003Sb. bez přesné identifikace. 4. PŘÍLOHY Výkresová dokumentace: - Výkres číslo , Autokláv 3 L MEBS

7 Ing. R. Cejnar H7 H5 X H8 Detail hrdla H5 (1:2.5) Detail hrdla H7 (1:2) Detail hrdla H8 (1:2) O 82-4xM ~ 190 X H6 3/8" NPT O r 0.01 PLOCHA MUSÍ BÝT KOLMÁ K OSE (NEBRAT VRTÁKEM!!!) Detail hrdla H6 (1:1) O O 11 3/8" NPT 12 9 TABULKA HRDEL HRDLO DN PN URČENO PRO H1 2" NPT - VRTÁNÍ Ø56 INICIAČNÍ ZDROJ - STAVITELNÝ H2 2" NPT - VRTÁNÍ Ø56 INICIAČNÍ ZDROJ - PEVNÝ H3 2" NPT - VRTÁNÍ Ø56 ČISTICÍ OTVOR H4 2" NPT - VRTÁNÍ Ø56 REZERVA H5 3/8" NPT - VRTÁNÍ Ø11 TERMOČLÁNEK TYPU K H6 M12x1 - VRTÁNÍ Ø4 SNÍMAČ TLAKU H7 3/8" NPT - VRTÁNÍ Ø11 PRŮTRŽNÁ MEMBRÁNA H8 3/8" NPT - VRTÁNÍ Ø11 PLNĚNÍ H9 G 1/4" VSTUP TOPNÉHO MEDIA (OLEJE) H10 G 1/4" VÝSTUP TOPNÉHO MEDIA (OLEJE) O 11 3/8" NPT M 12 x1 PROSTOR SOUČINITEL HODNOTY NÁDOBA DUPLIKÁTOR 1 SVARŮ 4 KONSTRUKČNÍ PŘETLAK PŘÍDAVNÝ MATERIÁL 470 bar 0 bar DLE WPS (ELEKTRODY, DRÁTY) KONSTRUKČNÍ TEPLOTA TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ 200 C 200 C DLE WPS ZVLÁŠNÍ POSTUP PŘI SVAŘ. ZKUŠEBNÍ TLAK VODA VZDUCH 697 bar KONTROLA SVARŮ PROZÁŘENÍM [%] 100% RÁM KOTVIT DO PODLAHY X-X (1:2) NEJVYŠŠÍ DOVOLENÝ TLAK PS NEJVYŠŠÍ DOVOLENÁ TEPLOTA TS MAX 445 bar 0 bar 200 C 200 C SVAŘ. TECHNOLOG DATUM - PODPIS NÁČRT PROZÁŘENÍ SVARŮ NEJNIŽŠÍ DOVOLENÁ TEPLOTA TS MIN PRACOVNÍ LÁTKA CHEM. SLOUČ. OLEJ VÝROBNÍ PŘEDPISY, SMĚRNICE, VÝJIMKY PED 97/23/EC modul G 10 OBJEM KOROZNÍ PŘÍDAVEK VÝROBCE 3 L 1 L 0 mm 0 mm KATEGORIE NÁDOBY DLE NV 621/2004 Sb. PROJEKTOVÝ VÝKRES Č. IV dle grafu 1 1 ZÁSLEPKA 11 H H VÝROBNÍ ČÍSLO ROK VÝROBY ČÍSLO VÝPOČTU ZÁKAZNÍK TÚ PO H5 H7 H1 H6 H4 H8 H H O 38 M 36 x1 O min H koule O 190 koule O34 2" NPT ZÁSLEPKA H O H Poz Název - rozměr Norma Materiál TDP Č.hm. Č. výkresu Ks 26 Podložka 10 ČSN A Podložka 12 ČSN A Matice M10 ČSN A Matice M12 ČSN A Šroub M10x20 ČSN A O-kroužek pr.38x3 Viton TR pr.13.5x DIN PL x160 EN Závitová tyč Šroubovice dupliku Čelo duplikátoru Plech patky Příruba elektrody Ukazatel polohy Tryska Záslepka 2" NPT Hrdlo termočlánku typu K Držák průtržné membrány Objímka vložky elektrody Vložka elektrody Vložka elektrody Elektroda Elektroda Rám aparátu 1L Horní polokoule Spodní polokoule Všeobecné tolerance ČSN ISO 2768-m VSK Pardubice s.r.o. Rybitví 312 Měřítko Hmotnost Pardubice - Rybitví 1:5 (1:x) 45.9 kg tel: radek.cejnar@vsk.cz Číslo zakázky Datum Navrhl Název výkresu Výkres číslo Číslo nadřízeného výkresu Paré Autokláv 3 L - MEBS