Technická specifikace Pokusný autokláv 3 L, 445 barg revize 1
Vypracováno pro MV-GŘ HZS ČR, TÚ PO Praha
1. OBSAH 1. OBSAH.................................................................................................................................................................2 2. ZADÁNÍ ...............................................................................................................................................................3 3. AUTOKLÁV 3 L, 445 barg..................................................................................................................................3 3.1 Popis konstrukce .........................................................................................................................................3 3.2 Pevnostní analýza ........................................................................................................................................4 3.3 Materiálové provedení.................................................................................................................................4 3.4 Výstroj autoklávu ........................................................................................................................................4 3.4.1 Průtržná membrána .................................................................................................................................4 3.4.2 Snímač tlaku ...........................................................................................................................................5 3.4.3 Snímač teploty ........................................................................................................................................5 3.4.4 Přívod plynů............................................................................................................................................5 3.5 Těsnění hrdel NPT ......................................................................................................................................5 3.6 Iniciační elektroda .......................................................................................................................................5 3.7 Šířka měřící spáry .......................................................................................................................................5 3.8 Výroba .........................................................................................................................................................6 4. OČEKÁVANÉ NÁKLADY .......................................................................... Chyba! Záložka není definována. 5. PŘÍLOHY .............................................................................................................................................................6
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. 1.4903) - 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.
Umístění a provedení hrdel je detailně znázorněno na výkresu č. 3-3-4007 – 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 69 0010, licence č. 00901561 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 3L
Duplikátor: Konstrukční přetlak Konstrukční teplota Zkušební tlak Objem nádoby
0 barg 200° C -3L
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 1.4903. 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 1.4301 (AISI 304). 3.4 Výstroj autoklávu 3.4.1 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.
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. 3.4.3 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. 3-3-4007. 3.4.4 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 200 – 250 barg, dá se předpokládat, že při vyšších tlacích dojde k
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 3-3-4007, Autokláv 3 L – MEBS
X
H5 Detail hrdla H7 (1:2)
H8
H7
10
H6
4xM12
~ 190
O 82 -
Detail hrdla H8 (1:2)
Detail hrdla H5 (1:2.5)
12
9
O
11
T NP 8" 3/
O1
1
3/8
3/
O 8"
NP
"N
PT
TABULKA HRDEL
11
HRDLO
T
X
DN
30
1000
r 0.01
INICIAČNÍ ZDROJ - STAVITELNÝ
H2
2" NPT - VRTÁNÍ Ø56
INICIAČNÍ ZDROJ - PEVNÝ
2" NPT - VRTÁNÍ Ø56
ČISTICÍ OTVOR
H4
2" NPT - VRTÁNÍ Ø56
H5
3/8" NPT - VRTÁNÍ Ø11
TERMOČLÁNEK TYPU K
H6
SNÍMAČ TLAKU
H7
M12x1 - VRTÁNÍ Ø4 3/8" NPT - VRTÁNÍ Ø11
H8
3/8" NPT - VRTÁNÍ Ø11
PLNĚNÍ
H9 H10
G 1/4" G 1/4"
REZERVA
PRŮTRŽNÁ MEMBRÁNA VSTUP TOPNÉHO MEDIA (OLEJE) VÝSTUP TOPNÉHO MEDIA (OLEJE)
1 15 8
O
PLOCHA MUSÍ BÝT KOLMÁ K OSE (NEBRAT VRTÁKEM!!!)
URČENO PRO
2" NPT - VRTÁNÍ Ø56
H3
Detail hrdla H6 (1:1)
PN
H1
M
12
x1
4
4
PROSTOR KONSTRUKČNÍ PŘETLAK
VODA
200 °C
697 bar
SOUČINITEL HODNOTY
1
SVARŮ PŘÍDAVNÝ MATERIÁL
DLE WPS
445 bar
TLAK PS
TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ ZVLÁŠNÍ POSTUP PŘI SVAŘ.
DLE WPS
KONTROLA SVARŮ PROZÁŘENÍM [%]
VZDUCH
NEJVYŠŠÍ DOVOLENÝ
X-X (1:2)
0 bar
200 °C
TEPLOTA
RÁM KOTVIT DO PODLAHY
DUPLIKÁTOR
470 bar
(ELEKTRODY, DRÁTY)
KONSTRUKČNÍ
ZKUŠEBNÍ TLAK
NÁDOBA
0 bar
100%
SVAŘ. TECHNOLOG DATUM - PODPIS
NEJVYŠŠÍ DOVOLENÁ
200 °C
TEPLOTA TS MAX
200 °C
-
NÁČRT PROZÁŘENÍ SVARŮ
NEJNIŽŠÍ DOVOLENÁ
515
TEPLOTA TS MIN
535
PRACOVNÍ LÁTKA
CHEM. SLOUČ.
OBJEM
10
KOROZNÍ PŘÍDAVEK
H10 20
PED 97/23/EC modul G
KATEGORIE NÁDOBY DLE NV 621/2004 Sb.
IV dle grafu 1
OLEJ
3L
1L
0 mm
0 mm
VÝROBCE
PROJEKTOVÝ VÝKRES Č.
VÝROBNÍ ČÍSLO
ČÍSLO VÝPOČTU
633-13
ROK VÝROBY
ZÁKAZNÍK
TÚ PO
19
16
11
VÝROBNÍ PŘEDPISY, SMĚRNICE, VÝJIMKY
17
H4 1 ZÁSLEPKA
5
4
10 0
3
19 0
16
ko ule
0-14
18 23 25
O 22
2" NPT
M 36 x1
O 38
10
O
H8 O 54
H4
15
H1 H5
H7 34
13 21
O
m in .2 0
e ul ko
H2
4
8 7
H1
H6
22 24 26
14
15
ZÁSLEPKA
H9 20
H3 2
22 26
H2 6
Poz 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Název - rozměr Podložka 10 Podložka 12 Matice M10 Matice M12 Šroub M10x20 O-kroužek pr.38x3 TR pr.13.5x2.3 - 80 PL 2 - 1092x160 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 2 Vložka elektrody 2 Vložka elektrody 1 Elektroda 2 Elektroda 1 Rám aparátu 1L Horní polokoule Spodní polokoule
DIN 2448 EN 10028-7
3
Materiál A2 A2 A2 A2 A2 Viton 1.4301 1.4301 1.4301 1.4301 1.4301 1.4301 1.4571 1.4301 1.4301 1.4903
TDP
Č.hm. 0.0 0.0 0.0 0.1 0.2 0.0 0.1 2.0 0.5 0.3 0.6 0.2 2.0
3.1
1.4903 1.4903 1.4903
3.1 3.1 3.1
2.2 1.6 0.7 0.6 1.9 2.7 0.0 0.8 3.8 15.3 15.2
1.4301 1.4301
. 1.4301 1.4903 1.4903
Všeobecné tolerance ČSN ISO 2768-m
3.1 3.1
Č. výkresu Ks 6 4 2 4 6 2 2 1 4 1 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
VSK Pardubice s.r.o. Měřítko
Hmotnost
1:5 (1:x) Číslo zakázky
11
Norma ČSN 02 1702 ČSN 02 1702 ČSN 02 1401 ČSN 02 1401 ČSN 02 1143
Datum Navrhl
11. 12. 2013 Ing. R. Cejnar
Název výkresu
Autokláv 3 L - MEBS
45.9 kg
Rybitví 312 533 54 Pardubice - Rybitví tel: +420-466052236 e-mail:
[email protected] http://www.vsk.cz
Číslo nadřízeného výkresu Výkres číslo
3-3-4007
Paré
