Способ выбора детали для сборного комплекта - RU2247333C2

Чертежи

Показать все 12 чертежа(ей)

Описание

Наиболее современные химико-технологические установки используют многочисленные датчики давления для определения давления и расхода жидкостей, транспортируемых в трубопроводах. Эти установки также используют датчики давления для определения давления и уровня в технологических емкостях.

Положения безопасности требуют, чтобы датчики давления устанавливались с использованием материалов конструкции и конфигурации, которые будут безопасно противостоять воздействию материала, находящегося в технологическом трубопроводе или емкости при температуре и давлении данного материала. Положения безопасности также требуют, чтобы датчики давления устанавливались с использованием промывочных и выпускных фланцев, или других средств, которые обеспечивают надежный выпуск и промывку материала перед отсоединением датчика для техобслуживания или замены.

Когда инженеру-прибористу необходимо определить комплект деталей, необходимых для установки датчика давления на трубопроводе или емкости, он будет конструировать и определять необходимую трубопроводную обвязку, стопорные клапаны, фланцы и другие детали в зависимости от таких свойств материала, как его давление, температура, токсичность и также способность данного материала засорять или закупоривать проходы. Также будет учитываться физическая ориентация трубопровода (горизонтальная или вертикальная) или емкости.

Для современной химико-технологической установки инженер-приборист будет повторять этот процесс для многих датчиков давления, установленных в ней. По окончании соответствующей работы инженера-прибориста будет сконструировано и определено некоторое количество комплектов деталей, которые теоретически точно отвечают требованиям каждого применения. Однако, поскольку каждый случай применения имеет индивидуальную конструкцию, этот общий процесс является относительно дорогостоящим.

В области конструирования и определения таких комплектов деталей можно будет добиться некоторого прогресса, если будет разработан способ стандартизации, по меньшей мере, до некоторой степени, и тем самым снизить его стоимость и сократить число стандартизированных конструкций вместо почти бесконечного разнообразия индивидуальных конструкций.

Данное изобретение является способом выбора комплекта деталей более стандартизированным образом и с меньшими издержками. Более конкретно, данное изобретение является способом выбора детали для сборного комплекта для установки датчика давления на таком контейнере, как трубопровод или емкость, причем контейнер содержит текучий материал, при этом данный способ включает этапы: определения, по меньшей мере, двух разных установочных категорий, при этом каждую из этих разных установочных категорий определяют посредством свойств текучего материала, определения, по меньшей мере, двух разных деталей для сборного комплекта, при этом, по меньшей мере, две детали из числа разных сборных комплектов используют для различных установочных категорий, и определения установочной категории для текучего материала, для обеспечения выбора для ее установки, по меньшей мере, одной детали для сборного комплекта.

Фиг.1 - деталь для сборного комплекта для диафрагменного дифференциального датчика давления на горизонтальном трубопроводе для установочной категории 1;

фиг.2 - деталь для сборного комплекта для диафрагменного дифференциального датчика давления на горизонтальном трубопроводе для установочной категории 2;

фиг.3 - деталь для сборного комплекта для диафрагменного дифференциального датчика давления на горизонтальном трубопроводе для установочной категории 3;

фиг.4 - деталь для сборного комплекта для диафрагменного дифференциального датчика давления на горизонтальном трубопроводе для установочных категорий 2, 4 и 5;

фиг.5 - деталь для сборного комплекта для диафрагменного дифференциального датчика давления на горизонтальном трубопроводе для установочной категории 5А;

фиг.6 - деталь для сборного комплекта для диафрагменного дифференциального датчика давления на горизонтальном трубопроводе для установочной категории 5В;

фиг.7 - деталь для сборного комплекта для диафрагменного дифференциального датчика давления на горизонтальном трубопроводе для установочной категории 6А;

фиг.8 - деталь для сборного комплекта для диафрагменного дифференциального датчика давления на горизонтальном трубопроводе для установочной категории 6В;

фиг.9 - деталь для сборного комплекта для диафрагменного дифференциального датчика давления на горизонтальном трубопроводе для установочной категории 7;

фиг.10 - деталь для сборного комплекта для датчика давления на трубопроводе или емкости для установочной категории 8;

фиг.11 - деталь для сборного комплекта для датчика давления на трубопроводе или емкости для установочных категорий 2, 3, 4, 5А, 5В, 6А, 6В, 7 или 9;

фиг.12 - деталь для сборного комплекта для диафрагменного дифференциального датчика давления на горизонтальном трубопроводе для установочной категории 10;

фиг.13 - последовательная схема для определения двенадцати разных установочных категорий.

Данное изобретение представляет собой способ для выбора детали для сборного комплекта для установки датчика давления на таком контейнере, как трубопровод или емкость, причем контейнер содержит текучий материал. Данный способ включает два этапа. Первый этап заключается в определении, по меньшей мере, двух разных установочных категорий, причем каждая из этих разных установочных категорий определяется свойствами текучего материала. Второй этап заключается в определении, по меньшей мере, двух разных деталей для сборного комплекта, причем, по меньшей мере, две разные детали для сборного комплекта используют для различных установочных категорий.

На фиг.13 изображена последовательная схема для определения двенадцати разных установочных категорий, а именно - категорий 1, 2, 3, 4, 5Д, 5В, 6Д, 6В, 7, 8, 9 и 10. В таблице I дана краткая характеристика каждой категории.

Каждую категорию определяют по свойствам материала в трубопроводе или емкости, таким как температура, давление, токсичность или опасные, с точки зрения безопасности, параметры, тенденция закупоривать проходы, по которым он проходит.

На схеме фиг.13 изображен только один пример из некоторого числа возможных вариантов. В данном изобретении особую важность представляет то, что по свойствам данного материала обязательно определяют, по меньшей мере, две таких категории. Материалом может быть любой текучий материал, такой как газ или жидкость. Например, материалом может быть пар или вода. В своем полном диапазоне материал может быть любым материалом из числа бесчисленных химических продуктов или их смесей современной химико-технологической установки, включая оборудования нефтеперегонных заводов или трубопроводов, и включая газы, жидкости и суспензии.

В Таблице II дается описание свыше ста шестидесяти деталей для сборного комплекта.

На фиг.1-12 показан пример выбора этих деталей. Деталью для сборного комплекта является чертеж или перечень основных деталей, необходимых для установки реагирующего на давление прибора на трубопроводе или емкости согласно стандартизированной конструкции, применяемой, по меньшей мере, для одной установочной категории. Предпочтительно, чтобы отдельная деталь для сборного комплекта использовалась только для одной установочной категории. Например, деталь №3351-00 из Таблицы II применяется только для категории 1. Однако необходимо отметить, что некоторые детали, такие как 4300-01 из Таблицы II, могут применяться к нескольким установочным категориям.

Если более чем одна деталь используется для установочной категории для конкретного применения, то выбор определенной детали будет зависеть от некоторого числа факторов. Например, на горизонтальном трубопроводе, на котором устанавливают датчик, можно использовать мембранную систему, систему трубки Вентури или измерителя клина. Каждая из этих систем имеет свои преимущества и недостатки, хорошо известные из уровня техники. Поэтому инженер-приборист выбирает такую деталь для сборного комплекта, которая наилучшим образом соответствует данному применению, и не будет проектировать комплект, теоретически в совершенстве соответствующий потребностям данного применения. Почти всякий раз при установке датчика давления для измерения расхода, давления или уровня в современной химико-технологической установке ее можно осуществить с помощью наиболее соответствующей детали для такой установки. Результатом является системный подход, благодаря которому можно исключить необходимость индивидуальной установки для каждого такового применения.

Датчики давления изготавливаются многими поставщиками, например, Модели 1151 и 3051 датчиков давления и дифференциальных датчиков давления компании "Rosemount Measurement Division of Fisher-Rosemount, Eden, Prairie", США, которые считывают абсолютное давление (АД) или перепад давления (ПД) в большинстве диапазонов давления, применяемых в современном химико-технологическом оборудовании, включая нефтеперерабатывающие заводы и оборудование трубопроводов.

На фиг.1 изображена деталь для сборного комплекта для измерительной диафрагмы 20 дифференциального датчика давления 21 на горизонтальном трубопроводе 22 для установочной категории 1. Диафрагма 20 размещена между парой фланцев 23 трубопровода. Во фланцах трубопровода 23 высверлены сквозные каналы 24. Эксцентриковые переходники 25 приварены методом гнездовой сварки к каналам 24. Вращение эксцентриковых переходников 25 вокруг оси, показанной пунктирной линией, обеспечивает 54-миллиметровый зазор между входами переходников 25, даже если зазор между каналами 24 несколько отличается от этого зазора. Хвостовики 26 приварены методом гнездовой сварки к переходникам 25. Клапаны с хвостовиками 27 прикреплены болтами к хвостовикам 26. Обводной коллектор 28 расположен между клапанами 27 и датчиком 21. Обводной коллектор 28 содержит клапан управления внутреннего потока (не показан), который приводится в действие рукояткой 29, чтобы установить в исходное положение датчик 21, как показано на Фиг.1. Датчик 21 имеет выпускные каналы 30, которые используются для сброса давления датчика 21 в атмосферу, которые показаны с пробками.

Понятно, что использование указанных эксцентриковых переходников для данного изобретения не представляет собой первостепенной важности. Однако ссылка сделана на международную заявку PCT/US 96/20387, т.к. данная заявка относится к таким переходникам и другому оборудованию, описываемому в данной заявке.

На Фиг.2 изображена деталь, аналогичная той, которая изображена на Фиг.1, но для установочной категории 2. Элементы, показанные на Фиг.2, которые являются теми же, что и на Фиг.1, имеют те же ссылочные обозначения. Установленный с задней стороны патрубок 31 дополняет комплект. Установленный с задней стороны патрубок содержит два стопорных клапана (не показаны), которые приводятся в действие рукояткой 32 и рукояткой 33. Установленный с задней стороны патрубок 31 имеет смывочные выходы 34, которые показаны с пробками. Однако при установке установленного с задней стороны патрубка, как показано на Фиг.2, предполагается, что трубки сбора выпуска (не показаны) соединены со смывочными выходами 34, в результате чего приведение в действие рукояток 29, 32 и 33 (и запорных клапанов 27) обеспечивает смыв и сброс давления датчика 21 перед его снятием для техобслуживания или замены.

На Фиг.3 изображена деталь, аналогичная изображенной на Фиг.1, но для установочной категории 3. Элементы, показанные на Фиг.3, которые аналогичны Фиг.1, имеют те же ссылочные обозначения. Обводной коллектор 28 не применяется. Вместо него используется установленный с задней стороны трехклапанный патрубок 35. Установленный с задней стороны трехклапанный патрубок 35 содержит клапан управления внутреннего потока (не показан), который приводится в действие рукояткой 36, чтобы установить датчик 21 в исходное положение. Установленный с задней стороны обводной патрубок 35 имеет смывочные каналы 37, которые показаны с пробками. Но при установке установленного с задней стороны обводного патрубка 35, как показано на Фиг.3, предполагается, что выпускные трубки сбора (не показаны) соединены со смывочными выходами 37, в результате чего приведение в действие рукояток 38 и 39 (и запорных клапанов 27) обеспечивает очистку датчика 21 перед его снятием для техобслуживания или замены.

На Фиг.4 изображена деталь для датчика давления измерения уровня 41 на емкости 40 для установочной категории 2, 4 и 5. Технологический стопорный клапан 42 соединен с соплом 43 емкости 40. Промывочный фланец 44 установлен между датчиком 41 и клапаном 42. Промывочные клапаны 45 обеспечивают смыв твердых частиц, которые могут засорять клапан 42, фланец 44 или датчик 41.

На Фиг.5 изображена деталь, которая в некоторых отношениях аналогична детали на Фиг.1, но предназначена для установочной категории 5А. Элементы Фиг.5 аналогичны изображенным на Фиг.1 и имеют те же ссылочные обозначения. Узел системы трубопроводов 46 установлен между патрубком 28 и датчиком 21. На опорном узле 47 расположен один конец узла системы трубопроводов 46. Трубы узла системы трубопроводов 46 наклонены вниз в сторону опорного конца 48 узла системы трубопроводов 46, чтобы горячие испарения материала конденсировались и собирались вблизи опорного конца 48 узла системы трубопроводов 46, для поддержания датчика 21 в более холодном состоянии, чем в случае, если бы на него непосредственно воздействовали горячие испарения материала. Установленный с задней стороны трехклапанный патрубок 35 выполняет ту же функцию и имеет то же ссылочное обозначение, что и установленный с задней стороны трехклапанный патрубок на Фиг.3.

На Фиг.6 изображена деталь, аналогичная, в некоторых отношениях, детали на Фиг.1, но для установочной категории 5В. Элементы, изображенные на Фиг.6, те же, что и на Фиг.1, и имеют те же ссылочные обозначения. Следует отметить, что клапаны 27 приварены к клапанному узлу системы трубопроводов 49, который содержит выпускные клапаны 50 и опорный конец 51. На опорном узле 52 находится опорный конец 51 клапанного узла системы трубопроводов 49. Обводной патрубок 53 установлен между датчиком 21 и обводным патрубком 53. Обводной патрубок 53 содержит регулятор потока (не показан), который приводится в действие рукояткой 54, чтобы привести датчик 21 в исходное положение. Трубопроводы клапанного узла системы трубопроводов 49 наклонены вниз в сторону опорного конца 51 клапанного узла системы трубопроводов 49, чтобы горячие испарения материала конденсировались и собирались вблизи опорного конца 51 клапанного узла системы трубопроводов 49 с тем, чтобы датчик 21 мог находиться в более холодном состоянии, чем в случае, если бы на него непосредственно воздействовали горячие испарения материала.

На Фиг.7 изображена деталь, аналогичная детали, изображенной на Фиг.5, но для установочной категории 6А. Элементы, показанные на Фиг.7, которые аналогичны на Фиг.5, имеют те же ссылочные обозначения. Показанный на Фиг.7 комплект имеет узел системы трубопроводов 46а и опорный конец 48а. Узел системы трубопроводов 46а аналогичен узлу системы трубопроводов 46 на Фиг.5, за исключением того, что трубы узла системы трубопроводов 46а длиннее трубопроводов узла системы трубопроводов 46 на Фиг.5. Эти более длинные трубы обеспечивают лучшую изоляцию датчика 21 от горячих испарений материала.

На Фиг.8 изображена деталь, аналогичная детали, изображенной на Фиг.6, но для установочной категории 6В. Изображенные на Фиг.8 элементы, которые те же, что и на Фиг.6, имеют те же ссылочные обозначения. Показанный на Фиг.8 комплект имеет узел системы трубопроводов 49а и опорный конец 51а. Узел системы трубопроводов 49а аналогичен узлу системы трубопроводов 49 на Фиг.5, за исключением того, что трубопроводы узла системы трубопроводов 49а длиннее труб узла системы трубопроводов 49 на Фиг.6. Эта увеличенная длина обеспечивает лучшую изоляцию датчика 21 от горячих испарений материала.

На Фиг.9 изображена деталь, аналогичная детали, изображенной на Фиг.7, но для установочной категории 7. Изображенные на Фиг.9 элементы, которые те же, что и на Фиг.7, имеют те же ссылочные обозначения. Показанный на Фиг.9 комплект имеет узел системы трубопроводов 46а и опорный конец 48б. Узел системы трубопроводов 46б аналогичен узлу системы трубопроводов 49а на Фиг.7, за исключением того, что опорный конец 48б приподнят относительно опорного конца 48а на Фиг.7. Приподнятость опорного конца 48б обеспечивает изоляцию криогенных жидкостей материала от датчика 21 для более лучшей его защиты от холода. В противном случае на датчик 21 воздействуют испарения материала, которые имеют меньшую теплоемкость.

На Фиг.10 изображена деталь для измерения давления в линии трубопровода или в емкости для установочной категории 8, содержащая датчик давления 50. Клапан с хвостовиком 51 установлен между датчиком 50 и фланцем 52. Промывочный клапан 53 установлен на другой стороне датчика 50. Показанное на Фиг.10 устройство, включающее используемый тип клапанов и сварных соединений, способствует тщательной очистке системы и уменьшает количество впадин и карманов, в которых могут накапливаться загрязнения.

На Фиг.11 изображена деталь для измерения давления в емкости 54 для установочных категорий 2, 3, 4, 5A, 5В, bA, bВ, 7 и 9. Деталь комплекта, изображенная на Фиг.11, аналогична, в некоторых аспектах, детали на Фиг.4. Технологический изолирующий клапан 55 установлен на сопле 56 емкости 54. Промывочный клапан 57 расположен между узлом дистанционного датчика давления 58 и клапаном 55. На опорном узле 59 размещен датчик давления 60. Капиллярная трубка 61 соединяет узел дистанционного датчика давления 58 и датчик 60 и обеспечивает изоляцию датчика 60 от высокой температуры материала. Смывочные клапаны 62 выполняют ту же функцию, что и смывочные клапаны 45 на Фиг.4.

На Фиг.12 изображена деталь, аналогичная детали, изображенной на Фиг.2, но для установочной категории 10. Элементы, изображенные на Фиг.12, аналогичные элементам Фиг.2, имеют те же ссылочные обозначения. Запорные клапаны высокого давления 61 используются наряду с датчиком высокого давления 62. Патрубок высокого давления 63 установлен между обводным патрубком 28 и датчиком 62. На опорном узле 64 расположен один конец коллектора 63.

Способ данного изобретения можно осуществить с помощью перечня комплектных деталей, которые указаны в Таблице II, и с помощью средств для определения различных установочных категорий, которые изображены на Фиг.13 и сведены в Таблице I. Если определена установочная категория, то тогда можно выбрать измерение расхода, давления или уровня. Для большинства случаев применения используется, по меньшей мере, одна комплектная деталь для данной установки, которую можно выбрать. Но предпочтительно завести указанную выше информацию в компьютерную программу для цифрового компьютера общего назначения и добавлять в эту компьютерную программу дополнения.

Дополнения включают выбор материала трубопровода исходя из используемого коллектора. Материалы могут включать углеродистую сталь и различные марки нержавеющей стали, такие как нержавеющая сталь марки 316 или сталь марки "ХАСТЕЛОЙ Си" (HFSTELLOY С). Кроме того, можно также определить тип сварного шва, вид клапана, кронштейна, смывочного клапана, габариты трубки Вентури или клинового соединения, тип болтов, варианты клапанов, материал коллектора, дополнительную ориентацию импульсной линии, сертификацию, материал эксцентриковых переходников, виды испытаний, конфигурацию технологического фланца и соединения, специальную очистку, варианты фланцев для деталей установки манометра диафрагменного уплотнения, окраску, кожухи для зимнего сезона, дополнительные глухие фланцы, прямые сварные клапаны и размеры монтажного кронштейна для деталей давления смывочного кольца дистанционного уплотнения.

При осуществлении данного изобретения с помощью компьютера в соответствии с вышеизложенным, то есть когда инженер-приборист ответил на все подсказки компьютерной программы, тогда программу можно записать, чтобы дать порядковый номер комплекту, который даст возможность поставщику комплектов обеспечить все детали данного комплекта, включая дополнения по усмотрению, такие как кожухи для зимних условий и специальная покраска. Помимо этого, компьютерная программа предпочтительно печатает перечень характеристик с упоминанием цены комплекта и возможности размещения заказа для данного комплекта автоматически по модему по телефонной линии.

ПРИМЕР 1

Нужно было выбрать деталь для сборного комплекта для измерения расхода для горизонтального трубопровода, содержащего текучий азот, диаметром 50 мм. С помощью применения схемы на Фиг.13 было определено, что она должна отвечать условиям категории применения 1. Была выбрана диафрагменная система перепада давления непосредственного монтирования. Деталью для сборного комплекта, которая могла быть применима для данного случая применения, была деталь №3411-00, изображаемая на Фиг.1.

ПРИМЕР 2

Нужно было выбрать деталь для сборного комплекта для измерения уровня емкости, содержащей 50-процентный водный раствор едкого натрия. Емкость сверху имела отверстие для выпуска в атмосферу. С помощью применения схемы на Фиг.13 было определено, что она должна отвечать требованиям применения по 4 категории. Был выбран датчик давления с характеристиками смыва и стока. Деталью для сборного комплекта, которая могла быть применима для данного случая применения, была деталь №4404-02, изображенная на Фиг.4. Фланец 44 был моделью смывочного кольца AFW компании "Роузмаунт" (Rosemaunt), см выше.

ПРИМЕР 3

Нужно было выбрать комплектную деталь для измерения давления в емкости, содержащей азот при температуре 220°С. При помощи схемы на Фиг.13 было определено, что она должна отвечать условиям применения по категории 9. Был выбран датчик давления с дистанционным уплотнением в виде лепешки. Комплектной деталью, которая является применимой для данного случая применения, была деталь 5576-52 согласно Фиг.11. Фланцем 57 было смывочное кольцо AFW компании "Роузмаунт″ (Rosemaunt), см. выше.

Реферат

Для текучего материала в трубопроводе или емкости устанавливают по меньшей мере две разные установочные категории, каждая из которых определяется свойствами материалов (давлением, температурой, токсичностью, закупориванием твердыми частицами и т.д.). Устанавливают различные стандартизированные наборы деталей, необходимых для установки датчиков давления на трубопроводе или емкости. Каждый набор отвечает преимущественно одной установочной категории. Используют приведенный алгоритм выбора, введенный в компьютер, для определения искомой установочной категории текучего материала, отвечающей одному набору деталей из числа установленных стандартизированных наборов. Изобретение обеспечивает возможность стандартизации комплектов деталей для установки датчиков давления в широких условиях применения на различных химико-технологических установках. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 13 ил.

Формула