Технологическая (производственная) линия представляет собой комплекс дополняющего друг друга оборудования, для выполнения уже заложенной технологической идеи. Оборудование, действующее в линии согласованно, т.е. каждое из них в определенной последовательности отдает сырье на следующую операцию.
Для удобства управления линией, применяется автоматическая система управления.
Оборудование, укомплектованное в линии, представляет собой комплекс, на вход которого подают исходное сырье, а на выходе получают готовый продукт.
Пенополиуретан (ППУ) — наиболее эффективный и экологически чистый в настоящее время теплоизолятор для тепловых трубопроводов. В отличие от традиционных теплоизоляционных материалов, пенополиуретан (ППУ) при достаточной механической прочности обладает наименьшей теплопроводностью. Скорость коррозии трубопроводов тепловых сетей с пенополиуретаном в гидрозащитной полиэтиленовой или оцинкованной оболочке снижается более чем в 10 раз. Теплоизоляционный слой, который сделан из пенополиуретана, позволяет поддерживать постоянной температуру от -70°С до +150°С в течение минимум 30 лет.
Поэтому технологическую линию теплоизоляции труб рассмотрим на примере теплоизоляции пенополиуретаном.
Линии теплоизоляции ППУ (труб и фасонных изделий) включает в себя следующие операции:
· Линия дробеметной очистки стальных труб
· Заливка «Труба в трубе»
· Заливка фасонных изделий
· Производство ППУ скорлуп
2.1 Линия дробеметной очистки стальных труб
Стальные черные трубы перекладывается со стеллажей-накопителей на технологический рольганг и подаются в цех таким образом, чтобы обеспечить в дальнейшем непрерывное следование труб одна за другой без зазора. В процессе перемещения с вращением по рольгангу, трубы оснащают соединительными муфтами, которые предотвращают попадание дроби внутрь труб при дробеметной очистке в камере. Перемещаясь по рольгангу стальные трубы последовательно проходят через установку предварительного нагрева (сушки) труб и дробемет. После дробеметной очистки стальные трубы перемещаются с некоторым ускорением по технологическому рольгангу для того, чтобы обеспечить «угон» каждой предыдущей трубы и перекладываются сбрасывателем на траковое устройство участка сборки.
Оборудование участка очистки труб:
· Стеллаж-накопитель черных труб
· Технологический рольганг (L=18 м, 8 р/о)
· Установка предварительного нагрева (сушки) труб
· Установка дробеметной очистки труб
· Стеллаж-накопитель очищенных труб, пост
· Прижимная станция очистки с пневмоприводом
· Траковое Устройство участка сборки
· Сбрасыватель очищенных труб
· Технологический рольганг (L=12 м, 5 р/о)
2.2 Заливка «Труба в трубе»
Линия предназначена для производства прямых участков труб теплоизолированных пенополиуретаном (ППУ) в гидроизоляционной защитной оболочке. «Труба в трубе» представляет собой жесткую конструкцию, состоящую из стальной или полимерной трубы (рабочей), изолирующего слоя из жесткого ППУ и внешней защитной оболочки из полиэтилена (ПЭ) низкого давления для подземной бесканальной прокладки или оцинкованной спирально-замковой стали для воздушной прокладки.
Труба в сборе — это единая конструкция за счет связей между стальной трубой и слоем ППУ и между ППУ и оболочкой. Прочное сцепление достигается за счет предварительной дробеструйной обработки стальной трубы, оптимальной характеристики ППУ и обработки электрическим разрядом.
Технологическая линия оборудования по заливке по технологии «труба в трубе» состоит из двух производственных участков:
· участок очистки труб;
· участок теплогидроизоляции прямых участков трубопроводов.
Технологический процесс на участке очистки труб.
Стальные черные трубы перекладывается со стеллажей-накопителей (1) на технологический рольганг (2) и подаются в цех таким образом, чтобы обеспечить в дальнейшем непрерывное следование труб одна за другой без зазора. В процессе перемещения с вращением по рольгангу (2), трубы оснащают соединительными муфтами, которые предотвращают попадание дроби внутрь труб при дробеметной очистке в камере (4). Перемещаясь по рольгангу (2) стальные трубы последовательно проходят через установку предварительного нагрева (сушки) труб (3) и дробемет (4). После дробеметной очистки стальные трубы перемещаются с некоторым ускорением по технологическому рольгангу (9) для того, чтобы обеспечить «угон» каждой предыдущей трубы и перекладываются сбрасывателем (8) на траковое устройство участка сборки (7).
Технологический процесс теплогидроизоляции прямых участков трубопроводов.
Трубу, находящуюся на траковом устройстве (7) оснащают центраторами, на которых закрепляют сигнальные провода системы оперативного дистанционного контроля (ОДК). Затем, стальную трубу при помощи тракового устройства (7) перемещают на стол сборки труб и оболочек (10), где уже должна находиться полиэтиленовая или оцинкованная спирально-замковая стальная труба-оболочка, вставляя и перемещая стальную очищенную трубу внутрь трубы-оболочки. Полиэтиленовая или стальная труба-оболочка попадает на стол (10) участка сборки труб и оболочек следующим образом: из склада труба-оболочка перекладывается на транспортер (конвейер) для оболочек (21). С помощью этого транспортера (21) труба перемещается к столу установки подгона длины оболочек (17) и затем трубу-оболочку размещают на этом столе. С помощью отрезного устройства (15) установки подгонки длины оболочек, приводят длину трубы-оболочки в точное соответствие с длиной стальной очищенной трубы, поступившей на траковое устройство (7) и затем перемещают трубу-оболочку на стол (10) и закрепляют трубу-оболочку на нем. После размещения стальной трубы с центраторами и проводами системы ОДК внутри оболочки, образовавшуюся конструкцию «сборку» перемещают со стола участка сборки труб и оболочек (10) в камеру термостабилизации «сборок» (12). Затем «сборки» из камеры термостабилизации (12) перемещают на заливочный стол (11). На заливочном столе (11) «сборки» оснащают технологическими заглушками, а затем с помощью дозирующе-смесительной установки (16) необходимое количество смешанных жидких компонентов пенополиуретана заливают в межтрубное пространство между стальной трубой и оболочкой. После технологической выдержки необходимой для вспенивания и полимеризации компонентов ППУ, технологические заглушки снимают, а готовые теплоизолированные трубы перекладчиком теплоизолированной трубы (13) перемещают с заливочного стола (11) на транспортер теплоизолированной трубы (14) для перемещения готовых труб из цеха и размещения их на складе готовой продукции (20).
Оборудование участка очистки труб:
· Стеллаж-накопитель черных труб
· Технологический рольганг (L=18 м, 8 р/о)
· Установка предварительного нагрева (сушки) труб
· Установка дробеметной очистки труб
· Стеллаж-накопитель очищенных труб, пост
· Прижимная станция очистки с пневмоприводом
· Траковое Устройство участка сборки
· Сбрасыватель очищенных труб
· Технологический рольганг (L=12 м, 5 р/о)
Оборудование линии теплогидроизоляции прямых участков трубопроводов:
· Траковое устройство участка сборки.
· Стол участка сборки труб и оболочек.
· Стол заливочный гидравлический.
· Камера термостабилизации трубных сборок.
· Перекладчик оболочек.
· Транспортер теплоизолированной трубы.
· Отрезное устройство установки подгонки длины оболочки.
· Заливочная машина высокого давления «Старт -150 М».
· Стол подгона длины оболочек.
· Расходные емкости компонентов ППУ ЗМ.
· Стеллаж для центраторов, проводов системы ОДК, заглушек, стол для взятия технологических проб.
2.3 Теплоизоляция фасонных изделий. Оборудование для теплоизоляции фасонных изделий
Технологическая линия предназначена для производства всей номенклатуры изолированных пенополиуретаном фасонных изделий в полиэтиленовой оболочке для подземной бесканальной прокладки и в оцинкованной оболочке для надземной прокладки, необходимой для строительства трубопровода.
Линия комплектуется оборудованием:
· для изолирования малых и средних диаметров фасонных изделий (25-530 мм);
· для изолирования больших диаметров фасонных изделий (630-1200 мм).
Фасонные детали изолируются аналогично трубам. В качестве гидрозащитного покрытия применяют сегменты ПЭ оболочек, спаянные с помощью специального оборудования. Оцинкованные оболочки также изготавливаются на специальном оборудовании.
Фасонные детали, изготавливаемые на данной технологической линии:
· Отводы (с различным углом);
· Переходы с одного диаметра на другой;
· Тройники и тройниковые ответвления;
· Воздушники;
· Сильфонные компенсаторы;
· Z-образные элементы;
· Неподвижные опоры;
· Элементы с кабелем вывода;
· Шаровые краны с удлиненным штоком;
· Специальные элементы с концевыми заглушками и т. п.
Оборудование участка теплоизоляции ППУ фасонных элементов трубопроводов:
1. Стеллажи хранения ПЭ патрубков оболочек
2. Установка раскроя ПЭ оболочек (90 - 560 мм), (Пила)
3. Стенд подготовки ПЭ оболочек
4. Стенд очистки стальных фасонных изделий
5. Стеллажи хранения стальных фасонных изделий
6. Стеллаж для центраторов и проводов системы СДК
7. Сварочный станок оболочек
8. Стенд сборки и сварки ПЭ оболочек
9. Стеллаж хранения фасонных сборок для заливки ППУ
10. Стол заливки фасонных изделий
11. Заливочная машина высокого давления "Старт-60М"
12. Стеллаж для заглушек
13. Стеллажи хранения готовой продукции (фасонных изделий).
Ключевыми узлами оборудования технологической линий по производству фасонных изделий являются:
· установка раскроя ПЭ оболочек (предназначена для точного и экономичного раскроя полиэтиленовых оболочек под заданным углом);
· торцеватель для сварки оболочек (предназначен для изготовления в заводских условиях тройников и секторных отводов под заданным углом).
Установка раскроя полиэтиленовых оболочек (ленточная пила) предназначена для резки ПЭ оболочек, полимерных труб диаметром до 2000 мм под углом.
Установка представляет собой жесткую стальную конструкцию со специальной ленточной пилой, полностью закрытой вне зоны резки, приводимой в движение трехфазным электродвигателем с ременной передачей.
Сварочный станок предназначен для сварки нагревательным элементом ПЭ оболочек фасонных изделий, а также для труб, фасонных деталей из полиэтилена.
Сварочный станок представляет собой стационарную универсальную сварочную машину для контактно-стыковой сварки полиэтиленовых оболочек.
Сварочное усилие и перемещение столов осуществляется гидравлически. Подача нагревательного элемента осуществляется посредством грузоподъемного устройства.
2.4 Производство ППУ скорлуп
Технологическая линия предназначена для производства теплоизолирующих "скорлуп" из пенополиуретана.
Скорлупы, изготавливаемые на данной линии, по своим механическим и физическим свойствам полностью соответствуют изоляционному слою из пенополиуретана несущей изолированной ППУ трубы.
Полнофункциональное производство (цех) по изготовлению скорлуп ППУ в типовой комплектации включает в себя:
· Многопрограммную заливочную машину высокого давления,
· Стальные пресс-формы для диаметров от 15 до 1220 мм (механические, гидравлические и с подогревом),
· Заливочные столы различной конфигурации (простые поворотные, оснащенные гидростанцией, подъемными механизмами и автоматикой),
· Стеллажи хранения готовой продукции,
· Термостабилизирующие устройства для обогрева компонентов в емкостях,
· Системы перекачки компонентов в расходные емкости,
· Стол для взятия технологических проб.
Легкость и быстрота монтажа скорлуп делает их эффективным материалом при теплоизоляции действующих трубопроводов, а также тепловой защиты нефтепроводов в северных условиях необходимости защиты грунтов от подтаивания и вспучивания.
Отличительной чертой нашего оборудования является легкость его монтажа и возможность многократного и оперативного перебазирования в места применения готовой продукции (модульный тип цехов).
«Скорлупы» ППУ широко применяются на трубопроводах систем отопления, водоснабжения, канализации и транспортировки нефти.
Теплоизоляция скорлупами имеет неоспоримые преимущества по сравнению с другими изоляционными материалами:
· быстрый монтаж - демонтаж и, как следствие, возможность многоразового использования;
· свободный доступ к поврежденным участкам трубопровода;
· долговечность.
Монтаж "скорлуп" производится путем склеивания их компонентами ППУ или иными клеевыми составами. "Скорлупы" могут быть монтируемы на теле трубы с помощью обычной вязальной проволоки (стяжек, скоб). Стыки и отводы могут быть изолированы с помощью заливки системами ППУ, а также требуют гидроизоляции.
В качестве сырья используются изначально два жидких компонента А (полиола) и Б (дифенилметандиизоцианат, сокращенно называемый МДИ).
Оборудование для производства ППУ «скорлуп» теплоизоляции трубопроводов
1. Карусельная установка с 4 пресс-формами
2. Заливочная машина высокого давления "Старт -30 М"
3. Расходные емкости компонентов ППУ ЗМ
4. Стол для взятия технологических проб
5. Стеллажи хранения готовой продукции ("скорлупы").
6. Место хранения заливочных форм
Технология изготовления скорлуп
Механизм изготовления полуцилиндров скорлуп ППУ: система двух изначально жидких компонентов А (полиола) и Б (дифенилметандиизоцианат) заливается в стальные пресс-формы с помощью заливочной машины высокого давления. В результате смешивания этих двух компонентов образуется смесь, которая вспенивается под воздействием выделяющегося тепла. Постепенно пена начинает застывать и затвердевать. Процесс пенообразования и затвердевания происходит в стальных пресс-формах.
Список использованных источников
Литература
1) Рахимов Р.З., Шелихов Н.С. Современные теплоизоляционные материалы: Учебное пособие. – Казань: КГАСУ, 2006. – 392 с.
2) СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов/Госстрой России.— М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1998. - 28 с.
Интернет-ресурсы
1) https://www.technoserv-r.ru/ar5.php (статья «Тепловая изоляция»)
2) https://www.mht-ppu.ru/index.html (ОАО «Метхимтэкс», теплоизоляция труб и трубопроводов ППУ)
3) https://www.mosflowline.ru (ЗАО МосФлоулайн, завод-производитель индустриально изолированных ППУ трубопроводов)
4) https://www.penopolymer.ru (НПП "Пенополимер", производитель изолированных в заводских условиях трубопроводов в пенополимерминеральной изоляции ППМИ)