Класифікація генераторів. Ацетиленові генератори є джерелом одержання ацетилену з карбоніту кальцію. Згідно з ГОСТ 5190-57 генератори класифікуються за такими ознаками:
Продуктивністю – 0.8; 1.25; 2; 3.2; 5; 10; 20; 40; 80; 160 та 320 мі/год ацетилену. Генератори більшої продуктивності використовують у хімічних виробництвах;
Способом будови – пересувні та стаціонарні. Пересувні виготовляють продуктивністю до 3,2 мі/год;
Системою регулювання взаємодії карбоніту кальцію з водою – кількісним регулюванням взаємодіючих речовин; з регулюванням тривалості контакту карбіду кальцію з водою (почасове регулювання).
У генераторах з кількісним регулюванням застосовують дозування карбіду кальцію або води. Якщо дозується карбід кальцію, а води в зоні реакції є постійна кількість, то система називається «карбід у воді». В разі дозування води і одночасно завантаження усієї кількості карбіду кальцію система називається «вода на карбід». Застосовують також комбіновану систему, коли дозують обидві речовини.
У генераторах з почасовою системою регулювання контакт карбіду кальцію з водою відбувається періодично, з певними перервами. Якщо рухомою речовиною є карбід кальцію, то система називається «занурення», якщо ж рухомим середовищем є вода, то система називається «витіснення». Генератори з почасовим регулюванням розкладу кальцію ще називають «контактним ч».
Застосовують також генератори комбінованої системи з метою одержання більш чіткого регулювання газоутворення і зменшення скидання газу в атмосферу. Наприклад, суміщують системи «вода на карбід» і «витіснення», як це зроблено у генераторах ГНВ – 1,25.
Генератори «карбід у воду» забезпечують велику повноту реакції та тепло відведення під час розкладу карбіду кальцію водою, тому мають високий коефіцієнт корисного використання (к. к. в. ) карбіду кальцію і дають охолоджений, добре промитий газ. Ці генератори можуть працювати на форсованому режимі до 50% вище від номінальної продуктивності. Недоліком їх є значна витрата води і зумовлені цим великі розміри апарата, а також значна кількість відходів – рідкого мулу. Ці генератори потребують складніших механізмів для регулювання подачі карбіду кальцію у генератор. Дана система застосовується у генераторах продуктивністю понад 20 мі/год.
Генератори «вода на карбід» - простіші за конструкцією, дешевші у виготовленні, зручні в експлуатації, потребують невеликої кількості води, здатні працювати на карбіді кальцію з різними розмірами кусків, дають невелику кількість відходів у вигляді рідкого гашеного вапна. Недоліком їх є перегрівання ацетилену в зоні реакції і неповний розклад карбіду кальцію. Форсування роботи для них недопустиме. Генератори «вода на карбід» випускають переважно пересувного типу.
Генератори системи «витіснення» достатньо надійні та зручні в роботі, допускають форсування. Істотним їх недоліком є небезпека перегрівання газу та спікання вапна у зоні реакції в разі раптового припинення відбирання газу при підвищеній витраті. При цьому змочується відразу велика кількість карбіду кальцію, який з припиненням витрати газу виявляється не занурення у воду. Система «витіснення» застосовується у генераторах продуктивністю до 10 мі/год.
У генераторах системи «занурення» ще більше перегрівається карбід кальцію у наряднику, тому вони небезпечні в експлуатації. Слід уникати застосування даної системи навіть в апаратах невеликої продуктивності.
Генератори комбінованої системи «вода на карбід» та «витіснення» мають ряд позитивних якостей, властивих обом зазначеним системам. Що ж до недоліків цих систем, то вони у даному поєднанні менше виражені. Використання принципу витіснення дає менші коливання тиску газу. Комбінована система широко застосовується у генераторах продуктивністю до 3,5 мі/год і використовується у більшості конструкцій генераторів.
За тиском ацетилену, який виробляють генератори, вони поділяються на три групи:
Низького тиску – з граничним тиском до 0,1 кГ/смІ включно;
Середнього тиску - від 0,1 до 1,5 кГ/смІ включно;
Високого тиску понад 1,5 кГ/смІ
Граничний тиск ацетилену в генераторі визначається конструкцією газозбірника.
Основні вимоги, що становляться до ацетиленових генераторів, такі:
продуктивність генератора повинна відповідати режиму споживання ацетилену.
генератор розраховують для роботи на карбіді кальцію з кусками певних розмірів.
розклад карбіду кальцію в генераторі повинен регулюватися автоматично, залежно від витрати газу.
генератор повинен мати високий коефіцієнт корисного використання карбіду кальцію. Коефіцієнтом корисного використання називають відношення фактично одержаного об’єму ацетилену Vф до об’єму Vп, який можна одержати з усього завантаженого карбіду кальцію у відповідності з паспортом на карбід даного сорту.
Сучасні генератори мають к. к. в. від 0,85 до 0,98.
конструкція генератора повинна забезпечувати добре охолодження карбіду кальцію, води та ацетилену у зоні реакції. Температура води і гашеного вапна у зоні реакції не повинна перевищувати 80є С, а газу - 115 є С. ацетилен на виході з генератора повинен мати температуру, яка перевищує температуру оточуючого середовища не більш як на 10-15 є С
надлишковий тиск у генераторі, який має заповнювані ацетиленом газові місткості, не повинен перевищувати 1,5 кГ/смІ.
повинне бути передбачене надійне продування всіх газових міст костей апарата з метою видалення залишків повітря до заповнення їх ацетиленом.
генератор повинен бути герметичним і мати газозбірник достатньої місткості, щоб в разі раптового припинення відбирання газу не було викидання ацетилену в приміщення.
пересувні генератори повинні мати мінімальні габаритні розміри та вагу.
конструкція генератора повинна забезпечувати його вибухонебезпечність і по можливості повну автоматизацію процес регулювання газоутворення, а також добре очищення одержуваного газу.
Конструкція генераторів. Найбільшого порушення набули пересувні генератори низького та середнього тиску МГ, ГНВ, ГВР, АСМ, АНВ та інші.
Генератор ГНВ – 1,25 має корпус, поділений на дві частини перегородкою. У корпус вварена реторта. Нижня частина корпуса з’єднана з ретортою через кран гумовим шлангом. Карбід кальцію завантажують у корзину, яка вставляється в реторту, що щільно закривається кришкою. Генератор має газовідвідну трубу із шлангом.
Генератор заповнюють водою через відкриту частину до позначеного рівня. При цьому кран нижній повинен бути закритим, а верхній відкритим, щоб повітря з генератора витіснялось водою назовні.
Водяний затвор заповнюють водою до контрольного крана. Корзину завантажують карбідом кальцію встановленої грануляції, вставляють у реторту і закривають останню кришку. Відкривають кран і вода надходить у реторту. Ацетилен, що утворюється під час розкладу карбіду кальцію, виходить з реторти по трубі у нижню частину корпуса генератора, витісняючи воду у верхню частину. Вода надходить у реторту доти, поки рівень її у корпусі не стане нижче крана. При дальшому надходженні ацетилену з реторти до газозбірника тиск у генераторі та реторті підвищуватиметься, але повільніше, оскільки вода з реторти витісняється у конусоподібну посудину (витискувач), відкриту зверху. Завдяки цьому дальший розклад карбіду кальцію і виділення ацетилену зменшуються.
В міру відбирання газу з генератора тиск у ньому падає, вода з посудини знову заповнює реторту і газоутворення збільшується. Якщо тиск у генераторі знизиться до 230-250 мм вод. ст.., то вода у нижній частині корпуса підніметься до рівня крана і знову почне надходити у реторту.
Припинення подавання води в реторту відбудеться при тиску у генераторі 250-260 мм вод. ст. Процес розкладу карбіду кальцію в реторті регулюється автоматично залежно від витрати газу. З метою запобігання забрудненню гашеним вапном посудини та його нижньої труби, а також крана і шланга їх треба промивати водою не рідше одного разу за зміну.
Корзину з карбідом кальцію вставляють у генератор без перекосу. У генераторі можна застосовувати також карбід розміром 15*25 мм; у цьому разі на прутики корзини укладають дрібну дротяну сітку, а кількість завантажуваного карбіду зменшують до 2 кг. Не рідше одного разу на три місяці генератор оглядають, повністю очищають і промивають від мулу. Водяний затвор оглядають, розбирають і промивають не рідше одного разу на місяць. Після закінчення роботи генератор треба заносити в приміщення, куди немає доступу стороннім особам.
Для роботи взимку призначений генератор АНВ-1-66 (АНДП-ІІ/ІІІА – 1,25). За принципом дії та конструкцією він подібний до ГВН-1,25, але відрізняється від нього тим, що:
водопровідна система розміщена всередині корпуса генератора, а шток водозапірного вентиля виведений назовні через сальник;
водяний затвор розміщений у циркуляційній трубі генератора, форма якої відповідно змінена;
конструкція водяного затвора частково змінена;
генератор має осушник ацетилену, який завантажується кусками карбіду кальцію та коксу.
Ці конструктивні зміни запобігають замерзанню води в окремих частинах генератора та порушенню його роботи при низьких температурах взимку.
Генератори з однією ретортою при максимальних витратах газу потребують частого перезарядження, на що витрачається до 15-20% робочого часу зварника. При цьому коефіцієнт корисного використання карбіду кальцію знижується за рахунок неповного розкладу залишка його в реторті. ВНДІавтогенмашем розроблена конструкція двореторного пересувного генератора АНД-1-61 із завантаженням до 7 кг карбіду кальцію в обидві реторти. Принцип дії та схема генератора АНД-1-61 такі самі, що й генератора ГНВ-1,25.
У ряді випадків для зварювання і різання металів потрібно, щоб тиск ацетилену перед пальником бів більш високим, порядку 0,1-0,15 кГ/смІ. При роботі на підвищеному тиску легше регулювати зварювальне полум’я, пальник працює стійкіше, без різких вихлопів і зворотних ударів. Для цього ВНДІавтогенмашем розроблені конструкції ацетиленових генераторів середнього тиску: МГВ-0,8; ГВР-1,25М; ГВР-3; АСМ-1-66.
Генератор ГВР-1,25М у верхній частині корпуса генератора вміщено відкритий бачок для води, з’єднаний трубкою з регулятором для подачі води в реторту. На генераторі змонтовано водяний затвор. Корпус та бачок заповнюють водою через горловину до контрольного крана. Після завантаження корзини карбідом кальцію її вставляють в реторту, яка закривається кришкою з гумовою прокладкою, щільно притискують до реторти гвинтом.
Обертаючи за стрілкою годинника гвинт регулятора , відкривають його клапан і вода з бачка надходить у реторту. Ацетилен, що утворюється, виходить у газовий простір генератора через патрубок, вварений у стінку реторти. Клапан регулятора зв’язаний з мембраною та пружиною. Якщо в корпусі генератора тиск незначний, то клапан і мембрана відтиснені пружиною вліво і вода може надходити в реторту. З підвищенням тиску в реторті та корпусі пружина стискується і закриває клапан, припиняючи надходження води в реторту.
Гвинт регулятора встановлений так, щоб подача води в реторту починалась при тиску 0,16-0,18 кГ/смІ, а припинялась при тиску понад 0,18 кГ/смІ.
У міру того, як карбід кальцію розкладається і виділяється ацетилен, тиск у реторті підвищується, а вода витісняється з відділення 1 у відділення 2 реторти. Внаслідок цього дальший розклад карбіду кальцію зменшується і зростання тиску знизиться, вода з відділення 1 знову надійде до відділення 2 і в реторті знову почнеться розклад карбіду кальцію. При тиску нижче 0,16 кГ/смІ клапан регулятора відкривається і вода з бачка знову починає надходити у реторту. Таким чином, газоутворення в реторті регулюється автоматично, залежно від відбирання та тиску газу. На реторті є контрольний кран для перевірки заповнення її водою. Генератор має запобіжний клапан і манометр.
з метою запобігання замерзанню води в генераторі та водяному затворі під час роботи взимку генератор утеплюють ватним брезентовим чохлом. Генератор ГВР-3 сконструйований за такою самою схемою, як і генератор ГВР-1,25М, але має великі розміри і дві поперемінно працюючі реторти.
Для постачання ацетиленом стаціонарних зварювальних постів по трубопроводу, а також для вироблення розчиненого ацетилену застосовують стаціонарні ацетиленові генератори. Розроблений ВНДІавтогенмашем новий стаціонарний генератор АСК-1-63 працює за комбінованою системою « вода на карбід» - «витіснення».
Основні правила обслуговування ацетиленових генераторів. При обслуговуванні генератора треба завжди пам’ятати про те, що ацетилен є вибухонебезпечним газом, особливо у суміші з повітрям, а тим більш з киснем. Тому зварник, який обслуговує генератор, повинен добре знати правила техніки безпеки при роботі з карбідом кальцію, ацетиленом та обслуговуванні генератора даної системи.
Карбід кальцію зберігають у спеціальному відведеному для цього приміщені у сухих, щільно закритих залізних барабанах. Відкривати барабани треба тільки латунним зубилом із застосуванням молотка з латуні або алюмінію, що запобігає іскроутворенню під час розкриття барабанів. Відкривають барабани також пристроєм, що складається з ножа з довгим важелем-рукояткою, хомута з привареним до нього обручем і опорної планки, яка з’єднана з важелем і є опорною для нього під час прорізання кришки барабана. Різальна частина ножа (лезо) кріпиться до рукоятки болтами або приварюється. Хомут закріплюють на обичайці барабана за допомогою стяжного болта; цей хомут служить для напрямляння переміщення опорної планки з ножем. Розрізання кришки здійснюється натискування на рукоятку ножа. На рукоятку у місці стикання її з барабаном надівають гумову трубку, яка оберігає від з’явлення іскри при ударі важеля об кромку барабана. Перед розкупорюванням кришку барабана покривають шаром солідолу завтовшки 2-3 мм. З метою запобігання травми при випадковому розриві шва, під час розкупорювання треба стояти з боку, протилежного до поздовжнього шва барабана.
Карбід кальцію завантажують у генератор у кусках тільки того розміру і в такій кількості (за вагою), як це передбачено інструкцією по експлуатації генератора. Корзина нарядника, яку завантажують карбідом кальцію, повинна бути сухою. Перші порції ацетилену, які містять повітря, перед подаванням ацетилену до пальника випускають назовні через продувні крани. Витрата ацетилену з генератора не повинна перевищувати норми, встановленої технічним паспортом генератора.
У міру витрачання воду в генератор своєчасно добавляють до встановленої інструкцією кількості. Під час перерви в роботі генератора взимку не можна допускати замерзання в ньому води. Для цього треба генератор утеплювати, а в разі тривалих перерв воду слід з нього спускати. Воду з генератора спускають тільки після повного розкладу карбіду кальцію та зниження тиску в наряднику до атмосферного.
Не можна підходити з вогнем або запаленим пальником до працюючого генератора, до вивантаженого з генератора гашеного вапна або до барабана з карбідом кальцію, оскільки поблизу них завжди можливе виділення ацетилену у навколишнє середовище і утворення вибухової ацетиленоповітряної суміші.
Працюючи або заряджений карбідом кальцію генератор не можна залишати без нагляду та охорони. Ремонт та усування дефектів генератора, пов’язані з застосуванням відкритого, як генератор буде повністю звільнений від газу, карбіду кальцію, гашеного вапна і кілька разів промити водою.