ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA

ICS 27.060.30; 27.100 Prosinec 2016

Válcové kotle –
Část 3: Konstrukce a výpočet částí namáhaných tlakem

ČSN
EN 12953-3

07 7853

 

Shell boilers –
Part 3: Design and calculation for pressure parts

Chaudières à tubes de fumée –
Partie 3: Conception et calcul des parties sous pression

Großwasserraumkessel –
Teil 3: Konstruktion und Berechnung für drucktragende Teile

Tato norma je českou verzí evropské normy EN 12953-3:2016. Překlad byl zajištěn Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. Má stejný status jako oficiální verze.

This standard is the Czech version of the European Standard EN 12953-3:2016. It was translated by the Czech Office for Standards, Metrology and Testing. It has the same status as the official version.

Nahrazení předchozích norem

Touto normou se nahrazuje ČSN EN 12953-3 (07 7853) z dubna 2003.

 

Národní předmluva

Změny proti předchozí normě

Významné technické změny proti předchozí normě jsou uvedeny v informativní příloze E.

Informace o citovaných dokumentech

EN 1092-1:2007+A1:2013 zavedena v ČSN EN 1092-1+A1:2014 (13 1170) Příruby a přírubové spoje – Kruhové příruby pro trubky, armatury, tvarovky a příslušenství s označením PN – Část 1: Příruby z oceli

EN 10160 zavedena v ČSN EN 10160 (01 5024) Zkoušení ocelových plochých výrobků o tloušťce 6 mm nebo větší ultrazvukem (odrazová metoda)

EN 12952-3:2011 zavedena v ČSN EN 12952-3:2012 (07 7604) Vodotrubné kotle a pomocná zařízení – Část 3: Konstrukce a výpočet částí kotle namáhaných tlakem

EN 12953-1:2012 zavedena v ČSN EN 12953-1:2012 (07 7853) Válcové kotle – Část 1: Všeobecné požadavky

EN 12953-2:2012 zavedena v ČSN EN 12953-2:2012 (07 7853) Válcové kotle – Část 2: Materiály pro části kotlů a příslušenství namáhaných tlakem

EN 12953-4:2002 zavedena v ČSN EN 12953-4:2003 (07 7853) Válcové kotle – Část 4: Provedení a konstrukce částí kotle namáhaných tlakem

EN 12953-5 zavedena v ČSN EN 12953-5 (07 7853) Válcové kotle – Část 5: Kontrola při výrobě, dokumentace a značení částí kotle namáhaných tlakem

EN 12953-6:2011 zavedena v ČSN EN 12953-6:2011 (07 7853) Válcové kotle – Část 6: Požadavky na výstroj kotle

EN 12953-10:2003 zavedena v ČSN EN 12953-10:2008 (07 7853) Válcové kotle – Část 10: Požadavky na kvalitu napájecí vody a kotelní vody

EN 13445-3:2014 zavedena v ČSN EN 13445-3:2015 (69 5245) Netopené tlakové nádoby – Část 3: Konstrukce a výpočet

Souvisící ČSN

ČSN EN 1092-2 (13 1170) Příruby a přírubové spoje – Kruhové příruby pro trubky, armatury, tvarovky a příslušenství s označením PN – Část 2: Příruby z litiny

ČSN EN 1092-3 (13 1170) Příruby a přírubové spoje – Kruhové příruby pro trubky, armatury, tvarovky a příslušenství s označením PN – Část 3: Příruby ze slitin mědi

ČSN EN 1092-4 (13 1170) Příruby a přírubové spoje – Kruhové příruby pro trubky, armatury, tvarovky a příslušenství s označením PN – Část 4: Příruby ze slitin hliníku

ČSN EN 10253-2:2008 (13 2200) Potrubní tvarovky pro přivaření tupým svarem – Část 2: Nelegované a feritické oceli se stanovením požadavků pro kontrolu

ČSN EN 12953-8:2002 (07 7853) Válcové kotle – Část 8: Požadavky na zabezpečovací zařízení proti přetlaku

ČSN EN 13445-1 (69 5245) Netopené tlakové nádoby – Část 1: Obecně

ČSN EN 13445-2 (69 5245) Netopené tlakové nádoby – Část 2: Materiály

ČSN EN 13445-4 (69 5245) Netopené tlakové nádoby – Část 4: Výroba

ČSN EN 13445-5 (69 5245) Netopené tlakové nádoby – Část 5: Kontrola a zkoušení

ČSN EN 13445-6 (69 5245) Netopené tlakové nádoby – Část 6: Požadavky pro navrhování a výrobu tlakových nádob a tlakových částí z litiny s kuličkovým grafitem

ČSN EN 14394+A1 (07 5307) Kotle pro ústřední vytápění – Kotle pro ústřední vytápění s hořáky s ventilátorem, se jmenovitým tepelným výkonem do 10 MW a nejvyšší pracovní teplotou 110 °C

ČSN EN 10028 (soubor) (42 0937) Ploché výrobky z ocelí pro tlakové účely

ČSN EN 10273 (42 1030) Tyče válcované za tepla ze svařitelných ocelí se zaručenými vlastnostmi při vyšších teplotách pro tlakové účely

Citované předpisy

Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2014/68/EU ze dne 15. května 2014 o harmonizaci právních předpisů členských států týkajících se dodávání tlakových zařízení na trh. V České republice je tato směrnice zavedena nařízením vlády č. 219/2016 Sb. ze dne 7. července 2016 o posuzování shody tlakových zařízení při jejich dodávání na trh.

Souvisící předpisy

Zákona č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky a o změně a doplnění některých zákonů, ve znění zákona č. 205/2002 Sb. a zákona č. 34/2011 Sb.

Zákon č. 90/2016 Sb., ze dne 3. března 2016 o posuzování shody stanovených výrobků při jejich dodávání na trh

Upozornění na národní poznámky

Do normy byly k článku 5.5.2 a k obrázku 17 doplněny národní poznámky.

Vypracování normy

Zpracovatel: CTN PETRAŠOVÁ BRNO, IČ 40448584, Ivana Petrašová, Petr Remeš

Technická normalizační komise: TNK 101 Kotle – Vyhrazená tlaková zařízení

Pracovník Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví: Ing. Petr Svoboda

 

EVROPSKÁ NORMA EN 12953-3
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
EUROPÄISCHE NORM Květen 2016

ICS 27.060.30; 27.100 Nahrazuje EN 12953-3:2002

Válcové kotle –
Část 3: Konstrukce a výpočet částí namáhaných tlakem

Shell boilers –
Part 3: Design and calculation for pressure parts

Chaudières à tubes de fumée –
Partie 3: Conception et calcul des parties
sous pression

Großwasserraumkessel –
Teil 3: Konstruktion und Berechnung
für drucktragende Teile

Tato evropská norma byla schválena CEN dne 2016-01-23.

Členové CEN jsou povinni splnit vnitřní předpisy CEN/CENELEC, v nichž jsou stanoveny podmínky, za kterých se této evropské normě bez jakýchkoliv modifikací uděluje status národní normy. Aktualizované seznamy a biblio-
grafické citace týkající se těchto národních norem lze obdržet na vyžádání v Řídicím centru CEN-CENELEC nebo u kteréhokoliv člena CEN.

Tato evropská norma existuje ve třech oficiálních verzích (anglické, francouzské, německé). Verze v každém jiném jazyce přeložená členem CEN do jeho vlastního jazyka, za kterou zodpovídá a kterou notifikuje Řídicímu centru CEN-CENELEC, má stejný status jako oficiální verze.

Členy CEN jsou národní normalizační orgány Belgie, Bulharska, Bývalé jugoslávské republiky Makedonie, České republiky, Dánska, Estonska, Finska, Francie, Chorvatska, Irska, Islandu, Itálie, Kypru, Litvy, Lotyšska, Lucemburska, Maďarska, Malty, Německa, Nizozemska, Norska, Polska, Portugalska, Rakouska, Rumunska, Řecka, Slovenska, Slovinska, Spojeného království, Španělska, Švédska, Švýcarska a Turecka.

[image] 

Evropský výbor pro normalizaci

European Committee for Standardization

Comité Européen de Normalisation

Europäisches Komitee für Normung

Řídicí centrum CEN-CENELEC: Avenue Marnix 17, B-1000 Brusel

© 2016 CEN Veškerá práva pro využití v jakékoli formě a jakýmikoli prostředky Ref. č. EN 12953-3:2016 E
jsou celosvětově vyhrazena národním členům CEN.

Obsah

Strana

Evropská předmluva 10

1 Předmět normy 11

2 Citované dokumenty 11

3 Termíny a definice 11

4 Značky a zkratky 12

5 Obecně 12

5.1 Kotle 12

5.2 Horkovodní kotle 12

5.3 Hlavní svary 12

5.4 Součinitel svarového spoje 12

5.5 Tepelné namáhaní trubek plamence 13

5.5.1 Podmínky návrhu 13

5.5.2 Rozměry plamence 15

5.5.3 Tepelný příkon 15

5.5.4 Doplňující provozní podmínky 15

5.6 Rozměry tlakových částí 16

5.7 Určení tlaků 16

5.7.1 Nejvyšší dovolený tlak 16

5.7.2 Výpočtový tlak 16

5.7.3 Otevírací tlak pojistného ventilu 16

5.7.4 Hydrostatický zkušební tlak 16

5.8 Přídavky 17

5.8.1 Přídavek na tolerance materiálu při dodání a procesy tváření 17

5.8.2 Přídavek na úbytek kovu 17

5.9 Dodatečné požadavky na materiál pro plechy 17

5.10 Normalizované tvarovky 17

5.11 Příruby 17

5.12 Návrh na základě analýzy 17

5.13 Ekonomizér a přehřívák 17

6 Výpočtová teplota a dovolené namáhání 18

6.1 Výpočtová teplota 18

6.2 Dovolené namáhání 18

7 Válcové pláště 19

7.1 Tloušťka stěny pláště 19

7.1.1 Požadavky 19

7.1.2 Požadovaná tloušťka stěny včetně přídavků 19

7.2 Základní výpočet pro vnitřní tlak 19

7.3 Opěry a závěsná oka kotle 19

8 Otvory a odbočky ve válcových pláštích 19

8.1 Obecně 19

8.1.1 Úvod 19

8.1.2 Požadavky na vyztužení otvorů v pláštích 19

Strana

8.1.3 Účinné délky lrs pro výpočet součinitelů zeslabení a kompenzací 21

8.1.4 Podmínky pro samostatné otvory 25

8.1.5 Požadavky na konstrukci odboček 25

8.1.6 Požadavky na návrh výztužných límců 25

8.1.7 Obecné požadavky na výpočet ploch příčného průřezu a ploch zatížených tlakem 26

8.2 Součinitel zeslabení, alternativní metoda výpočtu a největší průměr nevyztuženého otvoru 26

8.2.1 Obecně 26

8.2.2 Přípustný součinitel zeslabení a největší průměr nevyztuženého otvoru 26

8.2.3 Samostatné otvory 27

8.2.4 Přilehlé otvory 28

8.3 Návrh otvorů a odboček v pláštích (součinitel zeslabení a vyztužení) 28

8.3.1 Značky a zkratky 28

8.3.2 Požadavky týkající se použití 28

8.3.3 Návrh samostatných otvorů a spojů odboček 32

8.3.4 Návrh přilehlých otvorů a spojů odboček 34

9 Dna 35

9.1 Nevyztužená klenutá dna bez otvorů 35

9.1.1 Nevyztužená klenutá dna zatížená vnitřním tlakem 35

9.1.2 Mezní podmínky 35

9.1.3 Nevyztužená klenutá dna zatížená vnějším tlakem 36

9.2 Nevyztužená plochá snímatelná víka 37

9.3 Nevyztužená plochá dna 39

10 Podepřená plochá dna, rozpěrky a výztuhy 39

10.1 Světlá vzdálenost (expanzní prostor) u plochých den 39

10.2 Vyztužené ploché stěny 40

10.2.1 Obecně 40

10.2.2 Poloměr vylemování 40

10.2.3 Opěrný bod 41

10.2.4 Tloušťka stěny 41

10.2.5 Hodnoty konstanty C4 44

10.2.6 Rozpěrky chlazených vratných komor 52

10.2.7 Rozpěrné trubky a tyče 53

10.2.8 Zatížení působící na výztužné trubky a tyčové rozpěrky 53

10.2.9 Výztužné rohové rozpěrky 54

10.2.10 Svarové spoje 55

10.2.11 Doplňující požadavky na vsazená dna 55

10.2.12 Výztužné nosníky podepírající rovnou část vratné komory 57

11 Návrh samostatných otvorů v plochých dnech kotlů 57

11.1 Nevyztužené samostatné otvory 57

11.2 Otvory odboček 57

11.3 Průlezy, kontrolní otvory a otvory pro ruce 58

12 Neděrované trubky a trubkovnice 59

12.1 Tloušťka stěny rovných trubek namáhaných vnějším tlakem 59

Strana

12.2 Tloušťka stěny rovných trubek namáhaných vnitřním tlakem 59

12.3 Tloušťka stěny a ovalita kolen a trubkových ohybů 60

12.3.1 Obecně 60

12.3.2 Odchylka kruhovitosti trubkových ohybů 60

12.4 Kouřové trubky 62

12.5 Rozteč trubek 64

12.6 Tloušťka stěny trubkovnic uvnitř trubkových svazků 65

13 Plamence, součásti plamenců a vratné komory válcového tvaru vystavené vnějšímu tlaku 65

13.1 Plamence 65

13.1.1 Hladké plamence 65

13.1.2 Vlnité plamence 65

13.1.3 Součinitele bezpečnosti 66

13.1.4 Součásti plamenců 66

13.1.5 Vratné komory 66

13.2 Výpočtová délka kombinovaných plamenců 67

13.3 Tolerance plamenců 67

13.4 Výztuhy 67

13.4.1 Obecně 67

13.4.2 Části výztuhy vyrobené z tyče nebo plechu 68

13.4.3 Výztuhy umístěné v zóně nejvyššího tepelného toku 69

13.4.4 Prstence fairbairnského typu 69

14 Přístupové a kontrolní otvory 71

14.1 Obecné požadavky 71

14.2 Typy a minimální rozměry přístupových a kontrolních otvorů 71

14.3 Nejmenší těsnicí šířka a vůle těsnění u přístupových a kontrolních dvířek 73

14.4 Přístupové a kontrolní otvory u plochých den 73

14.5 Požadavky na vstupní prostor do kotlů s vnějším průměrem pláště větším než 1 400 mm 73

14.6 Přístupnost a uspořádání vstupních a kontrolních otvorů 73

Příloha A (informativní) Formulář pro výpočet úseků protisměrného oblouku nebo zvlnění pro typ „Walker“ 74

Příloha B (normativní) Výpočtová teplota plamence 76

B.1 Výpočet nejvyšší a střední teploty stěny plamence 76

Příloha C (informativní) Výpočet teplot trubkovnice 78

C.1 Obecně 78

C.2 Značky 78

C.3 Výpočtová metoda 79

C.3.1 Součinitele sálání 79

C.3.2 Součinitele konvekce 81

C.3.3 Vážený průměrný součinitel přestupu tepla na straně spalin (odpadních plynů) 84

C.3.4 Tepelná vodivost trubkovnice 86

C.3.5 Přestup tepla na straně vody 86

C.3.6 Teploty trubkovnice 87

C.4 Příklad výpočtu provedeného s použitím metody uvedené v C.3 90

C.4.1 Předpokládané konstrukční údaje 90

Strana

C.4.2 Výpočet součinitele sálání 90

C.4.3 Výpočet součinitelů konvekce 90

C.4.4 Výpočet váženého průměrného součinitele přestupu tepla na straně spalin 91

C.4.5 Výpočet tepelné vodivosti trubkovnice 91

C.4.6 Výpočet teplot trubkovnice 91

Příloha D (normativní) Ekonomizér a přehřívák s návrhem trubek pro kotelní vodu, které jsou připojeny k válcovému kotli 92

D.1 Obecně 92

D.2 Návrh ohříváku napájecí vody a přehříváku připojených k válcovým kotlům 92

Příloha E (informativní) Významné technické změny mezi touto evropskou normou a předchozím vydáním 94

Příloha ZA (informativní) Vztah mezi touto evropskou normou a základními požadavky směrnice EU 2014/68/EU,
na kterou se vztahuje 95

Bibliografie 96

Evropská předmluva

Tento dokument (EN 12953-3:2016) vypracovala technická komise CEN/TC 269 Válcové a vodotrubné kotle, jejíž sekretariát zajišťuje DIN.

Této evropské normě je nutno nejpozději do listopadu 2016 udělit status národní normy, a to buď vydáním identického textu, nebo schválením k přímému používání, a národní normy, které jsou s ní v rozporu, je nutno zrušit nejpozději do listopadu 2016.

Upozorňuje se na možnost, že některé prvky tohoto dokumentu mohou být předmětem patentových práv. CEN [a/nebo CENELEC] nelze činit odpovědným za identifikaci jakéhokoliv nebo všech patentových práv.

Tento dokument nahrazuje EN 12953-3:2002.

Tento dokument byl vypracován na základě mandátu uděleného CEN Evropskou komisí a Evropským sdružením volného obchodu a podporuje základní požadavky směrnice (směrnic) EU.

Vztah ke směrnici (směrnicím) EU je uveden v informativní příloze ZA, která je nedílnou součástí tohoto dokumentu.

V informativní příloze E je uveden přehled významných technických změn mezi touto evropskou normou a jejím předchozím vydáním.

Soubor EN 12953 Válcové kotle sestává z těchto částí:

Ačkoli lze tyto části získat samostatně, je třeba poznamenat, že jsou tyto části vzájemně na sobě závislé. Proto pro konstrukci a výrobu válcových kotlů je třeba použít více částí normy, aby mohly být uspokojivě splněny požadavky normy.

POZNÁMKA V CEN/TC 269 byl zřízen „Boiler Helpdesk“, který lze kontaktovat pro případné otázky týkající se používání evropských norem řady EN 12952 a EN 12953, viz http://www.boiler-helpdesk.din.de.

Podle vnitřních předpisů CEN/CENELEC jsou tuto evropskou normu povinny zavést národní normalizační organizace následujících zemí: Belgie, Bulharska, Bývalé jugoslávské republiky Makedonie, České republiky, Dánska, Estonska, Finska, Francie, Chorvatska, Irska, Islandu, Itálie, Kypru, Litvy, Lotyšska, Lucemburska, Maďarska, Malty, Německa, Nizozemska, Norska, Polska, Portugalska, Rakouska, Rumunska, Řecka, Slovenska, Slovinska, Spojeného království, Španělska, Švédska, Švýcarska a Turecka.

1 Předmět normy

Tato část této evropské normy specifikuje požadavky na konstrukci a výpočet tlakových částí válcových kotlů, které jsou definovány v EN 12953-1.

Pro další součásti, např. vodotrubné stěny, se má použít odkaz na soubor EN 12952.

 

Konec náhledu - text dále pokračuje v placené verzi ČSN.