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由于各种物理或者化学的因素,化工压力容器常常会出现安全事故。事故一旦发生,不但会造成化工压力容器损坏,而且还会造成人员伤亡以及相当大的经济损失。纵观化工压力容器发生安全事故的原因,一方面是因为化工容器自身因素造成的,另一方面是因为人为因素造成的。据统计,在已经发生的化工压力容器安全事故中,有83%的都是由于人为因素造成的。为此,大力加强化工压力容器的安全控制,对于避免发生重大安全事故,避免造成重大人员伤亡以及经济损失都具有重大的现实意义。
1 从源头抓起,避免化工压力容器出现质量问题
化工压力容器之所以会出现安全问题,和化工压力容器的质量有着非常密切的关系。首先是因为化工压力容器内盛放的多是具有腐蚀性的化工原料,另外,这些化工原料常常在高压下进行保存。这样就给压力容器的质量提出了相当高的要求。为此,在化工压力容器的制造过程中,生产部门要严格按照行业标准进行设计生产,保证其设计与制造的质量,选择耐腐蚀的金属或者合金材料提高其防腐蚀性,在选择制造材料的过程中,还要根据化工压力容器所盛放的介质确定所使用的制造材料。争取设计生产出高质量的化工压力容器。
另外,化工企业在购进的过程中,也要认真按照行业标准进行检查和检测,发现不符合行业标准的化工压力容器,要坚决制止其进入化工生产企业。同时,化工生产企业还要进行制度控制,建立化工压力容器终身负责制,从购进到使用到废弃进行全程监管,责任到人。
2 加强日常检查,避免化工压力容器出现安全问题
从化工压力容器购进那一刻起,化工企业就必须加强针对化工压力容器的安全检查,避免发生重大安全事故。为了做好检查,首先必须制定严格的检查制度,按照特定的时间、特定的地点以及特定的线路进行检查。从化工压力容器的工艺条件入手,检查其压力、温度、化工液体量、化工介质的成分等内容,确定其工艺条件是不是满足化工压力容器安全生产的要求。其次,要严格检查化工压力容器是不是出现明显的腐蚀、变形等问题,各连接管道以及管道接口处是不是出现泄漏,化工压力容器的底座是否牢固,各仪表、仪器、阀门以及电气设备是不是存在安全隐患。第三要认真检查化工压力容器中的各类安全控制计量仪器以及减压装置是不是能够达到安全要求。
如果在对化工压力容器进行安全检查的过程中,发现了安全隐患,并且安全隐患足以能够对生产或者人身安全造成重大威胁时,相关管理人员必须采取相对应的紧急应对措施,排除安全隐患,如果安全隐患比较难以排除,必须叫停化工压力容器的使用,停工进行检查处理。例如:化工压力容器内持续出现压力异常、化工原料温度过高、化工压力容器温度异常或者安全装置无法正常使用等现象,这样常常导致化工压力容器出现安全问题。在这种情况下,如果坚持进行生产,而不进行彻底的处理,必将导致重大安全事故发生,为此,必须停止生产,等到安全隐患排除后才能正常进行生产。
3 防止容器腐蚀,避免出现安全隐患
化工压力容器腐蚀是造成其发生安全事故的最主要的原因。为此,必须认真加强对化工压力容器腐蚀现象的分析,并针对腐蚀原因制定对策,避免出现安全隐患。
通常来讲,造成化工压力容器腐蚀的主要原因有物理腐蚀、化学腐蚀、应力腐蚀和电化学腐蚀等多种情况。物理腐蚀通常为物理溶解造成的腐蚀。例如:呈现液态的金属锌常常可以溶解化工压力容器中的铁,从而引发溶解性腐蚀。化学腐蚀通常是指化工气体以及一些化学物质与金属发生氧化还原反应从而造成金属丢失的现象。例如:二氧化硫等其他可以与铁等金属发生化学反应,从而引发化学腐蚀。应力腐蚀通常是指组成化工压力容器的金属在某些介质的作用下,产生的拉应力所造成的金属延迟裂纹,从而造成应力腐蚀开裂。应力腐蚀通常发生速度比较快,常常在不易察觉的情况下发生,因此,这种腐蚀对于化工压力容器影响巨大,是破坏性最强的腐蚀。电化学腐蚀是指金属和电解质溶液之间发生的有电流产生的腐蚀。电化学腐蚀是化工压力容器最常见的腐蚀。
为了避免因腐蚀发生的化工压力容器安全问题,除了必须保证其设计与制造的质量。还要注意以下几个方面的问题。①、使用缓蚀剂。缓蚀剂具有使用量小,保持金属的物理机械性能以及降低被腐蚀速度的能力。因此,在化工压力容器的制造和使用过程中使用缓蚀剂,就可以有效防止化工压力容器的腐蚀。②、认真把好焊接关。焊接质量直接关系着化工压力容器焊接缝残余应力的大小,环节质量越差,残余应力就越大,裂缝产生的可能性就越大,为此在化工压力容器的焊接过程中,必须认真把好焊接关,严格按照焊接工艺的要求选择焊接使用的材料以及焊接工艺。在焊接之前应该充分考虑焊接使用钢材的淬硬性以及焊接厚度,同时还要考虑化工压力容器的使用环境然后进行预热。焊接完成后还要对容器采取热化学处理,利用晶间腐蚀进行检测或者利用超声波探伤射线进行探伤检测等手段进行质量检测。③、利用电化学保护方法。电化学保护方法包括牺牲阳极和外加电流保护发等两种方法。在保护过程中,在化工压力容器上固定电极电势比被保护金属较弱的阳极,从而保护化工压力容器。或者通过外加电流保护被用作阴极的化工压力容器,避免化工压力容器被腐蚀。④、利用防腐材料。利用防腐材料进行防腐处理是当前化工压力容器防腐的主要方法。防腐材料可以再化工压力容器表面形成一层多孔的薄膜,通过这层薄膜有效降低腐蚀电流,从而达到防腐蚀的目的。⑤、进行衬里保护。衬里保护是实在难以找到适合材料的情况下,综合考虑介质的特点以及温度、压力等多种情况,然后采用适当的材料对化工压力容器进行衬里处理,从而达到化工压力容器防腐蚀的目的。⑥、进行表面覆盖。通过在化工压力容器的金属层外部覆盖保护层的方法达到防腐蚀的目的。例如在化工压力容器表层涂油漆、搪瓷、镀保护性金属等方法。
4 严格控制使用条件。避免人为因素
关键词:化工压力容器;防腐蚀;方法
压力容器在化工领域的应用非常广泛,在实际应用中经常出现腐蚀疲劳、缝隙腐蚀、应力腐蚀等,不仅造成化工压力容器的损坏和失效,而且容易引发各种安全事故,造成严重的经济损失和人员伤亡,因此必须高度重视化工压力容器的防腐蚀处理,采用科学合理的方法,延长化工压力容器的使用寿命。
1 化工压力容器常见的腐蚀类型
1.1 电化学腐蚀
电化学腐蚀主要是电解质溶液和压力容器金属表面发生电化学反应,造成金属表面损坏。根据电化学反应机理,压力容器金属表面发生的腐蚀主要包括阴极反应和阳极反应[1],介质离子流和金属电子流形成回路。压力容器阳极反应是一种常见的氧化反应,压力容器金属失去电子后,进入电解质溶液;阴极反应是一种还原反应,氧化剂吸收溶液和金属表面的电子。化工压力容器腐蚀多数是电化学腐蚀,通常情况下,其不仅仅是一种电化学作用,经常和生物、机械、物理等相互作用。
1.2 化学腐蚀
化学腐蚀也被称为干腐蚀,是指非电解质和压力容器金属表面发生的一种纯化学反应,造成压力容器破坏,其主要发生在非电解质溶液和干燥气体中[2]。化学腐蚀最主要的特点是非电解质和金属表面原子之间发生氧化还原反应,产生腐蚀产物。在氧化剂和金属原子之间发生电子交换,这种化学反应不会产生电流。
1.3 物理腐蚀
物理腐蚀是指由于物理溶解造成的压力容器金属损坏,例如,钢容器被盛放的熔融锌溶液腐蚀,铁容器和液态锌发生物理腐蚀。
2 化工压力容器防腐蚀的方法
2.1 选择合适的主体材料
根据化工压力容器承受的压力、温度、介质情况以及实际用途,在加工制作压力容器时,应选择合适的主体材料,可在金属材料中适当加入一些合金元素,或者用多种材料加工成耐蚀合金,例如,在钢材料中添加镍元素,加工成不锈钢材料,可有效提高化工压力容器的防腐蚀性,减缓金属材料发生腐蚀。化工压力容器材料选择和介质腐蚀性有着密切关系,在很大程度上,介质毒性和易燃程度对于选材也有着重要影响。例如,Q235-B材料的压力容器不能盛装高危介质;Q235-A材料的压力容器不能盛装易燃、易爆介质[3]。
2.2 重视防腐蚀设计
根据化工行业的相关规定,只有具备相应资格认证的企业或者单位才能制造或设计化工压力容器。为了有效控制化工压力容器发生腐蚀,应高度重视容器的防腐蚀设计,在设计过程中合理控制集中应力,减少有可能造成腐蚀介质大量积聚的缝隙和缺口,优化压力容器的结构组织。在设计化工压力容器过程中,除了严格满足《化学压力容器规定》和GB150外,还要考虑到主体材料受到不同介质的影响。例如,在湿润的H2S环境中,尽量采用低合金钢和碳钢;在液氨环境中,尽量采用高强度低合金钢和低碳钢。化工压力容器化工设计要选择合适的设备衬里和材质,压力容器主体材料可主要采用碳钢,或者采用钛材、铜材或不锈钢,衬里材料做好选择聚四氟乙烯、瓷砖、玻璃、石墨、橡胶等抗腐蚀材料[4]。
2.3 采用缓蚀剂
对化工压力容器采用缓蚀剂,可获得良好的经济效益。通常情况下,缓蚀剂主要由多种有助于减缓和防止压力容器发生腐蚀的化学物质组成,结合化工压力容器应用的实际情况,在金属材料中加入少量或者微量的缓蚀剂,可明显降低化工压力容器的腐蚀速度,并且不影响金属材料的机械和物理性能。
2.4 电化学保护
电化学保护可采用外加电流法和牺牲阳极保护法,外加电流法是指将保护金属材料作为阴极,附件电极作为阳极,对化工压力容器外加直流电,保护阴极金属材料,这个方法可有效防止河水、土壤中的压力容器发生腐蚀;牺牲阳极保护法是指将比电极电势低的合金或金属作为阳极,被保护金属做阴极[5],在实际应用中,合金、锌和铝等可作为牺牲阳极材料,用于保护石油管路、工业金属构件等。
2.5 表面覆盖保护层
对化工压力容器表面覆盖一层保护层,将周围介质和金属材料有效隔离,例如,在化工压力容器表面覆盖搪瓷、涂刷油漆等物质,避免水或者空气直接和钢铁制品相接触,或者在压力容器表面镀上Ni、Cr、Sn、Zn等金属,通过这种表面覆盖法,在压力容器表面形成一层氧化物薄膜。
2.6 加强维护管理
化工压力容器防腐蚀有很多种方法,不同腐蚀类型,采用不同的防腐蚀措施,每种防腐蚀方法有其特殊的应用范围和条件。为了进一步提高化工压力容器的抗腐蚀性能,应做好日常的维护管理,化工企业在日常生产运营中,应严格按照化工压力容器的相关法律法规,结合压力容器的操作使用规范,定期进行取样检查,全面了解压力容器的腐蚀状况和缺陷情况,一旦发现问题,及时进行维护处理,避免压力容器腐蚀范围扩大。化工压力容器腐蚀严重影响其安全运行,应结合其腐蚀形态,注意分析其腐蚀破坏原因,从而有针对性地采取防腐蚀措施,抑制和减缓压力容器腐蚀,提高安全性和稳定性。
3 结束语
化工压力容器对于化工企业的正常生产运营有着不可替代的重要作用,一旦发生腐蚀损坏,会严重影响化工安全生产。因此应结合化工压力容器常见的腐蚀类型,注意分析和研究其腐蚀原因,采取合理有效的防腐蚀方法,提高化工压力容器的抗腐蚀性。
参考文献:
[1] 王非.化工压力容器设计中对局部腐蚀的考虑[J].化工设备与管道,2000(04):50-53.
[2] 周野,丁磊,杨冰.浅析化工压力容器的防腐蚀措施[J].中国石油和化工标准与质量,2011(02):202.
[3] 2005~2009年度全国防腐蚀行业优秀耐蚀非金属压力容器生产企业[J].全面腐蚀控制,2010(05):50.
[4] 王非,林英.在化工设备设计中对防腐蚀的考虑[J].化工设备设计,1999(04):30-32+4.
关键词:石油化工装置 安全阀 配管设计 流速要求
前言
由于石油化工生产中大多数为流动的介质,并且具有易燃易爆易腐蚀的特点,所以对于装置有较高的要求。在装置设计的过程中,需要充分的考虑到压力容器的压力值以及对压力值有所影响的因素,以确保压力容器能够安全运行。一般情况下,为了保证压力容器的安全性,都会设计安全阀作为压力装置的最后一道保护屏障。而配管设计是保证安全阀能够稳定运行的关键要素,配管设计的是否规范关系到安全阀运行的安全性,所以应该对安全阀的进口管道以及出口管道进行规范化设计,确保配管设计的合理性,保证安全阀的平稳可靠运行。
一、石油化工装置安全阀的配管设计
1.1石油化工装置安全阀进口管道的设计
1.1.1 保障安全阀运行可靠、平稳
保障安全阀的可靠平稳运行是进口配管设计的重要标准,在石化装置安全阀运行期间经常会出现震颤现象,对石化装置的安全阀会造成较大的损害。出现震颤的原因一般是因为安全阀进口管的阻力降过大而引发的,由于进口管的阻力降过大,所以压力容器和管道内的压力值偏高,会导致液体流动不稳定,从而出现震颤。为了避免震颤对石化装置的损害程度,应该对安全阀进口管道进行调节。在设计的过程中,要保证安全阀进口管道处的压力值小于安全阀定压值的 3%,并且在进行流量计算时要充分考虑安全阀的最大流量值。减少压力降是保障安全阀平稳可靠运行的主要措施,具体做法有如下几个方面:
(1)调整装置或管道各处的安全阀接管直径接近安全阀进口直径大小,或大于安全阀进口直径 1~3 级。
(2)在不违背设计原则基础上,将配管设计地尽可能短。
(3)安装安全阀时,应将其安装在容器出口管道上或容器顶部,且高于出口排放管道的地方。原则上石油化工装置安全阀安装位置尽量靠近被保护的管道或设备。如果压力源处存在着压力波动,且压力的峰值接近于安全阀的整定压力,这时安全阀应安装在远离此压力源且压力较稳定的地方。
(4)安全阀进口处应避用直头,而采用长半径弯头,减小阻力降。
(5)在不影响流速的前提适当采取防堵措施,免除出口管线以及进口管线发生堵塞现象。
(6)对一些特殊工作环境,应注意考虑配套设施。例如对于设置在易凝及湿气体介质的安全阀入口管道应予以伴热,避免产生水锤现象。
1.1.2 满足开启流速要求
按照开启高度,工业上将石化装置的安全阀分成三类:微启式、中启式、全启式。首先,在化工流程中,安全阀的入口管道直径必须大于安全阀的入口直径。其次,压力容器与泄压阀之间的所有管道和管件通孔的面积应与安全阀入口的面积相同。在一般设计工程中入口隔离阀的最小流道面积选用等于或大于安全阀的入口面积。一般来说,全启式石油化工装置安全阀在大型石油化工工艺流程较为常见,而微启式石油化工装置安全阀则多用于液压系统。
1.2石油化工装置安全阀出口管道的设计
1.2.1 满足安全阀流速要求
当压力容器内部介质的压力值超出预设值时,安全阀就会自行开启,将压力容器内的介质向外排放以降低容器内的压力值,此时对安全阀出口管道设计有一定的要求,出口管道的直径要大于安全阀出口的直径。由于石化生产的特殊性,安全阀向外排放的介质具有剧毒、易燃易爆易腐蚀的特点,对周围的环境以及人身健康会造成较大的威胁,所以对于安全阀排放的介质要经过严格的处理,一定要符合行业的规范标准。
1.2.2 保障安全阀运行可靠、平稳
(1)在安全阀出口管道设计时应该考虑到背压这一因素,背压要小于安全阀定压的一定值,如果背压值过大,就会对系统运行的稳定性有所影响,如果开启压力出现偏差,就会影响到系统的流量。背压一般出现在泄压装置的出口处,主要是因为介质的流动而产生的。所以在对安全阀出口管道设计时,应该根据流程图要求的整定压力、安全阀的形式、最终管道走向、管道管径进行布置,并且要确定背压是否符合相关指标。出口管管径小于安全阀出口直径也是减小背压的一种方式。
(2)在设计管道时,应规划好管道的弯曲度、支撑方式以及正确的安装等细节。否者,安全阀或管道中易出现应力现象,对系统形成破坏。此外,计算其应力分析可按照安全阀的排放系统模式而采取相应的措施。
(3)石油化工装置安全阀出口管应防止有积液。为避免火炬总管内的积液回流入支管,绝大部分数工艺介质的安全阀排出口连接于火炬总管上,并且顺介质流向45度斜口方向而接在泄压总管的顶端。其次,为防止排放安全阀管道袋形弯曲,应坡向主管。如果无法避免积液囤积,在低c要设置放净阀。最后,对于易凝的气体,需在低点处安置蒸汽伴热管,尽可能防止积液的产生。
(4)应合理设计石油化工装置安全阀的安装位置和标高,安装石油化工装置安全阀多采取直立法安装,安全阀的安装位置要尽量与被保护的管道或装置接近。为防止管道的固体或液体聚集,切勿将安全阀安装在水平管道的死端。石油化工装置安全阀一般都应当高于汇总管的标高,故安置于操作平台边缘
二、结束语
在石油化工企业生产的过程中,各种介质的输送和存储需要很多的管道以及压力容器等石化装置,而这些介质大部分为易燃易爆易腐蚀和剧毒性的物质,所以对石化装置的设计有较高的要求,安全性是设计中首要考虑的问题。储存介质的石化装置都有自身的安全压力值,当压力值超出安全极限时,就会导致安全事故的发生,而安全阀作为石化装置安全性的最后一道安全屏障,当装置内的压力超标时就会自行向外排放介质以保证装置的安全性。配管设计直接关系到安全阀的平稳可靠运行,所以应该加强对安全阀配管设计管理,根据生产的实际需求,合理设计配管的各项技术参数,为安全阀的安全稳定运行提供有利的条件,确保石化生产的高效运行。
参考文献
[1]魏安娜.谈石油化工装置中配管的设计问题[J].中国石油和化工标准与质量,2013,10,25.
公司是国内石化行业核心装备制造的先行者,技术实力领先。至2012年,公司连续7年被评为中国石化装备制造业“五十强企业”。
公司正在打造产业链完整的国际石化装备百年企业。计划建设以兰州市区总部高端技术研发及兰州新区设计制造基地、青岛开发区大型装备研发设计制造及产品出口基地、新疆能源装备制造基地这三大产业基地。
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煤化工、核电业务快速增长
兰石重装是国内最大的专业从事大型、重型压力容器的生产企业,在石油炼化装备生产领域产品齐全、优势明显。主导产品市占率基本都在50%以上,其中2013年公司板焊式加氢反应器市占率达到64%,四合一连续重整反应器由公司独家制造,螺纹锁紧环式高压换热器按吨位计算市占率50%,冷热高压分离器市占率48%。
在响应国家大力发展战略性行业、努力实现高端装备国产化的探索过程中,公司在研发设计、生产、市场、技术、管理等方面积累了大量的大型、重型压力容器、快速锻造液压机组及板式换热器等高端装备研发及国产化生产、经营实践经验,逐步形成了在炼油化工与煤化工设备行业、快速锻造设备以及换热设备等行业中的领先地位。
公司是壳牌、BP、林德、法液空、塞班等公司合格设备供应商,中石化认定的3家静设备战略供应商之一,以及中石油战略供应商。
公司紧抓国家能源结构调整的机遇,积极扩展市场空间,使得煤化工、核电等设备成为公司新的增长点。
公司是中国煤化工核心装备制造领域的主要供应商之一,研发制造的煤化工设备、煤焦油超临界溶剂加氢反应器、隔膜式换热器、煤化工核心设备等具有国内国际先进水平,多次填补了中国煤化工装备国产化的空白。2011年以来,公司煤化工产品订单大量增加,在营业收入中所占的比重不断增大,2013年公司煤化工设备实现收入3.08亿元,占同期主营业务收入的比例已达24.33%,成为公司重要的业务增长点。
公司是中国最早涉及核电等新能源设备的企业之一。2006年国内第一家取得中国民用核安全设备(热交换器)核三级产品设计及制造许可证。2013年5月,青岛公司取得中国民用核安全设备(压力容器、储罐、热交换器)制造许可证,标志着公司已成为国内能够制造新一代核岛安全级别为二、三级容器设备的厂家之一。2013年公司核电设备实现收入809万元,同比增长372%。核电业务值得期待。
此外,公司能够生产制造风电、光伏、光热等新能源相关设备,正在研发生物质能、潮汐能、地热等新能源相关设备。
在手订单充足 期待产能释放
兰石重装订货量逐年大幅增加,在化解材料价格下降引起产品价格下降的因素之后,主营业务收入仍然保持了稳定增长态势。随着公司产品的应用领域日益广泛、客户对象日益多元化,公司抵御经营风险能力也不断加强;公司由以单台设备制造为主向工程总包转型、由单一国内市场向国内加国际市场转型的初具成效。
2011-2013年及2014年1-6月,公司产能利用率分别为106.73%、100.17%、113.64%和109.29%,一直保持较高负荷或超负荷生产状态。公司为抓住行业发展机遇,采取满负荷开工生产,并将根据市场的需求变化适时在不同产品间进行产能调整,以最大限度的发挥产能利用的效率。
公司抓住国家能源结构调整的机遇,拓展市场空间,使得煤化工装置、核电设备、板式换热器营业收入占比逐年快速提升,传统的炼油化工设备保持稳定,锻压机组、球罐营业收入占比下降。
截至2014年6月,公司各类产品订单金额合计为34.37亿元,较2013年底增长13.7%。在手订单分类中,炼油化工设备订单金额为16.40亿元, 较2013年底下降2.5%;煤化工设备订单金额14.98亿元,较2013底增长55.23%;锻压机组订单金额2.42亿元,较上年增长11.5%;球罐设备订单金额0.57亿元,较上年下降64%。
由于公司所属重型装备制造业的特点,新建企业从建设到投产周期较长,产能不足制约了公司业绩的增长。2014年三季度,随着公司“出城入园”升级项目、青岛公司配套设备的完成及逐步达产,以及新疆公司及移动工厂布局完成,制约盈利增长的产能问题有望得到解决,产能释放值得期待。
凭借多年积累的兰石品牌优势。公司主要产品炼化设备高压容器及快速锻造液压设备具备技术含量高、产品性能优、市场占有率高的特点,产品毛利率保持行业内较高水平。公司将紧紧抓住国家能源结构调整的机遇,优化产品结构,拓展市场空间。以大量的在手订单和广阔的煤化工设备市场、核电、板式换热等新能源市场以及传统炼油化工装备市场为支撑,实现公司快速发展的目标,获取更好的经营业绩。同时提高管理水平和生产效率,防范经营风险。未来几年,公司的整体竞争力将得到大幅提升。
募投项目提升盈利能力
兰石重装本次募集资金将全部用于扩展主营业务产能,满足不断增长的市场需求,按照先后顺序投入青岛生产基地能力完善建设项目、超大型容器移动工厂建设项目,总投资合计3.91 亿元。项目达产后,预计将新增销售收入11.56亿元,净利润1.47亿元,有效扩张公司产能,提升盈利能力。
借助青岛生产基地能力完善建设项目的实施,可进一步消除公司在大型容器制造方面的配套能力瓶颈;超大型容器移动工厂建设项目的实施,可彻底解决煤化工设备供应中大型压力容器不便于运输,需要就地制造的难题,增强公司在煤化工领域的市场开拓能力,并巩固公司在炼化设备领域现场制造能力强的优势。
[关键词]压力容器;设计要求;设计方法
中图分类号:TL351+.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)45-0030-01
压力容器区别于常规容器的显著特点在于:第一,其工作压力通常都在0.1Mpa以上;第二,容器的内直径大于15mm;第三,工作介质主要为气体或者是温度高于正常沸点的液体。压力容器的使用范围十分广泛,例如石油化工行业、能源行业、科研及军工等领域都得到了广泛的应用。一般而言,压力容器的本体是由筒体、封头、法兰、密封元件、人(手)孔、接管、支座等几大部分共同组成的,同时还配备的有安全装置、表计及相应的内件等。由于压力容器处于密封状态,且需要承受较高的压力,同时其所包含的介质的特殊性等,导致其极为容易出现爆炸、燃烧等事故,严重危机人员、设备及财产的安全,同时还对周边环境产生一定的污染。因此对于压力容器的设计有着十分严格的要求。
一、压力容器的设计要求
近年来,伴随着快速发展的石化工业,压力容器更是面临着高温、高压及高腐蚀的介质,同时还具备着更为苛刻的操作条件,这些都给压力容器的设计提出了更高的要求。
(一)确保正常生产,保障安全运行
压力容器在使用的过程中,应能够承担整个生产工艺过程中所要求的压力、温度及工艺生产所要求的规格及结构等。在压力容器运行过程中,在罐体内通常具有强烈的毒性及腐蚀性,稍有不慎就会引发火灾和爆炸等事故。压力容器在工作的过程中,其通常会存储一定的能量在容器内部,如果容器遭受破坏,容器内部的能量就会瞬间释放,从而产生极大的摧毁力。因此压力容器在设计的时候,应确保其能够满足生产工艺的各项要求,确保安全可靠的运行。
(二)确保使用年限,便于操作维修
石油化工类的污水通过腐蚀壳体结构来直接对压力容器的使用寿命进行影响,其能够导致压力容器的器壁减薄,严重情况下还会导致烂穿现象。所以在设计压力容器的时候,应综合考虑腐蚀因素对压力容器的影响,确保压力容器能够满足一定的使用年限。同时还应该要保障压力容器在制造、检验、交装、操作及维修时的便捷。针对部分特殊性的使用要求,例如要求压力容器的顶盖能够实现经常拆装类的试验性容器,在设计的时候,就应该选用快拆的密封结构,而不应该使用笨重的主螺栓连接,以便于减低容器的制造成本,也便于日常工作使用。
(三)优良的经济性
压力容器在设计的过程中,应确保安全及质量要求达标的基础之上,尽可能的采用结构简单,便于制造及进行探伤检测来进行设计。即便存在部分超标缺陷,也可以及时的被发现、修补并进行消除。这样设计,一方面能够降低设计制造的成本,另一方面还能节约一定的原材料,并降低后期维护的费用。
二、压力容器的设计方法
现阶段,我国在压力容器的设计方法方面取得了一定的成绩,并形成了两种主要的压力容器设计方法:第一是严格依据国家相应的规范标准来进行设计工作;第二个是依据应力分析的方法来进行压力容器的设计工作。整体而言,两种设计方法各有利弊,在具体设计的过程中,应依据设计的基本要求和使用功能等,合理选用设计方法,确保压力容器能够安全、可靠、经济的运行。
(一)常规设计方法
常规设计作为目前最常用的设计方法,简单易行,偏向于经验设计,它的理论基础是弹性失效准则。通过分析构件中的应力来确定构件的薄弱环节,当压力容器达到了最大的应力点,也就是达到了屈服极限从而转变为塑性的状态,也就是失去了纯弹性的状态。[1]在具体设计的时候,需要确定导致构件失效的原因和模式。目前压力容器中可能存在的失效模式主要有总体塑性变形、失稳和疲劳等几种方式。以上几种失效模式,渐进的塑性变形会导致容器的结构局部出现变化而引发过量的塑性变形,一般来说,不同的设计标准所要考虑的失效模式也不尽相同。在运用常规设计方法的时候,除了应考虑到最大荷载力的作用,同时还应该综合考虑局部的应力及温差的综合影响,若局部的应力达到了材料自身所能够承担的应力极限的时候,容器大部分的区域仍然处于弹性状态下,此时已经屈服的局部区域受到周围弹性区域的影响,其变形量也不会进一步的增长,因此不会引起整个容器的失效。对于此类问题,常规设计方法往往很难达到实际效果。
(二)应力分析设计方法
应力分析设计方法则摒弃了传统的弹性失效准则,其主要基于弹性应力分析、塑性失效准则、弹塑性失效准则理论的基础之上,并对压力容器的各种应力进行详尽的计算和分析,并进行合理的分类及控制。该设计方法相比较于常规设计方法而言,设计过程较为繁杂且费时间,但是该设计方法的安全性、科学性及可靠性却相对较高。伴随着不断增高的压力容器参数,以及高强钢的运用,加之近代计算机技术等的进步,若是运用常规的弹性失效准则,使得很多问题难以得到有效解决,常规设计方法过于保守,使得压力容器的设计结构还具备着极大的潜力。应力分析设计方法允许结构出现可以控制的局部塑性区域,相对合理的释放了以前过严限制的计算应力,同时对许用的应力值进行了适当的提高,有力的确保了结构的整体安全性能。
当前,在分析设计标准《钢制压力容器―分析设计标准》(JB4732-95)中,主要基于最大剪应力的基础之上,其认为不管材料处于何种应力状态中,一旦最大的剪应力达到了材料屈服时的最大剪应力值,材料就会出现屈服破坏现象。应力分析设计方法的核心在于详尽分类压力容器中的各种应力,并依据其主次及影响程度等来确定产品的安全系数,进而确保压力容器产品的安全性及经济性。[2]
三、关于压力容器设计方法的一些看法
目前,为了实现压力容器的创新设计,企业应首先努力改善管理机制,为设计人才打造一个利于设计的良好氛围。同时,在设计的过程中,设计人员需遵循实事求是的原则,依据压力容器的实际使用情况,合理调整设计方法,并在设计生产环节中,采取多次试验的方法,以便于尽早发现问题,并查明问题产生的原因,从而进行有效处理。[3]此外,在具体设计的过程中,还应该做好各个环节上的查缺补漏工作,以防各类不可预知危险的发生,促使压力容器的设计符合相应的规范标准,满足实际的生产需求。
综上所述,在石油化工行业中,压力容器的稳定和高效运行是确保化工装置正常工作的基础。因此研究和分析压力容器的设计要求和设计方法就显得十分必要。在设计压力容器的时候,一定要遵循实事求是的原则,严格依据国家相应的规范标准,同时结合实际情况,合理选用设计方法。同时作为设计人员,还应该不断学习新理论,不断积累经验,切实提升整体设计水平,确保压力容器的各项性能达标。
参考文献
[1] 秦叔经.压力容器标准和规范中分析设计方法的进展[J].化工设备与管道,2011,01:1-8
[2] 师聪.低温压力容器设计方法探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2012,01:226+184
[3] 王文博.压力容器设计的一般要求及技术进展[J].科技创新与应用,2013,02:62
关键词:化工设备;零故障;实现措施
中图分类号:TQ053.3 文献标识码:A
1 设备采购,严格质量
一件设备在生产过程中不是一帆风顺的。导致缺陷产生的原因从设计构造缺陷,材质缺陷,机器精确程度,人员工作认真程度等各个方面都可能造成最终的设备的质量达不到标准。在购买时应当多方比对,从看到使用全面测定其质量。并按照要求选定大小和颜色,这是避免设备问题存在的第一个入口。
2 科学设计,正确安装
设备在投入使用后也会因为人为失误性操作发生螺丝不紧实,角度不到位,基础不坚固,晃动等出现,这些小问题都是导致后来问题的较为严重的前提。所以安装阶段被当做设备能用度把关的第二阶段。按照说明使用方法来操作,选择恰当的时间和恰当的地点来进行安装,使运行阶段无意外摩擦,平稳是必要的。
3 规范操作,合理使用
设备在设计时就预先规定了它的使用条件。如:电压、转速、安装条件及温度等,都是根据设备的特点决定的。根据预定使用条件而设计的设备,如果严格遵照使用条件运行,产生故障的概率就会很低。否则,如违章操作、强制运行,就会造成“故障率”明显增高。所以,要实现设备使用过程中的“零故障”,则必须严格设备操作程序、操作规范,要正确使用,不能强迫运行、不超负荷运行,做好运行前准备,根据生产需要合理调整,定期检查与维护,发现松动随时紧固,按质按量对规定部位进行加油等,以满足设备的工作条件。
4 重视日常维护保养
各种物体都有从出生到老化的阶段,即使精心调养也不例外。但应当最大限度的发挥设备的使用年限,处理问题,延长寿命。日常维修和保护能够使工作的时间变长,但是无法阻止老化过程,仅仅能通过更换零件来翻新。恰当地进行工作检查和翻新是工作进行的一个重点,通过这些方法是生产工作的效率增长到最大,是非常普遍而必要的措施之一。
5 编规立制,整章度量
故障处理和维护制度针对的是故障必然会发生,只是发生的时间和内容问题,对此,应当有预防性思维。从问题发生的源头和最基本方面入手,提前预测和检查故障多发区,听其声,观其状态,不给故障的发生留机会。
6 巡回检查
化工生产对于设备的严密性要求很高,并且需要其能够持续进行处理,要保证以上两点就要求人员时刻将设备问题掌控在手,这就是巡回检查,巡回检查可分为:操作人员的巡回检查、片区维护检修人员的巡回检查和现场技术管理人员的巡回检查等。
7 同步检修与协同检修
化工生产的一个操作单元的各个设备之间、多个操作单元形成的子系统的各个设备之间、多个子系统形成的总系统的各个设备之间,一般都通过管道相连。生产原料从一端设备投入,产品从另一端设备产出,中间没有间断、停留与机械运输。这与化工产品的生产介质大多为流体、连续性生产的特点密切相关。这种特殊的生产工艺对设备维护提出了对设备必须进行同步、协同检修的要求。
8 大修与中小修
8.1 设备大修
设备维修在我国有一项特别的条款就是定时的大批量维修。大修的时间安排上没有明确的要求,但也不是没有规章的,一般应参考技术知识,技术员的经验,设备在使用期限上被划分为三种,第一种就是刚投入使用的新机器,第二种是各项性能得到适应,较为稳定的一段时间,第三种损伤率提升,接近报废的时期。第一个时间在1年左右,第二个时间3-5年,第三个时期在五年之后,越小的机器报废的越快。设备大修针对的时间也是在最后的阶段,包括修理和淘汰。
停止工作进行大面积修理的好处是有了处理问题的专用时间,能够放心修理而不用担心其他问题的冲突。但是受到了时间的约束,并且由于出现问题的时间和程度都有差异,统一处理起来还是有偏差,因此对于一些周期性故障可自行安排修理时间,与大修工作交叉进行,避免所有问题堆在一起无法解决。
为了保证修理,将其作为重要任务来对待,一些单位利用一段时间停止工作专门进行修理,这样做有利于集中力量来工作,避免进程和修理工作相冲突,但是也有不足,比如对于小的故障拖延扩大再修理。应当将小修和大修结合进行。
依据设备使用周期、使用状态制定合理的停产大修计划,实现部分设备大修与协同中小修的同步进行,不仅仅延长了设备检修周期、减少了设备故障率,还为企业增加了产品生产时间和数量。
8.2 设备中小修
设备中小修工作量相对较少、检修时间较短,除在停产大修期中协同实施外,主要安排在临时停车时进行。化工生产要求实现连续不间断生产,但实际运行中短时的局部子系统或操作单元停车或者总系统的临时停车不可避免。如某关键设备的异常故障、巡检中发现某种危及安全的隐患急需处理、某岗位人员的操作失误、水电气原料供应不足等都可能产生临时停车。此时是安排该系统或操作单元设备中小修同步检修和协同检修的最佳机会。这就要求化工企业中的设备运转部门、维护部门以及管理部门加强监管力度、完善巡检制度、提高应急处理能力,缩减临时停车频率及时间。
9 压力容器、管道的维护检修
化工生产的管道负责完成各设备之间介质的输送,管道相互连接,管道中的介质具有流动性、带温带压、易燃易爆、有毒有害。中间产品和最终产品由不同的储罐完成介质平衡与储存,这些设备较大、较高,检修时需进入设备内部或登高作业。这些特点决定了要进行压力容器及管道的维护检修必须安全可靠,且针对这些特殊设备要制定特殊管理制度,要及时、迅速地排除隐患,消除“故障”。
9.1 压力容器、管道维护检修方法
9.1.1 压力容器、管道的定期检验
压力容器和压力管道是化工生产中的主要设备,属于特种设备,对其设计、制造、安装、使用、检验、检修与改造实施安全监察,其维护检修除应重视日常维护中的巡回检查外,重点是要开展定期检验。定期检验包括:每年至少一次的在线检验和相隔一定运行周期必须进行的全面检验。
9.1.2 压力容器、管道的定期检修
检修的方法和方式必须遵照说明,检验和修理常常一次完成,遇到问题马上解决和排除,对于辅措施的监管也必须到位。按时间来进行检验以及检验后的修理工作,落实到记录上,为以后的工作做好基础。
9.1.3 对压力容器、管道检修的要求
压力容器、管道的检修一般应在停车的情况下进行,应将介质排尽。对易燃易爆、有毒有害介质需进行吹除置换、清洗消毒;进入设备内部检修需从设备内部有代表性的部位取样分析,办理相关进塔入罐作业证方可进行检修。登高作业需带安全带,办理登高作业证;在一些有易燃易爆介质的生产现场或设备内部检修时,需对环境空气取样分析,办理动火作业证。生产中对系统的某台设备检修时,必须将其与系统断开,防止相连设备管道中的介质喷出伤人或造成燃爆、中毒事故。
好的工作质量要有好的设备来促成。巧妇难为无米之炊,如果没有一个好的机器,即使有心成就完美的工作,也只是望洋兴叹。设备的质量的把关应当从各个环节做到位,首先设计情况,实际操作,保养,正确使用,及时修理等方面来做好,将零故障设为设备利用的目标。进行恰当的资金的投入,不浪费不克扣,最终以效益最大化作为设备维护的动力。
参考文献
[关键词]压力容器制造措施
中图分类号:TH49 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)44-0324-01
1 压力容器的结构和特点
(1)产品结构和参数的多样性。
压力容器产品适用范围广,如化工、石油、冶炼、饮食等行业,产品具有品种繁多的特点,进而引起制造工艺上的多样性。
(2)有较高的安全性要求。
压力容器制造,必须遵循大量的、强制性的标准和规范,并且标准和规范具有时效性。
(3)设计具有较强的专业性。
压力容器产品不同于通用机械产品,在运用软件技术进行产品设计时,不仅要求人员掌握先进的计算机技术,更要具备化工设备的整体设计思想。
(4)操作的复杂性。
压力容器的操作条件十分复杂,甚至近于苛刻。处理介质则包括爆、燃、毒、辐(照)、腐(蚀)、磨(损)等数千个品种。操作条件的复杂性使压力容器从设计、制造、安装到使用、维护都不同于一般机械设备,而成为一类特殊设备
2 压力容器制造中存在的问题
为了更好的发展生产和满足市场需求,某些压力容器制造厂家在定型产品生产的基础上开始制造各种制造许可证允许范围内的非标压力容器。但是,由于厂方对压力容器的相关法规、规章和标准不熟悉以及制造经验不足等问题存在,导致压力容器制造过程中出现失控现象,违反相关管理制度。
1、质保体系运转不正常。
2、设计时选用标准不当。
3、工艺文件执行不严格。
3 采取的措施
3.1 材料控制
必须在熟悉图样的技术要求和相应的国家标准后,由制造单位,对材料加以控制。在压力容器的制造过程中,材料徭经过冷变形过程,一般压力容器冷变形常不大。对于不同材料,冷变形率不同,其性能变化所需进行工艺性试验,以确定材料经冷变形后是否需采取其他措施恢复其性能。在监检过程中,对这方面应有的认识的明确要求。
3.2 焊接的控制
材料的焊接过程,实际是一个冶金过程,但却又不是一个完全的冶金的过程。
焊接性试验,钢材的焊接性试验,是为评定其焊接性能的优劣,找到焊接性能最佳所应采取的措施,满足压力容器对焊接质量的要求。这类试验通常是将材料的焊接参数规定成几个组别,进行焊接和焊后热处理,再对焊接试板进行力学性能试验,从中选择出性能合格的焊接参数范围,在此基础上,再进行第二轮焊接试验,确定用于焊接工艺评定的焊接参数,用确定的参数进行焊接工艺评定,评定合格后,的焊接参数,方可作为压力容器焊接工艺编制的根据。焊接的控制之关键,在于焊接工艺评定。受压元件之间的焊缝,受压元件与受压元件之间的焊缝,及其上述定位焊缝和受压元件母材表面堆焊、补焊,均应按《钢制压力容器焊接工艺评定》标准进行评定。
3.3 工艺的控制
与普通的机械产品加工相比,压力容器制造,具有多品种单台套的特点。因此,制造厂对每一台压力容器,都要编制一套完整的工艺文件。这些工艺文件,具有指导生产、保证质量、提高效率的作用。制定了正确、合理的工艺后,关键是在施工过程中,严格执行已定的工艺。每道工序完成后,操作者和工厂检验员,都要在工艺流程卡上签字认可,做到在制品随工艺流程卡,一同进入下道工序。
3.4 外观质量和几何尺寸的控制
压力容器产品的外观质量和几何尺寸,往往被人们所忽视!由此,引起的爆炸事故也屡见不鲜。外观质量中的咬边和根部未焊透等,都是严重引起应力集中的缺陷。缺陷尺寸不太大时,可进行修磨,但尺寸严重超标,就必须修磨补焊,消除缺陷。另外,电弧打伤、机械划伤等也应该修磨消除。尤其,对不锈钢制的压力容器,其内壁接触介质工作面上的这类缺陷,就更不容忽视;设备的不直度,要控制在标准规定之内,否则会影响化工工艺流程和增加设备的附加应力。
3.5 焊后热处理的控制
对焊后要求热处理的设备,其热处理工艺,必须依据焊接工艺评定报告的参数来编制。因为不同材料、不同厚度时,热处理的温度,都有一定的范围和保温时间;处理温度不准确,会影响材料的性能。在压力容器制造中,热处理一般分为两大类: 一是焊后热处理;二是改善力学性能热处理。
3.6 耐压试验的控制
耐压试验,是产品制造完工后,考验产品强度和密封性能,确保产品在今后运行中安全可靠的重要手段,必须严格按照《容规》和国家有关规定执行。
压力容器耐压试验的目的是通过观察承压部件有无明显变形和破裂,检验承压部件的强度,来验证压力容器是否具有设计压力下安全运行必须的承压能力。同时通过观察焊缝、法兰等连接处有无泄漏,来检验锅炉压力容器的严密性或发现容器潜在的局部缺陷。压力容器的耐压试验时,要求介质具有挥发性小、易流动、不燃和无毒等特性。而不用气体。因为耐压试验主要是检验强度,试验时应考虑容器在试验时有破裂的可能性,由于气体爆破时的能量比液体大数百倍甚至上万倍,故较少采用。
对于一般在常温下使用的压力容器,为了避免耐压试验时发生脆性断裂而提高试验用水的温度是没有必要的,这些容器可以在环境温度下,用一般常温的水进行耐压试验;但是在环境温度低于零度时应将试验用水的温度保持在5度以上,以防冻结。在较高温度下使用的压力容器,如果所用材料无延性转变温度,在耐压试验时可适当提高试验用水温度,但不宜高过容器的设计温度。
3.7 维护管理
严格执行有关法规,根据设备检修有关规定,切实做好定期检查、取样,掌握压务容器在运行中缺陷的发展和腐蚀情况,对发现的问题及时采取补救措施,防止设备继续腐蚀,延长使用寿命,确保压力容器安全运行。
3.8 无损检测的控制
无损检测是保证压力容器产品质量的一种重要的检测手段,射线探伤是目前压力容器焊缝质量检测中应用最为广泛的,为达到较好的检测效果必须事先制定符合容器检测要求的探伤工艺。对于非标压力容器来说,因其产品类型、规格、结构不一,通用工艺不能完全运用,应该制定专用的工艺卡,对此,制造厂家往往不是很重视。单凭经验操作而不制定专用工艺卡,使检测结果不能满足标准要求。
结束语
综上所述,压力容器的制作过程,从设计图纸的工艺性审核、制作工艺的编制、材料的验收入库到制作、检验与验收的各个环节,都是至关重要的。全面了解压力容器制造的过程,从而最大程度顺应市场需求,使容器制造业应对市场能力进一步提高。
参考文献
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关键词:快开门式压力容器;设计;安全联锁装置
中图分类号: S611 文献标识码: A
引言
压力容器是工业领域中受到广泛关注的设备之一,大多数工业类企业都会用到,尤其是石油化工企业,压力容器更是占据着无法替代的重要位置。但是目前国内还没有专门生产快开门安全装置的企业,基本上是生产快开门容器的企业,附带生产快开门安全联锁装置,安全联锁装置的实现形式也多种多样,质量也参差不齐,尤其是快开门安全联锁装置的可靠性极差,故障率远远超过压力容器的自身故障。因此,需要针对快开门容器的特点,对快开门的安全性能做出详细规范。
一、快开门式压力容器的定义
1、压力容器
压力容器是工业领域中受到广泛关注的设备之一,大多数工业类企业都会用到,尤其是石油化工企业,压力容器更是占据着无法替代的重要位置。目前,我国的压力容器设计还存在许多问题需要解决,其特殊的物理特性使得压力容器稍有不慎就可能造成人员的伤亡和大量财产的损失,所以它也被列入了特种设备的行列。压力容器从设计、建造到安装的每一个环节都极大地影响着它的安全性与可靠性,尤其是设计阶段,甚至有些学者认为设计阶段的好坏直接影响到设备周边的安全问题。
压力容器的设计涉及到非常广泛的专业知识,需要设计人员具备十分出色的专业知识,并且要有较强的综合素质与个人修养。设计人员不仅仅要懂得设计理论,熟练地掌握压力容器各个部件材料的选择、外形的设计、结构的合理性、受力分析、整体强化以及最后的建造和安装,甚至每一次的合理使用、安全检验日常维护等。但是,设计人员的实际操作却并非如此,调查发现有些生产厂家的设计人员仅仅凭借容器设计的一点理论知识,过度依赖计算机软件的操作和辅助,对特种设备的制造与安装规范没有操作经验,对国家标准更是没有进行学习,从而在设计中出现了潜在的安全问题。不但大大降低了压力容器的使用效率和可靠性,而且威胁着使用者的生命安全和财产安全。
2、快开门式压力容器
快开门式压力容器是指进出容器通道的端盖或封头和主体间带有相互嵌套的快速密封锁紧装置的容器,用螺栓连接的不属于快开门式压力容器。
2.1、快开门式压力容器安全联锁装置的作用和要求
安全联锁装置一般属于机械和部分电器装置,结构简单,合理、可靠,操作方便,其推广应用可使快开门压力容器的安全性能得到很大提高,安全性能的提高可以杜绝对人和财产造成的伤亡和损失。
2.2、安全联锁装置应具备的功能
快开门达到预定关闭位置,方能升压运行;压力容器的内部压力完全释放,方能打开快开门。
二、快开门压力容器的设计与研究
1、快开门压力容器结构特点、种类及安全连锁基本要求
快开门压力容器的门盖(封头)具有开启灵活,快速的特点。快开门压力容器被广泛用于化工、建材、食品、纺织、医疗、造纸等行业和领域,例如医院和实验室的消毒柜(锅);高压氧舱;建材工业中的蒸压釜;化工橡胶制品行业的硫化罐;食品制品行业的灭菌器、高压灭菌器、纺织行业的染色机、蒸煮罐等。
使用快开门压力容器的种类(根据封头开启形式分)主要有:齿啮式结构,主要应用于蒸压釜、硫化罐、染色机;压紧式结构,主要应用于灭菌器;部分环式结构,主要应用于染色机;卡箍式结构,主要应用于染色机、聚合釜等;移动式结构,主要应用于小型硫化缸;均布榫槽咬合结构和均布插销销入结构,主要用于消毒柜(锅);撑杆式和平移式结构。共同特点是容器的通道(端盖或者封头)及其锁紧装置是通过简单的转动结构或平移机构以有限的一两次连续的动作,便能快速完成开启或闭合密封过程,而不采用逐个拆装法兰连接结构。
2、设计要求
对于用可靠的锁紧装置保持定位的快动封闭组件、部分旋转或局部移动盖板本身或锁紧机构即能完全松开的封闭组件,以及除手工操作外的任何其他型式的封闭组件,容器的设计要使得在安装时符合下列条件:
2.1、容器内作用压力前,封闭组件和它的夹持元件已完全啮合在预期的操作位置上。
2.2、在封闭组件作为进出口可以完全打开前,有助于促使封闭组件打开或卸去容器内物料清除容器的压力应完全卸除。
2.3、在封闭组件和夹持元件的设计不能符合上述 2.1、2.2 的情况下,在容器安装时,应增加能达到上述要求的装置。
3、设计特殊考虑
如果容器的操作中存在疲劳载荷、低温等特殊工况,设计时则必须充分考虑这些因素,必要时运用有限元分析+常规计算的方法进行联合计算。同时由于快开会频繁开启,所以夹持及锁紧部件很容易发生机械磨损,故设计时不能认为这些非受压件无足轻重就不予重视,否则很可能因小失大。快开的无损检测、热处理、冲击等要求需满足设计规范,并符合客户要求。如容器需整体热处理,则快开作为受压件必须一同进行热处理,并注意保证密封面不受损伤。
4、手工操作封闭组件的设计
4.1、手工操作的封闭组件不必按照上面的规定,但是这种封闭组件应设置音响或目视的报警装置,在夹持元件和锁紧部件完全就位之前就加压,或者在容器内的压力泄放之前就要脱开时提醒操作者注意。
4.2、利用手工操作的锁紧机构定位的快动封闭组件,应设计成如果容器在承压状态而企图打开封闭件,则在锁紧元件完全脱扣并封闭件松脱之前,封闭件先行泄漏。封闭组件的设计应使得任何泄漏都直接远离操作者,且应排放至安全位置。
5、高压密封结构的设计
垫片密封的快开在高压容器上经常会用到,而采用什么形式的密封结构则是此种快开设计的中心问题。常见的高压密封结构形式有:平垫密封、卡扎里密封、双锥密封、伍德密封等。这些结构都具有以下共通点:一般采用金属密封元件;采用窄面或线接触密封;采用自紧或半自紧式密封。现在的快开在垫片密封形式上千变万化,但基本都是基于上述的结构形式做的变通。设计时为了提高密封性能,通常可以采取下列技术措施:改善密封接触表面,即在保持密封元件原有的力学性能和回弹性能等特性的前提下,通过改善密封表面接触状况来提高密封元件的密封性能;改进垫片结构,采用由弹性件和塑性软垫组合而成的密封元件,依靠弹性件获得良好的回弹能力和必要的密封比压,同时依靠塑性软垫获得良好的密封接触面。具体设计时需根据设计参数、介质、材质等条件,选取合适的密封结构,以达到最优的使用性能。 垫片应持久耐用,实际数量需按照快开的开启概率,提供合适的备件。
6、警告标语设计研究
快开门式容器是压力容器中操作要求较高的设备,快开门联锁装置可靠性存在着普遍的不足;根据中国的国情,不可能在短期内提升操作人员素质,提高安全联锁装置性能。因此在快开门上设置醒目的安全提示标志是十分有必要的,提示的主要内容主要分为以下几点:
6.1、正常工作压力下,强制打开失效的快开门产生的威力和破坏性;
6.2、快开门安全联锁装置的设置位置,以便自检;
6.3、快开门安全联锁装置的一般设计使用寿命,可以用时间或开门次数来表示;
6.4、如无安全余压计算书,则提示有余压打开的可能危险。
结束语
综上所述,快开门式压力容器是一项重要的特种设备,其设计人员必须严格遵循“安全第一,预防为主”的原则,在全面理解国家的规程和标准的前提下,在设计过程中全面考虑,努力防范并解决设计过程中的各种问题,提高快开门式压力容器的使用可靠性,不要使人民的生命和国家的财产受损失。
参考文献
[1] 国家质量监督检验检疫总局.固定式压力容器安全技术监察规程.北京:新华出版社,2009:
[2] 丁无极.快开门压力容器安全联锁装置现状与检验探讨.中国科技信息,2008;(9):115
Abstract: This essay introduces the simple application of PLC in the Chemical industry. PLC controls the main electrical device in chemical industry by adopting disperse control. According to the feature, it introduces the software design & hardware component of PLC system, and the functions those can achieve.
关键词:可编程控制器;分布式控制;软件设计;硬件构成
Key words: PLC;disperse control;software design;hardware component
中图分类号:TQ15文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)22-0114-02
0引言
目前薄膜在现代社会生产和生活中应用非常广泛,而以往生产薄膜的设备主要是利用继电器进行控制,故障发生率较高。而且现在人们对薄膜的质量要求越来越高,生产设备的继电器控制系统很难达到质量要求。结合本市某厂家生产薄膜的设备,我们开发了相应的DCS型PLC控制系统。
1系统结构与工作原理
1.1 系统构成本系统由4个反应池、4个液位传感器、6个泵、一台搅拌机、一只加热捧、一只过滤器、温度传热器。系统结构框图如图1所示。
1.2 系统工作原理化学反应中的各个容器之间利用泵进行输送,每个容器都装有液位传感器,用于检测容器的液位(空或满);2#容器装有加热器R1和温度传感器;3#容器装有搅拌器M;当1#、2#容器液体抽入到3#容器时启动搅拌器。3#、4#容器设计为1#、2#容器体积之和。1#、2#容器的液体正好将3#或4#容器装满。
2系统工作过程与控制要求
2.1 初始状态所有容器都为空的,所有泵都为关闭状态,加热器R1和搅拌器M均为关闭状态。
2.2 启动控制按下启动按钮后要求按以下步骤自动工作。
2.2.1 同时打开泵P1和P2,碱溶液(0.05%-0.2%的NaOH溶液)进入1#容器,聚合物(聚乙烯树脂)进入2#容器,直到1#和2#容器装满为止。
2.2.2 关闭泵P1和P2,并打开加热器R1,使2#容器加热直到容器内的温度达到25~80摄氏度。
2.2.3 关闭加热器R并同时打开泵P3、P4及搅拌器M,将1# 和2#溶器中的液体进入到3#溶器,直到1#、2#放空,3#容器装满。搅拌器M搅拌1.5~2小时后结束。
2.2.4 关闭搅拌器M和泵P3、P4,并打开泵P5将使3#容器的混合好的液体经过过滤器抽到4#容器,直到3#容器空4#容器装满。
2.2.5 关闭泵P5并打开泵P6将成品从4#容器中放出,直到4#容器空为止。
2.2.6 关闭P6并返回到第2.2.1步。
2.3 停止控制在任何时候按下停止按钮,控制系统都要将化学反应过程进行到底(最后一步),才能停止动作,防止液体浪费。
3硬件设计
3.1 采用FxoN――24MR型PLC作为主控微机。
3.2 I/0地址分配表如表1所示。
3.3 关键部分硬件功能分析与说明①该系统采用日本三菱FX0N-24MR型PLC作为主控制器,因现场只有12点输入和8点输出,所需I/O点数为20点;考虑今后系统的更新预留 4点备用;作到了有余量而不浪费。②主电路采用了常规的失压、过流和过载保护电路;确保了主电路的工作可靠性。③控制回路中利用硬件进行闭锁,同时在程序中还采用了软件闭锁的双重连锁方式,从而有效地增强了系统的可靠性;④所有的电磁阀线圈两端都并联有浪涌吸收器,从而确保系统免受高频信号的串模干扰和电源畸变影响。⑤本系统采用分布式控制和集中管理的设计思路,有效地提高了整个生产过程的自动化程度。
4软件设计
4.1 软件设计思路与方法考虑到该程序具有一定的实用性,并且编程思路和方法的好坏将直接影响到程序的执行效率,因此我们采用了如下的思路和方法:①采用资源共享(中断)技术,来加强系统的实时处理能力和节省系统成本;②采用状态控制来实现工作过程自动化控制,从而降低操作费用和简化操作过程,提高系统的自动化程度;③采用程序指令的优化来确保系统软件的执行效率;④为了提高温度控制的精度,在程序中对温度控制采用独到的等等看调节方法。所谓的等等看调节是指:对于系统的输出进行采样与设定的温度进行比较,再产生控制输出,每等一段时间(时间可调)采样一次(也就是看一次),然后再调节一次的方法。
4.2 状态转移程序流程图如图2所示。
4.3 软件功能说明
4.3.1 安全联络由于该系统采用了上位计算机的全程监控,所以现场所有的信息均可以通过PLC传输 到上位计算机中,只要在控制室就可以了解现场的情况,同时在现场和模拟系统中均采用声光报警。
4.3.2 报表输出只要在上位计算机上连接上打印机就可以打印出相应的产品的生产过程监控记录的相应的参数,便于监控人员对系统进行对生产流程的进一步了解,同时还可作为原始资料保存。
4.3.3 光标提示该系统在上位计算机编制了全部过程的模拟监控系统,只要把光标停留在哪个环节达2秒中,系统会给出该环节的全部参数和相应的文字说明,这样有利于监控人员对系统进行动态跟踪调节,确保系统按照高效率方式的生产出更为优质的成品;同时还降低了系统监控人员的工作强度,优化了办公环境。
5结束语
目前该系统在本市多家化工厂已投入使用,系统具有运行可靠、操作方便,维修简单等特点,具有很好的性价比,得到生产厂家的一致好评。
参考文献:
[1]戴一平主编.可编程序控制器技术[M].北京:机械工业出版社出版,2000.