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由于各種物理或者化學的因素,化工壓力容器常常會出現安全事故。事故一旦發生,不但會造成化工壓力容器損壞,而且還會造成人員傷亡以及相當大的經濟損失。縱觀化工壓力容器發生安全事故的原因,一方面是因為化工容器自身因素造成的,另一方面是因為人為因素造成的。據統計,在已經發生的化工壓力容器安全事故中,有83%的都是由于人為因素造成的。為此,大力加強化工壓力容器的安全控制,對于避免發生重大安全事故,避免造成重大人員傷亡以及經濟損失都具有重大的現實意義。
1 從源頭抓起,避免化工壓力容器出現質量問題
化工壓力容器之所以會出現安全問題,和化工壓力容器的質量有著非常密切的關系。首先是因為化工壓力容器內盛放的多是具有腐蝕性的化工原料,另外,這些化工原料常常在高壓下進行保存。這樣就給壓力容器的質量提出了相當高的要求。為此,在化工壓力容器的制造過程中,生產部門要嚴格按照行業標準進行設計生產,保證其設計與制造的質量,選擇耐腐蝕的金屬或者合金材料提高其防腐蝕性,在選擇制造材料的過程中,還要根據化工壓力容器所盛放的介質確定所使用的制造材料。爭取設計生產出高質量的化工壓力容器。
另外,化工企業在購進的過程中,也要認真按照行業標準進行檢查和檢測,發現不符合行業標準的化工壓力容器,要堅決制止其進入化工生產企業。同時,化工生產企業還要進行制度控制,建立化工壓力容器終身負責制,從購進到使用到廢棄進行全程監管,責任到人。
2 加強日常檢查,避免化工壓力容器出現安全問題
從化工壓力容器購進那一刻起,化工企業就必須加強針對化工壓力容器的安全檢查,避免發生重大安全事故。為了做好檢查,首先必須制定嚴格的檢查制度,按照特定的時間、特定的地點以及特定的線路進行檢查。從化工壓力容器的工藝條件入手,檢查其壓力、溫度、化工液體量、化工介質的成分等內容,確定其工藝條件是不是滿足化工壓力容器安全生產的要求。其次,要嚴格檢查化工壓力容器是不是出現明顯的腐蝕、變形等問題,各連接管道以及管道接口處是不是出現泄漏,化工壓力容器的底座是否牢固,各儀表、儀器、閥門以及電氣設備是不是存在安全隱患。第三要認真檢查化工壓力容器中的各類安全控制計量儀器以及減壓裝置是不是能夠達到安全要求。
如果在對化工壓力容器進行安全檢查的過程中,發現了安全隱患,并且安全隱患足以能夠對生產或者人身安全造成重大威脅時,相關管理人員必須采取相對應的緊急應對措施,排除安全隱患,如果安全隱患比較難以排除,必須叫停化工壓力容器的使用,停工進行檢查處理。例如:化工壓力容器內持續出現壓力異常、化工原料溫度過高、化工壓力容器溫度異常或者安全裝置無法正常使用等現象,這樣常常導致化工壓力容器出現安全問題。在這種情況下,如果堅持進行生產,而不進行徹底的處理,必將導致重大安全事故發生,為此,必須停止生產,等到安全隱患排除后才能正常進行生產。
3 防止容器腐蝕,避免出現安全隱患
化工壓力容器腐蝕是造成其發生安全事故的最主要的原因。為此,必須認真加強對化工壓力容器腐蝕現象的分析,并針對腐蝕原因制定對策,避免出現安全隱患。
通常來講,造成化工壓力容器腐蝕的主要原因有物理腐蝕、化學腐蝕、應力腐蝕和電化學腐蝕等多種情況。物理腐蝕通常為物理溶解造成的腐蝕。例如:呈現液態的金屬鋅常常可以溶解化工壓力容器中的鐵,從而引發溶解性腐蝕。化學腐蝕通常是指化工氣體以及一些化學物質與金屬發生氧化還原反應從而造成金屬丟失的現象。例如:二氧化硫等其他可以與鐵等金屬發生化學反應,從而引發化學腐蝕。應力腐蝕通常是指組成化工壓力容器的金屬在某些介質的作用下,產生的拉應力所造成的金屬延遲裂紋,從而造成應力腐蝕開裂。應力腐蝕通常發生速度比較快,常常在不易察覺的情況下發生,因此,這種腐蝕對于化工壓力容器影響巨大,是破壞性最強的腐蝕。電化學腐蝕是指金屬和電解質溶液之間發生的有電流產生的腐蝕。電化學腐蝕是化工壓力容器最常見的腐蝕。
為了避免因腐蝕發生的化工壓力容器安全問題,除了必須保證其設計與制造的質量。還要注意以下幾個方面的問題。①、使用緩蝕劑。緩蝕劑具有使用量小,保持金屬的物理機械性能以及降低被腐蝕速度的能力。因此,在化工壓力容器的制造和使用過程中使用緩蝕劑,就可以有效防止化工壓力容器的腐蝕。②、認真把好焊接關。焊接質量直接關系著化工壓力容器焊接縫殘余應力的大小,環節質量越差,殘余應力就越大,裂縫產生的可能性就越大,為此在化工壓力容器的焊接過程中,必須認真把好焊接關,嚴格按照焊接工藝的要求選擇焊接使用的材料以及焊接工藝。在焊接之前應該充分考慮焊接使用鋼材的淬硬性以及焊接厚度,同時還要考慮化工壓力容器的使用環境然后進行預熱。焊接完成后還要對容器采取熱化學處理,利用晶間腐蝕進行檢測或者利用超聲波探傷射線進行探傷檢測等手段進行質量檢測。③、利用電化學保護方法。電化學保護方法包括犧牲陽極和外加電流保護發等兩種方法。在保護過程中,在化工壓力容器上固定電極電勢比被保護金屬較弱的陽極,從而保護化工壓力容器。或者通過外加電流保護被用作陰極的化工壓力容器,避免化工壓力容器被腐蝕。④、利用防腐材料。利用防腐材料進行防腐處理是當前化工壓力容器防腐的主要方法。防腐材料可以再化工壓力容器表面形成一層多孔的薄膜,通過這層薄膜有效降低腐蝕電流,從而達到防腐蝕的目的。⑤、進行襯里保護。襯里保護是實在難以找到適合材料的情況下,綜合考慮介質的特點以及溫度、壓力等多種情況,然后采用適當的材料對化工壓力容器進行襯里處理,從而達到化工壓力容器防腐蝕的目的。⑥、進行表面覆蓋。通過在化工壓力容器的金屬層外部覆蓋保護層的方法達到防腐蝕的目的。例如在化工壓力容器表層涂油漆、搪瓷、鍍保護性金屬等方法。
4 嚴格控制使用條件。避免人為因素
關鍵詞:化工壓力容器;防腐蝕;方法
壓力容器在化工領域的應用非常廣泛,在實際應用中經常出現腐蝕疲勞、縫隙腐蝕、應力腐蝕等,不僅造成化工壓力容器的損壞和失效,而且容易引發各種安全事故,造成嚴重的經濟損失和人員傷亡,因此必須高度重視化工壓力容器的防腐蝕處理,采用科學合理的方法,延長化工壓力容器的使用壽命。
1 化工壓力容器常見的腐蝕類型
1.1 電化學腐蝕
電化學腐蝕主要是電解質溶液和壓力容器金屬表面發生電化學反應,造成金屬表面損壞。根據電化學反應機理,壓力容器金屬表面發生的腐蝕主要包括陰極反應和陽極反應[1],介質離子流和金屬電子流形成回路。壓力容器陽極反應是一種常見的氧化反應,壓力容器金屬失去電子后,進入電解質溶液;陰極反應是一種還原反應,氧化劑吸收溶液和金屬表面的電子。化工壓力容器腐蝕多數是電化學腐蝕,通常情況下,其不僅僅是一種電化學作用,經常和生物、機械、物理等相互作用。
1.2 化學腐蝕
化學腐蝕也被稱為干腐蝕,是指非電解質和壓力容器金屬表面發生的一種純化學反應,造成壓力容器破壞,其主要發生在非電解質溶液和干燥氣體中[2]。化學腐蝕最主要的特點是非電解質和金屬表面原子之間發生氧化還原反應,產生腐蝕產物。在氧化劑和金屬原子之間發生電子交換,這種化學反應不會產生電流。
1.3 物理腐蝕
物理腐蝕是指由于物理溶解造成的壓力容器金屬損壞,例如,鋼容器被盛放的熔融鋅溶液腐蝕,鐵容器和液態鋅發生物理腐蝕。
2 化工壓力容器防腐蝕的方法
2.1 選擇合適的主體材料
根據化工壓力容器承受的壓力、溫度、介質情況以及實際用途,在加工制作壓力容器時,應選擇合適的主體材料,可在金屬材料中適當加入一些合金元素,或者用多種材料加工成耐蝕合金,例如,在鋼材料中添加鎳元素,加工成不銹鋼材料,可有效提高化工壓力容器的防腐蝕性,減緩金屬材料發生腐蝕。化工壓力容器材料選擇和介質腐蝕性有著密切關系,在很大程度上,介質毒性和易燃程度對于選材也有著重要影響。例如,Q235-B材料的壓力容器不能盛裝高危介質;Q235-A材料的壓力容器不能盛裝易燃、易爆介質[3]。
2.2 重視防腐蝕設計
根據化工行業的相關規定,只有具備相應資格認證的企業或者單位才能制造或設計化工壓力容器。為了有效控制化工壓力容器發生腐蝕,應高度重視容器的防腐蝕設計,在設計過程中合理控制集中應力,減少有可能造成腐蝕介質大量積聚的縫隙和缺口,優化壓力容器的結構組織。在設計化工壓力容器過程中,除了嚴格滿足《化學壓力容器規定》和GB150外,還要考慮到主體材料受到不同介質的影響。例如,在濕潤的H2S環境中,盡量采用低合金鋼和碳鋼;在液氨環境中,盡量采用高強度低合金鋼和低碳鋼。化工壓力容器化工設計要選擇合適的設備襯里和材質,壓力容器主體材料可主要采用碳鋼,或者采用鈦材、銅材或不銹鋼,襯里材料做好選擇聚四氟乙烯、瓷磚、玻璃、石墨、橡膠等抗腐蝕材料[4]。
2.3 采用緩蝕劑
對化工壓力容器采用緩蝕劑,可獲得良好的經濟效益。通常情況下,緩蝕劑主要由多種有助于減緩和防止壓力容器發生腐蝕的化學物質組成,結合化工壓力容器應用的實際情況,在金屬材料中加入少量或者微量的緩蝕劑,可明顯降低化工壓力容器的腐蝕速度,并且不影響金屬材料的機械和物理性能。
2.4 電化學保護
電化學保護可采用外加電流法和犧牲陽極保護法,外加電流法是指將保護金屬材料作為陰極,附件電極作為陽極,對化工壓力容器外加直流電,保護陰極金屬材料,這個方法可有效防止河水、土壤中的壓力容器發生腐蝕;犧牲陽極保護法是指將比電極電勢低的合金或金屬作為陽極,被保護金屬做陰極[5],在實際應用中,合金、鋅和鋁等可作為犧牲陽極材料,用于保護石油管路、工業金屬構件等。
2.5 表面覆蓋保護層
對化工壓力容器表面覆蓋一層保護層,將周圍介質和金屬材料有效隔離,例如,在化工壓力容器表面覆蓋搪瓷、涂刷油漆等物質,避免水或者空氣直接和鋼鐵制品相接觸,或者在壓力容器表面鍍上Ni、Cr、Sn、Zn等金屬,通過這種表面覆蓋法,在壓力容器表面形成一層氧化物薄膜。
2.6 加強維護管理
化工壓力容器防腐蝕有很多種方法,不同腐蝕類型,采用不同的防腐蝕措施,每種防腐蝕方法有其特殊的應用范圍和條件。為了進一步提高化工壓力容器的抗腐蝕性能,應做好日常的維護管理,化工企業在日常生產運營中,應嚴格按照化工壓力容器的相關法律法規,結合壓力容器的操作使用規范,定期進行取樣檢查,全面了解壓力容器的腐蝕狀況和缺陷情況,一旦發現問題,及時進行維護處理,避免壓力容器腐蝕范圍擴大。化工壓力容器腐蝕嚴重影響其安全運行,應結合其腐蝕形態,注意分析其腐蝕破壞原因,從而有針對性地采取防腐蝕措施,抑制和減緩壓力容器腐蝕,提高安全性和穩定性。
3 結束語
化工壓力容器對于化工企業的正常生產運營有著不可替代的重要作用,一旦發生腐蝕損壞,會嚴重影響化工安全生產。因此應結合化工壓力容器常見的腐蝕類型,注意分析和研究其腐蝕原因,采取合理有效的防腐蝕方法,提高化工壓力容器的抗腐蝕性。
參考文獻:
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關鍵詞:石油化工裝置 安全閥 配管設計 流速要求
前言
由于石油化工生產中大多數為流動的介質,并且具有易燃易爆易腐蝕的特點,所以對于裝置有較高的要求。在裝置設計的過程中,需要充分的考慮到壓力容器的壓力值以及對壓力值有所影響的因素,以確保壓力容器能夠安全運行。一般情況下,為了保證壓力容器的安全性,都會設計安全閥作為壓力裝置的最后一道保護屏障。而配管設計是保證安全閥能夠穩定運行的關鍵要素,配管設計的是否規范關系到安全閥運行的安全性,所以應該對安全閥的進口管道以及出口管道進行規范化設計,確保配管設計的合理性,保證安全閥的平穩可靠運行。
一、石油化工裝置安全閥的配管設計
1.1石油化工裝置安全閥進口管道的設計
1.1.1 保障安全閥運行可靠、平穩
保障安全閥的可靠平穩運行是進口配管設計的重要標準,在石化裝置安全閥運行期間經常會出現震顫現象,對石化裝置的安全閥會造成較大的損害。出現震顫的原因一般是因為安全閥進口管的阻力降過大而引發的,由于進口管的阻力降過大,所以壓力容器和管道內的壓力值偏高,會導致液體流動不穩定,從而出現震顫。為了避免震顫對石化裝置的損害程度,應該對安全閥進口管道進行調節。在設計的過程中,要保證安全閥進口管道處的壓力值小于安全閥定壓值的 3%,并且在進行流量計算時要充分考慮安全閥的最大流量值。減少壓力降是保障安全閥平穩可靠運行的主要措施,具體做法有如下幾個方面:
(1)調整裝置或管道各處的安全閥接管直徑接近安全閥進口直徑大小,或大于安全閥進口直徑 1~3 級。
(2)在不違背設計原則基礎上,將配管設計地盡可能短。
(3)安裝安全閥時,應將其安裝在容器出口管道上或容器頂部,且高于出口排放管道的地方。原則上石油化工裝置安全閥安裝位置盡量靠近被保護的管道或設備。如果壓力源處存在著壓力波動,且壓力的峰值接近于安全閥的整定壓力,這時安全閥應安裝在遠離此壓力源且壓力較穩定的地方。
(4)安全閥進口處應避用直頭,而采用長半徑彎頭,減小阻力降。
(5)在不影響流速的前提適當采取防堵措施,免除出口管線以及進口管線發生堵塞現象。
(6)對一些特殊工作環境,應注意考慮配套設施。例如對于設置在易凝及濕氣體介質的安全閥入口管道應予以伴熱,避免產生水錘現象。
1.1.2 滿足開啟流速要求
按照開啟高度,工業上將石化裝置的安全閥分成三類:微啟式、中啟式、全啟式。首先,在化工流程中,安全閥的入口管道直徑必須大于安全閥的入口直徑。其次,壓力容器與泄壓閥之間的所有管道和管件通孔的面積應與安全閥入口的面積相同。在一般設計工程中入口隔離閥的最小流道面積選用等于或大于安全閥的入口面積。一般來說,全啟式石油化工裝置安全閥在大型石油化工工藝流程較為常見,而微啟式石油化工裝置安全閥則多用于液壓系統。
1.2石油化工裝置安全閥出口管道的設計
1.2.1 滿足安全閥流速要求
當壓力容器內部介質的壓力值超出預設值時,安全閥就會自行開啟,將壓力容器內的介質向外排放以降低容器內的壓力值,此時對安全閥出口管道設計有一定的要求,出口管道的直徑要大于安全閥出口的直徑。由于石化生產的特殊性,安全閥向外排放的介質具有劇毒、易燃易爆易腐蝕的特點,對周圍的環境以及人身健康會造成較大的威脅,所以對于安全閥排放的介質要經過嚴格的處理,一定要符合行業的規范標準。
1.2.2 保障安全閥運行可靠、平穩
(1)在安全閥出口管道設計時應該考慮到背壓這一因素,背壓要小于安全閥定壓的一定值,如果背壓值過大,就會對系統運行的穩定性有所影響,如果開啟壓力出現偏差,就會影響到系統的流量。背壓一般出現在泄壓裝置的出口處,主要是因為介質的流動而產生的。所以在對安全閥出口管道設計時,應該根據流程圖要求的整定壓力、安全閥的形式、最終管道走向、管道管徑進行布置,并且要確定背壓是否符合相關指標。出口管管徑小于安全閥出口直徑也是減小背壓的一種方式。
(2)在設計管道時,應規劃好管道的彎曲度、支撐方式以及正確的安裝等細節。否者,安全閥或管道中易出現應力現象,對系統形成破壞。此外,計算其應力分析可按照安全閥的排放系統模式而采取相應的措施。
(3)石油化工裝置安全閥出口管應防止有積液。為避免火炬總管內的積液回流入支管,絕大部分數工藝介質的安全閥排出口連接于火炬總管上,并且順介質流向45度斜口方向而接在泄壓總管的頂端。其次,為防止排放安全閥管道袋形彎曲,應坡向主管。如果無法避免積液囤積,在低c要設置放凈閥。最后,對于易凝的氣體,需在低點處安置蒸汽伴熱管,盡可能防止積液的產生。
(4)應合理設計石油化工裝置安全閥的安裝位置和標高,安裝石油化工裝置安全閥多采取直立法安裝,安全閥的安裝位置要盡量與被保護的管道或裝置接近。為防止管道的固體或液體聚集,切勿將安全閥安裝在水平管道的死端。石油化工裝置安全閥一般都應當高于匯總管的標高,故安置于操作平臺邊緣
二、結束語
在石油化工企業生產的過程中,各種介質的輸送和存儲需要很多的管道以及壓力容器等石化裝置,而這些介質大部分為易燃易爆易腐蝕和劇毒性的物質,所以對石化裝置的設計有較高的要求,安全性是設計中首要考慮的問題。儲存介質的石化裝置都有自身的安全壓力值,當壓力值超出安全極限時,就會導致安全事故的發生,而安全閥作為石化裝置安全性的最后一道安全屏障,當裝置內的壓力超標時就會自行向外排放介質以保證裝置的安全性。配管設計直接關系到安全閥的平穩可靠運行,所以應該加強對安全閥配管設計管理,根據生產的實際需求,合理設計配管的各項技術參數,為安全閥的安全穩定運行提供有利的條件,確保石化生產的高效運行。
參考文獻
[1]魏安娜.談石油化工裝置中配管的設計問題[J].中國石油和化工標準與質量,2013,10,25.
公司是國內石化行業核心裝備制造的先行者,技術實力領先。至2012年,公司連續7年被評為中國石化裝備制造業“五十強企業”。
公司正在打造產業鏈完整的國際石化裝備百年企業。計劃建設以蘭州市區總部高端技術研發及蘭州新區設計制造基地、青島開發區大型裝備研發設計制造及產品出口基地、新疆能源裝備制造基地這三大產業基地。
主要產品前景樂觀
蘭石重裝所屬的技術裝備制造業具有產業關聯度高、帶動能力強和技術含量高等特點,是一個國家工業化水平與經濟科技總體實力的標志,是關系國家長遠利益的基礎性和戰略性產業。
公司深耕石化裝備制造60年,產品涉及煉油及煤化工高端壓力容器、鍛壓機組裝備和板式換熱器等,服務于石化、煤化工和核電行業,多項技術填補國內空白。
大型、重型高壓容器或特種材質壓力容器是現代石油化工裝置的核心設備,是石油化工、煤化工、核電企業成套生產線的關鍵技術裝備,在石油煉化行業成套生產線中其價值量占整體設備價值總額的一半以上,是國家鼓勵自主生產的重點產品。經過20多年的研制、開發、引進吸收國外先進技術,中國煉油化工專用設備制造行業已具有堅實基礎,建立起一個比較完整的制造體系,在部分領域已經達到或接近世界先進水平。石油化工、煤化工、核電等行業的快速發展,為中國大型、重型壓力容器生產行業提供了良好的發展機遇。
快速鍛造液壓機組是大型自由鍛錘和舊式水壓機的更新換代產品。經過逾半個世紀,中國鍛壓設備制造行業在引進國際先進技術和合作生產的基礎上,已經發展到能夠生產自動化鍛壓生產線、大型鍛壓機以及各類特種鍛壓機械,進入世界鍛壓設備生產大國行列。2012年以來,在中國實體經濟的緩慢回暖和結構調整的背景下,中國鍛壓設備制造行業從低潮開始呈現逐步回升態勢。隨著鋼鐵、機械、汽車、國防工業企業產業升級,公司快速鍛造液壓機組相關產品獲得快速發展。
換熱器是化工、石油、鋼鐵、汽車、食品及其他許多工業部門的通用設備,在生產中占有重要地位。近年來,隨著國內對于工業企業提高能效、降低能耗要求的日趨迫切,高效換熱器必將成為加快國內節能減排的利器之一;而另一方面,石油化工等行業的節能要求也推動了高效換熱器的發展,使該產業迎來發展的黃金期。基于石油、化工、電力、冶金、船舶、機械、食品、制藥等行業對換熱器穩定的需求增長,中國換熱器行業在未來一段時期內將保持穩定增長,預計至2020年期間,中國換熱器產業將保持年均10%-15%左右的速度增長。
煤化工、核電業務快速增長
蘭石重裝是國內最大的專業從事大型、重型壓力容器的生產企業,在石油煉化裝備生產領域產品齊全、優勢明顯。主導產品市占率基本都在50%以上,其中2013年公司板焊式加氫反應器市占率達到64%,四合一連續重整反應器由公司獨家制造,螺紋鎖緊環式高壓換熱器按噸位計算市占率50%,冷熱高壓分離器市占率48%。
在響應國家大力發展戰略性行業、努力實現高端裝備國產化的探索過程中,公司在研發設計、生產、市場、技術、管理等方面積累了大量的大型、重型壓力容器、快速鍛造液壓機組及板式換熱器等高端裝備研發及國產化生產、經營實踐經驗,逐步形成了在煉油化工與煤化工設備行業、快速鍛造設備以及換熱設備等行業中的領先地位。
公司是殼牌、BP、林德、法液空、塞班等公司合格設備供應商,中石化認定的3家靜設備戰略供應商之一,以及中石油戰略供應商。
公司緊抓國家能源結構調整的機遇,積極擴展市場空間,使得煤化工、核電等設備成為公司新的增長點。
公司是中國煤化工核心裝備制造領域的主要供應商之一,研發制造的煤化工設備、煤焦油超臨界溶劑加氫反應器、隔膜式換熱器、煤化工核心設備等具有國內國際先進水平,多次填補了中國煤化工裝備國產化的空白。2011年以來,公司煤化工產品訂單大量增加,在營業收入中所占的比重不斷增大,2013年公司煤化工設備實現收入3.08億元,占同期主營業務收入的比例已達24.33%,成為公司重要的業務增長點。
公司是中國最早涉及核電等新能源設備的企業之一。2006年國內第一家取得中國民用核安全設備(熱交換器)核三級產品設計及制造許可證。2013年5月,青島公司取得中國民用核安全設備(壓力容器、儲罐、熱交換器)制造許可證,標志著公司已成為國內能夠制造新一代核島安全級別為二、三級容器設備的廠家之一。2013年公司核電設備實現收入809萬元,同比增長372%。核電業務值得期待。
此外,公司能夠生產制造風電、光伏、光熱等新能源相關設備,正在研發生物質能、潮汐能、地熱等新能源相關設備。
在手訂單充足 期待產能釋放
蘭石重裝訂貨量逐年大幅增加,在化解材料價格下降引起產品價格下降的因素之后,主營業務收入仍然保持了穩定增長態勢。隨著公司產品的應用領域日益廣泛、客戶對象日益多元化,公司抵御經營風險能力也不斷加強;公司由以單臺設備制造為主向工程總包轉型、由單一國內市場向國內加國際市場轉型的初具成效。
2011-2013年及2014年1-6月,公司產能利用率分別為106.73%、100.17%、113.64%和109.29%,一直保持較高負荷或超負荷生產狀態。公司為抓住行業發展機遇,采取滿負荷開工生產,并將根據市場的需求變化適時在不同產品間進行產能調整,以最大限度的發揮產能利用的效率。
公司抓住國家能源結構調整的機遇,拓展市場空間,使得煤化工裝置、核電設備、板式換熱器營業收入占比逐年快速提升,傳統的煉油化工設備保持穩定,鍛壓機組、球罐營業收入占比下降。
截至2014年6月,公司各類產品訂單金額合計為34.37億元,較2013年底增長13.7%。在手訂單分類中,煉油化工設備訂單金額為16.40億元, 較2013年底下降2.5%;煤化工設備訂單金額14.98億元,較2013底增長55.23%;鍛壓機組訂單金額2.42億元,較上年增長11.5%;球罐設備訂單金額0.57億元,較上年下降64%。
由于公司所屬重型裝備制造業的特點,新建企業從建設到投產周期較長,產能不足制約了公司業績的增長。2014年三季度,隨著公司“出城入園”升級項目、青島公司配套設備的完成及逐步達產,以及新疆公司及移動工廠布局完成,制約盈利增長的產能問題有望得到解決,產能釋放值得期待。
憑借多年積累的蘭石品牌優勢。公司主要產品煉化設備高壓容器及快速鍛造液壓設備具備技術含量高、產品性能優、市場占有率高的特點,產品毛利率保持行業內較高水平。公司將緊緊抓住國家能源結構調整的機遇,優化產品結構,拓展市場空間。以大量的在手訂單和廣闊的煤化工設備市場、核電、板式換熱等新能源市場以及傳統煉油化工裝備市場為支撐,實現公司快速發展的目標,獲取更好的經營業績。同時提高管理水平和生產效率,防范經營風險。未來幾年,公司的整體競爭力將得到大幅提升。
募投項目提升盈利能力
蘭石重裝本次募集資金將全部用于擴展主營業務產能,滿足不斷增長的市場需求,按照先后順序投入青島生產基地能力完善建設項目、超大型容器移動工廠建設項目,總投資合計3.91 億元。項目達產后,預計將新增銷售收入11.56億元,凈利潤1.47億元,有效擴張公司產能,提升盈利能力。
借助青島生產基地能力完善建設項目的實施,可進一步消除公司在大型容器制造方面的配套能力瓶頸;超大型容器移動工廠建設項目的實施,可徹底解決煤化工設備供應中大型壓力容器不便于運輸,需要就地制造的難題,增強公司在煤化工領域的市場開拓能力,并鞏固公司在煉化設備領域現場制造能力強的優勢。
[關鍵詞]壓力容器;設計要求;設計方法
中圖分類號:TL351+.6 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)45-0030-01
壓力容器區別于常規容器的顯著特點在于:第一,其工作壓力通常都在0.1Mpa以上;第二,容器的內直徑大于15mm;第三,工作介質主要為氣體或者是溫度高于正常沸點的液體。壓力容器的使用范圍十分廣泛,例如石油化工行業、能源行業、科研及軍工等領域都得到了廣泛的應用。一般而言,壓力容器的本體是由筒體、封頭、法蘭、密封元件、人(手)孔、接管、支座等幾大部分共同組成的,同時還配備的有安全裝置、表計及相應的內件等。由于壓力容器處于密封狀態,且需要承受較高的壓力,同時其所包含的介質的特殊性等,導致其極為容易出現爆炸、燃燒等事故,嚴重危機人員、設備及財產的安全,同時還對周邊環境產生一定的污染。因此對于壓力容器的設計有著十分嚴格的要求。
一、壓力容器的設計要求
近年來,伴隨著快速發展的石化工業,壓力容器更是面臨著高溫、高壓及高腐蝕的介質,同時還具備著更為苛刻的操作條件,這些都給壓力容器的設計提出了更高的要求。
(一)確保正常生產,保障安全運行
壓力容器在使用的過程中,應能夠承擔整個生產工藝過程中所要求的壓力、溫度及工藝生產所要求的規格及結構等。在壓力容器運行過程中,在罐體內通常具有強烈的毒性及腐蝕性,稍有不慎就會引發火災和爆炸等事故。壓力容器在工作的過程中,其通常會存儲一定的能量在容器內部,如果容器遭受破壞,容器內部的能量就會瞬間釋放,從而產生極大的摧毀力。因此壓力容器在設計的時候,應確保其能夠滿足生產工藝的各項要求,確保安全可靠的運行。
(二)確保使用年限,便于操作維修
石油化工類的污水通過腐蝕殼體結構來直接對壓力容器的使用壽命進行影響,其能夠導致壓力容器的器壁減薄,嚴重情況下還會導致爛穿現象。所以在設計壓力容器的時候,應綜合考慮腐蝕因素對壓力容器的影響,確保壓力容器能夠滿足一定的使用年限。同時還應該要保障壓力容器在制造、檢驗、交裝、操作及維修時的便捷。針對部分特殊性的使用要求,例如要求壓力容器的頂蓋能夠實現經常拆裝類的試驗性容器,在設計的時候,就應該選用快拆的密封結構,而不應該使用笨重的主螺栓連接,以便于減低容器的制造成本,也便于日常工作使用。
(三)優良的經濟性
壓力容器在設計的過程中,應確保安全及質量要求達標的基礎之上,盡可能的采用結構簡單,便于制造及進行探傷檢測來進行設計。即便存在部分超標缺陷,也可以及時的被發現、修補并進行消除。這樣設計,一方面能夠降低設計制造的成本,另一方面還能節約一定的原材料,并降低后期維護的費用。
二、壓力容器的設計方法
現階段,我國在壓力容器的設計方法方面取得了一定的成績,并形成了兩種主要的壓力容器設計方法:第一是嚴格依據國家相應的規范標準來進行設計工作;第二個是依據應力分析的方法來進行壓力容器的設計工作。整體而言,兩種設計方法各有利弊,在具體設計的過程中,應依據設計的基本要求和使用功能等,合理選用設計方法,確保壓力容器能夠安全、可靠、經濟的運行。
(一)常規設計方法
常規設計作為目前最常用的設計方法,簡單易行,偏向于經驗設計,它的理論基礎是彈性失效準則。通過分析構件中的應力來確定構件的薄弱環節,當壓力容器達到了最大的應力點,也就是達到了屈服極限從而轉變為塑性的狀態,也就是失去了純彈性的狀態。[1]在具體設計的時候,需要確定導致構件失效的原因和模式。目前壓力容器中可能存在的失效模式主要有總體塑性變形、失穩和疲勞等幾種方式。以上幾種失效模式,漸進的塑性變形會導致容器的結構局部出現變化而引發過量的塑性變形,一般來說,不同的設計標準所要考慮的失效模式也不盡相同。在運用常規設計方法的時候,除了應考慮到最大荷載力的作用,同時還應該綜合考慮局部的應力及溫差的綜合影響,若局部的應力達到了材料自身所能夠承擔的應力極限的時候,容器大部分的區域仍然處于彈性狀態下,此時已經屈服的局部區域受到周圍彈性區域的影響,其變形量也不會進一步的增長,因此不會引起整個容器的失效。對于此類問題,常規設計方法往往很難達到實際效果。
(二)應力分析設計方法
應力分析設計方法則摒棄了傳統的彈性失效準則,其主要基于彈性應力分析、塑性失效準則、彈塑性失效準則理論的基礎之上,并對壓力容器的各種應力進行詳盡的計算和分析,并進行合理的分類及控制。該設計方法相比較于常規設計方法而言,設計過程較為繁雜且費時間,但是該設計方法的安全性、科學性及可靠性卻相對較高。伴隨著不斷增高的壓力容器參數,以及高強鋼的運用,加之近代計算機技術等的進步,若是運用常規的彈性失效準則,使得很多問題難以得到有效解決,常規設計方法過于保守,使得壓力容器的設計結構還具備著極大的潛力。應力分析設計方法允許結構出現可以控制的局部塑性區域,相對合理的釋放了以前過嚴限制的計算應力,同時對許用的應力值進行了適當的提高,有力的確保了結構的整體安全性能。
當前,在分析設計標準《鋼制壓力容器―分析設計標準》(JB4732-95)中,主要基于最大剪應力的基礎之上,其認為不管材料處于何種應力狀態中,一旦最大的剪應力達到了材料屈服時的最大剪應力值,材料就會出現屈服破壞現象。應力分析設計方法的核心在于詳盡分類壓力容器中的各種應力,并依據其主次及影響程度等來確定產品的安全系數,進而確保壓力容器產品的安全性及經濟性。[2]
三、關于壓力容器設計方法的一些看法
目前,為了實現壓力容器的創新設計,企業應首先努力改善管理機制,為設計人才打造一個利于設計的良好氛圍。同時,在設計的過程中,設計人員需遵循實事求是的原則,依據壓力容器的實際使用情況,合理調整設計方法,并在設計生產環節中,采取多次試驗的方法,以便于盡早發現問題,并查明問題產生的原因,從而進行有效處理。[3]此外,在具體設計的過程中,還應該做好各個環節上的查缺補漏工作,以防各類不可預知危險的發生,促使壓力容器的設計符合相應的規范標準,滿足實際的生產需求。
綜上所述,在石油化工行業中,壓力容器的穩定和高效運行是確保化工裝置正常工作的基礎。因此研究和分析壓力容器的設計要求和設計方法就顯得十分必要。在設計壓力容器的時候,一定要遵循實事求是的原則,嚴格依據國家相應的規范標準,同時結合實際情況,合理選用設計方法。同時作為設計人員,還應該不斷學習新理論,不斷積累經驗,切實提升整體設計水平,確保壓力容器的各項性能達標。
參考文獻
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關鍵詞:化工設備;零故障;實現措施
中圖分類號:TQ053.3 文獻標識碼:A
1 設備采購,嚴格質量
一件設備在生產過程中不是一帆風順的。導致缺陷產生的原因從設計構造缺陷,材質缺陷,機器精確程度,人員工作認真程度等各個方面都可能造成最終的設備的質量達不到標準。在購買時應當多方比對,從看到使用全面測定其質量。并按照要求選定大小和顏色,這是避免設備問題存在的第一個入口。
2 科學設計,正確安裝
設備在投入使用后也會因為人為失誤性操作發生螺絲不緊實,角度不到位,基礎不堅固,晃動等出現,這些小問題都是導致后來問題的較為嚴重的前提。所以安裝階段被當做設備能用度把關的第二階段。按照說明使用方法來操作,選擇恰當的時間和恰當的地點來進行安裝,使運行階段無意外摩擦,平穩是必要的。
3 規范操作,合理使用
設備在設計時就預先規定了它的使用條件。如:電壓、轉速、安裝條件及溫度等,都是根據設備的特點決定的。根據預定使用條件而設計的設備,如果嚴格遵照使用條件運行,產生故障的概率就會很低。否則,如違章操作、強制運行,就會造成“故障率”明顯增高。所以,要實現設備使用過程中的“零故障”,則必須嚴格設備操作程序、操作規范,要正確使用,不能強迫運行、不超負荷運行,做好運行前準備,根據生產需要合理調整,定期檢查與維護,發現松動隨時緊固,按質按量對規定部位進行加油等,以滿足設備的工作條件。
4 重視日常維護保養
各種物體都有從出生到老化的階段,即使精心調養也不例外。但應當最大限度的發揮設備的使用年限,處理問題,延長壽命。日常維修和保護能夠使工作的時間變長,但是無法阻止老化過程,僅僅能通過更換零件來翻新。恰當地進行工作檢查和翻新是工作進行的一個重點,通過這些方法是生產工作的效率增長到最大,是非常普遍而必要的措施之一。
5 編規立制,整章度量
故障處理和維護制度針對的是故障必然會發生,只是發生的時間和內容問題,對此,應當有預防性思維。從問題發生的源頭和最基本方面入手,提前預測和檢查故障多發區,聽其聲,觀其狀態,不給故障的發生留機會。
6 巡回檢查
化工生產對于設備的嚴密性要求很高,并且需要其能夠持續進行處理,要保證以上兩點就要求人員時刻將設備問題掌控在手,這就是巡回檢查,巡回檢查可分為:操作人員的巡回檢查、片區維護檢修人員的巡回檢查和現場技術管理人員的巡回檢查等。
7 同步檢修與協同檢修
化工生產的一個操作單元的各個設備之間、多個操作單元形成的子系統的各個設備之間、多個子系統形成的總系統的各個設備之間,一般都通過管道相連。生產原料從一端設備投入,產品從另一端設備產出,中間沒有間斷、停留與機械運輸。這與化工產品的生產介質大多為流體、連續性生產的特點密切相關。這種特殊的生產工藝對設備維護提出了對設備必須進行同步、協同檢修的要求。
8 大修與中小修
8.1 設備大修
設備維修在我國有一項特別的條款就是定時的大批量維修。大修的時間安排上沒有明確的要求,但也不是沒有規章的,一般應參考技術知識,技術員的經驗,設備在使用期限上被劃分為三種,第一種就是剛投入使用的新機器,第二種是各項性能得到適應,較為穩定的一段時間,第三種損傷率提升,接近報廢的時期。第一個時間在1年左右,第二個時間3-5年,第三個時期在五年之后,越小的機器報廢的越快。設備大修針對的時間也是在最后的階段,包括修理和淘汰。
停止工作進行大面積修理的好處是有了處理問題的專用時間,能夠放心修理而不用擔心其他問題的沖突。但是受到了時間的約束,并且由于出現問題的時間和程度都有差異,統一處理起來還是有偏差,因此對于一些周期性故障可自行安排修理時間,與大修工作交叉進行,避免所有問題堆在一起無法解決。
為了保證修理,將其作為重要任務來對待,一些單位利用一段時間停止工作專門進行修理,這樣做有利于集中力量來工作,避免進程和修理工作相沖突,但是也有不足,比如對于小的故障拖延擴大再修理。應當將小修和大修結合進行。
依據設備使用周期、使用狀態制定合理的停產大修計劃,實現部分設備大修與協同中小修的同步進行,不僅僅延長了設備檢修周期、減少了設備故障率,還為企業增加了產品生產時間和數量。
8.2 設備中小修
設備中小修工作量相對較少、檢修時間較短,除在停產大修期中協同實施外,主要安排在臨時停車時進行。化工生產要求實現連續不間斷生產,但實際運行中短時的局部子系統或操作單元停車或者總系統的臨時停車不可避免。如某關鍵設備的異常故障、巡檢中發現某種危及安全的隱患急需處理、某崗位人員的操作失誤、水電氣原料供應不足等都可能產生臨時停車。此時是安排該系統或操作單元設備中小修同步檢修和協同檢修的最佳機會。這就要求化工企業中的設備運轉部門、維護部門以及管理部門加強監管力度、完善巡檢制度、提高應急處理能力,縮減臨時停車頻率及時間。
9 壓力容器、管道的維護檢修
化工生產的管道負責完成各設備之間介質的輸送,管道相互連接,管道中的介質具有流動性、帶溫帶壓、易燃易爆、有毒有害。中間產品和最終產品由不同的儲罐完成介質平衡與儲存,這些設備較大、較高,檢修時需進入設備內部或登高作業。這些特點決定了要進行壓力容器及管道的維護檢修必須安全可靠,且針對這些特殊設備要制定特殊管理制度,要及時、迅速地排除隱患,消除“故障”。
9.1 壓力容器、管道維護檢修方法
9.1.1 壓力容器、管道的定期檢驗
壓力容器和壓力管道是化工生產中的主要設備,屬于特種設備,對其設計、制造、安裝、使用、檢驗、檢修與改造實施安全監察,其維護檢修除應重視日常維護中的巡回檢查外,重點是要開展定期檢驗。定期檢驗包括:每年至少一次的在線檢驗和相隔一定運行周期必須進行的全面檢驗。
9.1.2 壓力容器、管道的定期檢修
檢修的方法和方式必須遵照說明,檢驗和修理常常一次完成,遇到問題馬上解決和排除,對于輔措施的監管也必須到位。按時間來進行檢驗以及檢驗后的修理工作,落實到記錄上,為以后的工作做好基礎。
9.1.3 對壓力容器、管道檢修的要求
壓力容器、管道的檢修一般應在停車的情況下進行,應將介質排盡。對易燃易爆、有毒有害介質需進行吹除置換、清洗消毒;進入設備內部檢修需從設備內部有代表性的部位取樣分析,辦理相關進塔入罐作業證方可進行檢修。登高作業需帶安全帶,辦理登高作業證;在一些有易燃易爆介質的生產現場或設備內部檢修時,需對環境空氣取樣分析,辦理動火作業證。生產中對系統的某臺設備檢修時,必須將其與系統斷開,防止相連設備管道中的介質噴出傷人或造成燃爆、中毒事故。
好的工作質量要有好的設備來促成。巧婦難為無米之炊,如果沒有一個好的機器,即使有心成就完美的工作,也只是望洋興嘆。設備的質量的把關應當從各個環節做到位,首先設計情況,實際操作,保養,正確使用,及時修理等方面來做好,將零故障設為設備利用的目標。進行恰當的資金的投入,不浪費不克扣,最終以效益最大化作為設備維護的動力。
參考文獻
[關鍵詞]壓力容器制造措施
中圖分類號:TH49 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)44-0324-01
1 壓力容器的結構和特點
(1)產品結構和參數的多樣性。
壓力容器產品適用范圍廣,如化工、石油、冶煉、飲食等行業,產品具有品種繁多的特點,進而引起制造工藝上的多樣性。
(2)有較高的安全性要求。
壓力容器制造,必須遵循大量的、強制性的標準和規范,并且標準和規范具有時效性。
(3)設計具有較強的專業性。
壓力容器產品不同于通用機械產品,在運用軟件技術進行產品設計時,不僅要求人員掌握先進的計算機技術,更要具備化工設備的整體設計思想。
(4)操作的復雜性。
壓力容器的操作條件十分復雜,甚至近于苛刻。處理介質則包括爆、燃、毒、輻(照)、腐(蝕)、磨(損)等數千個品種。操作條件的復雜性使壓力容器從設計、制造、安裝到使用、維護都不同于一般機械設備,而成為一類特殊設備
2 壓力容器制造中存在的問題
為了更好的發展生產和滿足市場需求,某些壓力容器制造廠家在定型產品生產的基礎上開始制造各種制造許可證允許范圍內的非標壓力容器。但是,由于廠方對壓力容器的相關法規、規章和標準不熟悉以及制造經驗不足等問題存在,導致壓力容器制造過程中出現失控現象,違反相關管理制度。
1、質保體系運轉不正常。
2、設計時選用標準不當。
3、工藝文件執行不嚴格。
3 采取的措施
3.1 材料控制
必須在熟悉圖樣的技術要求和相應的國家標準后,由制造單位,對材料加以控制。在壓力容器的制造過程中,材料徭經過冷變形過程,一般壓力容器冷變形常不大。對于不同材料,冷變形率不同,其性能變化所需進行工藝性試驗,以確定材料經冷變形后是否需采取其他措施恢復其性能。在監檢過程中,對這方面應有的認識的明確要求。
3.2 焊接的控制
材料的焊接過程,實際是一個冶金過程,但卻又不是一個完全的冶金的過程。
焊接性試驗,鋼材的焊接性試驗,是為評定其焊接性能的優劣,找到焊接性能最佳所應采取的措施,滿足壓力容器對焊接質量的要求。這類試驗通常是將材料的焊接參數規定成幾個組別,進行焊接和焊后熱處理,再對焊接試板進行力學性能試驗,從中選擇出性能合格的焊接參數范圍,在此基礎上,再進行第二輪焊接試驗,確定用于焊接工藝評定的焊接參數,用確定的參數進行焊接工藝評定,評定合格后,的焊接參數,方可作為壓力容器焊接工藝編制的根據。焊接的控制之關鍵,在于焊接工藝評定。受壓元件之間的焊縫,受壓元件與受壓元件之間的焊縫,及其上述定位焊縫和受壓元件母材表面堆焊、補焊,均應按《鋼制壓力容器焊接工藝評定》標準進行評定。
3.3 工藝的控制
與普通的機械產品加工相比,壓力容器制造,具有多品種單臺套的特點。因此,制造廠對每一臺壓力容器,都要編制一套完整的工藝文件。這些工藝文件,具有指導生產、保證質量、提高效率的作用。制定了正確、合理的工藝后,關鍵是在施工過程中,嚴格執行已定的工藝。每道工序完成后,操作者和工廠檢驗員,都要在工藝流程卡上簽字認可,做到在制品隨工藝流程卡,一同進入下道工序。
3.4 外觀質量和幾何尺寸的控制
壓力容器產品的外觀質量和幾何尺寸,往往被人們所忽視!由此,引起的爆炸事故也屢見不鮮。外觀質量中的咬邊和根部未焊透等,都是嚴重引起應力集中的缺陷。缺陷尺寸不太大時,可進行修磨,但尺寸嚴重超標,就必須修磨補焊,消除缺陷。另外,電弧打傷、機械劃傷等也應該修磨消除。尤其,對不銹鋼制的壓力容器,其內壁接觸介質工作面上的這類缺陷,就更不容忽視;設備的不直度,要控制在標準規定之內,否則會影響化工工藝流程和增加設備的附加應力。
3.5 焊后熱處理的控制
對焊后要求熱處理的設備,其熱處理工藝,必須依據焊接工藝評定報告的參數來編制。因為不同材料、不同厚度時,熱處理的溫度,都有一定的范圍和保溫時間;處理溫度不準確,會影響材料的性能。在壓力容器制造中,熱處理一般分為兩大類: 一是焊后熱處理;二是改善力學性能熱處理。
3.6 耐壓試驗的控制
耐壓試驗,是產品制造完工后,考驗產品強度和密封性能,確保產品在今后運行中安全可靠的重要手段,必須嚴格按照《容規》和國家有關規定執行。
壓力容器耐壓試驗的目的是通過觀察承壓部件有無明顯變形和破裂,檢驗承壓部件的強度,來驗證壓力容器是否具有設計壓力下安全運行必須的承壓能力。同時通過觀察焊縫、法蘭等連接處有無泄漏,來檢驗鍋爐壓力容器的嚴密性或發現容器潛在的局部缺陷。壓力容器的耐壓試驗時,要求介質具有揮發性小、易流動、不燃和無毒等特性。而不用氣體。因為耐壓試驗主要是檢驗強度,試驗時應考慮容器在試驗時有破裂的可能性,由于氣體爆破時的能量比液體大數百倍甚至上萬倍,故較少采用。
對于一般在常溫下使用的壓力容器,為了避免耐壓試驗時發生脆性斷裂而提高試驗用水的溫度是沒有必要的,這些容器可以在環境溫度下,用一般常溫的水進行耐壓試驗;但是在環境溫度低于零度時應將試驗用水的溫度保持在5度以上,以防凍結。在較高溫度下使用的壓力容器,如果所用材料無延性轉變溫度,在耐壓試驗時可適當提高試驗用水溫度,但不宜高過容器的設計溫度。
3.7 維護管理
嚴格執行有關法規,根據設備檢修有關規定,切實做好定期檢查、取樣,掌握壓務容器在運行中缺陷的發展和腐蝕情況,對發現的問題及時采取補救措施,防止設備繼續腐蝕,延長使用壽命,確保壓力容器安全運行。
3.8 無損檢測的控制
無損檢測是保證壓力容器產品質量的一種重要的檢測手段,射線探傷是目前壓力容器焊縫質量檢測中應用最為廣泛的,為達到較好的檢測效果必須事先制定符合容器檢測要求的探傷工藝。對于非標壓力容器來說,因其產品類型、規格、結構不一,通用工藝不能完全運用,應該制定專用的工藝卡,對此,制造廠家往往不是很重視。單憑經驗操作而不制定專用工藝卡,使檢測結果不能滿足標準要求。
結束語
綜上所述,壓力容器的制作過程,從設計圖紙的工藝性審核、制作工藝的編制、材料的驗收入庫到制作、檢驗與驗收的各個環節,都是至關重要的。全面了解壓力容器制造的過程,從而最大程度順應市場需求,使容器制造業應對市場能力進一步提高。
參考文獻
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關鍵詞:快開門式壓力容器;設計;安全聯鎖裝置
中圖分類號: S611 文獻標識碼: A
引言
壓力容器是工業領域中受到廣泛關注的設備之一,大多數工業類企業都會用到,尤其是石油化工企業,壓力容器更是占據著無法替代的重要位置。但是目前國內還沒有專門生產快開門安全裝置的企業,基本上是生產快開門容器的企業,附帶生產快開門安全聯鎖裝置,安全聯鎖裝置的實現形式也多種多樣,質量也參差不齊,尤其是快開門安全聯鎖裝置的可靠性極差,故障率遠遠超過壓力容器的自身故障。因此,需要針對快開門容器的特點,對快開門的安全性能做出詳細規范。
一、快開門式壓力容器的定義
1、壓力容器
壓力容器是工業領域中受到廣泛關注的設備之一,大多數工業類企業都會用到,尤其是石油化工企業,壓力容器更是占據著無法替代的重要位置。目前,我國的壓力容器設計還存在許多問題需要解決,其特殊的物理特性使得壓力容器稍有不慎就可能造成人員的傷亡和大量財產的損失,所以它也被列入了特種設備的行列。壓力容器從設計、建造到安裝的每一個環節都極大地影響著它的安全性與可靠性,尤其是設計階段,甚至有些學者認為設計階段的好壞直接影響到設備周邊的安全問題。
壓力容器的設計涉及到非常廣泛的專業知識,需要設計人員具備十分出色的專業知識,并且要有較強的綜合素質與個人修養。設計人員不僅僅要懂得設計理論,熟練地掌握壓力容器各個部件材料的選擇、外形的設計、結構的合理性、受力分析、整體強化以及最后的建造和安裝,甚至每一次的合理使用、安全檢驗日常維護等。但是,設計人員的實際操作卻并非如此,調查發現有些生產廠家的設計人員僅僅憑借容器設計的一點理論知識,過度依賴計算機軟件的操作和輔助,對特種設備的制造與安裝規范沒有操作經驗,對國家標準更是沒有進行學習,從而在設計中出現了潛在的安全問題。不但大大降低了壓力容器的使用效率和可靠性,而且威脅著使用者的生命安全和財產安全。
2、快開門式壓力容器
快開門式壓力容器是指進出容器通道的端蓋或封頭和主體間帶有相互嵌套的快速密封鎖緊裝置的容器,用螺栓連接的不屬于快開門式壓力容器。
2.1、快開門式壓力容器安全聯鎖裝置的作用和要求
安全聯鎖裝置一般屬于機械和部分電器裝置,結構簡單,合理、可靠,操作方便,其推廣應用可使快開門壓力容器的安全性能得到很大提高,安全性能的提高可以杜絕對人和財產造成的傷亡和損失。
2.2、安全聯鎖裝置應具備的功能
快開門達到預定關閉位置,方能升壓運行;壓力容器的內部壓力完全釋放,方能打開快開門。
二、快開門壓力容器的設計與研究
1、快開門壓力容器結構特點、種類及安全連鎖基本要求
快開門壓力容器的門蓋(封頭)具有開啟靈活,快速的特點。快開門壓力容器被廣泛用于化工、建材、食品、紡織、醫療、造紙等行業和領域,例如醫院和實驗室的消毒柜(鍋);高壓氧艙;建材工業中的蒸壓釜;化工橡膠制品行業的硫化罐;食品制品行業的滅菌器、高壓滅菌器、紡織行業的染色機、蒸煮罐等。
使用快開門壓力容器的種類(根據封頭開啟形式分)主要有:齒嚙式結構,主要應用于蒸壓釜、硫化罐、染色機;壓緊式結構,主要應用于滅菌器;部分環式結構,主要應用于染色機;卡箍式結構,主要應用于染色機、聚合釜等;移動式結構,主要應用于小型硫化缸;均布榫槽咬合結構和均布插銷銷入結構,主要用于消毒柜(鍋);撐桿式和平移式結構。共同特點是容器的通道(端蓋或者封頭)及其鎖緊裝置是通過簡單的轉動結構或平移機構以有限的一兩次連續的動作,便能快速完成開啟或閉合密封過程,而不采用逐個拆裝法蘭連接結構。
2、設計要求
對于用可靠的鎖緊裝置保持定位的快動封閉組件、部分旋轉或局部移動蓋板本身或鎖緊機構即能完全松開的封閉組件,以及除手工操作外的任何其他型式的封閉組件,容器的設計要使得在安裝時符合下列條件:
2.1、容器內作用壓力前,封閉組件和它的夾持元件已完全嚙合在預期的操作位置上。
2.2、在封閉組件作為進出口可以完全打開前,有助于促使封閉組件打開或卸去容器內物料清除容器的壓力應完全卸除。
2.3、在封閉組件和夾持元件的設計不能符合上述 2.1、2.2 的情況下,在容器安裝時,應增加能達到上述要求的裝置。
3、設計特殊考慮
如果容器的操作中存在疲勞載荷、低溫等特殊工況,設計時則必須充分考慮這些因素,必要時運用有限元分析+常規計算的方法進行聯合計算。同時由于快開會頻繁開啟,所以夾持及鎖緊部件很容易發生機械磨損,故設計時不能認為這些非受壓件無足輕重就不予重視,否則很可能因小失大。快開的無損檢測、熱處理、沖擊等要求需滿足設計規范,并符合客戶要求。如容器需整體熱處理,則快開作為受壓件必須一同進行熱處理,并注意保證密封面不受損傷。
4、手工操作封閉組件的設計
4.1、手工操作的封閉組件不必按照上面的規定,但是這種封閉組件應設置音響或目視的報警裝置,在夾持元件和鎖緊部件完全就位之前就加壓,或者在容器內的壓力泄放之前就要脫開時提醒操作者注意。
4.2、利用手工操作的鎖緊機構定位的快動封閉組件,應設計成如果容器在承壓狀態而企圖打開封閉件,則在鎖緊元件完全脫扣并封閉件松脫之前,封閉件先行泄漏。封閉組件的設計應使得任何泄漏都直接遠離操作者,且應排放至安全位置。
5、高壓密封結構的設計
墊片密封的快開在高壓容器上經常會用到,而采用什么形式的密封結構則是此種快開設計的中心問題。常見的高壓密封結構形式有:平墊密封、卡扎里密封、雙錐密封、伍德密封等。這些結構都具有以下共通點:一般采用金屬密封元件;采用窄面或線接觸密封;采用自緊或半自緊式密封。現在的快開在墊片密封形式上千變萬化,但基本都是基于上述的結構形式做的變通。設計時為了提高密封性能,通常可以采取下列技術措施:改善密封接觸表面,即在保持密封元件原有的力學性能和回彈性能等特性的前提下,通過改善密封表面接觸狀況來提高密封元件的密封性能;改進墊片結構,采用由彈性件和塑性軟墊組合而成的密封元件,依靠彈性件獲得良好的回彈能力和必要的密封比壓,同時依靠塑性軟墊獲得良好的密封接觸面。具體設計時需根據設計參數、介質、材質等條件,選取合適的密封結構,以達到最優的使用性能。 墊片應持久耐用,實際數量需按照快開的開啟概率,提供合適的備件。
6、警告標語設計研究
快開門式容器是壓力容器中操作要求較高的設備,快開門聯鎖裝置可靠性存在著普遍的不足;根據中國的國情,不可能在短期內提升操作人員素質,提高安全聯鎖裝置性能。因此在快開門上設置醒目的安全提示標志是十分有必要的,提示的主要內容主要分為以下幾點:
6.1、正常工作壓力下,強制打開失效的快開門產生的威力和破壞性;
6.2、快開門安全聯鎖裝置的設置位置,以便自檢;
6.3、快開門安全聯鎖裝置的一般設計使用壽命,可以用時間或開門次數來表示;
6.4、如無安全余壓計算書,則提示有余壓打開的可能危險。
結束語
綜上所述,快開門式壓力容器是一項重要的特種設備,其設計人員必須嚴格遵循“安全第一,預防為主”的原則,在全面理解國家的規程和標準的前提下,在設計過程中全面考慮,努力防范并解決設計過程中的各種問題,提高快開門式壓力容器的使用可靠性,不要使人民的生命和國家的財產受損失。
參考文獻
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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.
關鍵詞:可編程控制器;分布式控制;軟件設計;硬件構成
Key words: PLC;disperse control;software design;hardware component
中圖分類號:TQ15文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)22-0114-02
0引言
目前薄膜在現代社會生產和生活中應用非常廣泛,而以往生產薄膜的設備主要是利用繼電器進行控制,故障發生率較高。而且現在人們對薄膜的質量要求越來越高,生產設備的繼電器控制系統很難達到質量要求。結合本市某廠家生產薄膜的設備,我們開發了相應的DCS型PLC控制系統。
1系統結構與工作原理
1.1 系統構成本系統由4個反應池、4個液位傳感器、6個泵、一臺攪拌機、一只加熱捧、一只過濾器、溫度傳熱器。系統結構框圖如圖1所示。
1.2 系統工作原理化學反應中的各個容器之間利用泵進行輸送,每個容器都裝有液位傳感器,用于檢測容器的液位(空或滿);2#容器裝有加熱器R1和溫度傳感器;3#容器裝有攪拌器M;當1#、2#容器液體抽入到3#容器時啟動攪拌器。3#、4#容器設計為1#、2#容器體積之和。1#、2#容器的液體正好將3#或4#容器裝滿。
2系統工作過程與控制要求
2.1 初始狀態所有容器都為空的,所有泵都為關閉狀態,加熱器R1和攪拌器M均為關閉狀態。
2.2 啟動控制按下啟動按鈕后要求按以下步驟自動工作。
2.2.1 同時打開泵P1和P2,堿溶液(0.05%-0.2%的NaOH溶液)進入1#容器,聚合物(聚乙烯樹脂)進入2#容器,直到1#和2#容器裝滿為止。
2.2.2 關閉泵P1和P2,并打開加熱器R1,使2#容器加熱直到容器內的溫度達到25~80攝氏度。
2.2.3 關閉加熱器R并同時打開泵P3、P4及攪拌器M,將1# 和2#溶器中的液體進入到3#溶器,直到1#、2#放空,3#容器裝滿。攪拌器M攪拌1.5~2小時后結束。
2.2.4 關閉攪拌器M和泵P3、P4,并打開泵P5將使3#容器的混合好的液體經過過濾器抽到4#容器,直到3#容器空4#容器裝滿。
2.2.5 關閉泵P5并打開泵P6將成品從4#容器中放出,直到4#容器空為止。
2.2.6 關閉P6并返回到第2.2.1步。
2.3 停止控制在任何時候按下停止按鈕,控制系統都要將化學反應過程進行到底(最后一步),才能停止動作,防止液體浪費。
3硬件設計
3.1 采用FxoN――24MR型PLC作為主控微機。
3.2 I/0地址分配表如表1所示。
3.3 關鍵部分硬件功能分析與說明①該系統采用日本三菱FX0N-24MR型PLC作為主控制器,因現場只有12點輸入和8點輸出,所需I/O點數為20點;考慮今后系統的更新預留 4點備用;作到了有余量而不浪費。②主電路采用了常規的失壓、過流和過載保護電路;確保了主電路的工作可靠性。③控制回路中利用硬件進行閉鎖,同時在程序中還采用了軟件閉鎖的雙重連鎖方式,從而有效地增強了系統的可靠性;④所有的電磁閥線圈兩端都并聯有浪涌吸收器,從而確保系統免受高頻信號的串模干擾和電源畸變影響。⑤本系統采用分布式控制和集中管理的設計思路,有效地提高了整個生產過程的自動化程度。
4軟件設計
4.1 軟件設計思路與方法考慮到該程序具有一定的實用性,并且編程思路和方法的好壞將直接影響到程序的執行效率,因此我們采用了如下的思路和方法:①采用資源共享(中斷)技術,來加強系統的實時處理能力和節省系統成本;②采用狀態控制來實現工作過程自動化控制,從而降低操作費用和簡化操作過程,提高系統的自動化程度;③采用程序指令的優化來確保系統軟件的執行效率;④為了提高溫度控制的精度,在程序中對溫度控制采用獨到的等等看調節方法。所謂的等等看調節是指:對于系統的輸出進行采樣與設定的溫度進行比較,再產生控制輸出,每等一段時間(時間可調)采樣一次(也就是看一次),然后再調節一次的方法。
4.2 狀態轉移程序流程圖如圖2所示。
4.3 軟件功能說明
4.3.1 安全聯絡由于該系統采用了上位計算機的全程監控,所以現場所有的信息均可以通過PLC傳輸 到上位計算機中,只要在控制室就可以了解現場的情況,同時在現場和模擬系統中均采用聲光報警。
4.3.2 報表輸出只要在上位計算機上連接上打印機就可以打印出相應的產品的生產過程監控記錄的相應的參數,便于監控人員對系統進行對生產流程的進一步了解,同時還可作為原始資料保存。
4.3.3 光標提示該系統在上位計算機編制了全部過程的模擬監控系統,只要把光標停留在哪個環節達2秒中,系統會給出該環節的全部參數和相應的文字說明,這樣有利于監控人員對系統進行動態跟蹤調節,確保系統按照高效率方式的生產出更為優質的成品;同時還降低了系統監控人員的工作強度,優化了辦公環境。
5結束語
目前該系統在本市多家化工廠已投入使用,系統具有運行可靠、操作方便,維修簡單等特點,具有很好的性價比,得到生產廠家的一致好評。
參考文獻:
[1]戴一平主編.可編程序控制器技術[M].北京:機械工業出版社出版,2000.