压力容器论文精选(九篇)

第1篇：压力容器论文范文

关键词：三门核电厂；反应堆；堆内构件；压力容器；导向柱 文献标识码：A 

中图分类号：TG115 文章编号：1009-2374（2015）23-0027-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.015 

1 概述 

在核电厂调试及大修过程中，反应堆上部堆内构件吊装、反应堆下部堆内构件吊装及反应堆压力容器顶盖吊装是核岛最重要的设备吊装作业，风险大，要求高，并且占据着主线时间，对核电厂的安全性和经济性有着至关重要的影响。在进行上下部堆内构件及反应堆压力容器顶盖吊装作业时，设备的精确定位和导向主要依靠导向柱来保证。三门核电1号机组作为全球首台AP1000，其反应堆压力容器配备有2根导向柱，用于在安装、调试和大修期间来导向反应堆压力容器顶盖和上、下部堆内构件的吊装。现有导向柱每根长4420mm，有效导向高度为4004.5mm，在吊装反应堆压力容器顶盖时可以完全满足导向要求，但在吊装上、下部堆内构件时长度不足，无法进行精确导向。 

首炉装料前的吊装操作过程中，此问题带来的不利影响不是十分明显，因为此时安装、调试人员可直接在换料水池底部观察确认堆内构件吊装的对中情况，在人工定位之后将堆内构件下降到压力容器内，当堆内构件下降到合适高度后，再由导向柱提供导向。而换料大修期间，堆内构件吊装时换料水池充满屏蔽水，吊装指挥无法进入换料水池底部，此时堆内构件在进入压力容器前就需要导向柱进行导向。在换料大修期间的上部堆内部件吊出过程中，当上部堆内构件堆芯上板吊离反应堆压力容器筒体法兰面约100mm时，需要检查堆芯上板是否带出控制棒组件。如果控制棒组件被带出，则需先将上部堆内构件回装到位，对问题进行处理后重新起吊上部堆内构件。现有导向柱高度不能满足此操作要求。

 

吊出下部堆内构件时，由于下部堆内构件高度较高，吊出和吊入压力容器过程中，现有导向柱高度不能满足下部堆内构件吊装操作的导向要求。 

另外，受到反应堆压力容器顶盖自身结构的限制，当顶盖在反应堆压力容器上时或在吊离/吊装至反应堆压力容器时，导向柱的高度不能超过5278.9mm。 

因此，需要通过优化导向柱解决以下两个问题：问题一：上、下部堆内构件吊装过程中的导向柱导向高度不足的问题；问题二：在保证上、下部堆内构件吊装时导向柱的导向高度满足要求的前提下，确保导向柱在反应堆压力容器顶盖吊装过程中不超过顶盖对导向柱的高度限值要求。 

2 优化方案一：配置长、短两套导向柱 

此优化方案配置的长、短导向柱有效导向高度分别为9100mm和4150mm。 

在反应堆压力容器顶盖和上部堆内构件吊装时使用短导向柱。当需要从压力容器内吊出下部堆内构件时，先降低系统水位至反应堆压力容器筒体法兰面以下，然后拆除短导向柱，再安装长导向柱，最后升水位进行下部堆内构件的吊出操作；在回装过程中，当下部堆内构件回装完成后，将系统水位降低至反应堆压力容器筒体法兰面以下，然后拆除长导向柱，再安装短导向柱，最后升水位进行后续操作。 

3 优化方案二：配置一套可拆分式导向柱 

此优化方案配置的一套导向柱，每根导向柱可以拆分为2段，按安装位置从下到上分为短导向柱和延伸导向柱。短导向柱的有效导向高度为4150mm，延伸导向柱的有效导向高度为4950mm，两段导向柱连接后总有效导向高度为9100mm。预计加上安装段与锥形头段的短导向柱长为4565mm，短导向柱和延伸导向柱连接后总长9515mm。在反应堆压力容器顶盖和上部堆内构件吊装时使用短导向柱，并在短导向柱顶部安装锥形头。当需要吊出下部堆内构件时，在不降水位的情况下，操作人员借助装卸料机或堆腔辅助平台进行操作，拆除短导向柱顶部的锥形头，将延伸导向柱安装在短导向柱顶端，再吊出下部堆内构件；待下部堆内构件回装完成后，拆除延伸导向柱并安装短导向柱顶部的锥形头以进行后续操作。 

4 两种优化方案的比较 

无论采用上述方案中的哪种，在反应堆压力容器顶盖和上部堆内构件的吊装过程中都是使用短导向柱进行导向，两者的工艺流程也都一致。但是，当进行下部堆内构件吊装作业时，两者的工艺流程就产生了较大的差别，从而在占用大修主线时间的长短、人员接受的辐射剂量的多少等方面均有较大的不同。 

4.1 占用大修主线时间对比 

下部堆内构件的吊装占用大修主线时间，因此吊装下部堆内构件时，更换导向柱占用着大修主线时间。方案一占用大修主线时间包括为长短导向柱更换增加必要辐射防护措施的时间（约1小时）、降和升换料水池7.6m水位的时间（约3.92小时）以及长短导向柱的两次更换操作时间（约10.5小时），总计约15.42小时；方案二占用大修主线时间包括短导向柱顶端锥形头拆装时间（约1小时）和装拆延伸导向柱时间（约4小时），总计约5小时。 

由此可见，采用方案二比采用方案一每次大修可节省主线时间10.42小时，具有更好的经济性。 

4.2 操作人员受到的辐射剂量对比 

方案一：拆除短导向柱时需要4名操作人员站在换料水池底部工作3小时，人员总辐射剂量为0.6mSv；导向柱安装时需要6名操作人员站在换料水池底部工作2.25小时，人员总辐射剂量为0.675mSv。大修期间要进行两次导向柱的更换操作，正常情况下采用方案一时操作人员接受的总辐射剂量为2.55mSv。 

方案二：拆装短导向柱锥形头需要4名操作人员站在装卸料机人员通道工作1小时，人员辐射剂量为0.10mSv；将延伸导向柱安装到短导向柱顶端需要4名操作人员站在装卸料机或堆腔辅助平台工作2小时，人员辐射剂量为0.2mSv。正常情况下采用方案二操作人员接受的总辐射剂量为0.6mSv。通过对比可知，采用方案二时，操作人员受到的总辐射剂量比采用方案一要少约1.95mSv。 

4.3 导向柱更换操作对比 

采用方案一时，每次更换导向柱的主要操作步骤如下：（1）安装导向柱吊耳；（2）将手拉葫芦联接到环吊副钩上，测力计悬挂在手拉葫芦吊钩上，将导向柱吊耳与测力计连接；（3）提升手拉葫芦，保持合适的提升力，拆除导向柱；（4）利用环吊将导向柱吊至135′平台并倾翻至水平状态储存；（5）清洗检查过渡套螺纹，涂抹润滑脂，对新的O型密封环涂抹润滑脂，清洗导向柱安装孔，并目视检查其螺纹，不得有损伤；（6）将手拉葫芦联接至所需更换的导向柱上，提升环吊副钩将导向柱吊从水平状态倾翻至垂直状态；（7）将导向柱吊装至安装孔位置，对中后安装导向柱；（8）拆除手拉葫芦、测力计等工具。 

方案二的操作分为以下步骤：（1）拆除短导向柱的锥形头，将专用工具联接到环吊副钩上并就位至短导向柱顶端，操作专用工具拆除锥形头并吊至135′平台储存；（2）将导向柱吊耳旋入延伸导向柱吊装孔，拆下专用工具，将手拉葫芦环吊副钩连接，将测力计悬挂在手拉葫芦吊钩上，将导向柱吊耳与测力计连接；（3）操作环吊副钩，将延伸导向柱翻转至竖直状态，并移动至压力容器短导向柱安装孔正上方。下降导向柱，当下端进入短导向柱顶部后要特别小心，当延伸导向柱底部接触到短导向柱顶部后（测力计读数开始降低），停止下降；（4）将导向柱拆装把手插入导向柱插孔，手动下压延伸导向柱到位，旋转把手使延伸导向柱与导向柱啮合；（5）拆除手拉葫芦、测力计等工具。 

对比两种方案，方案一工作较为简单，但工作步骤多，工作量较大，花费时间和人力较多；方案二工作步骤较少，花费的时间和人力较少，涉及水下操作，对操作人员技能要求较高，操作难度相对较大，但可以通过加强培训来提高人员的工作技能。 

4.4 导向柱运输安装对比 

根据目前工程实际，三门核电1号机组在大型设备（蒸汽发生器、反应堆压力容器、稳压器等）吊装完成以后已经将反应堆厂房穹顶安装就位并焊接完成，屏蔽墙浇筑完成。因此，更换的导向柱需要通过附属厂房吊装口和设备闸门运输至反应堆厂房换料水池。 

导向柱运输的路径：导向柱运至107′平台，通过附属厂房吊装口运至附属厂房135′平台，再通过设备闸门运至135′平台，最终运输至换料水池。设备闸门的直径只有4.9m，吊装区域空间有限，方案二中长度为4950mm的延伸导向柱比方案一中长度为9515mm的长导向柱导更容易倾翻，吊运难度更小，更容易实现导向柱的吊入、安装工作。 

第2篇：压力容器论文范文

【关键词】压力容器设计 应用力学 设计方法

一、引言

压力容器已经广泛应用于各行各业，其技术参数的进步将会进一步提升该行业的科技含量，因此为了推动我国压力容器的快速发展，由于我国一些尖端行业使用的压力容器更多采用的是进口设备，这显然不利于我国知识科技的进步，因此提升我国压力容器的设计水平就成了当前最为迫切的需求之一。早在上个世纪七十年代我国工业领域就已经充分意识到应用力学理论对改进压力容器设计，提升压力容器设计水平方面的重要性，并经过近四十年的努力和发展滞后，我国的压力容器设计方法方面取得了重要的成绩和巨大的进步，下面就结合具体的案例来分析我国压力容器设计方法的进步。

二、基于案例的压力容器设计方法进步的分析

（一）圆柱壳大开孔接管应力设计方法进步的分析

如果一个圆柱壳开孔接管同时受到多种载荷作用时，再加上支管和主壳连接的部位如果出现了几何结构的不连贯的问题之后，而且相贯的区域又产生了应力集中问题，如果产生了设备损坏，那么这写部位就会造成严重的灾害性书，所以需要解决这种圆柱壳开孔接管在多种载荷作用下的安全稳定性的问题，这同样也是提升压力容器设计进步的重要方法。欧美等国家针对这个问题的解决主要采用的是压力面积法，但是这些方法主要合适于小开孔的压力容器，同时还要受到压力容器内部压力空旷的情况下才能够起到效果，而我国采用的等面积补强法其效果和欧美的这些国家设计具有一定的相通性，并没有从技术上取得重大突破，不过在当前应力力学理论的发展下，已经开始从大开孔率下的薄壳理论解进行解决这个压力容器设计的隐患。

事实上我国经过很多专家多年的努力，已经在薄壳理论解方面已经取得了重要的突破，主要体现在，圆柱薄壳方程采用了修正的Morley 方程，经过修正的Morley 方程能够有效的对开孔问题进行相对准确的求解，这要比之前采用的相对简化的扁壳方程求解的准确性要高很多，同时也能够提升设计的精度。通过修正的Morley 方程对开孔问题的求解精度已经达到了O（T/R）量级。另一方面，因为精确性的连续性的条件和复杂的精确方程通过基于修正的Morley 方程克服了很多数学上的难题，这造成了无论是在三维有限的元解上，还是在近年的国际发表的实验结果，对于该理论的可靠性都进行相对全面的证明。最后通过薄壳理论解还能够得到内压和全部的外载进行统一的分量理论解，并且这个适用范围在这个理论解的支持下变得更加广阔。

（二）管壳式换热器管板压力容器设计方法的进步分析

在压力容器设计方法中，其中管壳式换热器的结构是非常复杂的环节，壳体以及管箱和换热管等都是构成管壳式换热器的基本元件，由于管壳式换热器在压力容器中能够承受绝大多数的压力，所以针对管壳式换热器管板的设计就显得非常重要。这主要原因主要包括了三个方面，其一是管板中间本身会开很多孔洞，并且会和换热管进行焊接，管板和壳体之间也会相焊接，管板和管箱也会进行焊接，某些地方则使用紧固件进行紧固。其二就是壳程和管箱内部所转载的流体介质会进行热交换，但是这两种流体介质都存在着明显的差别，主要体现在温度和压力方面。其三就是法兰的预紧力以及温差荷载和压差荷载等方面都会同时作用在管板上，这都说明了管壳式换热器管板的设计的重要性。在具体设计管壳式换热器管板压力容器中，要根据压力容器的相关结构和基本元件的构造进行合理的设计运用，一般从以下几个方面考虑：

1.可以将换热管看成了多个元件构成的弹性体系结构，采用相应的应力学理论对换热管进行分析，并对队形的元件在实际的工作状况下的荷载问题进行综合性考虑，确保了对影响因素的全面计算，从而有助于提升换热管的高效工作。

2.在计算当量板的削弱系数时，每个基本管板的单元都会包含几个六角形的孔板，有的则是正方形的孔板，这些还包括了管孔中的圆柱壳以及连接两者之间的圆环结构，这个模型有效优化了孔板的单元模型，因此能够更加合理的获得当量板的弹性系数。

三、进一步推动我国压力容器设计方法进步的建议

（一）以科学的观念来分析国际通行标准

对于国外通行的压力容器设计规范标准，对于我国科技专家们而言，不是一味的照搬照收，而是采用合理使用，科学使用的态度，不能够迷信，应该在搞清楚其基本的含义和数学力学模型，然后在按照公认的基本力学原理和概念进行分析，充分汲取国外通行标准的科学性内容，对于一些不合理的内容则不需要全盘照收，这显然是一种不够科学的实验精神。

（二）加强自主创新能力

要在压力容器设计方法上要进一步增强自主知识产权的工作，因为压力容器在应用物理方面的重要性不言而喻，能够广泛的应用于各个行业中，因此我国有必要具备自主研发压力容器的能力，因此理论、实践和工程这三位一体的工作必不可少，没有严谨的理论基础，就不可能获得开创性的科研成果，没有严谨的实验自然就不能够判定压力容器设计的正确性，这三者之间是相辅相成的，是加强自主研发的源头活水。

四、总结

当前国际上能够设计非常合理且功能强劲的压力容器的国家并不多，我国经过数十年的努力在一些关键技术上已经拥有了一定的知识产权和设计制造能力，但是和国外的差距也非常明显，因此作为压力容器设计人员和研究人员，应该积极探索更加科学合理的设计方法和理论，从而提升我国压力容器的设计水平。

参考文献

[1]李兆锋；江楠；；基于有限元法对带接管压力容器的可靠性分析[J]；石油化工设备；2011年01期

[2]高峰；；压力容器的常规设计和分析设计[J]；科技致富向导；2012年21期

[3]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年01期

第3篇：压力容器论文范文

关键词：压力容器；容器检验；常见问题；处理措施；特种承压设备 文献标识码：A

中图分类号：TQ053 文章编号：1009-2374（2016）34-0097-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.048

近年来，压力容器已被应用到国民生产的各个领域，我们在日常生产、生活中也经常见到压力容器，由于压力容器中通常承载着高温、高压物质，稍有不慎就有可能引发爆炸危险，因此国家对压力容器的安全性要求更高，为此国家还专门出台了《特种设备安全法》。作为一名压力容器安全检验人员，应认真学习《特种设备安全法》，严格按相关法律、法规作业，贯彻落实好安全技术规范，掌握压力容器的检验方法，及时归纳总结日常压力容器检验中发现的问题。

1 压力容器监督检验中的常见问题

1.1 封头的无损检测及监检问题

封头是压力容器的一个重要部件，它通常需承受很大压力，封头的实际工作情况与压力容器的安全性密切相连。在对压力容器进行监督检验作业时，我们经常会发现封头问题。如多台封头共用一份监检证，对单个封头实际检验情况无从知晓；封头拼接无损检测是由压力容器制造单位完成的还是封头制造单位完成的；封头厚度不达标等。根据国家相关质检文件，应在封头加工具体委托协议中写明封头拼接焊缝检测问题，确定清楚具体负责方。依据GB 150-2011规定，对于凸形封头上的所有接头，必须进行相关检测，特别是采用先拼板再成形工艺的封头，必须确保合格后再使用。封头成形后的厚度大小应比设计图样中规定的最小成形厚度大，在检测封头厚度时，应重点检测那些易出现工艺减薄的薄弱部位，如封头顶部与封头过渡转角部位，此外还应做好封头直边部位平整光滑度的检测。

1.2 奥氏体不锈钢磁性问题

奥氏体不锈钢本隶属非磁性物体，但很多时候我们发现压力容器中，奥氏体不锈钢成“磁性”显示。如在实际监督检验中，用相同批号奥氏体钢板制成的压力容器，其封头实际显示通常成磁性，而筒体显示不带磁性。是什么原因让奥氏体不锈钢呈现磁性呢？我们大致总结了两点原因：（1）存在部分残余铁素体，这些铁素体的影响；（2）制造加工压力容器时，部分奥氏体逐步转变为马氏体，造成奥氏体不锈钢呈现磁性。

1.3 区别焊缝与焊接接头问题

在制造与检验压力容器时，常见的两个名词就是焊缝与焊接接头，对此检验员必须准确掌握二者的区分，严禁犯概念性错误。

我们把焊件进行焊接后留下的结合部分陈为焊缝，对接焊缝、角焊缝、端接焊缝以及槽焊缝等是我们常见的主要焊缝，其中对接焊缝与角焊缝是我们常见的压力容器焊缝。而焊接接头通常指两个或多个零件对接实施焊合作业后留下的接点，焊接接头主要由焊缝、熔合区、热影响区还有其相邻母料，可以说“焊缝”属于“焊接接头”的某部分。焊件进行连接与传力主要靠的就是焊接接头。按照接头构造形式，我们可把接头进行对接接头、T型接头、十字接头、角接头以及端接头划分，就接头检验来说，焊接接头所有部位的性能都很重要，尤其应重点关注接头的薄弱环节。虽然接头存在很多形式，但它们可有相同的连接焊缝形式。

焊缝的实际焊接工艺通常是决定焊接接头具体使用性能的主要因素，因此我们在对试件分类进行评定作业时，应参照焊缝情况而不应参照焊接接头情况。无论采用什么样的焊接接头形式，只要连接采用的是对接焊缝，对焊接工艺的评定则应采用对接焊缝试件，也无论焊件接头形式怎样，只要连接采用的是角焊缝，对焊接工艺的评定则应采用角焊缝试件。

1.4 材料标记与标记移植问题

材料标记与标记移植是我们经常谈到的问题，虽然很多容器厂已经非常注意此问题，也在采取措施逐步规范，但仍有不少问题存在于日常作业中。如打移植标记钢印用力过猛，致使印痕过深，待完成产品后还需进行补钢印操作等。进行材料标记移植是有一定作用的，可让在受压元件中使用的材料有比较好的可塑性。容器制造厂应把具体标记编制法与详细要求在质量体系文件中明确规定好，为了查找快捷、方便，最好同时规定好在产品上应具体标记到什么位置。在实际检验中，发现部分压力容器制造厂采用同一标记号来标记那些规格相同，但实际制造标准号不同的焊接材料，这种做法是不正确的。对于那些有耐腐蚀要求的材料，在进行标记作业时，硬印标记不应打在耐腐蚀面，此外，那些低温容器受压器件在进行标记作业时，也不能使用硬印标记，可用颜料标记，同时把标记位置图绘制好。

2 压力容器定期检验中常见问题的理解

2.1 超压泄放装置动作压力与压力容器最高允许压力的关系

2.1.1 装有安全阀的压力容器。如图1所示为压力容器理论设计压力，实际工作压力以及试验压力、安全阀排放压力、整定压力间的关系。

基于安全阀、启动阀具有一定的滞后性，压力容器立即泄压很难，因此容器理论设计压力P应比安全阀实际整定压力Ps稍大，也就是P≥Ps。

2.1.2 装有爆破片的压力容器。如图2所示为压力容器理论设计压力，实际工作压力以及爆破片的具体爆破压力之间的关系。

在保证安全的前提下，为有效利用压力容器的承载能力，同时避免超压泄放装置频繁发生动作，我们通常允许压力容器的最高允许工作压力高于超压泄放装置的实际动作压力。

2.2 蒸汽灭菌器配套的电热蒸汽发生器使用注册

在定期检验蒸汽灭菌器时，我们发现，很多单位不明白配套在蒸汽灭菌器上的电热蒸汽发生器是进行压力容器的注册还是锅炉。

依据[2005]020号文件之间特函，对于工作压力不小于0.1MPa的电热蒸汽发生器，在设计、制造时可按蒸汽锅炉标准，也可依据压力容器设计、制造，在进行使用登记与定期检验时，可按照锅炉有关规定实施。

2.3 定期检验中安全状况等级问题

依据压力容器相关规定，可对新压力容器进行1、2、3三个级别的划分，可把在用压力容器进行2、3、4、5四个等级的划分，对那些没有压力容器制造许可证企业生产的压力容器应进行5级划分。对那些存在严重缺陷，修复难或根本无法修复的或修复后使用安全性无法保障的压力容器，应进行判废处理，严禁继续使用，同时应予以注销安全状况为5级的压力容器，对它们进行解体报废处理。应监控使用安全状况实际等级为4级的压力容器，累计监控达3年后，应及时处理缺陷，包括进行缺陷消除的修理或进行能否继续使用的评价，压力容器使用单位采用科学方法处理缺陷后，压力容器的实际安全等级也是可以提高的，安全状况等级达标后，才可继续使用。

2.4 定期检验的周期问题

使用单位在进行压力容器使用登记时，通常会提出压力容器进行首次定期检验的日期，对于已经确定好首次定期检验日期的压力容器，在完成首次定期检验后，具体检验周期的确定，应以压力容器的实际安全状况等级为基础，依据相关规定确定。

2.5 报告中的数据记录与绘制部位图

在压力容器全面检验报告中，检测数据不规范处理是我们经常遇到的问题。如对同一份检验报告而言，我们时常遇到部分数据处理为整数，而其他数据则进行小数的保留。由于压力容器检验报告是体现检验情况的实际依据，因此必须科学规范的处理检验报告，特别是检测数据。应在遵循各单位程序文件规定的基础上进行测量数据计量单位、读取位数的确定，在检验报告中应用法定计量单位来作为计量单位，应按照国家相关规定来确定符号与计算公式。

此外在压力容器的检验中，还应重视铭牌的检查，在实际检验中，我们经常发现很多压力容器铭牌丢失、混淆以及用纸质打印条来粘贴铭牌内容等现象，这些都可能影响到压力容器的正常检验，给压力容器的安全运行埋下隐患。

3 结语

随着锅炉压力容器使用量的增加，各种各样的压力容器安全事故时有发生，已严重威胁到人们的生命、财产安全，十分不利于社会的健康稳定发展。近年来，国家也越来越重视压力容器的检验工作，而作为一名现代化的压力容器检验人员，我们必须不辱使命，努力做好压力容器的检验工作，为企业把好每台设备质量安全关，争取为社会的长期健康稳定发展贡献更大力量。

参考文献

[1] 中国冶金百科全书总编辑委员会，金属材料卷编辑委员会.中国冶金百科全书：金属材料[M].北京：冶金工业出版社，2001.

[2] 谢铁军，寿比南.压力容器定期检验规则释义[M].北京：新华出版社，2013.

第4篇：压力容器论文范文

关键词：锅炉；双室平衡容器；应用

1、前言

双室平衡容器是中、高压锅炉常用的差压式液位计，虽然有些资料对该类平衡容器做了一些简要介绍及分析，但由于双室平衡容器对应用技术要求相对较高，致使很多人仍无法正常使用双室平衡容器，甚至一些人将双室改单室使用，造成资源浪费。

由于目前技术水平的限制，双室平衡容器仍以其无法比拟的准确性和良好的适应性，在中、高压锅炉水位控制中任作为首选的水位输入信号。对此，在《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》第8.3条中就明确规定：对于过热器出口压力为13.5MPa 及以上的锅炉，其汽包水位计应以差压式(带压力修正回路)水位计为基准。汽包水位信号应采用三选中值的方式进行优选。

2、双室平衡容器的特性

平衡容器可分为单室平衡容器、双室平衡容器及内置式平衡容器。其中双室平衡容器是技术含量较高、应用相对广泛、且应用效果相对较好的一种。

双室平衡容器的结构

双室平衡容器主要有蒸汽连接管、水连接管、冷凝盘、基准杯、连通管、正压输出管、负压输出管及疏水（伴热）管组成。

双室平衡容器的结构示意图，如图1所示。

2.2双室平衡容器差压值的计算

P+= PJ +l rk’+(L－l) rb

P－= PJ+(L－h) rn + h rk’

rk’≈ rk

ΔP=(L-l)rb+lrk－Lrn－(rk－rn)h ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．①

rb---平衡容器至变送器之间立管附近的环境温度下水的密度，本例35度（0.99394g/cm3）；

rk’---平衡容器内水的密度（g/cm3）；

rk---汽包内饱和水的密度（g/cm3）；

rn---汽包内饱和汽的密度（g/cm3）；

h---水位距水管的距离（mm）；

H=670---中心距（mm）；

l---正压补偿管高度（mm）由平衡容器厂家提供，本例288.96；

L---基准水杯高度（mm）由平衡容器厂家提供，本例534.03；

ΔP---差压(mmH2O)。

2.3双室平衡容器的结构特点

双室平衡容器与其它类型液位计相比，以其结构简单、数据稳定、精确度高而得到了广泛的应用。

双室平衡容器的特点是将平衡容器分成相互独立的两个室：即汽室和溢流室。溢流室通过疏水管接至下降管（≥10米），该疏水管是必需的，其不仅可以将过量的冷凝水通过疏水管排走，而且通过不间断的蒸汽冷凝、溢流水循环至下降管，使平衡容器内水连通管的温度基本等于汽包内饱和水的温度，故减小了温差，保证了水位指示的准确性。对于其它各类型（内置式平衡容器除外，但其因汽包内空间的限制及安装、检修不便，使用较少）液位计，包括就地（单）双色玻璃板式液位计均由于液位计内液体的温度低于汽包内液体的饱和温度，故造成液位计指示水位低于汽包实际水位。

有数据表明，随着锅炉压力的升高，就地水位计指示值就愈低于汽包真实水位，表1给出不同压力下就地水位计的正常水位示值和汽包实际零水位的差值Δh，以供参考。

表1

2.4影响双室平衡容器压差值的因素

由计算式①可以看出，影响双室平衡容器输出压差的因素主要有：

A、环境温度下水的密度rb。10―80℃水的密度曲线如图2：

由图2可以看出，随着环境温度的升高，水的密度快速减小，对双室平衡容器压差的影响逐渐增大，故该环境温度应取相对年平均温度偏高值，本例取35℃。

B、汽包内饱和水的密度rk、汽包内饱和汽的密度rn，即与汽包压力P相关。

2.5双室平衡容器的差压特性

以额定压力为11.28MPa（表压）的高温、高压锅炉为例，对本例双室平衡容器上、下限水位及0位的差压值计算结果如表2。

对表2数据进行统计分析，可以得出如下结论：A、双室平衡容器具有固有补偿特性，即汽包实际水位处于双室平衡容器0位时，差压值受汽包压力变化的影响很小，基本为定值，这是由双室平衡容器的自身结构决定的。B、对同一汽包水位值，双室平衡容器的压差值随汽包压力的增加而逐渐减小。C、在某一恒定的汽包压力下，双室平衡容器的压差值随汽包水位的升高而线性减小。

表2：（绝对压力）

3、双室平衡容器的补偿

根据双室平衡容器的中值压差特性，对双室平衡容器进行压力（温度）补偿:即分别采用压差输入变量RV、汽包工作压力下平衡容器输出压差范围变量RV1及汽包水位中线压差值RV2进行线性压力（温度）补偿。

CPV=（RV2-RV）/ RV1×670

CPV：水位修正输出值（即微机指示值），量程-335～+335mm。

RV：微机得到的一次输入值，与变送器的输出值相同。变送器的上、下限分别取0.1MPa（表压）时差压值(最大值)，即-121.6～ +520.3mmH2O；变送器的量程为520.3-（-121.6）=641.9 mmH2O。

RV1：压力修正取值按表3（差压量程表）。RV1=RV1.1－RV1.2，表3可以将取值点做的更多些，但对精度影响并不大；当汽包实际工作压力处于两个压力取值点之间时应采用线性取插值法，Y=Y1+(Y2-Y1)/(X2-X1)×X。

RV2：工作压力状态下，汽包水位在0位时的差压值。

670：水位修正输出值的量程，单位mm。

表3：（绝对压力）

通过上述压力（温度）补偿，河北钢铁集团邯钢邯宝公司三台高温高压锅炉共9台双室平衡容器成功投入运行，实际水位偏差很好地控制在±5mm之间，达到了很好的应用效果。

4、双室平衡容器的常见故障原因分析及处理

4.1所有双室平衡容器的0水位指示均偏差很大，水位指示波动大，主要原因以下几个方面。

4.1.1未按要求进行正确安装。

1、未将疏水管接至下降管，或接管距离不够。双室平衡容器的疏水管必须严格按要求接至汽包下降管，否则形不成回流压差。双室平衡容器溢流室的水位逐渐升高，最后水位升高超过水连通管上部，冷凝水通过水连通管回流至汽包，导致正压偏高，而且随着负荷的波动平衡容器的压差亦波动很大。

2、蒸汽连接管安装时无坡度，正常要求为倾向汽包方向，坡度约1%，有利于冷凝水流向双室平衡容器。水连接管安装时无坡度，正常要求为倾向平衡容器方向，坡度约1%，有利于平衡容器水连通管内的水流向汽包。

3、保温不符合技术要求。双室平衡容器的保温要求为：蒸汽连接管、水连接管、正压引出管及负压引出管要严格按设计进行保温；双室平衡容器的蒸汽连接管上部一般不保温，有利于蒸汽冷凝；双室平衡容器下部要按设计进行保温，有利于减少平衡容器与汽包的温差；双室平衡容器的疏水管不保温，有利于冷凝溢流水流回下降管，但应注意冬季停炉时的防冻问题。

4、蒸汽连接管、水连接管上的阀门安装不符合技术要求。双室平衡容器的蒸汽连接管及水连接管的阀门应使阀杆处于水平位置，以避免在阀门内形成水塞。，影响汽、水流动，形成误差。

5、水位计的水平基准线不合适或不在一条基准线上 。双室平衡容器安装时，均应以汽包同一端的几何中心线为基准线，必须采用水准仪精确确定各水位计的安装位置，不应以锅炉平台等物作为参照标准。

4.1.2双室平衡容器未进行压力、温度补偿，或补偿方案不合适、或补偿参数选取不合适。

通过本文上述对影响双室平衡容器压差值的因素及对双室平衡容器的差压特性的分析可以看出，双室平衡容器必须进行压力、温度补偿，具体补偿方案可以参照本文第二节双室平衡容器的补偿方案进行补偿。

4.1.3惯性思维造成的错误判断。

在传统观念看来，汽包就地水位计是最直观、亦是最准确的，其实并非如此。双室平衡容器由于蒸汽连续的冷凝放热，对水连通管的循环加热，在很大程度上减少了平衡容器连通管内液体与汽包内液体的温差，使水位指示更加准确，故双室平衡容器的水位指示精度远远高于就地水位计。

4.1.4汽包水位取样孔设计不合理或双室平衡容器的设计制造不合理。

1、取样管应穿过汽包内壁隔层，管口应尽量避开汽包内水汽工况不稳定区(如安全阀排汽口、汽包进水口、下降管口、汽水分离器水槽处等)，若不能避开时，应在汽包内取样管口加装稳流装置。

2、汽包水位计水侧取样管孔位置应低于锅炉汽包水位停炉保护动作值，一般应有足够的裕量。

3、新安装的机组必须核实汽包水位取样孔的位置、结构及水位计平衡容器安装尺寸，均符合要求。

4.2汽包个别双室平衡容器显示不准。

4.2.1个别双室平衡容器的水位显示偏高。

通过对双室平衡容器的结构及补偿分析，不难看出造成水位显示偏高主要是因为双室平衡容器的正压偏低，故造成该平衡容器水位显示偏高可能的原因主要有以下几个方面。

1、正压管路堵塞，压力信号不能完全传递至液位变送器。

2、正压管路、阀门泄漏，包括正压管、正压阀、正压排污阀及正压管与液位变送器的接口部位。正压管路、阀门必须绝对严密、可靠，因为作为液位变送器而言，其得到的压差很小，最大也就仅几百毫米水柱。故，即使正压管路上很微量的泄漏，就会造成平衡容器水位指示偏高很多。

3、蒸汽连接管大量泄漏或堵塞，压力信号不能完全传递至液位变送器。

4、液位变送器三阀组的平衡阀不严，等同于正压管路泄漏。

5、液位变送器失效，需重新标定或更换。

4.2.2个别双室平衡容器的水位显示偏低。

通过对双室平衡容器的结构及补偿分析不难看出造成水位显示偏低主要是因为该双室平衡容器的正压偏高。故造成该平衡容器水位显示偏低可能的原因主要有以下几个方面。

1、负压管路堵塞，压力信号不能完全传递至液位变送器。

2、负压管路、阀门大量泄漏，包括负压管、负压阀、负压排污阀及负压管与液位变送器的接口部位。负压管路、阀门少量泄漏是不影响平衡容器水位指示的，因其直接与汽包相连，并且由于汽包压力的作用，少量的漏水完全可以从汽包内得到补充。

3、水连接管大量泄漏或堵塞，压力信号不能完全传递至液位变送器。

4、液位变送器失效，需重新标定或更换。

5、结论

综合本文论述，双室平衡容器具有固有补偿特性，并且由于疏水伴热的作用，其的精度、稳定性远远高于其他各类水位计，但真正能将其正常投运，亦是需要多做分析和研究的，希望本文对各位同仁有所帮助。

参考文献：

[1] 任 萱杨广才王 敏 ，等. 防止电力生产重大事故的二十五项重点要求 [J]. 国电发【2000】589号,

第5篇：压力容器论文范文

关键词：750 kV电容式电压互感器 介损测量 变比检查

中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（b）-0109-01

本文先简单介绍了电容式电压互感器的结构。

而后说明了介损测量的意义，然后论述了几种常用的介损测量方法以及某厂家的750 kV电容式电压互感器的特殊测量方法。

最后探讨了一下变比检查的方法。

1 电容式电压互感器的作用及结构

电压互感器主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器。

电容式电压互感器主要由电容分压器和中压变压器组成。例如新疆某750 kV变电站所用的750 kV互感器由四节组成，从上到下依次为C14、C13、C12，最下节由C11及C2组成。N为电容分压器尾，X为中压变压器一次尾。运行时N、X必须接地。且此互感器一次头A’可通过外部开关把手接地。

2 测量介质损耗因素的意义

电压作用下电介质中产生的一切损耗称为介质损耗或介质损失。如果介质损耗很大，会使电介质温度升高，促使材料发生老化，如果介质温度不断上升，甚至会把电介质融化、烧焦，丧失绝缘能力，导致热击穿，因此，电介质损耗的大小是衡量绝缘介质电性能的一项重要指标。

3 电容式电压互感器的试验方法

（1）正接法测试。

①测量单节电容分压器。

使用济南泛华的AI-6000C介损仪，仪器高压线（屏蔽线）接试品的高压端；另一端接测量线（芯线），一般加10 kV，即可测出试品的电容量和介损值。

②测量最下节整体时常用正接法，下节的上端加压，N端子测量，X端悬空，二次绕组短路接地。

（2）反接法测试。

试品一端接地；另一端（通常是高压侧）接仪器高压线芯线，一般加10 kV。当设备额定电压低于10 kV时，最高加额定电压。这种方式桥体处于高电位，仪器内部高低压之间需要做好绝缘防护措施。

单节电容分压器也可用反接法，但测量误差较大，一般不采用。

（3）自激法测量。

自激法是用来测下节C11及C2的。测C2时高压线（芯线和屏蔽线）接N，测量线接C11、C12之间法兰，X接地，低压输出端接dadn；测C11时只需把仪器高压线与测量线对调即可。

对于D型及以上的电桥，不用对调测试线，可同时做出C11和C2。

由于中间变压器的影响，自激法所得电容及介损误差都比较大。

（4）对于前面所说的750 kV互感器，当开关打到试验位置时，可使A’接地。这时从N端加压（不大于2.5 kV），用反接法可测出C2；从C11、C12之间的法兰加压（本互感器可加10 kV），用反接法可测出C11。此种方法测出的结果比自激法误差要小一些。

4 变比检查

按照《750 kV电力设备交接试验规程》 （国家电网企管〔2014〕366号），对750 kV电容式电压互感器要求进行变压比检查。然而对于常用的变比电桥，只是适用于电磁式互感器。这时我们想到了原始方法，从一次加压，在二次侧测量感应电压。

对于前面的750 kV电压互感器，下节额定一次电压为765/（4√3）kV，额定二次电压100/√3 kV，剩余绕组电压100 V。从下节高压侧加压10 kV。（如表1）

可见用此方法检查变比还是较为精确的，且正接法与反接法测试结果相差不大。

表1中的正接法同时可作出下节整体电容量及介损。与前面的正接法比较而言，电容量相差不大，介损相对偏高一些，但在要求范围内。所以用此方法在检查变比的同时，可以测出下节整体电容、介损，能减少许多工作量。

5 结语

tanδ会受温度、湿度、电场等许多因数的干扰，如果测试不准确，可能会引起误判断。因此，我们在测量介损时应按照规程要求，在温湿度适宜的情况下进行。

如果遇到数据不合格的情况，应该综合考虑天气、接线方式、CVT本体、测试仪器等多方面因数进行综合分析，从而做出最准确的判断，以保证设备的正常运行。

目前使用的几种方法还有各自的缺陷，我们应不断加强理论学习，结合实践，找出最佳的测试方法。

对于500 kV及以下电容式电压互感器，如对变比有要求时，可用上诉方法测试。

参考文献

[1] GB 50150-2006[S].电气装置安装工程电气设备交接试验标准.

[2] 山西省电力公司电力设备交接及预防性试验规程[S].

[3] 《电工进网作业许可考试参考教材-特种高压试验专业》国家电力监督委员会电力业务资质管理中心编写组编著[Z].

[4] 李建明，朱康.高压电气设备试验方法[M].北京：中国电力出版社，2001.

[5] 宋守龙.电容分压器的电容及介损测量[J].电力电容器，2002（4）：35-42.

[6] Prabha Kundur.Power System Stability and Control （电力系统稳定与控制）[M].北京：中国电力出版社，2002.

[7] 余贻鑫，王成山.电力系统稳定性的理论与方法[M].北京：科学出版社，1999.

第6篇：压力容器论文范文

关键词：压力容器，设计 ,问题研究

Abstract: In recent years, accelerated development of industrialization, the pressure vessel is widely used in various industrial fields. Widely used in pressure vessel and further promote the development of industrialization. This paper studies the design of pressure vessels, emphatically analyzes the easily neglected problems in pressure vessel design research. In order to constantly refine on improving the design quality of pressure vessel, so as to better serve the industrial production.

Key words: pressure vessel, design, research

中图分类号：TU2

一、压力容器的设计

压力容器在正式投入使用之前要经过设计、制造、检验、安装、运行监督和维修等环节。整个过程中，设计环节是核心环节，是保证压力容器质量的关键环节。因此，在进行压力容器的设计时，一定要根据容器的压力、介质和温度等物理特性参数，按照企业标准、行业标准、地方标准和国家标准，经过对相关数据的计算分析，确定科学合理的设计技术方法。做到整个设计过程的科学化、标准化和精准化。

在进行压力容器设计之前对各项参数的有效分析，是对压力容器质量的有利保障。进行前期的数据分析主要是为了确定以下一些设计项目：通过计算确定容器设计的所用的合理材质；通过合理的参数分析确定压力容器设计的受力结构；通过计算把握好压力容器设计的各项标准；以及确定压力容器各个容器壁上的口径大小、支座等部件的详细设计细节。

二、压力容器的设计要求

压力容器的设计要求在石油、化工产业的生产过程非常复杂，设备生产过程中任何设备出了事故都会影响产品质量，或使生产无法继续进行，甚至会危及设备和人身的安全，造成事故和财产损失，因此石油化工使用的压力容器一般需要满足以下几个方面的要求：

1.保证完成工艺生产。石油化工使用的压力容器必须能承担工艺过程所要求的压力、温度及具备工艺生产所要求的规格（直径、厚度、容积）和结构（开孔接管、密封等）。

2.确保运行完全可靠。化工生产的物料往往具有强烈的腐蚀性、毒性，容易燃烧一起火灾，甚至发生爆炸等恶行事故。压力容器工作时内部储存着一定的能量，一旦发生破坏，容器内部储存的能量将在极短的时间释放出来，具有极大的摧毁力。

3.满足预订的使用寿命。影响石油化工用压力容器使用寿命的主要因素是化工物料对壳体结构材料的腐蚀，它会使容器壁厚减薄甚至烂穿，因此在设计容器时必须考虑附加腐蚀裕量来保证满足使用年限的要求。

4.制造、检验、操作和维修方便。提出这一要求的目的，一方面是基本安全性的考虑，因为结构简单、易于制造和探伤的设备，其质量就容易得到保证，即使存在某些超标缺陷也能够准确地发现，便于及时消除。

5.经济性。压力容器的设计，要尽量结构简单、制造方便、重量轻、节约材料以降低制造成本和维修的费用

三、关于压力容器的设计方法

1.常规设计。常规设计的理论基础是弹性失效准则，认为容器内某一最大应力点达到屈服极限，进入塑性，丧失了纯弹性状态即为失效。在应力分析方法上，是以材料力学及板壳薄膜理论的简化计算为基础，不考虑边缘应力、局部应力以及热应力等，也不考虑交变载荷引起的疲劳问题。所有类型的应力采用同一的许用应力值（通常为1倍许用应力）；为了保证安全，通常采用较高的安全系数，以弥补应力分析的不足。

2.分析设计。随着压力容器参数的增高，高强度钢的采用以及近代计算与试验技术的发展采用弹性失效的观点使许多问题难于解决，常规设计的结果过于保守，设计的结构尚有很大承载潜力。为了适应压力容器的发展，必须采用新的失效观点来解决这些问题。分析设计弃了传统的弹性失效准则，采用了弹塑性或塑性失效准则，合理地放松了对计算应力的过严限制，适当地提高了许用应力值，但又严格地保证了结构的安全性。我国的分析设计的标准为JB4732-95《钢制压力容器一分析设计标准》，是以第三强度理论即最大剪应力理论为基础，认为不论材料处于何种应力状态，只要最大剪应力达到材料屈服时的最大剪应力值，材料就发生屈服破坏。

四、压力容器设计中容易忽视的问题

1.材料问题

压力容器的设计过程中，对容器承受的压力的能力的有着严格的要求。压力容器所用的钢材必须要经过严谨的计算和分析决定。在此过程中要考虑压力容器的设计压力、设计温度、介质特性、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构外，还需要考虑经济合理性。不能为了增大容器的压力而一味盲目的提高钢板的厚度。

（1）当压力设计过大时，使设备的壳体壁厚较大，如果还沿用碳素钢就会导致壁厚增加，质量加大，造成成本浪费。一般在以强度控制为主的情况下，当壳体壁厚超过8mm时，应优先选用低合金钢。当设计压力较小、直径较大、以刚度控制或以结构设计主时，应尽量选用普通碳素钢。

（2）在专业的钢制化容器材料选用规定中规定“同时符合下列条件的高温压力容器主要受压元件用钢应按炉罐号，复验设计温度下的屈服强度值，其值不得低于相应许用应力值的1.6倍（奥氏体钢为1.5倍）。包括：设计温度大于300℃；设计压力大于1.6MPa；钢材厚度大于等于20mm：钢材主要截面以承受一次薄膜应力为主，且其厚度取决于强度计算的结果。”

2.法兰问题

法兰的设计问题上，我国制定有严格的规范。压力容器设计中的法兰问题主要是由于设计者对于法兰的使用不能够严格的按照相关的设计标准进行法兰的有效选择，从而导致法兰问题，例如在使用过程中出现的法兰变形、泄漏等问题。因此，设计者应该熟悉有关法兰的设计标准和规范，准确的进行法兰类型的选择。

3.分气缸设计问题

在进行分气缸设计时，容易忽视分气缸的出气口和进气口之间的有效距离。导致分气缸不能正常的进行工作。在设计的过程中，设计者应该通过对具体的工艺参数的计算来确定出两者之间的距离。

4.储气缸的设计问题

压力容器的储气缸是用来储存气体用的，因此它需要有一定的抗压能力，因此储气缸对于材质的要求很高。对于储气罐的设计首先要做好其材质和尺寸的设计。储气罐的罐体直径和长度之间的比例要控制要求范围之内，合理设计的进行设计，才能使罐体的实际使用性能实现最优化。

五、结束语

压力容器的设计必须遵循现行设计规范，同时设计者应在满足设计任务几目标要求的前提下提出最佳的设计方案，使其满足功能需要，安全可靠，节约成本。在压力容器的设计、制造、检验过程中。经常会有一些对压力容器的法规、标准、规范理解不透彻的地方，因而会出现很多像上述例子的错误。对此，我们应不断地分析、总结、学习。同时，同行业应吸取经验和技术交流，熟悉各项标准、规范，才会尽量不犯原则性的错误，我们的业务水平才会不断提高。

参考文献:

[1]刘彩梅.压力容器制造质量控制.科教创新导报,2010.

第7篇：压力容器论文范文

（中国核电工程有限公司郑州分公司，郑州 450052）

摘要：压力容器是工业生产中重要的设备。本文对压力容器设计中几个比较常见的问题进行了分析，为以后的设计工作提供一些理论依据和方法，以避免造成损失。

关键词 ：压力容器；设计方法；最小成形厚度；法兰；非径向接管；焊接应力

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）17-0170-02

作者简介：尹天罡（1988-），男，河南信阳人，硕士，助理工程师，从事非标设备设计。

0 引言

压力容器是石油、化工、冶金、轻工、能源以及航空航天等部门广泛应用的承压设备，多数压力容器所处的工况既复杂又恶劣，如高温、低温、高压、疲劳载荷，介质有毒、剧毒、易燃易爆、腐蚀性强等，这就决定了压力容器质量要求高，安全性要求高。压力容器设计的好坏很大程度上决定了压力容器的质量，本文结合压力容器的特点，从设计方法的选择，压力容器封头最小成形厚度的标注，法兰是选用，压力容器非径向接管角度的选择，焊后热处理等方面，对压力容器设计中常见问题进行了分析。

1 压力容器设计方法

压力容器有两种常用设计方法，即常规设计法和分析设计法。前者是基于弹性设计准则，通过壳体的薄膜理论或材料力学推导出容器及其部件的显式表达设计计算公式，进一步明确明确压力、许用应力、容器主要尺寸之间的关系。常规设计中包含设计方法、设计载荷和许用应力三个关键因素，这三要素并并非建立在对容器及其部件进行应力分析基础之上。如容器筒体，通常只灌注壁厚中均布的薄膜应力，而不考虑弯曲应力等其它不重要的应力要素，事实上，当容器承载以后器壁上会出现多种应力，其中包括结构不连续所引起的局部高应力，常规设计仅仅是根据经典力学理论及经验公式来规范压力容器部件的选材、结构设计和后期制作等作业流程，以使局部应力始终始终可控，并且应该尽量选择安全系数较高的许用应力，留有足够的安全裕度。由此可见，常规设计实质就是基于经验的设计方法。

具体到某一工程项目中，常规设计的确可以解决一些问题，但仍有一部分问题无从解释，因为常规设计比较重视弹性失效问题，并未深度挖潜许用应力值后面隐藏着的多种失效模式。

分析设计基于应力分析报告，通过严格的选材和精良的工艺达到质量标准。该方法秉承“塑性失效”和“弹塑性失效”准则，根据最大剪应力理论设定受压元件尺寸，然后结合各种载荷条件可能的组合和弹性力学薄壳理论展开分析计算，根据应力产生的原因、性质以及应力作用范围、危害程度等进行分类汇总（如总体薄膜应力、边缘应力、峰值应力等），再逐一展开分析计算，针对每一类应力产生的破坏形式分别采取与之对应的强度限制条件计算出元件厚度。

容器中存在的边缘效应、开孔接管、支座、附件连接等局部不连续现象破坏了器壁应力分布，导致局部应力大大超出基于薄膜理论的分析计算推导出的应力数值。此时若执行常规设计，当最大应力点满足屈服极限条件时才判定为失效，且最大应力小于许用应力，对于低应力区而言，这么大的承载潜力几乎是没有必要的，耗材量过大。若剔除应力集中的条件，只凭借简化公式的薄膜应力展开分析计算，应力集中区就可能产生塑性变形情况，受反复载荷的影响，甚至有开裂并引发安全事故的可能性。由此可见，分析设计必须事先掌握容器的应力分布状况，采取针对性方法展开分析计算，以杜绝材料浪费，同时提高容器的安全性。随着计算机技术的快速发展和有限元方法的应用，分析方法已经广泛应用于压力容器的设计中。

2 压力容器封头最小成形厚度的标注

压力容器中有一个关键部件——封头。封头的结构设计和制作工艺决定其应用时的安全性能。一般来讲，最小成形厚度是确保封头强度的最小厚度。我国现行《压力容器封头》标准，虽然明确要求压力容器的图样必须注明“封头最小成形厚度”，但并未给出统一的计算方法，致使许多设计者难以准确把控最小成形厚度指标。

本文以GB150.1—2011为参考依据：封头义厚度=设计厚度+材料厚度负偏差圆整至材料标准规格的厚度。可见封头的名义厚度实际投料厚度之间并无太大的关系，因此成形封头的加工减薄率忽略不计。在不考虑封头减薄的条件下，名义厚度=设计厚度+材料厚度负偏差向上圆整，详见式（1）；封头最小成形厚度=计算厚度+腐蚀裕量，详见式（2）。

δn=δ+C1+C2+Δ　 （1）

δmin=δ+C2 （2）

各参数所表示意义如下：

δ——计算厚度；

δn——名义厚度；

δmin——最小成形厚度；

Δ——为圆整量；

C1——厚度负偏差；

C2——腐蚀裕量。

由于实际生产中压力容器制造商之间的工艺、设备和加工能力存在差异，使得材料加工减薄率不一致，这在标注最小成形厚度时应注意。

3 法兰的选用

当前，对于管法兰、设备法兰标准我国已建立了一套标准，并要求设计者采用标准规格进行设计。为了达到经济合理的目标，有的设计标准往往成本较高，并且最终达到的效果往往不尽人意。查阅管法兰标准（HG20592、

HG20615）和设备法兰（JB/T 4700-4707）标准后得知，在等级、规格一致的条件下，设备法兰的设计标准远不及螺栓孔中心圆直径管法兰。从受力情况来分析，设备法兰的受力力矩比管法兰小，因而设备法兰比管法兰要薄一些。另外，管法兰外圆较大，所以建议用设备法兰制作压力容器的筒体，初学者最好采用标准法兰设计压力容器。再者，由于管法兰的造价比设备法兰高，如果人手孔设计项目对成本的要求较宽松，还是建议优先使用方便快捷的管法兰，将设备法兰用于非标人手孔设计的部分可以节省一部分成本。

4 压力容器非径向接管角度的选择

在容器设计过程中，鉴于容器构造和制造工艺方面的要求，有的压力容器需要在筒体上开椭圆孔，装配切向或斜向的非径向接管。筒壁上一旦开孔，其强度势必削弱，椭圆孔附近极易产生应力集中的情况，其峰值应力通常是容器薄膜应力的几倍。

通过查阅文献发现，角度越大的非径向接管，其应力集中系数越高。容器的非径向角度达到25°~45°时应力集中系数较大。此时可通过打磨焊缝来消除孔周围的应力集中现象。建议在设计中接管非径向角度要避开25°~45°区间，并标明需要打磨焊缝。

5 焊接应力的减少

制造压力容器时应重点灌注焊接与热处理两道工序的操作质量。焊接压力容器的过程相当于把一个不均匀的容器局部加热。加热时，金属材料内部会产生不均匀收缩或膨胀的现象，并由此产生三种峰值及分布状态较为复杂的附加内应力，它们分别是：①焊接接头因受热与冷却速率不一致而引起的的热应力；②全相组织变化产生的组织应力；③由于压力容器自身约束而产生的约束应力。

焊接完毕后，压力容器的焊缝区一般都存在残余应力。这是由于焊接时产生不均匀的加热场，使容器内应力达到材料金属的屈服极限，造成局部发生塑性变形。当温度比较均匀后，内应力残留在容器内部所致。残余应力的分布状况非常复杂，为了保证容器质量，需要结合焊接应力产生的原理及时采取有效对策来消除焊接应力。

在焊接压力容器时，设计部主要采取以下技术措施来降低和消除焊接应力。

在不影响结构性能的条件下减小焊缝长度、减少焊缝数量，并控制其截面尺寸。如基于JB1618—75操作规程，在直径小于等于2200mm时，最多只能有1条焊缝；直径大于2200mm时，最多预留2条焊缝，且要防止焊缝交叉。焊接时，宜选择刚度小的接头形式。另外，可以尝试反变形法，将传统插入管连接方式改为翻边连接，但平板只能少量翻边，通过控制焊缝的约束应力来降低焊接应力。

除了在设计上采取一些减少焊接应力的方法，还有工艺上的一些方法，比如在焊接重要结构钢或焊接高强度钢时，可以进行构件整体焊前预热，将构件加热到一定温度后再焊接；焊接塑性较好的钢材时，可以使用手锤锤击焊缝，锤击要在焊后热态情况下按一定方向进行，以延展焊缝材料金属的塑性，降低内应力。同时还有一些其他的方法来降低焊接应力，机械降低应力处理方法，主要包括锤击法和振动法；焊后热处理法，分为整体和局部热处理法。

6 结束语

本文从设计方法的选择，最小成型厚度的标注，法兰的选用，非径向接管角度的选择，焊接应力的减少等几个方面对压力容器设计中常见的问题进行了分析，提出了一些解决办法和方法，避免相关技术问题的发生，从而造成不必要的损失。

参考文献：

[1]GB150-2011.钢制压力容器[S].北京：中国标准出版社，2011.

[2]邹军，江楠.氨合成塔非径向接管有限元分析与强度评定[J].化肥工业，2012，39（1）：34-37.

第8篇：压力容器论文范文

关键词 变压器 教学体系 实践动手能力

中图分类号：G424 文献标识码：A

Teaching Reform of Transformer Knowledge under

Application-oriented Education Model

QI Yuli[1]， KANG Jianzhen[2]

（[1] Shandong University of Science and Technology， Taian， Shandong 271019；

[2] Shandong Luneng Mount. Tai Electric Equipment Co.， Ltd， Taian， Shandong 271000）

Abstract In this paper， aimed at application-oriented automation professional status and characteristics， combined with the knowledge of the transformer teaching objectives， we do the exploration and practice at teaching content， teaching form， teaching means and so on， construct effective teaching system of transformer knowledge， in order to strengthen students'practical ability and make students' knowledge closer to actual production goals.

Key words transformer； teaching system； practical ability

应用型本科院校自动化专业的培养目标是培养自动化应用技术型、应用复合型人才。在本科院校完整的理论知识体系基础上，侧重培养学生面向工程技术的应用能力，使学生具备自动化行业的专业知识和技能，使学生毕业后去生产第一线具备从事设计、制造、运行、研发和管理工作的能力。本文结合我校自动化专业应用型本科教育教学改革工作，对变压器知识的教学体系改革进行了初步探讨和实践。

1 研究背景

电力变压器是电力系统中主要的电气设备，电力工业的强力需求，极大地推动了变压器行业的发展壮大。到2011年，全国变压器总产量已达到14.3亿KVA。电力变压器产业的发展蒸蒸日上，对精通变压器知识的人才需求量不断加大，这正是我们培养变压器人才的契机。

变压器知识是我校自动化、电气工程及其自动化等专业的课程所涉及的重要内容。从现有课程体系的教学大纲来看，变压器知识的讲授更侧重于理论，过于强调变压器的基本原理和基本特性，缺乏变压器知识的实践应用性。理论与实践应用严重脱节，学生成绩优异，但走上工作岗位后，却无从着手，不能尽快学以致用。这种教学效果不是应用型本科教育模式下人才培养的目标。

因此，加强变压器知识的教学改革研究就成为当前应用型本科教育模式下自动化专业深化教学改革的一个方向。

几年来，我们在变压器知识的教学内容、教学形式、教学手段等方面都做了大量的研究工作；在构建学生基础型实验体系，拓宽综合型实验范围，加强产学结合，拓展实习基地，形成理论教学、实验教学、实践教学三位一体的教学模式，提高学生实践能力等方面进行了积极探索，并取得了一定的成效。

2 改革目标

变压器知识的教学体系包括理论教学、实验教学、实习教学等环节。应用型本科教育模式下，变压器知识的教学改革，应重点培养学生实践能力、创新能力，形成知识、能力、素质三位一体的全新教学体系。理论教学上，穿插介绍变压器知识发展的最新成果，拓展学生的知识面；实践教学上，减少演示性、验证性实验，增加综合性、设计性实验，提高学生分析问题和解决问题的能力。教学手段上，采用Simulink等仿真软件，利用多媒体等教学设施。教学形式上，大力拓展工业见习的实践教学基地，形成专业技术应用能力与专业技能有机结合的实践教学模式。

3 改革内容

3.1 分层次实验教学新模式

分层次教学新模式就是将变压器实验分为基础型实验、设计型实验、综合型实验三个层次。在不同的实验层次，对学生提出不同的要求，以期达到应用型教学的目的。

（1）基础实验层。基础型实验内容简单，容易掌握，所以除了依托传统的实验室教学以外，也结合理论教学中多媒体教学设备，以仿真、图片或者视频方式来帮助学生完成基础型实验。

（2）设计型实验层。保证基础型实验教学效果的前提下，缩短基础型实验学时，增加设计型实验学时。鼓励学生自行设计实验项目，拓展学生自主创新的空间。

（3）综合型实验层。该层次为提高层。学生完成变压器知识的学习以后，所学知识与实践脱节，难以在实践中发挥指导作用。为此，我们增添了该层次实验内容。在课程结束时，可安排学生设计制作变压器，通过变压器的设计过程，绕线过程，绕组联接方法等方面的实践，使学生更好地理解和运用变压器原理和操作运行等知识，增强所学知识的应用性。通过这一新模式的构建，加强了实践性教学环节，强化应用、突出能力、鼓励创新。

3.2 理论教学、实验教学、实践教学三位一体教学模式

由于综合型实验的系统性，连贯性难以在1个实验学时中完成，因此将综合型实验教学内容贯穿于理论教学始终。在理论教学中，应用Simulink等仿真软件进行动态仿真，利用多媒体教学设施，将课堂理论教学和变压器的仿真实验紧密结合。在理论课堂完成演示型，验证型实验；将仿真实验与变压器的综合型实验相配合，软件仿真与设计实践相结合。

理论教学辅助实验教学的同时，也可通过实验教学辅助理论教学。将理论课堂搬到实验室中，通过直观的实验现象，让学生更好地理解抽象枯燥的理论知识，真正实现理论实践一体化。比如电机与拖动基础课程中空载实验与短路实验，为了让学生更好的理解，将这部分内容的讲授放到实验室，通过实验电路的搭建，实验数据的测量，给学生直观的解释。

在教学内容上，拓展了教学宽度，增加变压器最新技术及成果，拓宽学生的知识面，引导学生关注新技术，紧跟科技更新的步伐，掌握学习新知识的方法。

在教学形式上，充分发挥校内外变压器实习基地的优势，突出模拟仿真场景，为学生真实了解现代工业生产过程做准备。

在实习环节中，增加简单故障检修和综合故障检修等方面的知识。同时将高级电工维修技能等级证的考证与实习相结合。真正建立理论教学、实验教学、实践教学一体化教学模式。

3.3 校企联合的教学模式

在校外建立校企联合的实习基地，增加学生工业见习的机会，加强理论知识的实践性教学。

鉴于学校的实验条件有限，变压器容量有限，有些实验效果不明显，产学结合的校外实习基地，可以帮助学生完成相关实验。比如，电机与拖动基础课程中空载实验与短路实验。为了让学生更直观地了解这部分内容，要求学生先预习，记录疑点、难点，并设计实验电路。然后我们将理论课堂搬到变压器厂，变成现场教学，使学生现场观察工人师傅进行实验的全过程，并且根据教学需要，给学生两组实验数据进行比较分析，如表1、2。

表1 S11—630KVA/10 （10KV/0.4KV）变压器空载实验与短路实验的数据

表2 S11—500KVA/10（10KV/0.4KV）变压器空载实验与短路实验的数据

学生通过数据分析，得出变压器铜耗，铁耗，激磁阻抗，绕组阻抗等参数。同时学生根据两个不同容量变压器得出的数据进行了额定电压时，空载损耗、空载电流的百分数比对和额定电流时，短路损耗、短路电压的百分数比对，结果如表3、4所示。

表3 S11—630KVA/10 （10KV/0.4KV）空载实验与短路实验数据的百分数（%）

表4 S11—500KVA/10（10KV/0.4KV）空载实验与短路实验数据的百分数（%）

通过比对，发现变压器的空载损耗、空载电流、短路损耗的百分数随着变压器容量的增大而降低；而短路电压随着变压器容量的增大而增大。通过现场实验过程的体验，实验数据的分析，学生对抽象的理论知识有了直观认识，消除了疑问。这种教学方式效果积极明显，促使学生对变压器的理论学习更有兴趣。

4 总结与展望

以上是笔者对变压器知识的教学改革的一点体会和看法。增加综合性、设计性实验，提高学生理论联系实践能力的同时，当然也存在诸多问题亟待解决。一是加大了学生的学习负担，耗占了学生的不少业余时间；二是加大了实验室损耗，增加了不少投入；三是大大增加了教师的工作量。虽然困难存在，但这不影响改革大局，改革是方向，只有改革，才有出路，教学水平才能提高。变压器是一门理论和实践紧密结合实践性强的课程，所以如何利用好现有实验条件，充分利用好有限时间，做好这门课程的教学工作，是我们教师的一大课题。

参考文献

[1] 王进野.电机拖动与控制.天津：天津大学出版社，2008.

[2] 任礼维.电机与拖动基础.浙江：浙江大学出版社，2000.

第9篇：压力容器论文范文

关键词 在用；压力容器；磁粉检测；工艺

中图分类号 TH49 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）104-0101-02

通常情况下，在用压力容器所产生的问题多为表面上的缺陷，而磁粉检测就是对这种表面缺陷进行检测的一种重要方式之一。主要因为磁粉检测具有低成本、高灵敏度、高速度等优点，也正是因此这种检测方式才被广泛的应用在了压力容器的常规检测中，但与此同时，这种检测方法对检测环境、工件的结构特征等都有较高的要求，如果检测工艺掌握不良，其检测效果也会受到很大影响，为此，为了提高磁粉检测工艺的实际效果，我们要对其工艺要点进行分析。

1 做好检测前的准备工作

检测前期的准备工作主要包括两个个大的环节，即磁粉材料的准备工作、检测设备的准备工作，以上两个环节是保证磁粉检测效果充分发挥的重要内容。

1.1 磁粉材料准备工作

通常情况下磁粉分为两种类型，一种是干粉；另一种是湿粉。无论是哪种类型的磁粉，其都能够进行磁粉检测，但选用不同类型的磁粉所检测的效果是不同的，通过以往实践证明，湿粉检测效果要远远精确于干粉检测效果，更重要的是湿粉在容器内进行检验时不会随着空气流动而产生漂浮，也就不会对检测工作人员的身体健康造成影响，这就是干粉检测最大的弊端。

在用压力容器检测时最宜选用湿磁粉，对于一二类容器而言，如果压力容器存在对接的焊缝，则需要选用非荧光磁粉，并与一定的水融合，形成磁悬液；而如果压力容器中存在的是搭接或者是接管角的焊缝，则需要选用非荧光磁粉，同样于一定的水融合成磁悬液。对于三类压力容器或者是具有特殊性质（易燃易爆、有毒），则需要提高磁粉选用标准，最好使用由磁悬或者磁悬液。

1.2检测设备准备工作

由于在用压力容器的磁粉检测工作对现场环境的要求较高，所以其检测设备也要符合对环境的要求，尽量选用轻便、灵活、灵敏的检测设备。探伤仪可以选择照明效果比较好，具有照明灯的DCE-E型号的探伤仪，其能够保证检测人员具有宽阔的视野确认压力容器上的伤痕。电源的选择，电源可以选择常用的交流电，因为其能够持续不断的输电，保证电量的充足；交流电的脉冲会辅助磁粉流动；具有旋转磁场，能够实现全面检测，适当提高工作效率。

2 检测过程中的注意事项

在检测过程中也要做好以下几项工作，第一要准备好检测工件；第二要准备好磁化工件；第三要注意施工加粉的步骤和细节。

2.1准备好被检测工件

被检测工件的准备情况直接关系到了磁粉检测效果，如果想要获得最真实的容器伤痕情况就要保证被检测工件的清洁，例如要在检测开始之前除去被检测工件上的油渍、氧化物、铁锈等等，因为他们会影响到检测效果。但是要注意在清洁被检测工件过程中的安全问题，尽量不要采取用砂轮打磨的方式来处理，因为对于那些易燃易爆的压力容器来说，这种处理方式会导致容器壁的厚度变薄，进而会产生一定的安全隐患，而如果容器内存在焊缝过于突出、咬边或者过于凹陷的位置，要对其进行处理以减少磁场的不良影响。

2.2准备磁化工件

在使用磁粉检测过程中，为了提高检测效果的精确性，我们要尽量减小被检测工件面同磁极端面之间的空隙。通过以往经验及相关计算显示，磁场强度与被检测工件面同磁极端面之间空隙是成反比的，如果空隙越小，磁场的强度就会越大，这样检测的效果相对应的也会越好，相反，如果空隙过大，导致磁场强度不达标，这样就会导致漏检现象的出现，所以，要保证磁粉检测效果我们就要把空隙控制在1.5毫米以内。尤其是在对圆筒在用压力容器进行检测时，如果遇到“碟型封头拼接与环缝的丁字接头处”，为了控制被检测工件与磁极之间的缝隙过大，我们要采用分段检测的方式进行。

磁轭运行速度也会对磁粉检测的灵敏性产生很大的影响，而磁轭的运行速度也受到了检测方法、被检测工件表面情况、磁悬液性等的影响，所以最好的方式为贴标准测试片，这样就避免了磁轭运行速度过快所导致的漏检现象的出现。

2.3 正确施加磁粉

磁粉检测是一个持续的操作过程，所以磁粉的施加也需要在整个操作过程中持续进行，具体要求如下：

1）与磁化同步施加磁粉。如果在磁化开始之前进行磁悬液的施加，会导致磁悬液较早的沥干，这样就不易形成缺陷磁痕；而如果在磁化结束之后施加磁悬液，在磁化过程中已经形成的缺陷磁痕就会受到磁悬液的破坏，以上两种结果都会导致漏检现象的出现，所以说磁粉的施加一定要确保与磁化同步进行；

2）确保磁悬液的湿润度。之前论述，对压力容器进行磁粉检测最好要选择湿磁粉，也就是磁悬液，主要是因为磁悬液能够对压力容器内部的缺陷形进行湿润从而形成磁痕，而如果在检测过程中，磁悬液的湿润度不足，就不能形成完整的磁痕，这时就需要马上停止检测工作，要重新对被检测工件进行处理，以保证检测质量；

3）控制磁悬液喷洒方向及浓度。不同接缝容器的检测方向是不同的，例如具有环缝的卧式容器就需要自上而下进行检测，所以磁悬液的喷洒方向也需要根据这一特点进行控制，为了确保磁悬液能够流淌到整个检测区域，要控制磁悬液喷洒在整个磁化域的正前方，方向也要顺着磁轭的运行方向进行。喷洒浓度的控制就是要保证不要太稀或者太干，以保证磁粉检测的灵敏性。

3 记录与评定

在进行磁粉检测过程中要对检测过程以及结果进行详细的记录，尤其是那些无法准确确定的磁痕要马上重新检测，对于已经确认的要采用三种方式进行记录，即标记、影像记录、草图记录。

磁粉检测主要是对在用压力容器的裂痕进行检测，而非裂痕的磁痕就要重新评定，主要有以下几个步骤，观察、判定无关磁痕、判定裂痕磁痕。

4 结论

由于磁粉检测灵敏度、准确度的影响因素比较多，在检测过程中要对细节要点工作进行重点控制，本文主要从三个大的方向对在用压力容器的磁粉检测工艺要点进行了探讨，在探讨过程中重点讨论了检测过程中的注意事项这一部分，本文主要从三个方向对这一部分进行了论述，还望对实际的磁粉检测工作有所帮助。

参考文献

[1]徐国良.浅谈在用压力容器磁粉检测技术[J].机电信息，2010（12）.