压力容器开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告设计题目500立方立式圆筒形储罐设计计算与制造 学生姓名 学 号 专 业 材料成型与控制工程 院 (系) 机电工程系 指导教师 2014年 3 月 12日毕业设计(论文)开题报告社会化生产的能力：目前发达国家的压力容器生产的专业化程度极高，标准零部件供应、热处理和无损检测分包已经是压力容器制造厂普遍采用的市场模式。这样可以使其产品的生产流程缩短，设备利用率提高，也易于实现计算机自动化管理，集中力量发展自己的拳 头技术。与国外的同类厂家相比较，我国的压力容器制造厂专业化程度较低，小而全、大而全现象较为普遍，普遍存在设备利用率低、机构臃肿、生产成本高等一系列问题。当然，我国压力容器行业中目前也已经出现了专业化的趋势，如：专业的封头制造厂、管件制造厂、热处理公司和无损检测公司等，而且大都具有专利技术。这是市场经济发展的必然结果，也是提高竞争力的有效途径，压力容器制造厂也应走专业化的道路。鉴于此，在标准和法规的制订中应予以适当考虑，在标准内容中也应对其资格、构成、设备等各方面进行必要的规定，以促进压力容器行业的专业化进程。整个中国工业的质量意识还停留在以国家标准为生产准则的水平，有的企业甚至把国家标准视为紧箍咒，缺乏企业标准或者企业标准水平普遍较低的现象依然严重，尤其缺乏国家标准是最低标准、企业标准应严于国家标准的意识。1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析1.1 课题的目的及意义 立式圆筒储罐一般可分解为筒体，封头，法兰，人孔，手孔，支座及管口等几种元件。储罐的工艺尺寸可通过工艺计算及生产经验决定。储罐是一种用于储存液体或气体的密封容器，主要用于储存燃料油的设备。随着我国经济的迅速发展，工业的进步，压力容器已经广泛的以用于石油、化工等工业部门以及日常生活当中。在化工行业中，越来越多的新型、高效节能的设备得到应用，许多装置对压力容器要求非常高，其操作介质多为高温、高压、易燃、易爆、有毒、强腐蚀等，具有相当大的危险性。在压力容器的使用中，小到不足一立方米的气瓶，大到成千上万甚至几十万、几百万立方米的大型压力容器，都与人们的生活息息相关，稍有不慎，就可能对人民的生命财产带来灾难性的后果。因此，在压力容器的设计、制造、检验、安装、使用、维修、退役等方面都必须有严格的要求。现有压力容器制造过程由七大部分组成，即设计、机加工和铆接、材料、焊接、无损探伤、计量理化和检验，它贯穿于压力容器制造的整个过程，这七大部分相互联系、相互协调、相互制约共同完成压力容器产品的制造。压力容器是以小批量、单件的生产方式为主的产品，长期以来高成本、较长的加工周期困扰着企业，使企业为此付出了代价。随着科学技术的飞速发展，产品的生命周期不断缩短，客户往往因为不能忍受长时间的等待而离去，使企业失去了一些客户的信任；再加上压力容器制造企业设备投入大，生产成本居高不下，产品的生产周期长，这些严重制约了企业的发展，削弱了企业的核心竞争力。所以要提升压力容器制造企业的核心竞争力就必须对现有压力容器产品的制造过程进行剖析，从而找出引起压力容器产品生产高成本、长交货期的根源所在，“对症下药”有的放矢的采取有效的方法达到解决长期困扰企业的两难问题。1.2 研究半水煤气分离器的目的和意义1.2.1分离器的概念及应用概念：把混合的物质分离成两种或两种以上不同的物质的机器。应用：分离器要能保持良好的分离效果，需对其液位和压力进行控制。传统分离器液位和压力的控制采用定压控制技术。在分离器的变压力液面控制中，利用浮子液面控制器带动油和气调节阀，使其联合动作，控制原油和天然气的液量，完成对分离器中液位的调节，而不对分离器的压力进行控制。变压力的液面控制方法可以最大程度地减小油气出口阀的节流，减小分离器的压力，提高分离效果。油气分离器和油气水三相分离器在油田接转站和联合站中有着广泛的应用。分离器要能保持良好的分离效果，需要对其液位和压力进行控制。本文从减小工艺流程中的节流损失、节能降耗、提高分离效率的角度，分析了传统分离器液面和压力的控制工艺，提出了一种简单可靠、降低能耗的分离器变压力液面控制方法。 （一）传统分离器液位和压力的控制 1.1 油气两相分离器 油气两相分离器将油气混合物来液分离成单一相态的原油和天然气，压力由天然气出口处的压力控制阀控制，液面由控制器控制的出油阀调节。 天然气出口处的压力控制阀通常是自力式调节阀或配套压力变送器、控制器、气源的气动薄膜调节阀等。出油阀通常为配套液位传感器、控制器、气源的气动薄膜调节阀或浮子液面调节器操纵的出油调节阀等。有的油气两相分离器是用气动薄膜调节阀控制分离器的压力，用浮子液面调节器操纵出油阀控制分离器液面。 1.2 油气水三相分离器 油气水三相分离器在油井产物进行气液分离的同时，还能将原油中的部分水分离出来。随着油田的开发，油井产出液的含水量逐渐增多，三相分离器的应用也逐渐增多。结构不同，三相分离器的控制方法也不同。两种典型分离器的控制原理如下： (1)油气水混合物进入分离器后，进口分流器把混合物大致分成汽液两相，液相进入集液部分。集液部分有足够的体积使自由水沉降至底部形成水层，其上是原油和含有较小水滴的乳状油层。原油和乳状油从挡板上面溢出。挡板下游的油面由液面控制器操纵出油阀控制于恒定的高度。水从挡板上游的出水口排出，油水界面控制器操纵排水阀的开度，使油水界面保持在规定的高度。分离器的压力由设在天然气管线上的阀门控制。 (2)分离器内设有油池和挡水板。原油自挡油板溢流至油池，油池中油面由液面控制器操纵的出油阀控制。水从油池下面流过，经挡水板流入水室，水室的液面由液面控制器操纵的出水阀控制。 （二）传统分离器液位和压力控制中存在的问题 分离器定压控制中，天然气管线上的压力控制阀对天然气进行一定程度的节流，以保证分离器内压力的稳定。气量减小或者气出口处压力降低时，阀门节流程度增加；反之，阀门节流程度减小。 分离器液面控制中，油水出口阀门也对液体进行节流。液量增大时，节流程度减小；液量小时，节流程度加强，以使液面保持稳定。 为保证液量较大的情况下能够正常排液，分离器具有较高的压力。但是在液量减小时，必须通过油水出口阀对液体节流，使液面不至于降低。因此生产中，分离器一般在较高的压力下工作，液相阀门处于节流状态。 分离器压力过高影响分离器的进液，使中转站或计量站的输出口以及井口回压增高，不利于输油。目前，我国的油井多为机械采油，井口回压升高，增加了采油的能源消耗。此外，在较高压力下油中含有的饱和溶解气，在出油阀节流后，压力下降时，从油中分离出来，易使下游流程中的油泵产生气浊。因此较高的分离器压力不但影响油气的分离效率，增加生产能耗，而且影响安全生产。 （三）变压力液面控制 浮子液面控制器带动两个调节阀，一个调节阀控制天然气，另一个调节阀控制原油，实现原油和天然气出口处阀门的联合调节。当浮子上升时，连杆机构使气路调节阀的开口减小，油路调节阀的开口增大；反之，当浮子下降时，连杆机构将使气路调节阀的开口增大，油路调节阀的开口减小。通过改变调节阀的开度，改变天然气和原油的相对流量，对分离器的液面进行控制。这种控制方法不对分离器的压力进行定值控制，分离器的压力为天然气出口处或液体出口处的压力与天然气调节阀或液体调节阀前后的压力差之和。当气量和液量以及分离器下游压力变化时，分离器的压力是变化的，所以这种控制方法为变压控制。 3.1 变压力液面控制在油气两相分离器中的应用 进出油气分离器的液量和气量不变时，液面稳定在某一位置上；当进入分离器的液量或气量发生变化，而使液面上升时，浮子连杆机构将使天然气调节阀的开口关小，原油调节阀的开口开大，使排气量减小而排液量增大，直到进出分离器的液量和气量相等时，液面将重新稳定在一个较原来高的位置上；当进入分离器的液量或气量发生变化，而使液面下降时，浮子连杆机构将使天然气调节阀的开口开大，原油调节阀的开口关小，使排气量增大而排液量减小，直到进出分离器的液量和气量相等时，液面将重新稳定在一个较原来低的位置上。这样随着进入分离器的液量或气量发生变化，浮子连杆机构带动调节阀产生相应的动作，从而使液面保持相对稳定。 3.2 变压力液面控制在油气水三相分离器中的应用 (1)变压力液面控制在油气水三相分离中的应用。原油液面的控制与油气分离器的液面控制相同，油水界面由油水界面控制器操纵的排水阀控制。 (2)变压力液面控制在油气水三相分离器中的应用。油池的液面由其液面控制器操纵的原油调节阀和天然气调节阀控制，水池的液面由其液面控制器操纵的出水调节阀和天然气调节阀控制。1.2.2半水煤气的性质及防护措施性质：将蒸汽和空气（或富氧空气）按1:1的比例一起吹入煤气发生炉中与赤热的无烟煤或焦炭作用而产生的煤气。是水煤气和发生炉煤气的混合气体。也可将分别制成的水煤气和发生炉煤气按一定比例配合而得。是混合煤气的特例。这种煤气在除去氧、一氧化碳、二氧化碳、硫化物等杂质后，其氢与氮的组成为3：1的半水煤气，作为合成氨的原料气。也可用作燃料，但与普通水煤气相比，热值较低。防护措施：1. 严加密闭。2. 空气中浓度超标时，必须佩戴防毒面具。3. 紧急事态抢救或撤离时，佩戴正压式呼吸器，现场严禁吸烟。1.3国内外研究现状分析： 压力容器最初主要用于石油炼制、化学工业，如用于化工厂的各种储罐、合成炉、聚合釜、裂解炉、反应器等。如今，作为炼油化工中重要设备的压力容器，已经远远突破了原来的应用局限，被广泛用于现代的工业、民用及军工等部门，在科学研究的许多领域也起着重要的作用1。 压力容器在工业中使用最为广泛。它不仅大量地用于炼油化工行业、如炼油、化肥、医药、农药、无机化工和有机合成等，还大量用于航空、航天、航海、原子能、冶金、采掘、机械制造、交通、纺织和轻工等行业。压力容器还广泛用于农业，随着农业自动化进程的加快，各种蓄能器、动力机械的辅机、冷却器、油水分离器、储气罐、蒸煮釜、烘烤器及大型工程管道等被大量用于实际生产中。随着石油加工工业的发展，数以万计的液化石油气钢瓶更是深人到饮食业、旅游业和人们的日常生活中。随着世界能源危机的出现，许多国家正加紧开发煤气和天然气，抓紧发展核能发电，甚至有的国家正在研究开发海洋的能源，而随着各国军备上的竞争，火箭、导弹技术的发展，以及航天事业的飞跃进步、各种航大器相继升空，都需要大量能满足各种要求的压力容器3。 随着压力容器的广泛使用，压力容器设计方法也在向前发展。目前，人们对压力容器失效的认识还不完全清楚，理论还不完善，随着人们在实践中加深了对压力容器失效的认识，并在理沦上有新的突破，人们将会采用更为有效、经济合理的设计方法。而且新科技的发展，新材料的应用，也会为设计提供发展的基础。另外，计算机的发展和应用，各种软件的开发与应用，将使得设计更加方便、准确;同时，计算机软件的成熟将会使模拟实际工况环境进行实验更加快速、准确，而实验结果又会为设计提供可靠的指导。因此，压力容器的设计将会与计算机(包括计算机的软件)的发展紧密结合在一起，向更准确、更安全、更经济合理的方向发展1。毕业设计(论文)开题报告2.本课题的任务、重点内容、实现途径 2.1本课题的任务1、 了解压力容器制造标准和设计依据；2、 掌握整个压力容器设计过程和步骤；3、 掌握压力容器制造工艺流程的工艺编制过程；4、 掌握如何编制压力容器的焊接工艺。(此为该设计重点) 了解压力容器焊接工艺规程和焊接工艺评定标准，了解压力容器制造规程对焊接、无损检测及破坏性检验的规定；对材料焊接性进行分析；进行焊接工艺试验；进行焊接工艺设计(包括焊接方法、焊接材料、预热和层温控制、后热、无损检测要求、焊后热处理规范等)。本课题的任务是研2.2本课题的重点内容 对本课题的研究方向是半水煤气分离器的圆柱罐体的结构设计和焊接工艺设计。结构设计方面：主要是对底板的中副板与中副板，中副板与边缘板，边缘板与边缘板之间的拼装，定位的夹紧装置，以及保证底板的平面度的工装。 焊接工艺设计方面：首先，根据底板预计受力大小、腐蚀情况、焊接性、强度、耐高温等，选择底板材料及厚度。然后，选择焊接方法、焊接参数、坡口形式、坡口角度等。再对试板进行焊接，并做冲击、韧性、金相、硬度、拉伸等试验。如果不符合要求，应重新选材再重新进行焊接工艺平定。以确定最终的焊接工艺。2.3半水煤气分离器焊接工艺的实现途径1.仔细阅读毕业设计任务书，弄懂毕业设计题目的含义； 2.遇到不懂的问题主动与老师交流； 3.阅读毕业设计有关文件，通过查阅大量相关资料对所设计的产品有比较全面的认识； 4.充分利用网络资源； 5.到相关单位的生产现场参观。我们对实物接触很少，只是从书本看见它的结构。对它的理性认识并不深刻，如果可以的话最好到现场亲自去看看，加深对其内部结构的了解，以及焊缝的形状，在焊接过程中可能遇到的困难，提前分析，以便在设计的时候更能够得心应手。3.预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施3.1.1遇到知识方面的困难 1、专业术语不是很明白； 2、资料方面不全面； 3、对焊接标准不是很理解； 4、没有实际生产经验； 5、没见到过实际产品。3.12解决方法和措施 1、查找专业的书籍及相关论文和学术报告以及请教老师解答； 2、去图书馆查找相关书籍或者上网浏览相关资料询问老师相关内容； 3、自己耐心琢磨，多请教老师； 4、多与有经验的人士交流； 5、亲自到工厂的生产现场参观。毕业设计(论文)开题报告4.完成本课题所需工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法 4.1完成本课题所需的工作条件 需要查阅大量相关资料 利用网络资源及一些工程软件 需要实验进行验证,所需设备有：手砂轮机、手工电弧焊机、埋弧焊机、应力拉伸、冲击实验设备等。 对所设计的实物有比较全面的了解 4.2解决办法 4.2.1参考文献与工具书：1 *石油机械研究所.压力容器设计知识.化学工业出版社.20052 James R.Farr Maan H.Jawad.华ASME 压力容器设计指南（第二版）.化学工业出版社.2002.83 *石油机械研究所.压力容器制造和修理.化学工业出版社.2005 4 郑津洋等.过程设备设计.化学工业出版社.2001.5 全国锅炉压力容器标准化技术委员会.压力容器设计工程师培训教程.20056 国家技术监督局.压力容器安全技术监察规程.中国劳动社会保障出版社，19997 叶文邦，张建荣，曹文辉.压力容器设计指导手册.云南：中云南科技出版社.2003