胶套硫化罐的设计.docx

胶套硫化罐的设计邹维涛3(青岛化工学院宜利达工业公司)摘要对胶套硫化罐的主要设计参数、 结构设计和硫化工艺等作了论述。关键词胶套硫化罐蒸汽硫化V 带V 带生产工艺从单机成型 模压硫化, 发展为贴合成型 罐式胶套硫化的先进工艺; 同 时也符合了我国 “八五”期间提出的中小型 V带硫化以罐代机的要求, 从而使我国的 V 带生 产进入大规模工业生产。112硫化工艺1用途与硫化工艺111用途胶套硫化罐 (以下简称硫化罐) 用于胶带工 业中切边 V 带、汽车 V 带、窄 V 带、同步带及 多楔带的硫化, 也可用于包布式线绳V 带和胶 套的硫化。 硫化罐是目前国际上先进的胶带硫化设备, 它适应了 V 带工业发展的新要求, 即硫化是 V带生产的关键工序,直接影响V带的质量。 胶套硫化是用胶套隔离加热加压介3 邹维涛, 男, 1968 年 6 月生, 工程师。 青岛市, 266042。据显示及存储数据。 异常监视线程控制压力及温度范围。如果压力超出最高压力 1% , 则系统次, 压力循环次数自动更新一次。 为了提高系统安全性, 所有数据在用户设定的时间内自动 存储一次。 该软件应用于气瓶疲劳试验自动控 制系统, 与单板机控制系统相比, 具有许多优点: 操作方便、 高度的可靠性和安全性。发出警告, 并且关闭加压泵、 停机,人员检查。程序界面如图 2 所示。等待试验4小结在自动控制系统中, 利用微机操作系统的先进性能, 可以提高开发程序的效率和自动控 制系统的性能。 笔者开发的控制软件经过实践检验, 长时间运行可靠, 能满足控制要求。参考文献林岚, 徐邦荃等. W indow s98 环境下数据实时采集方案 的研究. 计算机应用研究, 1999 ( 9)D av id B enne t t 等著. V isua l C + + 5 开发人员指南. 徐 军等译. 北京: 机械工业出版社, 1998.( 收稿日期: 2000210219)1图 2 自动控制程序操作界面2该软件控制精度高, 温度数据精度达到011, 压力值精度达到 0101M P a。 每加压一40胶套硫化罐的设计质的硫化方法, 其硫化原理图如图 1 所示。 罐腔被压盖 1、 直筒胶套 2 和底盘 5 分隔成内腔 和外腔两部分。 硫化时将成型好的带坯 4 连同 模具 3 一起装入胶套 2 内。 根据工艺要求, 外 腔通入高压饱和蒸汽, 内腔通入低压饱和蒸汽,二者的压力之差即为硫化压力。而温度则由内、 外腔蒸汽共同提供。 在压力和温度的共同作用此,罐体材料可选用屈服强度小于 400M P a 的钢材,例如 Q 235C、20R、16M nR 等。本文根据其应用条件最终选用 20R 作为罐体材料。(3) 焊缝系数 焊缝系数根据焊接接头的基本形式和焊缝无损探伤检验的要求选取。根据规程2 规定, 罐体上所有的对接接头均采用双面焊全焊透结 构, 并进行局部探伤, 因此取焊缝系数为 0185。(4) 壁厚附加量壁厚附加量 C 按下式确定:C = C 1 + C 2其中 C 1 钢板厚度负偏差;C 2 腐蚀裕度。下,将带坯硫化定型。以该法硫化 V 带,带坯受压均匀, 产品质量明显提高, 外观光滑、 平整,是一种很有推广价值的先进工艺。该罐工作介质为饱和蒸汽,故取 C 2 为 2mm 。3制造要求(1) 焊缝的无损检测 该罐为l|I 类压力容器,焊 缝 进 行 局 部 射 线 探 伤,一般只对罐体上的探 伤 长 度 不 小 于250mm ; 容器上 A 、B 类焊缝的射线探伤符合JB 4730- 94 中规定的? 级为合格。(2) 水压及气密性试验 罐体的水压试验应在焊后消除应力热处理后进行。试验压力为 115 倍的设计压力2 。该罐因有内、 外两腔, 正常工作时内、 外两腔必须 严格密封, 故在制造过程中应先对内腔进行水图 1 硫化原理示意图1压盖 2胶套 3模具 4带坯5底盘2硫化罐主要技术参数及选材(1) 主要技术参数目前, 硫化罐的设计已系列化,术参数如表 1 所示。其主要技压和气密性试验,试验压力为 017M P a,保压3h , 不得有任何泄漏。 之后再将内腔体与罐筒体焊接, 并与罐盖组装后进行整体水压试验, 试 验压力为 2136M P a。(3) 其它要求硫化罐的其它要求如外观要求、 定期检验 等, 均按有关规定2 进行。表 1硫化罐主要技术参数项目参 数 值罐体内径, mm设计压力, M P a设计温度, 工作压力, M P a工作温度, 600、 900、 12001157203114197141000饱和蒸汽模具高度,mm工作介质4结构设计硫化罐主要由罐体 1、启盖装置 2、安全装置 3、锁紧装置 4 及控制系统组成, 其示意图如 图 2 所示。(2) 罐体材料根据硫化罐的用途和主要技术参数,参照有关标准规定1 , 确定该罐为l|I 类压力容器。因化工装备技术第 21 卷 第 6 期 2000 年41底 7 则是冲压成形的标准椭圆形封头。硫化罐的工作压力一般为 110 111M P a, 属低压容器, 因此罐盖选用了结构简单、 成形 方便的无折边球形封头。 为保证连接处的焊接质量, 封头和与之相连的齿圈的连接处厚度相 近, 焊缝采用双面全焊透对接结构, 如图 4 所 示。椭圆形封头因其曲率半径变化是连续的, 所 以封头中的应力分布也比较均匀, 其受力情况 仅次于半球形封头。但椭圆形封头深度较浅, 制 造上比半球形封头方便3 , 故硫化罐选用标准 椭圆形封头作为罐底, 使其性能和强度与同材 料的筒体相同。图 2 硫化罐外形示意图1罐体 2启盖装置 3安全装置 4锁紧装置图 4 罐盖与上齿圈焊缝示意图1罐盖 2上齿圈411罐体罐体结构如图 3 所示。 其设计完全遵循罐筒体、 罐盖和罐底的壁厚可分别用下述公式计算:GB 150-89钢制压力容器要求, 并符合劳动部颁发的压力容器安全技术监察规程的有关规定。罐筒体: = pD i(2 t -p )p )= Q pD i(2 t -罐盖:罐底:= K pD i(2 t - 015p )有效厚度:e = + C其中计算厚度, mm ;p 设计压力, M P a;D i筒体内径, mm ; t 钢板许用应力, M P a;焊缝系数;K 椭圆形封头形状系数;Q 无折边球形封头系数;C 壁厚附加量, mm 。图 3 罐体结构简图1罐筒体 2下齿圈 3上齿圈 4罐盖5, 6密封圈 7罐底将计算得出的有效厚度向上取整,关标准, 选用相近标准厚度的钢板。再查有罐盖与罐筒体采用齿式结构的上、 下齿圈联接, 结构简单、 合理, 操作安全可靠, 其间罐体材料选用 20R。 罐筒体 1 用钢板卷制而成; 罐盖 4 是无折边球形封头, 冲压成形; 罐42胶套硫化罐的设计用耐高温的橡胶密封圈 5 密封。 罐底部由圆形支座及托板围成一空间, 与胶套和上压盖共同 组成硫化内腔。 支座与托板间由耐高温的橡胶 密封圈 6 密封。412安全装置安全装置是压力容器必须设置的。 硫化罐 除设有弹簧式安全阀作为超压泄放装置外, 还 设计了一套排汽安全装置, 如图 5 所示。 它由 磁性气缸 3、挡盘 1、转轴 5 和球阀 4 组成。图 示为硫化状态, 此时挡盘 1 正好位于挡板 2 的圆弧内, 阻止了挡板转动。 由于挡板与罐盖焊 为一体, 从而保证了罐盖不能旋开, 此时球阀 处于闭合状态。 当硫化结束、 蒸汽排放后, 安 全装置动作, 球阀打开, 将罐内余汽进一步排 空, 保证硫化罐在无压下开盖。 同时挡盘 1 转至直边, 让出挡板转动的空间, 即可旋开罐盖。 该结构简单、 巧妙, 兼有锁位和排汽的双重安 全功能, 非常实用。翻转式结构, 增大了硫化罐的有效工作高度, 充分利用了罐盖的空间, 提高了生产效率, 节省 了能源消耗。415控制系统41511气动控制系统 该系统完成对安全、 锁紧和启盖装置中气缸动作的控制, 以及对蒸汽管路系统中蒸汽薄 膜阀的开闭控制。 气路中设置压力继电器作为空 气 压 力 监 控 装 置, 一 旦 空 气 压 力 低 于012M P a, 则一切动作将被停止, 以免造成操作 失误。硫化罐中蒸汽的供给和排放是由气动薄膜调节阀和气动薄膜切断阀完成的。 蒸汽流量的 大小由薄膜阀的开启高度决定。 薄膜阀的动力 由气路系统的电磁换向阀控制的压缩空气提供, 而其开启的高度则由电气阀门定位器控制。41512电气控制系统 硫化罐采用先进的 PL C 控制技术, 实现硫化过程的全自动控制。硫化带坯和模具装入后,只需按一下启动按钮, 硫化罐的启盖、 锁紧和 安全装置将自动依次动作, 完成关盖; 之后蒸汽入口管路的蒸汽薄膜阀打开, 同时出口管路的薄膜阀关闭, 蒸汽进入罐内; 此时电控系统 的计时器开始计时, 按设定的硫化压力和时间进行硫化。 硫化结束后, 排汽、 开罐等动作依次自动完成, 到罐盖打开, 即为一个硫化周期。 电控系统中设有 P ID 数字调节仪, 它们根 据压力变送器检测的硫化罐的内、 外腔压力信 号, 随时调节气动薄膜调节阀的开启高度, 以 保证带坯在恒温、恒压下硫化。硫化罐的安全、锁紧、启盖装置中的磁性气缸均带有磁性开关, 它们用来检测气缸的动作位置, 并给 PL C 反馈 信号, 由 PL C 完成各部分动作的执行与联锁保 护。电控系统中还设有手动控制方式, 它为设 备的调试和维修提供了方便。图 5 安全装置1挡盘 2挡板 3气缸 4球阀5转轴 6罐体 7罐盖413锁紧装置该装置用于驱动罐盖的旋转, 完成锁紧和 开锁的功能。 它主要由磁性气缸、 齿轮、 齿条和转轴等组成。 齿条与罐盖焊为一体, 齿轮与转轴联接, 由气缸驱动,完成罐盖的旋转动作。414启盖装置齿轮、齿条啮合转动,该装置用于完成罐盖的翻转开、关动作, 主要由磁性气缸、 长臂、 支座和平衡砣组成。 罐 盖完全打开后, 竖立于与垂直方向成 7夹角的位置, 以便于硫化模具的装卸。 罐盖采用上下5结束语化工装备技术第 21 卷 第 6 期 2000 年43该硫化罐是青岛宜利达工业公司承担的提高作出了贡献。“九五”国家重点科技攻关项目“橡胶V带及同参考文献GB 150- 89 钢制压力容器 压力容器安全技术监察规程卓震等编著. 化工压力容器设计取证指南. 北京: 化学 工业出版社, 1995.( 收稿日期: 2000209221)步带成套设备开发”中的主要设备之一, 目前已投入批量生产。 该设备的成功开发, 大大降 低了工人的劳动强度, 提高了生产效率, 同时配以先进的工艺, 使其适应了目前胶带行业大 规模生产的要求, 为我国胶带行业装备水平的123南化 30 万 ta 合成氨和 52 万 ta 尿素大化肥装置简介南京化学工业 ( 集团) 公司 30 万 ta 合成氨、52 万 ta 尿素大化肥工程是国家“八五”期 间的重点项目之一, 目前已全部建成并正处于试生产中。 该大化肥装置主设备由合成氨、 尿素、 空气分离三部分组成。 空气分离部分由美 国空气产品与化学品公司 (A PC I) 承包建设, 合 成氨及尿素部分由意大利司南普吉提公司承包 建设。4 万 m 3 h 空分装置采用了 A PC I 公司先 进的分子筛流程及适合于副产低温液态空气产 品的全新空分工艺, 低温泵输液氧、输液氮, 空 分膨胀补冷, 其中 37000kW 大型空气压缩机组 相对于国内引进的大化肥装置中空分所采用氮 压缩机补冷及输氮的传统空分流程更为紧凑, 而且可节省空分装置投资 6% 7% , 目前属世 界一流水平。以尤里卡沥青和减压渣油为原料生产合成 氨采用的主要工艺技术为: 气化采用德士古部 分氧化工艺 (激冷流程) 制取合成氨原料气, 一高压蒸汽替代电力作为动力源, 采用高效蒸汽透平直接带动高能耗的大型压缩机组, 而且动 力蒸汽采用分级、 多次利用的方案, 以求最大 限度地减少动力消耗。 (3) 充分利用工艺余热,高位能余热用于废热锅炉, 产生高压与中压蒸汽, 低位能余热用以加热锅炉给水, 充分利用 各级热能。(4) 排出的可燃性尾气全部回收至燃 料气管网加以充分地利用。由于采用了上述节能措施, 该公司大化肥4生产吨氨能耗仅为 410 kJ ,而以渣油为原料的 同类型中、 小型氨厂则高达 514 10 kJ 以4上, 尿素的生产成本也较同类型化肥厂降低15% 20% 。该大化肥装置自动化程度较高, 工 艺控制全部集中在中控室, 采用 D C S 控制, 中控室每班操作人员仅需 4 5 人, 包括管理、维修人员在内的总定员仅 800 余人, 比 8 10 万ta 的中型化肥厂的定员还要少,劳动力。大大节省了南京化学工业 (集团) 公司大化肥装置原设计以沥青、渣油混合料浆为气化原料, 若渣油价 格上涨到 1500 元吨以上, 预测投产后的产品 将无经济效益可言。 但若以南京扬子石化公司炼油厂廉价的尤里卡装置的沥青为原料, 增加技术改造费用 3500 万元, 与以 70% 沥青、30%渣油混合料浆为原料相比, 按每年运行 7200 小 时计, 每年可节省运行费用 6000 万元左右。 在满负荷生产的情况下, 尿素的生产成本可能不超过 900 元吨。 这样, 即使在国内尿素的市场 售价处于 1000