大型高压容器的结构优化.pdf

札机械设计与制造》Aug.2000,N4 Machinery Design& Manufacture
文章编号:1001-3997(20004-0052-02
um国大型高压容器的结构优化
程换新骆峣埈(浙江大学,杭州310027
The optimum structure of large type high pressure vessel
CIIINGI I huan-xin, 1O Xiao- lin
( /hejiang University, I lanzhou 310027, China)
摘要】陈述了扁半绕带谷器的特点,指出了大型高容器的优化结构及其发展趋勢。
关键词:扁平绕带;优化;只漏抑爆;发展趋势
Abstract The paper stales /lat ribbon woumd vessel characers and pins ou the olimar sclare and de-
opment trend g large type high presstire vessel
Key words flat ribbon wound; optimumsonly leak not burst; development trend
中图分类号:1051.3
文献标识码:A
高压容器已普遍用于石油、化工、治金、核站、宇航、医约和1.3结构优化的标准
食品等领域,而且是这些领域的关键设备,随着科技的发展,它
衡量一和高压容器结构型式优化的标准是在充分保计女
的应用范国越来越广,结构尺越来越大,结构型式和工作条全的前提ド最大限度地提高其经济性。筒体的安全性与材料
件越来越复杂操作压力和操作温度越来越高,从而对高压容的可靠性、制造工と的成熟性焊接技术、热处理、检验方法筒
器的设计要求越来越高。为此世界各对高巫容器的研究历体的破坏特性等密切相关。而筒体结构的经济性与制造方法、
来极为重视,我国压力容安个⊥程各个方面所取得的成就已总的材料利用率、生产效率、原材料的供应等有关。所以设计
为我国进入世界卡力容器先进大国行刎奠定了坚实的基础,但筒体结构时,既要考虑安个性,又要考虑经济性还应兼顾各种
仍存在些待解决的问题。
因索的影响,以保证操作安全、技术先进、经济合理,只有两者
1高压容器的结构优化
兼优的结构小是大型高压容器的优化结构
1.1结构优化问题的提出
2高压容器优化结构
高パ容器工作条件苛刻、有时还伴有?击载荷,有的工作2.1高压容器的分析
介质其有强腐蚀性,加上设计、制造、使川和管理要求高,稍使
近百年来业界各国为了改善容器的不均匀受力提高容器
用不当易发尘破坏,造成巨大的经济损失。高压容器多为圆筒的承载能力和制造质量,保证容器安全性、降低制造成木等目
形结构、容器直径人、筒体长、器壁厚,结构军重庞人、制造困的,研制了多种高压容器筒体结构型式,它们围绕着安全性和
雄,需川多种昂贵的人型设备和专门技术。这样的高压厚壁容经济性在不同程度、不同方面解決了一些问题。目前高压容器
器,从强度设计、制造还输、到保证安全使用的整个过程必然存因制造方法和使用环境不同而多种结构并存,因此大型容器的
在着特殊的矛盾。高压容器必须经过设计オ能满足「程需要,核心问题是容器的结构型式。高压厚壁容器内径可达3m,长
这些「程问题屮最重要的是容器的安全性和经济性。高压容度可达30m,壁厚可达30om。对这类贵重设备,若采用锻焊
器的制造在一定程度上反映了一个国家的科技水半、対丁造价厚板卷焊、薄板包扎、多层热套或理槽绕带等结构理式,制造都
昂贵的高压容器引入优化设计志想、无论是提高交全性述是经很困难,质量不易保证价格高昂,间扁平绕带式容器却是制造
济性,都有十分重要的意义
最简单、使用最安全的容器。
1.2结构优化的基本要求11
2.2新型扁平绕带式压力容器的突出特点
高压容器的优化设计需同时考虑多项优化目标,如投资
新型扁平绕带式压力容器巾丁交全性很高、在国内得到了
少,能耗低,安个可靠,便于操作和维修等。优化设计方法可分广泛的应用,心制造了7000多个扁平绕带式压力容器,经济效
为一:个步骤:首先是基本结构的优化:共次是结构参数的优化,益ロ超过十亿元。1996年扁平绕带式压力容器被列入美国
即在确定容器基本结构、材料、几何外形及载荷等参数的前提ASME锅炉床力容器规范第?篇第1分篇.该标准的制定对扁
下,选择最合咡的结构参数,使某项或几项设计指标取得最优平绕带式压力容器的进步发展具有重要的意义,为在世界范
值:第一是数学方法的优化,即对参数优化所采用的数学模?制内推应用奠定了基础。
实现精快捷的计算。在这三个步聚中应以基本结构优化为
新型扁平绕带式压力容器具有“安全性能优艮,制造简使
前提,如果基木结构木身不合理,则设计参数优化是没有工程经济,可实现在线监控”等优点,它充分考虑了容器的受力和失
意义的,所以对于高压容器,只有建立在基本结构优化设计基效特点,从根本上改变了压力容器的安全性能和失效方式,解
础上的设计参数优化才更有工程意义。
决了深厚纵、环焊缝的焊接、厚板质量缺陷、安个性能不足等问
*来稿日:20002-29
作者简介:程换新,男,博上研究生,工稈师。
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