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全面分析关于压力表历史、结构、主要特点、制造规则、尺寸以及设计

作者:发表时间:2019-07-24


      压力表是许多制造设施和加工厂的组成部分,可以安全储存加压液体和气体。从工业锅炉到汽油罐车,压力表在各种潜在的危险环境中运行。但是,如果没有正确设计,建造和维护,压力表可能非常危险。下面为您全面分析关于压力表历史、结构、主要特点、制造规则、尺寸以及设计

      历史上,由于压力表存在缺陷,发生了许多致命事故。因此,压力表的设计,制造和操作受到ASME(美国机械工程师协会)等工程部门的监管。行业标准概述了关键设计参数,例如最大安全工作压力,温度,安全系数,腐蚀裕量和故障模式。

压力表设计的历史

      最早记载的压力表设计规范可以追溯到1495年的Codex Madrid I,由Leonardo da Vinci提供。达芬奇认为使用携带加压空气的集装箱可以在水下举重。但是,直到19世纪,压力表的实际应用才被证明可以存储锅炉产生的加压蒸汽。然而,对压力表的设计,操作和维护普遍缺乏了解导致了一系列致命事故,在某些情况下造成数十人死亡。这种灾难引发了1911年第一个标准压力表规范的发展,该规范最终于1915年发布。该标准被称为锅炉和压力表规范(BPVC),后来被纳入美国大多数州和地区以及加拿大的法律。各省。如今,BPVC在全球范围内得到广泛应用,可为各种工业应用设计安全的压力表。ASME锅炉和压力表规范要求使用标准设计规范和程序来开发超过15 PSI压力值的压力表。

压力表结构和主要特点

      尽管可以构造任何形状和尺寸的压力表,但通常优选圆柱体,球体和锥体的截面。更常见的压力表设计包括一个用端盖封闭的圆柱体,称为头部,通常是半球形的。球形压力表设计通常比具有相同壁厚的圆柱形形状更强。然而,球形压力表制造困难且成本高,这使得具有半椭圆形头的圆柱形压力表在许多情况下是优选的。通常,压力表由钢制成,但也有一些使用复合材料,例如碳纤维,陶瓷和聚合物如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。

压力表制造规则

      目前工业中使用的大多数压力表都是根据ASME BPVC第VIII节设计的,其中包括制造商要遵循的标准规范和规则。超过60个国家普遍认可并应用BPVC进行压力表设计。BPVC第VIII节专门用于指导机械工程师设计,建造和维护在超过15 PSIG的内部或外部压力下运行的PV。

如何确定压力表的尺寸

设计工程师通常需要以下基本数据来确定压力表的尺寸:

      船只功能

      加工材料和服务(腐蚀,沉积等)

金湖棋牌APP下载      运行条件(温度和压力)

      建筑材料

      尺寸和方向

      要使用的船头类型

      需要开口和连接

      加热/冷却要求

      搅拌要求

      内部配件规范

      获得初步数据后,可按照BPVC第VIII节中的标准程序概述启动压力表设计。本节进一步细分为子章节和附录,指导工程师确定有效确定压力表尺寸的一般设计要求,制造要求和材料要求。ASME第VIII部分本身由三个部门组成,第1部分侧重于逐个规则的方法,第2部分侧重于逐个分析的方法。第3部分用于设计需要在10,000 PSI以上的压力下进行内部或外部操作的压力表。虽然ASME第VIII部分第1部分的按规则设计方法最常被工程师用于根据应用要求确定压力表的尺寸,但这是一种非常保守的方法。经验关系和其他强制性和非强制性设计标准经常导致昂贵的压力表设计。ASME Section VIII,Division 2的逐个分析方法需要比第1部分更详细的计算。虽然这可能会增加压力表设计的成本,但它允许压力表承受更高的应力。

      ASME第VIII部分第2部分适用于具有确定固定位置的特定目的船舶。第1分部和第2分部之间的另一个主要区别在于失败理论。虽然第1部分基于正应力理论,但第2部分基于最大失真能量(Von Mises)。第8节中提到的两个部门的代码也包括附录。这些附录是作为准则的备选或补充规则,因为它们的使用频率低于主体代码。但是,附录本身包含强制性和非强制性部分。

      强制性附录与代码本身一样重要,并为正文中包含的主要代码提供替代规则。目前,ASME第八节中有40个强制性附录。非强制性附录不是ASME认证的要求。但是,最好记住它们,因为它们在设计验证和测试中特别有用。每两年发布一次新版ASME BPVC代码,包括解释和代码案例的修订。代码案例是ASME代码的紧急修订版,包含在当前运行的版本中。目前,2015版正在实践中,而2017版将于2017年7月向公众开放。

      每个新版本的代码都经过改进,以帮助压力表制造商遵守适用的法规,并获得运营,成本和安全方面的好处。将来,考虑到技术的进步和先进材料的使用,可能会制定代码。例如,未来的代码将包括压力分析方法,组件建模和结果验证的详细建议。

压力表设计软件

      近年来,由于能够考虑更高的允许应力并获得更真实,经济和可靠的结果,因此通过分析方法用于压力表设计已经取得了重大进展。计算技术的最新发展进一步允许工程师使用逐个分析的方法开发具有成本效益的压力表。有限元分析(FEA)使压力表设计人员能够研究整个几何形状的应力并优化材料使用。此外,FEA是一种工具,可帮助设计工程师以更低的成本和时间来确定压力表的尺寸。


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