膠套硫化罐的設(shè)計(jì).docx

膠套硫化罐的設(shè)計(jì)鄒維濤3(青島化工學(xué)院宜利達(dá)工業(yè)公司)摘要對(duì)膠套硫化罐的主要設(shè)計(jì)參數(shù)、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和硫化工藝等作了論述。關(guān)鍵詞膠套硫化罐蒸汽硫化V 帶V 帶生產(chǎn)工藝從單機(jī)成型 模壓硫化, 發(fā)展為貼合成型 罐式膠套硫化的先進(jìn)工藝; 同 時(shí)也符合了我國(guó) “八五”期間提出的中小型 V帶硫化以罐代機(jī)的要求, 從而使我國(guó)的 V 帶生 產(chǎn)進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。112硫化工藝1用途與硫化工藝111用途膠套硫化罐 (以下簡(jiǎn)稱硫化罐) 用于膠帶工 業(yè)中切邊 V 帶、汽車 V 帶、窄 V 帶、同步帶及 多楔帶的硫化, 也可用于包布式線繩V 帶和膠 套的硫化。 硫化罐是目前國(guó)際上先進(jìn)的膠帶硫化設(shè)備, 它適應(yīng)了 V 帶工業(yè)發(fā)展的新要求, 即硫化是 V帶生產(chǎn)的關(guān)鍵工序,直接影響V帶的質(zhì)量。 膠套硫化是用膠套隔離加熱加壓介3 鄒維濤, 男, 1968 年 6 月生, 工程師。 青島市, 266042。據(jù)顯示及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 異常監(jiān)視線程控制壓力及溫度范圍。如果壓力超出最高壓力 1% , 則系統(tǒng)次, 壓力循環(huán)次數(shù)自動(dòng)更新一次。 為了提高系統(tǒng)安全性, 所有數(shù)據(jù)在用戶設(shè)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng) 存儲(chǔ)一次。 該軟件應(yīng)用于氣瓶疲勞試驗(yàn)自動(dòng)控 制系統(tǒng), 與單板機(jī)控制系統(tǒng)相比, 具有許多優(yōu)點(diǎn): 操作方便、 高度的可靠性和安全性。發(fā)出警告, 并且關(guān)閉加壓泵、 停機(jī),人員檢查。程序界面如圖 2 所示。等待試驗(yàn)4小結(jié)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中, 利用微機(jī)操作系統(tǒng)的先進(jìn)性能, 可以提高開發(fā)程序的效率和自動(dòng)控 制系統(tǒng)的性能。 筆者開發(fā)的控制軟件經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn), 長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行可靠, 能滿足控制要求。參考文獻(xiàn)林嵐, 徐邦荃等. W indow s98 環(huán)境下數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集方案 的研究. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究, 1999 ( 9)D av id B enne t t 等著. V isua l C + + 5 開發(fā)人員指南. 徐 軍等譯. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1998.( 收稿日期: 2000210219)1圖 2 自動(dòng)控制程序操作界面2該軟件控制精度高, 溫度數(shù)據(jù)精度達(dá)到011, 壓力值精度達(dá)到 0101M P a。 每加壓一40膠套硫化罐的設(shè)計(jì)質(zhì)的硫化方法, 其硫化原理圖如圖 1 所示。 罐腔被壓蓋 1、 直筒膠套 2 和底盤 5 分隔成內(nèi)腔 和外腔兩部分。 硫化時(shí)將成型好的帶坯 4 連同 模具 3 一起裝入膠套 2 內(nèi)。 根據(jù)工藝要求, 外 腔通入高壓飽和蒸汽, 內(nèi)腔通入低壓飽和蒸汽,二者的壓力之差即為硫化壓力。而溫度則由內(nèi)、 外腔蒸汽共同提供。 在壓力和溫度的共同作用此,罐體材料可選用屈服強(qiáng)度小于 400M P a 的鋼材,例如 Q 235C、20R、16M nR 等。本文根據(jù)其應(yīng)用條件最終選用 20R 作為罐體材料。(3) 焊縫系數(shù) 焊縫系數(shù)根據(jù)焊接接頭的基本形式和焊縫無(wú)損探傷檢驗(yàn)的要求選取。根據(jù)規(guī)程2 規(guī)定, 罐體上所有的對(duì)接接頭均采用雙面焊全焊透結(jié) 構(gòu), 并進(jìn)行局部探傷, 因此取焊縫系數(shù)為 0185。(4) 壁厚附加量壁厚附加量 C 按下式確定:C = C 1 + C 2其中 C 1 鋼板厚度負(fù)偏差;C 2 腐蝕裕度。下,將帶坯硫化定型。以該法硫化 V 帶,帶坯受壓均勻, 產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高, 外觀光滑、 平整,是一種很有推廣價(jià)值的先進(jìn)工藝。該罐工作介質(zhì)為飽和蒸汽,故取 C 2 為 2mm 。3制造要求(1) 焊縫的無(wú)損檢測(cè) 該罐為l|I 類壓力容器,焊 縫 進(jìn) 行 局 部 射 線 探 傷,一般只對(duì)罐體上的探 傷 長(zhǎng) 度 不 小 于250mm ; 容器上 A 、B 類焊縫的射線探傷符合JB 4730- 94 中規(guī)定的? 級(jí)為合格。(2) 水壓及氣密性試驗(yàn) 罐體的水壓試驗(yàn)應(yīng)在焊后消除應(yīng)力熱處理后進(jìn)行。試驗(yàn)壓力為 115 倍的設(shè)計(jì)壓力2 。該罐因有內(nèi)、 外兩腔, 正常工作時(shí)內(nèi)、 外兩腔必須 嚴(yán)格密封, 故在制造過程中應(yīng)先對(duì)內(nèi)腔進(jìn)行水圖 1 硫化原理示意圖1壓蓋 2膠套 3模具 4帶坯5底盤2硫化罐主要技術(shù)參數(shù)及選材(1) 主要技術(shù)參數(shù)目前, 硫化罐的設(shè)計(jì)已系列化,術(shù)參數(shù)如表 1 所示。其主要技?jí)汉蜌饷苄栽囼?yàn),試驗(yàn)壓力為 017M P a,保壓3h , 不得有任何泄漏。 之后再將內(nèi)腔體與罐筒體焊接, 并與罐蓋組裝后進(jìn)行整體水壓試驗(yàn), 試 驗(yàn)壓力為 2136M P a。(3) 其它要求硫化罐的其它要求如外觀要求、 定期檢驗(yàn) 等, 均按有關(guān)規(guī)定2 進(jìn)行。表 1硫化罐主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參 數(shù) 值罐體內(nèi)徑, mm設(shè)計(jì)壓力, M P a設(shè)計(jì)溫度, 工作壓力, M P a工作溫度, 600、 900、 12001157203114197141000飽和蒸汽模具高度,mm工作介質(zhì)4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)硫化罐主要由罐體 1、啟蓋裝置 2、安全裝置 3、鎖緊裝置 4 及控制系統(tǒng)組成, 其示意圖如 圖 2 所示。(2) 罐體材料根據(jù)硫化罐的用途和主要技術(shù)參數(shù),參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定1 , 確定該罐為l|I 類壓力容器。因化工裝備技術(shù)第 21 卷 第 6 期 2000 年41底 7 則是沖壓成形的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。硫化罐的工作壓力一般為 110 111M P a, 屬低壓容器, 因此罐蓋選用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成形 方便的無(wú)折邊球形封頭。 為保證連接處的焊接質(zhì)量, 封頭和與之相連的齒圈的連接處厚度相 近, 焊縫采用雙面全焊透對(duì)接結(jié)構(gòu), 如圖 4 所 示。橢圓形封頭因其曲率半徑變化是連續(xù)的, 所 以封頭中的應(yīng)力分布也比較均勻, 其受力情況 僅次于半球形封頭。但橢圓形封頭深度較淺, 制 造上比半球形封頭方便3 , 故硫化罐選用標(biāo)準(zhǔn) 橢圓形封頭作為罐底, 使其性能和強(qiáng)度與同材 料的筒體相同。圖 2 硫化罐外形示意圖1罐體 2啟蓋裝置 3安全裝置 4鎖緊裝置圖 4 罐蓋與上齒圈焊縫示意圖1罐蓋 2上齒圈411罐體罐體結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。 其設(shè)計(jì)完全遵循罐筒體、 罐蓋和罐底的壁厚可分別用下述公式計(jì)算:GB 150-89鋼制壓力容器要求, 并符合勞動(dòng)部頒發(fā)的壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。罐筒體: = pD i(2 t -p )p )= Q pD i(2 t -罐蓋:罐底:= K pD i(2 t - 015p )有效厚度:e = + C其中計(jì)算厚度, mm ;p 設(shè)計(jì)壓力, M P a;D i筒體內(nèi)徑, mm ; t 鋼板許用應(yīng)力, M P a;焊縫系數(shù);K 橢圓形封頭形狀系數(shù);Q 無(wú)折邊球形封頭系數(shù);C 壁厚附加量, mm 。圖 3 罐體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1罐筒體 2下齒圈 3上齒圈 4罐蓋5, 6密封圈 7罐底將計(jì)算得出的有效厚度向上取整,關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 選用相近標(biāo)準(zhǔn)厚度的鋼板。再查有罐蓋與罐筒體采用齒式結(jié)構(gòu)的上、 下齒圈聯(lián)接, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 合理, 操作安全可靠, 其間罐體材料選用 20R。 罐筒體 1 用鋼板卷制而成; 罐蓋 4 是無(wú)折邊球形封頭, 沖壓成形; 罐42膠套硫化罐的設(shè)計(jì)用耐高溫的橡膠密封圈 5 密封。 罐底部由圓形支座及托板圍成一空間, 與膠套和上壓蓋共同 組成硫化內(nèi)腔。 支座與托板間由耐高溫的橡膠 密封圈 6 密封。412安全裝置安全裝置是壓力容器必須設(shè)置的。 硫化罐 除設(shè)有彈簧式安全閥作為超壓泄放裝置外, 還 設(shè)計(jì)了一套排汽安全裝置, 如圖 5 所示。 它由 磁性氣缸 3、擋盤 1、轉(zhuǎn)軸 5 和球閥 4 組成。圖 示為硫化狀態(tài), 此時(shí)擋盤 1 正好位于擋板 2 的圓弧內(nèi), 阻止了擋板轉(zhuǎn)動(dòng)。 由于擋板與罐蓋焊 為一體, 從而保證了罐蓋不能旋開, 此時(shí)球閥 處于閉合狀態(tài)。 當(dāng)硫化結(jié)束、 蒸汽排放后, 安 全裝置動(dòng)作, 球閥打開, 將罐內(nèi)余汽進(jìn)一步排 空, 保證硫化罐在無(wú)壓下開蓋。 同時(shí)擋盤 1 轉(zhuǎn)至直邊, 讓出擋板轉(zhuǎn)動(dòng)的空間, 即可旋開罐蓋。 該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 巧妙, 兼有鎖位和排汽的雙重安 全功能, 非常實(shí)用。翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu), 增大了硫化罐的有效工作高度, 充分利用了罐蓋的空間, 提高了生產(chǎn)效率, 節(jié)省 了能源消耗。415控制系統(tǒng)41511氣動(dòng)控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)完成對(duì)安全、 鎖緊和啟蓋裝置中氣缸動(dòng)作的控制, 以及對(duì)蒸汽管路系統(tǒng)中蒸汽薄 膜閥的開閉控制。 氣路中設(shè)置壓力繼電器作為空 氣 壓 力 監(jiān) 控 裝 置, 一 旦 空 氣 壓 力 低 于012M P a, 則一切動(dòng)作將被停止, 以免造成操作 失誤。硫化罐中蒸汽的供給和排放是由氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)薄膜切斷閥完成的。 蒸汽流量的 大小由薄膜閥的開啟高度決定。 薄膜閥的動(dòng)力 由氣路系統(tǒng)的電磁換向閥控制的壓縮空氣提供, 而其開啟的高度則由電氣閥門定位器控制。41512電氣控制系統(tǒng) 硫化罐采用先進(jìn)的 PL C 控制技術(shù), 實(shí)現(xiàn)硫化過程的全自動(dòng)控制。硫化帶坯和模具裝入后,只需按一下啟動(dòng)按鈕, 硫化罐的啟蓋、 鎖緊和 安全裝置將自動(dòng)依次動(dòng)作, 完成關(guān)蓋; 之后蒸汽入口管路的蒸汽薄膜閥打開, 同時(shí)出口管路的薄膜閥關(guān)閉, 蒸汽進(jìn)入罐內(nèi); 此時(shí)電控系統(tǒng) 的計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí), 按設(shè)定的硫化壓力和時(shí)間進(jìn)行硫化。 硫化結(jié)束后, 排汽、 開罐等動(dòng)作依次自動(dòng)完成, 到罐蓋打開, 即為一個(gè)硫化周期。 電控系統(tǒng)中設(shè)有 P ID 數(shù)字調(diào)節(jié)儀, 它們根 據(jù)壓力變送器檢測(cè)的硫化罐的內(nèi)、 外腔壓力信 號(hào), 隨時(shí)調(diào)節(jié)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的開啟高度, 以 保證帶坯在恒溫、恒壓下硫化。硫化罐的安全、鎖緊、啟蓋裝置中的磁性氣缸均帶有磁性開關(guān), 它們用來(lái)檢測(cè)氣缸的動(dòng)作位置, 并給 PL C 反饋 信號(hào), 由 PL C 完成各部分動(dòng)作的執(zhí)行與聯(lián)鎖保 護(hù)。電控系統(tǒng)中還設(shè)有手動(dòng)控制方式, 它為設(shè) 備的調(diào)試和維修提供了方便。圖 5 安全裝置1擋盤 2擋板 3氣缸 4球閥5轉(zhuǎn)軸 6罐體 7罐蓋413鎖緊裝置該裝置用于驅(qū)動(dòng)罐蓋的旋轉(zhuǎn), 完成鎖緊和 開鎖的功能。 它主要由磁性氣缸、 齒輪、 齒條和轉(zhuǎn)軸等組成。 齒條與罐蓋焊為一體, 齒輪與轉(zhuǎn)軸聯(lián)接, 由氣缸驅(qū)動(dòng),完成罐蓋的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。414啟蓋裝置齒輪、齒條嚙合轉(zhuǎn)動(dòng),該裝置用于完成罐蓋的翻轉(zhuǎn)開、關(guān)動(dòng)作, 主要由磁性氣缸、 長(zhǎng)臂、 支座和平衡砣組成。 罐 蓋完全打開后, 豎立于與垂直方向成 7夾角的位置, 以便于硫化模具的裝卸。 罐蓋采用上下5結(jié)束語(yǔ)化工裝備技術(shù)第 21 卷 第 6 期 2000 年43該硫化罐是青島宜利達(dá)工業(yè)公司承擔(dān)的提高作出了貢獻(xiàn)?！熬盼濉眹?guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“橡膠V帶及同參考文獻(xiàn)GB 150- 89 鋼制壓力容器 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程卓震等編著. 化工壓力容器設(shè)計(jì)取證指南. 北京: 化學(xué) 工業(yè)出版社, 1995.( 收稿日期: 2000209221)步帶成套設(shè)備開發(fā)”中的主要設(shè)備之一, 目前已投入批量生產(chǎn)。 該設(shè)備的成功開發(fā), 大大降 低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度, 提高了生產(chǎn)效率, 同時(shí)配以先進(jìn)的工藝, 使其適應(yīng)了目前膠帶行業(yè)大 規(guī)模生產(chǎn)的要求, 為我國(guó)膠帶行業(yè)裝備水平的123南化 30 萬(wàn) ta 合成氨和 52 萬(wàn) ta 尿素大化肥裝置簡(jiǎn)介南京化學(xué)工業(yè) ( 集團(tuán)) 公司 30 萬(wàn) ta 合成氨、52 萬(wàn) ta 尿素大化肥工程是國(guó)家“八五”期 間的重點(diǎn)項(xiàng)目之一, 目前已全部建成并正處于試生產(chǎn)中。 該大化肥裝置主設(shè)備由合成氨、 尿素、 空氣分離三部分組成。 空氣分離部分由美 國(guó)空氣產(chǎn)品與化學(xué)品公司 (A PC I) 承包建設(shè), 合 成氨及尿素部分由意大利司南普吉提公司承包 建設(shè)。4 萬(wàn) m 3 h 空分裝置采用了 A PC I 公司先 進(jìn)的分子篩流程及適合于副產(chǎn)低溫液態(tài)空氣產(chǎn) 品的全新空分工藝, 低溫泵輸液氧、輸液氮, 空 分膨脹補(bǔ)冷, 其中 37000kW 大型空氣壓縮機(jī)組 相對(duì)于國(guó)內(nèi)引進(jìn)的大化肥裝置中空分所采用氮 壓縮機(jī)補(bǔ)冷及輸?shù)膫鹘y(tǒng)空分流程更為緊湊, 而且可節(jié)省空分裝置投資 6% 7% , 目前屬世 界一流水平。以尤里卡瀝青和減壓渣油為原料生產(chǎn)合成 氨采用的主要工藝技術(shù)為: 氣化采用德士古部 分氧化工藝 (激冷流程) 制取合成氨原料氣, 一高壓蒸汽替代電力作為動(dòng)力源, 采用高效蒸汽透平直接帶動(dòng)高能耗的大型壓縮機(jī)組, 而且動(dòng) 力蒸汽采用分級(jí)、 多次利用的方案, 以求最大 限度地減少動(dòng)力消耗。 (3) 充分利用工藝余熱,高位能余熱用于廢熱鍋爐, 產(chǎn)生高壓與中壓蒸汽, 低位能余熱用以加熱鍋爐給水, 充分利用 各級(jí)熱能。(4) 排出的可燃性尾氣全部回收至燃 料氣管網(wǎng)加以充分地利用。由于采用了上述節(jié)能措施, 該公司大化肥4生產(chǎn)噸氨能耗僅為 410 kJ ,而以渣油為原料的 同類型中、 小型氨廠則高達(dá) 514 10 kJ 以4上, 尿素的生產(chǎn)成本也較同類型化肥廠降低15% 20% 。該大化肥裝置自動(dòng)化程度較高, 工 藝控制全部集中在中控室, 采用 D C S 控制, 中控室每班操作人員僅需 4 5 人, 包括管理、維修人員在內(nèi)的總定員僅 800 余人, 比 8 10 萬(wàn)ta 的中型化肥廠的定員還要少,勞動(dòng)力。大大節(jié)省了南京化學(xué)工業(yè) (集團(tuán)) 公司大化肥裝置原設(shè)計(jì)以瀝青、渣油混合料漿為氣化原料, 若渣油價(jià) 格上漲到 1500 元噸以上, 預(yù)測(cè)投產(chǎn)后的產(chǎn)品 將無(wú)經(jīng)濟(jì)效益可言。 但若以南京揚(yáng)子石化公司煉油廠廉價(jià)的尤里卡裝置的瀝青為原料, 增加技術(shù)改造費(fèi)用 3500 萬(wàn)元, 與以 70% 瀝青、30%渣油混合料漿為原料相比, 按每年運(yùn)行 7200 小 時(shí)計(jì), 每年可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用 6000 萬(wàn)元左右。 在滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下, 尿素的生產(chǎn)成本可能不超過 900 元噸。 這樣, 即使在國(guó)內(nèi)尿素的市場(chǎng) 售價(jià)處于 1000