蒸壓鍋的自動控制設(shè)計(jì)

陳宇濱

（廣州市交通高級技工學(xué)校，廣東廣州 510000）

1 設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)

設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)見如圖1。

圖1 設(shè)備主要結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)壓力1.6MPa，工作壓力1.5MPa，

設(shè)計(jì)溫度203℃，工作溫度200℃。

物料名稱：水蒸氣。主體受壓元件材料：Q345R，16Mn（Ⅱ）。

設(shè)備主要由罐蓋、罐體、電動旋蓋裝置、安全插銷、開閉罐蓋裝置等組成。其中罐蓋由帶齒形的法蘭與球冠形封頭焊接而成；罐體則由帶齒法蘭與筒體、標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭焊接而成；電動旋蓋裝置由電機(jī)和減速器組合；開合驅(qū)動裝置由驅(qū)動氣缸、框架、平衡錘等組合而成。

2 主要受壓力元件的壁厚計(jì)算

由于本設(shè)備屬受疲勞載荷的快開門式壓力容器，因此，帶齒的罐蓋法蘭和罐體法蘭應(yīng)用分析設(shè)計(jì)，本文略。

2.1 罐蓋封頭壁厚計(jì)算（GB150.3-2011《壓力容器-第三部分 設(shè)計(jì)》）

罐蓋封頭為球冠形封頭：

2.2 橢圓形封頭壁厚計(jì)算

2.3 筒體壁厚計(jì)算

式中：δ為壁厚，mm

Pc為設(shè)計(jì)壓力， MPa

Di為容器內(nèi)直徑， mm

Ri為封頭球面部分內(nèi)半徑，mm

［σ］t為設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力， MPa

φ為焊接接頭系數(shù)

C=C1+C2+C3為厚度附加量C=腐蝕裕量C1+材料負(fù)偏差C2+封頭加工減薄量C3，mm

3 門蓋開閉裝置設(shè)計(jì)

3.1 從設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖中，按門蓋開合驅(qū)動裝置部件，分析其受力情況

受力情況見圖1。

圖1 受力情況

3.2 計(jì)算驅(qū)動開合門蓋的氣缸所需要的推（拉）力

根據(jù)力矩平衡方程式：

3.3 氣缸選型

根據(jù)使用情況，希望氣缸驅(qū)動時能平穩(wěn)勻速，所以選用帶緩沖氣缸。一般用戶使用的空氣壓縮機(jī)額定工作壓力為1.0～1.25MPa，加上用戶的空氣管道輸送的損失，所以按壓縮空氣實(shí)際工作壓力為0.6MPa 進(jìn)行選用，選用氣缸的推（拉）力應(yīng)比計(jì)算的氣缸分力P1大30%左右。

按上述情況，選用帶緩沖氣缸：QGBb-160×620

QGBb 為帶緩沖氣缸；

160為氣缸內(nèi)直徑mm

620為氣缸行程mm

當(dāng)實(shí)際壓縮空氣工作壓力為0.6MPa 時，

氣缸拉力：10 885.6N

氣缸推力：12 063.6N

結(jié)論：氣缸推（拉） 12 063.6N、10 885.6N，超出計(jì)算氣缸出力P1（7 575.4N）約30%，符合使用要求。

4 自動控制設(shè)計(jì)

因本設(shè)備屬快開門式壓力容器，因此，其自動控制設(shè)計(jì)主要按國家TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》安全技術(shù)規(guī)范的要求和用戶的生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行。

為保障快開門式壓力容器的操作安全，快開門式容器必須設(shè)置符合《固容規(guī)》相關(guān)規(guī)定的安全聯(lián)鎖裝置。安全聯(lián)鎖裝置應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：

1）當(dāng)快開門達(dá)到預(yù)定關(guān)閉部位，方能升壓運(yùn)行；

2）當(dāng)壓力容器的內(nèi)部壓力完全釋放，方能打開快開門。自動控制電氣原理見圖2。

圖2 自動控制電氣原理圖

5 結(jié)束語

設(shè)計(jì)中的二個重要環(huán)節(jié)，一是驅(qū)動開閉門蓋的氣缸選型；二是電路的自動控制設(shè)計(jì)。

1）氣缸的選型至關(guān)重要。在氣缸的受力計(jì)算數(shù)據(jù)中應(yīng)加大安全系數(shù)，因?yàn)榭紤]用戶的工作氣源壓力因特殊情況過低時，能夠有足夠的推（拉）力打開門蓋。遇到特殊情況，工作氣源壓力很低時，還可臨時在平衡錘位置加重塊，達(dá)到順利開合門蓋的目的。

2） 控制電氣回路設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范的要求。為確保安全，還設(shè)置了安全聯(lián)鎖裝置失效報警的控制回路。

3）該設(shè)備在實(shí)際使用過程順利，達(dá)到了預(yù)期效果，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性和合理性。