气化装置锁斗人孔优化设计论文

1气化装置锁斗筒体及开孔的分析设计

本设备筒体较为危险的开孔分别为DN400mm的冲洗水入口DN500mm和人孔。

1．1气化装置人孔应力分析

锁斗人孔的设计为锻件与筒体内壁齐平结构，筒体壁厚130mm，人孔锻件尺寸为752mm×145mm。Sv(局部薄膜应力+一次弯曲应力+二次应力+峰值应力)为204．59MPa。

1．2气化装置冲洗水入口应力分析

锁斗冲洗水入口的设计为锻件与筒体内壁齐平结构，筒体壁厚130mm，冲洗水入口锻件尺寸602mm×120mm。Sv(局部薄膜应力+一次弯曲应力+二次应力+峰值应力)为198．62MPa。

1．3分析设计结果评定

从分析设计评定结果可以看出，筒体上开孔的最大应力点在筒体上的最大开孔人孔锻件内侧。此处的应力分析结果是控制整个筒体壁厚设计结果的关键因素。如果通过人孔结构的优化和改进达到降低最危险处的应力值，从而降低筒体壁厚的目的，将是一种经济合理的措施。

2设计优化

根据传统气化装置开孔补强公式，笔者想到，如果接管内伸一定的数值，其可以增加开孔补强面积，进而改善筒体开孔处的补强效果，那么这种内伸结构在承受交变载荷的`疲劳设备上是否也能起到同样的效果呢?根据这个构想，笔者进行了一系列的不同人孔结构的应力分析:

①在锁斗筒体壁厚为130mm、人孔锻件尺寸为752mm×145mm的情况下，应力分析结果云图，内伸170mm的应力分析结果;

②在筒体壁厚90mm、人孔锻件尺寸为652mm×95mm的情况下，应力分析结果云图，取不同内伸量的应力分析

3筒体壁厚及人孔锻件厚度设计结构优化分析与结论

3．1分析

在操作压力为0～6．6MPa的交变载荷下，锁斗上的最大开孔———人孔处的锻件采用内伸结构可以有效的大幅降低总应力Sv，筒体壁厚和锻件尺寸有了进一步优化的可能性。人孔锻件最大应力值随内伸量的增大而减小，但是总体应力值变化不大。考虑到实际制造和设备使用情况，可以适当选择一个比较合适的人孔锻件内伸量数值。以不同人孔设计结构，其钢材耗用量见，可看出人孔设计结构优化的效果。

3．2结论

(1)人孔内伸结构的内伸量增加很大的情况下，应力水平降低并不明显，而人孔锻件内伸过多会造成材料的浪费和设备制造难度的加大。故在控制合理应力水平的情况下，尽量减少锻件内伸量是较为合理的。

(2)以筒体壁厚90mm、人孔锻件95mm、内伸150mm为例，相同应力水平下，人孔锻件采用内伸结构与人孔锻件不内伸结构相比减少了约31．87%的钢材用量，大大节约了设备的制造成本。

(3)锁斗筒体壁厚90mm、人孔锻件尺寸652mm×95mm、内伸150mm的设计结构，经过在我公司某工程60万t/a甲醇项目上的验证使用，其安全性和经济性都取得了很大的成功，设备连续几年运行稳定，业主反映使用效果良好。