蒸壓鍋的自動控制設計

陳宇濱

（廣州市交通高級技工學校，廣東廣州 510000）

1 設備的主要結構

設備的主要結構見如圖1。

圖1 設備主要結構

設計數據：設計壓力1.6MPa，工作壓力1.5MPa，

設計溫度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、標準橢圓形封頭焊接而成；電動旋蓋裝置由電機和減速器組合；開合驅動裝置由驅動氣缸、框架、平衡錘等組合而成。

2 主要受壓力元件的壁厚計算

由于本設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用分析設計，本文略。

2.1 罐蓋封頭壁厚計算（GB150.3-2011《壓力容器-第三部分 設計》）

罐蓋封頭為球冠形封頭：

2.2 橢圓形封頭壁厚計算

2.3 筒體壁厚計算

式中：δ為壁厚，mm

Pc為設計壓力， MPa

Di為容器內直徑， mm

Ri為封頭球面部分內半徑，mm

［σ］t為設計溫度下的許用應力， MPa

φ為焊接接頭系數

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

3 門蓋開閉裝置設計

3.1 從設備的結構圖中，按門蓋開合驅動裝置部件，分析其受力情況

受力情況見圖1。

圖1 受力情況

3.2 計算驅動開合門蓋的氣缸所需要的推（拉）力

根據力矩平衡方程式：

3.3 氣缸選型

根據使用情況，希望氣缸驅動時能平穩勻速，所以選用帶緩沖氣缸。一般用戶使用的空氣壓縮機額定工作壓力為1.0～1.25MPa，加上用戶的空氣管道輸送的損失，所以按壓縮空氣實際工作壓力為0.6MPa 進行選用，選用氣缸的推（拉）力應比計算的氣缸分力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為氣缸內直徑mm

620為氣缸行程mm

當實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

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

4 自動控制設計

因本設備屬快開門式壓力容器，因此，其自動控制設計主要按國家TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》安全技術規范的要求和用戶的生產工藝要求進行。

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置符合《固容規》相關規定的安全聯鎖裝置。安全聯鎖裝置應當滿足以下要求：

1）當快開門達到預定關閉部位，方能升壓運行；

2）當壓力容器的內部壓力完全釋放，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 結束語

設計中的二個重要環節，一是驅動開閉門蓋的氣缸選型；二是電路的自動控制設計。

1）氣缸的選型至關重要。在氣缸的受力計算數據中應加大安全系數，因為考慮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，達到順利開合門蓋的目的。

2） 控制電氣回路設計應符合國家相關安全技術規范的要求。為確保安全，還設置了安全聯鎖裝置失效報警的控制回路。

3）該設備在實際使用過程順利，達到了預期效果，驗證了設計的可行性和合理性。