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压力容器 - 压力容器的基本结构和组成

压力容器的基本结构虽然因用途、压力和介质的不同而多种多样,但其核心组成部分是基本一致的。我们可以将其分为承压部件、连接件和附件三大部分。

下面是一个详细的分解说明:

一、 核心承压部件

这些是直接承受介质压力的部分,是压力容器的主体。

1、筒体(壳体)

     功能:为介质提供主要的反应或储存空间,是承受压力的最主要部件。

     形式:

        圆柱形筒体:最常用的形式,制造方便,承压能力好。通常由钢板卷制后焊接而成。

        球形筒体:承压能力最好,在相同壁厚下可承受更高的压力,且表面积小,节省材料。但制造难度大、成本高,多用于大型储罐(如液化气储罐)。

2、封头(端盖)

     功能:用于封闭筒体两端,与筒体共同构成一个封闭的压力空间。

     形式:

        凸形封头:最常用,包括半球形、椭圆形、碟形等。其中椭圆形封头应用最广,因为在力学性能和制造难度间取得了良好平衡。

        平板封头:承压能力较差,一般只用于直径较小、压力较低的容器。

        锥形封头:主要用于不同直径筒体的过渡段,或者用于需要使介质均匀加速或沉降的场合。

二、 连接件与密封部件

这些部件用于将各个承压部件可靠地连接在一起,并保证密封性。

3、法兰

     功能:是容器与管道、或其他部件(如封头、人孔)之间可拆卸连接的关键零件。法兰上开有螺栓孔。

     类型:按标准可分为板式平焊法兰、带颈对焊法兰等,根据压力、温度和介质选用。

4、密封垫片

     功能:置于两个法兰接触面之间,在螺栓拧紧后发生塑性变形,填充微观不平处,防止介质泄漏。

     材料:根据介质特性、温度和压力选择,如橡胶、石棉、金属缠绕垫、石墨等。

5、螺栓/螺母

     功能:提供足够的预紧力,压紧法兰和垫片,实现密封。

三、 主要附件

这些是为满足工艺操作、安全监控和维护检修而设置的装置。

6、接口管(接管)

     功能:用于连接工艺管道,实现介质的进出、仪表安装等。

     类型:包括物料进出口、仪表接口(压力表、温度计)、安全阀接口等。

7、人孔与手孔

      功能:为容器内部的检查、清洗、安装和维修提供通道。

      区别:人孔较大,允许人员进出;手孔较小,只能允许手或工具伸入。

8、支座

      功能:支撑和固定容器,使其在指定位置工作。

      形式:

          立式容器支座:如耳式支座、裙式支座(用于高大的塔器)。

          卧式容器支座:如鞍式支座。

          球形容器支座:如柱式或裙式支座。

四、 安全附件(至关重要!)

这些是保障压力容器安全运行,防止超压事故发生的关键装置。

9、安全阀

       功能:当容器内压力超过设定值时,自动开启泄放介质,待压力恢复正常后自动关闭。属于可重复使用的泄压装置。

       特点:泄放量较小,适用于无固体颗粒、不结晶的气体或液体介质。

10、爆破片(防爆片)

       功能:当压力超过设定值并达到爆破压力时,爆破片瞬间破裂,一次性泄放压力。属于一次性使用的泄压装置。

       应用场景:常用于压力上升极快的场合(如化学反应爆炸)、介质有毒、易燃易爆或不允许微量泄漏的情况。也常与安全阀串联使用。

11、压力表

       功能:直接显示容器内部的压力,是操作人员的“眼睛”。必须定期校验。

12、液位计

       功能:显示容器内液体的高度(液位)。对于盛装液化气体的容器,液位计是至关重要的安全装置。

13、温度计

       功能:监测容器内介质的温度,因为温度与压力密切相关。

结构总结图示

一个典型的卧式压力容器结构可以概括如下:

text

                 [安全阀]    [压力表]

                       |             |

                 [人孔]  -  [筒体]  -  [封头]

                     |                           |

                 [支座]  -  [支座]    [接口管]

                                          |

                                    [液位计]

总结

压力容器的结构是一个有机的整体:

    筒体和封头构成了密闭的压力空间

    法兰、螺栓和垫片提供了可靠的连接与密封

    接管、人孔和支座满足了工艺与维护的需求。

    安全阀、压力表等安全附件则是保障其安全运行的生命线。

所有部件的设计、选材、制造和检验都必须严格遵守相关技术规范(如中国的《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG 21),确保其在寿命周期内安全可靠。


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