双锥密封径向间隙及筒体端设计研究进展部

双锥密封是高压容器常用的一种密封结构。虽然GB 150－1998《钢制压力容器》规定了双锥密封的设计方法,但如何正确合理地设计双锥密封,一直受到持续关注,尤其是双锥环内圆柱面与端盖支承面之间径向间隙和筒体端部的结构设计与其强度校核。为了进一步研究径向间隙的取值和完善筒体端部的强度计算,评述了双锥密封径向间隙和双锥密封筒体端部结构强度校核的研究状况,指出对双锥密封需要进一步考虑的因素。     

加氢反应塔非标准双锥密封性能的有限元分析

建立某加氢反应器平盖筒体非标准双锥环结构的有限元模型,分析预紧和正常操作工况下密封面的应力分布,并探讨其密封情况;研究径向间隙与垫片密封比压以及垫片应力的关系。结果表明,该非标准双锥环在预紧工况下能够实现初始的密封,在操作工况下能够保持良好的密封效果。垫片密封比压和垫片应力随着径向间隙的增大而增大,该非标准双锥密封按GB150-2011中给出的径向间隙取值范围可以实现良好的密封。     

加氢反应塔非标准双锥密封结构有限元分析

建立某加氢反应器平盖筒体非标准双锥环结构的有限元模型,分析预紧和正常操作工况下密封面的应力分布,并探讨其密封情况;研究径向间隙与垫片密封比压以及垫片应力的关系。结果表明,该非标准双锥环在预紧工况下能够实现初始的密封,在操作工况下能够保持良好的密封效果。垫片密封比压和垫片应力随着径向间隙的增大而增大,该非标准双锥密封按GB150 2011中给出的径向间隙取值范围可以实现良好的密封。     

高压隔膜密封换热器管壳程连接法兰的设计分析

高压隔膜密封换热器管壳程连接法兰结构型式复杂,是设计计算中的关键部位,目前还没有标准算法对其进行强度计算。参照GB 150.3—2011的筒体端部结构,对其进行强度校核,同时对其与管程筒体和壳程筒体连接处按照JB 4732—1995(2005年确认)进行应力分析和强度评定。结果表明计算方法合理,实际运行状况良好,可供工程设计参考。     

高压容器双锥环密封径向间隙的研究

针对高压容器双锥密封结构实际应用中泄漏事故,根据高压容器双锥密封结构密封机制,提出螺栓力、双锥环径向间隙及垫片应力在升压过程中皆存在一个拐点,此时的最小密封比压是导致双锥密封泄漏的主要因素。通过分析操作工况主螺栓载荷和主螺栓预紧力,推导出双锥密封结构操作工况回弹量和密封比压公式,求出双锥环与端盖支撑面刚产生尚未产生径向间隙的拐点压力和此时的最小密封比压;以最小密封比压为目标函数,并考虑双锥环屈服和失稳两项约束,求得高压容器双锥环密封最佳径向间隙范围,并建议GB150对径向间隙取值的修改。结果表明,双锥环密封泄漏与软垫选择、双锥环几何尺寸、双锥环初始径向间隙等有关,其中对密封性起关键作用是双锥环几何尺寸。     

大型双锥密封过程非线性数值分析

建立双锥密封结构的整体有限元分析模型,采用非线性接触算法对双锥密封过程进行了数值模拟,有限元结果与试验结果吻合较好,将有限元模型和分析方法应用于内压载荷作用下大型双锥密封过程数值模拟,分别得到预紧和操作工况下双锥环Mises等效应力和垫片应力分布,以及垫片应力、双锥环应变和径向间隙随预紧载荷和内压载荷的变化曲线。径向间隙若按g≥0.1?设计,双锥环材料不可避免会发生整体屈服,径向间隙若按g≤0.05?设计,加压过程中的密封性能得不到保证,推荐径向间隙按g=(0.075%~0.1%)D1。     

大直径双锥密封主要结构参数的研究

对封口内径为3 200 mm的大型氨合成塔双锥密封进行了结构设计.通过数值模拟,研究了双锥环锥角以及双锥环与平盖问的径向间隙对密封的影响,提出了大直径双锥密封有效性评判准则,得到了该双锥密封的最佳结构参数.依据该结构参数制造的某大型氨合成塔双锥密封结构自投入使用以来,运行良好.     

固定管板换热器N型管箱应力评定方法

当固定管板换热器采用N型管箱结构时,采用SW6. 0中的JB 4732算法可以计算校核筒体或管箱端部的总应力,但有时会出现压力载荷单独作用下筒体或管箱端部的总应力校核不通过的情况,导致筒体或管箱端部厚度比按照GB/T 151设计的更厚。根据一次结构法原理分析表明JB 4732算法存在着保守性,为此介绍了一次结构法和ASME管板设计方法,发现ASME管板设计方法与一次结构法是一致的,由ASME管板设计方法可以得到3种管板一次结构,而JB 4732算法采用的只是第1种一次结构。将这3种管板一次结构用在某换热器的有限元分析设计中,得到了不同的评价结果,选择其中最经济的设计方案,避免了筒体或管箱端部保守的设计。可为换热器结构优化设计提供一定的参考。     

双锥回转真空干燥机抽真空密封结构改进与应用分析

传统的双锥回转真空干燥机，结构形式简单，其抽真空管与筒体相对运动，抽真空管与筒体之间存在间隙，换产、清洗存在交叉污染风险，通过对污染源开展分析，对抽真空密封结构进行优化，解决交叉污染问题，确保产品质量，避免重复返工处理，提升烘干生产效率，节约生产成本。     

关于《钢制石油化工压力容器设计规定》中法兰设计的几个问题

1.85年版《设计规定》中有关法兰一章的修改 a.增加了法兰系数F、V、f的计算式。 b.增加了为适应平焊法兰结构(小锥颈)情况计算所需的F、V、f系数表。 c.增加了反向法兰的计算方法。 d.增加了筒体端部强度校核计算的具体公式。 e.修改了垫片强度校核(最小垫片宽度校核)的要求。     

一种新型石油管材高温高压三点弯压力釜设计

为模拟油井管及接头在深井中受到的高温、高压、拉伸/压缩等复杂工况,设计了一种新型石油管材高温高压三点弯压力釜装置。提出了依据爆破压力设计关键尺寸,再通过有限元法进行强度校核的设计模式。创新设计了釜体端部密封结构及三点弯导杆密封结构。对新设计的高温高压三点弯压力釜进行了油井管三点弯试验。试验结果表明:新型高温高压三点弯压力釜强度、刚度符合设计及使用要求,密封可靠,三点弯机构满足试验需求。得到结论:该设计有效地解决了高温高压环境石油管材施加弯曲载荷的难题。     

30万吨／年氨合成塔外壳的设计

１　前言氨合成塔是合成氨厂的关键设备，南化年产３０万吨合成氨设备中的氨合成塔采用的是新型高效大型的丹麦托普索塔。该塔内件由国外专利厂商提供，外壳由我厂设计、制造。　　２　设计参数与结构尺寸氨合成塔外壳是一种高温、高压设备，其技术特性如表１。表１设计压力１５．３　ＭＰａ设计温度　　　　３７０℃　　　（封头底部以上）４８５℃，４８５℃／５１０℃（封头底部以下）腐蚀裕度１．６ｍｍ工艺介质合成气氢分压１１．０ＭＰａ（绝压）　　如图１所示。设备顶部为筒体端部与圆形平盖之间采用大型螺栓紧固的双锥密封结构。筒…     

挤压造粒机筒体密封国产化改造初探

挤压造粒机是大庆炼化公司聚丙烯厂的心脏设备,筒体密封作为挤压造粒机的重要部件之一,其使用寿命直接影响到挤压造粒机的平稳连续运行.由于进口备件价格昂贵且供货周期较长,故对其进行了国产化改造工作.在改造过程中,针对筒体密封的工作参数,合理地设计了密封结构,选择了恰当的密封材料,并对密封参数进行精心计算和校核,通过现场实际使...     

可变间隙密封液压缸异质环结构活塞形变研究

间隙密封液压缸因响应速度快受到了广泛青睐,其最大的缺点是泄漏量较大。结合可变间隙密封液压缸原理设计了一种新型的异质环结构,利用活塞基体材料和异质环的材料弹性变形差异产生的径向变形凸起结构提升间隙密封液压缸密封性能。建立环形异质材料结构引起活塞弹性形变的数学模型,并对活塞-异质环模型进行数值仿真。基于等效夹杂原理(EIM)对异质环不同结构参数、分布参数和材料特性下的活塞径向形变量进行计算。结果表明,软质环形结构能使活塞表面产生凸起状变形,硬质材料的环形结构能使活塞表面产生凹陷变形;异质环的长度、厚度等参数能改变活塞径向的最大变形量和最大形变所在的位置;随着异质环埋布深度的增加,活塞的最大变形量会逐渐减小。合理设置异质环的结构和分布参数以及材料特性,能有效减小间隙密封液压缸活塞-缸筒间隙的大小,从而降低泄漏量。     

螺栓弹性模量对双锥密封影响的有限元数值分析及研究

本文运用有限元分析方法,对双锥密封系统的预紧工况及操作工况锥面密封比压进行模拟计算,并与国标(GB150)双锥密封设计要求进行比较。研究了双锥环预紧以及操作工况下锥面的密封比压分布以及双锥环内圆柱面径向位移变形,发现螺栓材料弹性模量对操作工况下双锥密封锥面密封比压有较大影响,螺栓材料的弹性模量越大,其预紧工况锥面比压不变,操作工况下锥面密封比压变大,其密封效果越好。     

卡箍式快开釜分析设计

介绍了两半环式卡箍快开釜的平盖、卡箍、筒体端部的设计方法,对采用GB 150.3附录C.7卡箍紧固结构的计算和有限元计算结果进行比较,两种计算方法的结果差距较大,各部件卡紧环根部环向截面第三、第四当量应力,按附录C.7计算值仅是有限元的51%~56%,原因是该截面剪切应力并非均匀分布,有约等于2的应力集中系数。卡箍、筒体端部卡紧环根部横截面第三、第四当量应力,按附录C.7计算值是有限元的1.41~1.96倍,原因是该处应力属三向受拉区,第三、第四当量应力远小于轴向应力,应校核其三向主应力之和小于4倍设计应力强度,防止脆性断裂。卡箍快开釜属疲劳容器,平盖、卡箍、筒体端部卡紧环根部均有较高的应力集中,应是圆弧过渡,其圆弧半径的确定是疲劳容器设计的重点之一,并研究了过渡圆弧半径对危险截面当量应力的影响,及过渡圆弧半径与应力集中系数的关系。     

基于变形补偿技术的斜轴泵柱塞密封结构研究

研究斜轴泵柱塞密封结构问题。柱塞缸筒副的间隙配合是影响斜轴泵容积效率的重要因素,利用薄壁金属在高压作用下的微小弹性变形,提出一种无活塞的新型柱塞密封结构,用于补偿密封间隙。运用有限元分析软件ANSYS和计算流体动力学软件FLUENT对密封结构进行流固耦合仿真,分析不同密封厚度在腔内交变压力作用下的径向变形,并与原活塞环结构的柱塞进行效率对比试验。结果表明,新型柱塞密封结构具有间隙自动补偿功能,能有效降低柱塞泄漏,改善偏心状态,提高斜轴泵的容积效率。     

水平井裸眼封隔器密封结构优化研究

针对水平井压缩式裸眼封隔器存在的密封性差、坐封力低、胶筒与井壁间存在间隙等问题,对其密封结构进行改进与优化,设计出一种凸球形隔环和凹球形胶筒组相结合的新型密封结构。运用 ABAQUS 软件模拟密封结构封隔器胶筒的坐封情况,获得胶筒组轴向接触压力的分布规律,并分析胶筒硬度和摩擦因数对接触压力的影响。结果表明：新型密封结构凸球形隔环在轴向压缩胶筒的同时也起径向压缩作用,提高了胶筒与井壁和中心管间的接触压力,增强了封隔器的密封性能;胶筒与井壁间的接触压力随着胶筒硬度和摩擦因数的增大而增大,但过大的摩擦因数会导致下胶筒接触压力明显减小,应选择硬度和摩擦因数合适的胶筒,从而保证封隔器的密封可靠性。     

基于密封性的真空管件在双锥真空干燥机上的设计应用

本文针对双锥真空干燥机在使用过程中存在“因物料过重使得双锥真空管管件变形造成密封效果差，小黑点或其它杂质通过密封进入筒体，对产品“造成污染”的问题，提出了基于密封性的真空管件的设计改进与应用。使用情况表明，改进后的结构设计使得小黑点问题彻底解决，也明显提高了真空度。     

新型线香机设计及间隙密封流场仿真分析

针对新型线香机在制香过程中缸筒活塞的间隙密封问题,在研究新型线香机制香的基础上,对新型线香机的密封性能进行了归纳,提出了该缸筒活塞装置泄流量的仿真研究,通过采用GAMBIT软件建立缸筒活塞的数学结构模型,利用Fluent模拟缸筒活塞的内部流动,对不同结构的间隙内部流场进行了仿真分析,得出了缸筒活塞间隙密封内压力场的流场分布图。研究结果表明,该缸筒活塞装置的内部流场的间隙密封的密封性能主要受间隙宽度的控制影响,随着压力、密封间隙的增大,泄漏量也随之增加,而缸筒与活塞之间的密封间隙最优化的宽度应控制在0.3 mm以下,可以通过减小密封间隙来减少泄漏量,该结果可对新型线香机的改进优化提供了方向。