壓力容器夾層真空效率提升應(yīng)用范文

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摘要：簡要說明低溫壓力容器夾層空間的構(gòu)成，介紹了低溫產(chǎn)品夾層真空的指標(biāo)性能及夾層除氣處理方法，并結(jié)合公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與特性開發(fā)新技術(shù)、新工藝，通過試驗證明該項目取得的成效，從而提高了產(chǎn)品真空質(zhì)量，加快了產(chǎn)品制作效率。

關(guān)鍵詞：壓力容器；新技術(shù)；新工藝；真空質(zhì)量；制作效率

引言

低溫液體運輸車、低溫貯罐、低溫罐箱是我公司的主要產(chǎn)品，其中低溫容器夾層真空效率是影響容器性能使用最重要的指標(biāo)之一，因此夾層除氣處理是壓力容器非常關(guān)鍵的工序。目前，國內(nèi)大多數(shù)壓力容器企業(yè)對夾層真空除氣處理工藝都較為復(fù)雜、保守且多樣化，制作周期長且效率低。如何提高產(chǎn)品質(zhì)量，加快產(chǎn)品制作效率成了技術(shù)人員首要攻堅的難題？近年來，隨著自動化技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的機械制造業(yè)在對產(chǎn)品制作的工藝上融入了自動化控制技術(shù)，使復(fù)雜的制造工藝達(dá)到安全、可靠、穩(wěn)定的運行水平，從而提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。為此技術(shù)人員結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與特點，一方面對現(xiàn)有工藝進(jìn)行改進(jìn)，另一方面成功將抽真空工藝融入到自動化控制系統(tǒng)，并通過產(chǎn)品試驗取得了非常好的成效，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量和制作效率。

1罐體夾層基本結(jié)構(gòu)

1.1夾層組成

夾層是由內(nèi)容器與外殼之間形成的密閉空間，內(nèi)容器為不銹鋼材料，外殼一般為碳鋼材料或不銹鋼材料。外殼上裝有抽真空閥門、測量夾層真空的規(guī)管和規(guī)管閥門、吸附劑裝置及防爆裝置。

1.2真空絕熱夾層

采用真空絕熱方式，真空絕熱是在夾層內(nèi)部填充或不填充絕熱材料，并抽成真空的絕熱方式。絕熱材料一般為粉末、纖維紙、多層及多層內(nèi)放置多屏等材料。

2夾層處理工藝

2.1處理目的

產(chǎn)品入烘箱后，采取內(nèi)外加熱、熱氮氣循環(huán)置換和抽真空的方式給夾層空間進(jìn)行除氣處理，經(jīng)過處理后的產(chǎn)品，夾層真空度、漏放氣速率均符合GB/T18443—2010等標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2工藝流程

罐體套裝完后→入烘箱做內(nèi)、外加熱→抽真空→熱氮氣循環(huán)置換（包含充氮、置換靜置）→夾層氦檢→抽高真空及內(nèi)外加熱→高抽完成后出烘房→夾層漏放氣速率測量。

2.3配套設(shè)施

配套設(shè)施包括氮氣貯罐、氮氣加熱爐、抽真空機組（分低抽機組和高抽機組）、抽真空冷卻機組、低溫容器、燃燒器加熱系統(tǒng)、隔熱烘房等。

2.4夾層處理工藝

附圖低溫產(chǎn)品進(jìn)入加熱烘房后，夾層除氣處理工藝流程附圖。

3研究置換技術(shù)方案

3.1以往置換方案

1）產(chǎn)品夾層按指定次數(shù)置換處理，不分容積大小。

2）規(guī)定每一次置換的時間，按時間控制各節(jié)點工序。

3）手動操作閥門、機組設(shè)備、充氮氣、加熱等環(huán)節(jié)。

4）抽真空、氮氣加熱機組按經(jīng)驗、按時間操作啟動。

5）烘房底部采取電熱絲加熱產(chǎn)品外殼，未做內(nèi)加熱。

3.2存在的問題

1）人工手動操作不方便；

2）易誤操作造成設(shè)備損壞；

3）產(chǎn)品夾層置換效果差、能耗高；

4）抽真空周期長、產(chǎn)品制作效率低；

5）人工投入量大。

3.3確定新方案

針對以上問題，技術(shù)人員通過查閱大量的資料，經(jīng)過多次的生產(chǎn)試驗，提出了新的技術(shù)和工藝。具體如下：

1）由1臺主機電腦控制所有抽真空和加熱工序操作，顯示屏中設(shè)置參數(shù)控制每道工序的運行，顯示屏中可清晰看到工藝流程圖、工藝運行圖、數(shù)據(jù)采樣圖、運行曲線圖、故障報警表等圖像。

2）采用露點儀測量每一次置換的夾層氣體分子的干濕度數(shù)據(jù)，并將每一次置換結(jié)束后的真空度數(shù)據(jù)都進(jìn)行延時采樣，結(jié)合每一次測量和采樣的數(shù)據(jù)適時調(diào)整置換時間和次數(shù)。

3）以置換次數(shù)的增加依次縮短抽真空時間，依次加長氮氣靜置時間，并將氮氣溫度控制到120～150℃以內(nèi)。

4）采取2種置換方式：①以時間置換產(chǎn)品夾層；②以壓力值來置換產(chǎn)品夾層。2種方式可根據(jù)產(chǎn)品延時采樣值相互切換運行。

5）采取內(nèi)外加熱方式，將電加熱改成天然氣加熱，利用風(fēng)機將循環(huán)熱風(fēng)送入烘房內(nèi)部使罐體均勻受熱，并將烘房溫度由原先的100℃提高到150～180℃，內(nèi)容器溫度控制在150～180℃。

4產(chǎn)品試驗

4.1選2臺產(chǎn)品做試驗

圖號為BDCU53D-13-262、BDCU53D-13-264。

4.2試驗條件

1）2臺產(chǎn)品試驗保持同步進(jìn)行，選用同種材質(zhì)完成套膽前的全部工序。

2）2臺產(chǎn)品漏率均＜1×10-9Pa•m3/s。

3）環(huán)境溫度為22℃，相對濕度67%，大氣壓為101.421kPa。

4.3數(shù)據(jù)處理

真空夾層漏放氣速率由式(1)計算：Q=(P1-P2)VK/t（1）式中：Q為低溫絕熱壓力容器漏放氣速率，Pa•m3/s；P1為容器封結(jié)時夾層真空度，Pa；P2為靜置時間t后的夾層真空度，Pa；t為靜止時間，s；V為管路真空夾層容積，m3；K為夾層容積的修正系數(shù)，真空絕熱容器K=1，真空多層絕熱管路K=0.9，真空粉末絕熱容器K=0.6。

4.4檢驗依據(jù)

GB18442—2011《低溫絕熱壓力容器》，GB18443.2—2010《低溫絕熱壓力容器試驗方法-真空度測量》，GB18443.4—2010《低溫絕熱壓力容器試驗方法-漏放氣率測量》。

4.5試驗結(jié)果

4.5.1產(chǎn)品效率

產(chǎn)品夾層置換時間由原來固定的120h降低到了72h，高抽時間由原來的30h降低到了24h；單臺產(chǎn)品能耗節(jié)約了4500元左右。

4.5.2產(chǎn)品質(zhì)量

采取新方案處理的產(chǎn)品，夾層封結(jié)真空度和漏放氣速率明顯好于舊方案處理的產(chǎn)品。

5結(jié)語

通過該項目的開發(fā)和應(yīng)用，提高了產(chǎn)品真空質(zhì)量，加快了產(chǎn)品制作效率，減少了產(chǎn)品運行能耗，降低了產(chǎn)品制作成本，設(shè)備的安全操作性能得到了提高，抽真空工藝得到了簡化和規(guī)范。實現(xiàn)了對產(chǎn)品抽真空工序的自動化控制操作，尤其在無人在崗的情況下，依然可以安全、穩(wěn)定、可靠的運行完成每一道工序，減少了人工投入量，為產(chǎn)品夾層抽真空工序取得了絕對優(yōu)勢。

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作者：江偉 單位：江西制氧機有限公司