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压力容器工作压力与设计规定

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:压力容器运行时的压力是通过压力表来测量的,压力表上所显示的压力值为表压力。工作压力 移动式压力容器在正常工作情况下,容器顶部可能达到的最高压力称为工作压力。3)GB 150—2011《压力容器》规定。实际上,对于这种工况,国内多取最高工作压力的1.15~1.3倍作为设计压力。当压力容器的设计文件没有给出最高允许工作压力时,则可以认为该容器的设计压力即是最高允许工作压力。

压力容器工作压力与设计规定

这里主要讨论压力容器工作介质的压力,即压力容器工作时所承受的主要载荷。压力容器运行时的压力是通过压力表来测量的,压力表上所显示的压力值为表压力。在各种压力容器的安全技术规范中,经常出现工作压力、最高工作压力和设计压力等概念,现将其定义分述如下。

除了《移动容规》中压力的概念以外,其他有关压力的概念参考GB 150—2011《压力容器》和TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》(以下简称《固定容规》)。

(1)工作压力 移动式压力容器在正常工作情况下,容器顶部可能达到的最高压力称为工作压力。公称工作压力,是指在基准温度(20℃)下,气瓶内压缩气体达到完全均匀状态时的限定压力。《移动容规》所指压力(包括工作压力、饱和蒸气压力等)除注明外均为表压力。

(2)等效压力 移动式压力容器的等效压力是指容器罐体所承受的在正常运输工况中由于介质惯性力载荷的作用而引起的压力。

(3)计算压力 计算压力是指在相应设计温度下,用以确定受压元件厚度的压力。计算压力的确定除应考虑设计压力以外,还应当考虑液柱静压力、等效压力等附加载荷的影响,对于真空绝热容器的内容器,还应当考虑夹层真空对内容器的影响。

(4)设计压力 由于考虑问题的角度不一样,不同安全技术规范对设计压力的选取原则可能会略有差异。

1)《移动容规》规定。移动容器设计压力指设定的容器顶部的最高压力。与相应的设计温度一起作为容器设计载荷条件。对于移动式压力容器,《移动容规》规定容器的设计压力应当大于或者等于以下任意工况中的最大值:

①充装、卸载工况的工作压力。

②设计温度下由介质的饱和蒸气压确定的工作压力。

③正常运输使用中,容器内采用不溶性气体保护时,由介质在设计温度下的饱和蒸气压与容器内顶部气相空间不相溶气体分压力之和确定的工作压力。

无保温或者保冷结构的充装液化气体介质容器的设计压力不得小于0.7MPa。

2)《固定容规》规定。固定容器的设计压力应略高于容器在使用过程中的最高工作压力。装有安全装置的容器,其设计压力不得小于安全装置的开启压力或爆破片的爆破压力。

《固定容规》对盛装液化气体容器的设计压力,根据不同情况做出以下三条具体规定:

①盛装临界温度≥50℃的液化气体的容器,如有可靠的保冷措施,其最高工作压力应为所盛装气体在可能达到的最高工作温度下的饱和蒸气压力;如无保冷措施,其最高工作压力不得低于50℃时的饱和蒸气压力。

②盛装临界温度>50℃的液化气体的容器,如有可靠的保冷措施,其最高工作压力不得低于试验实测的最高温度下的饱和蒸气压力;没有试验实测温度数据或没有保冷措施的容器,其最高工作压力不得低于所充装的介质在规定的最大充装量时,温度为50℃的气体压力。

③盛装混合液化石油气的容器,其50℃时的饱和蒸气压力低于异丁烷在50℃时的饱和蒸气压时,取50℃时异丁烷的饱和蒸气压力;如高于50℃时异丁烷的饱和蒸气压、小于或者等于丙烷50℃饱和蒸气压力,取50℃时丙烷的饱和蒸气压力;如高于50℃时丙烷的饱和蒸气压力,取50℃时丙烯的饱和蒸气压力;以上是无保冷设施的情况。当有保冷设施时,取相应可能达到的最高工作温度下异丁烷、丙烷及丙烯的饱和蒸气压力。

3)GB 150—2011《压力容器》(简称GB 150)规定。容器的设计压力,应略高于或等于最高工作压力。针对不同的情况,提出了如下几种确定设计压力的方法。(www.zuozong.com)

①当容器上装有安全泄放装置时,取安全泄放装置的整定压力(pz)或稍大于整定压力作为设计压力(即ppz)。

②当容器内为爆炸性介质时,容器的设计压力根据介质特性、爆炸前的瞬时压力,爆破膜的破坏压力以及爆破膜的排放面积与容器中气相容积之比等因素做特殊考虑。爆破膜的实际爆破压力与额定爆破压力之差,应在±5%范围之内。实际上,对于这种工况,国内多取最高工作压力的1.15~1.3倍作为设计压力。

③对装有液化气体的容器,如果具有可靠的保冷措施,应根据充装系数和工作条件下可能达到的最高温度确定设计压力。

④外压容器,应取不小于在正常工作过程中任何时间内可能产生的最大内外压差为设计压力。

⑤真空容器,按外压容器设计,当装有安全控制装置时,取最大内外压差的1.25倍或0.1MPa(1kgf/cm3)两者中的较小者为设计压力;当未装安全控制装置时,设计压力取0.1MPa(1kgf/cm3);对带有夹套的真空容器,按上述原则再加夹套内压力为设计压力。

(5)最高允许工作压力 最高允许工作压力,是在指定的相应温度下,容器顶部所允许承受的最大表压力(即不包括液体静压力)。该压力是根据容器各受压元件的有效厚度,考虑了该元件承受的所有载荷而计算得到的,且取最小值。当压力容器的设计文件没有给出最高允许工作压力时,则可以认为该容器的设计压力即是最高允许工作压力。

内压容器的最高允许工作压力,是指容器在正常工作过程中,其顶部可能出现的最高压力;外压容器的最高允许工作压力,是指容器在正常工作过程中,其顶部可能出现的最大内外压差。

(6)设计压力、最高允许工作压力、工作压力三者之间的关系 综前所述,设计压力是指设定的容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为容器设计载荷条件。

容器在正常工作情况下,其顶部可能达到的最高允许压力称为工作压力。对气瓶而言,公称工作压力是指在基准温度(20℃)下,气瓶内压缩气体达到完全均匀状态时的限定压力。

根据三者定义可以看出,工作压力是指在正常工作情况下,容器可以达到的最高压力;最高允许工作压力是指容器在指定温度下允许承受的最大压力,最高允许工作压力应不低于工作压力。

(7)移动式压力容器常用压力术语 在移动式压力容器的罐车标准和技术文件中,有关压力的常用术语有如下几种。

工作压力 在正常工作情况下,罐体顶部能达到的最高表压力,单位一般为MPa。

设计压力 设定的罐体顶部的最高表压力,与相应的设计温度一起作为罐体的设计载荷件,其值不低于工作压力,单位一般为MPa。

计算压力 在相应设计温度下,用以确定元件厚度的压力其中包括液柱静压力和动载荷等,单位一般为MPa。当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时,则可忽略液柱静压力。

等效压力 罐车在运行过程中,由于罐车惯性力的影响,罐内介质所产生的液体冲击压力。该压力等于液体惯性力除以罐体端面的投影面积。液体惯性力按相应工况的纵向力乘以载重与罐车总重的比值求得,单位一般为MPa。

封口真空度 有绝热层的罐车在抽真空结束且完成封口时,夹层在常温状态下的真空度,单位一般为Pa。

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