Abstract:Pressurevesselqualityassurancesystemreferstotheactuatorofproductinspectionandsupervisionintheprocessofproduction,mainlyincludingmaterial,design,qualityimprovement,pressuretest,andphysicalandchemicalinspection.Onlyimprovingthequalityassurancesystemofpressurevesselmanufacturingcancontinuouslyenhancethequalityofpressurevesselmanufacturing.Toachieveacertaineffectofthework,itneedsthecommoneffortofeachenterpriseandtherelevantdepartments,andestablishandperfectqualityassurancesystem.Thispapermainlydiscussesthepressurevesselmanufacturingqualityassurancesystemandapressurevesselmanufacturingqualitycontrolmeasures,etc.
关键词:压力容器;质量保证体系;质量控制
Keywords:pressurevessels;qualityassurancesystem;qualitycontrol
中图分类号:TH49文献标识码:A文章编号:1006-4311(2013)02-0047-02
0引言
压力容器是现在工业生产过程当中必不可少的一种承压设备,在人们的日常生活、科学研究以及工业生产的过程当中都广泛被应用,常使用在有毒、易爆和易燃的工况中,在腐蚀介质和一定的压力、温度条件下,能够使设备受到破坏和失效,导致事故的发生,引起中毒、火灾、爆炸和环境污染等问题,给人民和国家的生命财产安全造成巨大的损失。
1压力容器的概述
1.1概念所谓压力容器,指的就是盛装的液体或者是气体,是一种能够承载压力的设备,在电力、医药、化工和炼油等工业中都发挥着非常重要的作用,最高的工作压力范围等于或大于0.1MPa,容积与压力的乘机应当等于或者是高于标准的沸点、液点,设备的正常使用条件非常复杂,在运行、制造以及设计的过程当中,如果不能得到有效的质量保证,就很容易造成安全事故的发生,引起环境污染、中毒、火灾、爆炸等重大险情的发生。
1.2结构组织在压力容器的制造过程当中,必须要对工作的任务进行分组、分工和协调合作,建设有效的质量管理组织,任命质量管理工作的主要管理工程师,在质量管理的过程当中加强对质量检验人员的培训和资质管理,充分保证产品的质量。
2压力容器制造的质量保证体系
压力容器的质量保证体系指的就是在生产过程中对产品进行检验检查和监督的执行机构,主要包括从材料、图样、质量改进、压力试验、理化检验等方面的环节,只有不断健全完善压力容器制造的质量保证体系,才能使得压力容器产品的制作质量不断提高,一方面,需要保证工作人员的质量,质量保障责任人也就是工程质量管理的主要责任人,在自己的岗位上需要行使自己的岗位职责,严格把好产品生产的质量关,很多企业借用的是外单位人员的报岗制度,加强对责任人队伍的建设,严格把好质量关,是保证压力容器产品制造质量的关键所在,另外,也需要给予质量保证工程师在质量上的否决权,在当前的很多私营企业当中,不少企业都存在着企业领导决定质量的原则,导致质量保障工程师并不能够根据实际的情况对产品质量进行保障。要想真正做到使质量控制师取得一定的工作效果,就需要各个企业和相关部门的共同努力,建立健全质量保证体系,在压力容器生产资质的申请过程当中,严格检查和督促取证企业的实际运行情况,对能够影响到压力容器制造质量的相关环节要求加强控制,保证压力容器的生产制造质量。
3压力容器制造的质量控制
3.1原材料的质量控制压力容器能够被广泛应用到社会不同的行业当中,其工况恶劣且复杂,如易爆、易燃、剧毒、高腐蚀、疲劳载荷、高压、低温、高温等,这些恶劣的使用条件决定了其所用的原材料具有较多的种类,并且对其质量要求很高。根据压力容器所具有的这些特点,相关工作人员必须要从原材料的入厂检验着手,始终坚持所有零部件所使用原材料的可追踪性和可靠性。原材料在进厂之后,需要按照相关的订货协议对供货商所提供的证明书进行相关的质量复查,保证原材料的各项性能指标能够准确符合材料的供应标准,确定符合标准之后再对其进行入库的编号,建立原材料入库档案,并根据相关的标准规定为原材料打钢印,为了避免原材料出现锈蚀等现象,在打上钢印之后需要涂上一层防锈的涂料,之后对其进行合理摆放。
3.2制作过程的控制在压力容器的制作过程当中,加强对工艺的控制具有非常重要的作用,同简单的产品加工工艺相比较,压力容器的制造过程具有单台套多品种的特点,这就需要制造厂针对不同的压力容器编制不同的工艺文件,在制定出合理正确的工艺之后,在施工的过程当中要严格执行工艺流程,完成每个工序之后,检验员和操作者在工艺流程上要进行签字认可。
3.3焊接质量的控制在很大程度上,焊接的质量会直接关系到压力容器的使用寿命和安全,严格控制好焊接的质量是压力容器保证制作质量的关键所在,首先,必须要建立起焊接材料发放、回收、保管等的制度,保证所购进的材料能够有产品合格证和质量证明书,经过验收和检查之后,才能按照相关的要求对其进行入库登记。要求从事压力容器工业生产的焊工必须要持证上岗,在证件有效期内承担符合证件规定类别的焊接工作。
3.4无损检测质量控制无损检测也被称作探伤,压力容器在制造的过程当中常常会用到探伤的方法,主要包括渗透、磁粉、超声以及射线几种形式,在进行无损检测时,首先必须要明确设计要求的合格标准以及探伤的方法,分析看该方法是否可以执行,也可以根据图纸的具体要求来实行探伤的方法,另外,在进行无损检测时,实践经验会显得非常重要,不同的人利用同一个机器进行操作,所得到的结果可能就会不同,那些经验较为丰富的工作人员所得出的正确率往往会很高。探伤仪器的质量如何对于探伤的结果也能够产生很大的影响,使用质量不合格的仪器就很容易会造成误判。
3.5焊后的热处理控制压力容器在制造的过程当中往往会需要进行相应的热处理操作,在进行热处理操作时,必须要注意控制降温、保温和升温三个阶段的温度和速度,为了可以保证能够达到热处理的预期效果,就应当对热处理的工艺进行正确的编制,对关键的工艺参数作出较为严格明确的限制,严格执行热处理的工艺规范要求,做好记录凭证,并对热处理的仪表进行定期的检查。
4结语
压力容器制造的质量主要包括安装质量、制造质量以及设计的质量,但影响最为关键的就是制造质量,为了能够尽量降低企业的生产成本,使质量管理体系能够更加系统化和科学化,生产出符合国家标准和设计要求的相关产品,就需要建立起符合本单位生产要求的压力容器制造质量管理体系,建立健全压力容器的质量保证体系,改变传统的管理方式,由传统的管结果转变为现在的管过程,把好产品的质量关,避免产生不合格产品,严格控制影响压力容器制造的生产环节,确保压力容器的制造质量。
参考文献:
[1]叶玉芬.改善SA387Gr11CL1(H)钢焊缝低温冲击韧性的试验研究[A].中国机械工程学会压力容器制造委员会2011年年会暨技术交流会论文集[C].2011.
[2]蒲亨前,陈泽盘.锅炉压力容器焊接质量控制系统的建立与质量控制[A].中西南十省区(市)焊接学会联合会第九届年会论文集[C].2008.
[3]周礼新,陈学坤.低温真空粉末绝热贮槽的焊接工艺研究[A].中西南十省区(市)焊接学会联合会第九届年会论文集[C].2008.
[4]飞,王建涛,陈育海.H_2S浓缩塔用SA203GrD钢的焊接[A].陕西省焊接学术会议论文集[C].2008.
[5]纪华亭,宋军.国内建筑钢结构、压力容器、管道、桥梁工程焊评对比与分析[A].全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C].2011.
关键词:压力容器;蒸汽爆炸;现象研究;进展介绍
压力容器在现代社会中应用广泛,涉及化工、能源、石油等行业,因装载的物料不同,其实际使用危险种类较多。蒸汽爆炸是一种发生于压力容器内部的物理爆炸形式,自从相关人员于1957年首次发现沸腾液体蒸汽膨胀爆炸后,即围绕蒸汽爆炸展开了一系列的研究,包括现场模拟实验、理论计算等,并取得了相应的成绩。由于,蒸汽爆炸过程较为复杂且剧烈,现阶段的蒸汽爆炸分析模型仍较为粗糙。因此,通过分析蒸汽爆炸研究进展,探索进一步研究方向,对于促进蒸汽爆炸研究发展意义重大。
一、蒸汽爆炸基本机理分析
BLEVE(BoilingLiquidExpandingVaporExplosion)直译为“沸腾液体急速扩展为蒸汽引发爆发”,简称蒸汽爆炸。这一概念来源于一起由甲醛和苯酚制取酚醛树脂的反应器爆炸事故,事故分析时将此次事故定义为蒸汽爆炸。随着后续的调查、研究不断深入,参与研究的学者不断补充、完善蒸汽爆炸内容,并且该定义仍存在被进一步完善的可能。
美国化学过程安全中心给出的蒸汽爆炸定义为:大量承压的过热液体,在某种泄压因素的影响下,压力突然降至大气压引发的爆炸。泄压因素具体包括撞击、受火、腐蚀、内部过热等;Cunningham和BirkAM认为蒸汽爆炸现象,是因装有压缩液化气体的压力容器发生灾难性失效现代,导致的沸腾液体及膨胀气体的爆炸性释放现象。BirkAM等研究人员,曾于2006~2007年进行了一系列的丙烷储罐在受火加热条件下的蒸汽爆炸研究,并提出了蒸汽爆炸两阶段机理。ManuCC等研究人员,于2009年利用三位有限元相关知识,对丙烷储罐的受火爆破过程进行了分析。VenartJ与俞昌铭针对蒸汽爆炸,给出以下定义:气液容器在高压饱和状态下,受手中原因影响,导致容器内部液体段时间内发生气化膨胀,使容器内部压力上升,产生爆炸。并针对容器内部气相空间存在小孔的蒸汽爆炸现象,进行了深入探讨,最终形成了沸腾液体压缩气泡爆炸理论,即BLCBE(BoilingLiquidCollapasedBubbleExplosion)。
部分学者认为蒸汽爆炸,仅发生于容器气相空间出现泄漏的情况。McdevittC等研究人员,于1988年经过多次的蒸汽爆炸实验,验证了容器液相泄漏发生爆炸的可能性。
二、蒸汽爆炸压力
压力容器发生蒸汽爆炸的过程极为复杂,多种物性参数在短时间内,会发生多种变化,严重限制了理论研究的有效进行。在蒸汽爆炸研究过程中,部分工业较为发达的国家,为研究蒸汽爆炸特性,投入量大量资源进行模拟实验研究,期望通过重复试验,探明爆炸过程中介质经历的复杂的物理变化,并获取相关实验数据,以建立爆炸模型,分析爆咋事故机理。
(一)试验测量
北川彻三等科研人员,在1972年的试验中,选用了一个容积15L,高220.0mm,直径300.0mm的竖式圆筒压力容器注满水,并在其上盖部门安置一个直径为71.0mm的铝质破裂板。试验过程如下,首先对容器进行加热处理,当水温加热至100.0℃时,容器发生蒸汽爆炸,破裂板被内部压力顶破。容器内部压力在破裂板损坏时有所下降,经过5s左右,内部压力再次上升。发生蒸汽爆炸时的压力峰值与初始压力相比,前者约为后者的2.5倍。
VenartJ等科研人员,于1993年利用R11制冷剂,进行了相应的蒸汽爆炸试验。实验过程如下,首先在实验容器炔砍渥70.0%左右的R11液体,然后使用外部加热能源对容器进行加热,并加压至770.0kPa左右。此时试验容器在气相区域出现喷射小口,导致容器内部压力下降35kPa左右。实验人员利用丙烷火焰喷嘴在容器表面人工制造了一个10.0mm长的裂纹,经约200μs后,容器发生蒸汽爆炸。最大峰值测定约为175.0kPa.
VenartJ和Ramier等研究人员,于2000年针对水介质在过热条件下的蒸汽爆炸现象进行试验探究。通过对比多次试验数据,总结出容器内部压力在爆炸过程中的一般变化趋势,即在0.1s左右的时间内,由于爆炸引起的压力峰值可达到2~3倍的初始压力数值。
StawczykJ于2003年,围绕盛装有丙烷的压力容器,进行了一系列的蒸汽爆炸试验,并相应记录了爆炸压力及温度等内容。数据表明,容器内部压力在爆炸过程中,共出现三个压力峰值,升压时间约为0.5s,最大压力约为失效压力的3.0倍。
针对压力容器蒸汽爆炸特点,在压力容器实际安全管理工作中,对于压力容器的日常养护维修有着较高的要求。如所有压力容器设备均应依据国家相关规定定期进行安全检查,具体规定如下:安全状况等级属于1~2级的压力容器,至少每6年进行一次安全检查;安全状况等级属于3级的压力容器,至少每3年进行一次安全检查;安全状况等级属于4级的压力容器,安全检查周期有相关机构确定。
上述BLEVE试验,多数试验的讨论重点在于,火灾条件下,承装液化石油气的压力容器,发生热源持续流入时的BLEVE情况。
(二)理论计算
俞昌铭、VenartJ、YuCM、林文胜、马小茜、王海荣、徐书根等人先后利用不同的理论,针对BLEVE现象进行了建模分析,普遍由容器裂缝作为切入点,分析爆炸过程中各项物性参数的变化情况。
(三)BLEVE现象压力特点分析
压力容器气象区间或液相区间,存在泄漏破口,在一定条件下,就会发生BLEVE现象。而BLEVE现象发生的关键就在于,容器内部是否能顺利发生一系列的降压及液体容积沸腾变化。
通过现场模拟试验和物性参数理论分析,可得如发生BLEVE现象,容器内部必将经历压力先降后升的过程,且峰值压力与初始压力相比,会得到3倍以内的提升,升压时间短暂,约为ms级。
三、BLEVE现象研究中存在的问题分析
就目前的BLEVE现象研究而言,可得出BLEVE压力变化一般规律、BLEVE现象成因以及BLEVE现象一般过程规律等内容,但仍存在问题尚未得到解决,具体内容如下:
一,当前BLEVE现象的研究对象多为单一组分物质,在混合物料BLEVE现象研究方面,并未进行深入的研究。并且,针对BLEVE现象缺少相应的发生判断依据,并不能由研究结果形成相应的缺陷评定体系。
二,当前BLEVE现象理论分析模型过于粗糙,多是一、二维分析模型。针对某些BLEVE现象,只有通过建立三维模型,才能保障理论分析的真实性和准确性。
三,目前BLEVE现象研究条件较为固定,缺乏代表性。
结语:
综上所述,关于BLEVE现象的研究,经过多位科研人员长时间的探索,已经可以得出BLEVE压力变化一般规律、BLEVE现象成因以及BLEVE现象一般过程规律等内容,但对于BLEVE的分析仍比较粗糙。下一步BLEVE的研究重点,可放于耦合研究及多物理场方面,以促进对BLEVE现象的研究发展。
参考文献
[1]徐书根,王威强.压力容器蒸气爆炸现象研究进展[J].化工机械,2011(06).
[2]沈华民.北川彻三“平衡破坏型蒸气爆炸”理论的热力学分析与讨论(一)[J].中氮肥,2015(04).
关键词:静止型动态无功补偿装置,电能质量,仿真,控制
1.银城铺变电站概况
110kV银城铺变电站现有3个电压等级,分别为110kV、35kV、10kV,现运行两台40MVA有载调压变压器。最大负荷80MW。现有35kV出线4回,现有10kV出线17回。110kV为双母线带旁路接线方式;35kV为单母线分段接线方式,10kV为单母线分段接线方式。现有10kV无功补偿装置2组,总容量为12000kVAR。短路容量:110kV最大2041MVA、最小839MVA;35kV最大573MVA、最小298MVA。
2.35kV侧电能质量数据分析
为确定MCR型SVC装置研究与应用的方案,2010年9月对银城铺35kV两段母线进行了电能质量测试。测量的指标主要为电压总谐波畸变率、电压闪变、功率因数、无功波动、电压偏差率和谐波电流。通过对实际测量数据的分析,银城铺变电站35kV的4号母线存在的主要电能质量问题为:
1)功率因数偏低,仅为0.899(不投10kV电容器时)。
2)电压总谐波畸变率超标,如下表:
3)电压闪变超标,如下表:
4)谐波以3次、5次谐波为主。
3.MCR型SVC设计方案
通过实测电能质量数据和对其进行的分析,确定补偿方案的设计目标为:不投10kV电容器时功率因数补偿至0.97~0.99;消除母线上的电压畸变和闪变,滤除35kV母线3次、5次谐波;通过调节MCR可以将电压稳定在35kV~36.8kV范围之内。
3.1一次设备接线方式
在35kV的4号母线上设计安装FC+MCR型静止型动态无功补偿及谐波滤波装置(SVC),其中FC分为两组,兼做滤波器使用,分别配置为3、5次谐波滤波器。
磁阀式可控电抗器(MCR)采用角形连接,滤波器由滤波电容器和滤波电抗器组成,其控制策略是以稳定35kV母线无功为主要目的,并对电压波动进行修正,采用闭环控制。通过PT检测母线电压,CT检测母线电流,通过控制器计算系统此刻的无功功率值,再根据检测到的母线电压,计算在限定的电压范围内补偿所需的无功功率。通过对MCR晶闸管开通角度的调节,满足稳定系统无功的主要目的。采用闭环控制可以实现快速响应和精确调节,使SVC达到最优的补偿效果。
3.235kV母线补偿容量的计算
35kV侧负荷基波无功补偿量计算,按未投入10kV电容器时功率因数计算。
(1)
式中,P为平均有功功率;为自然功率因数;为补偿后达到的功率因数。计算时由实测值,a1取0.899,a2取0.99,则MVar,考虑到适当余度,补偿设计补偿容量可取21-24MVar。
3.3滤波支路设计
在滤波器设计中,一般不将其设计到真正谐振状态,在整定值时,可将支路的电容变化率分别为1.07%(H3)和2.2%(H5);偏离调谐点范围为0.5%(H3)和1.1%(H5),且滤波支路在设计时考虑了在调谐点谐波频率±2.5%范围内偏移时,均能达到滤波的要求例如:3次滤波器调谐值一般设计为2.985次滤波器设计值一般为4.95,设计滤波器时还要考虑品质因数,这个参数主要是衡量滤波效果;虽然理论上越大越好,但是品质因数过大,系统容易失谐,因此一般单调谐滤波器品质因数为15―45。滤波器主要参数如下表:FC部分全部投入后总设计容量18000kVar,总的基波容量为12000kVar。
3.4磁控电抗器及其控制器设计
磁控电抗器由箱壳、器身、散热片、油枕以及出线套管等组成,其可控硅箱与电抗器本体可置于同一箱体的方式。磁控电抗器设计额定容量为12000kvar。一次接线图如下:
4.效果分析
通过对银城铺变电站35kV母线设计以MCR为主体的SVC无功补偿装置,能够成功地解决目前存在的电能质量问题,提高系统的电压稳定性,其效果主要表现在以下几个方面:
1)功率因数:35kV母线的平均功率因数在0.97以上。
2)谐波:35kV母线各相3、5次谐波电流均明显减小。
3)无功功率:35kV母线系统无功功率因SVC装置的大幅度波动变得非常平稳。
4)动态响应:设计的MCR型SVC装置在负荷发生变化的情况下,MCR能在1~2个周波内响应,并达到稳定。
5)电压偏差率:设计的MCR型SVC装置根据仿真分析,电压合格率均为100%。
另外,从经济效益上讲,设计的SVC装置还对减小电压降落损耗、降低电网线损、抑制闪变、提高电网供电能力和延长变电站电力设备使用寿命等方面发挥了重要作用。
参考文献:
[1]陈伯超.新型可控饱和电抗器理论及应用.武汉:武汉水利电力大学出版社,1999.20~66
[2]徐俊起.新型静止无功发生器的研究:[硕士学位论文].成都:西南交通大学,2003
磁控电抗器由箱壳、器身、散热片、油枕以及出线套管等组成,其可控硅箱与电抗器本体可置于同一箱体的方式。磁控电抗器设计额定容量为12000kvar。一次接线图如下:
4.效果分析
通过对银城铺变电站35kV母线设计以MCR为主体的SVC无功补偿装置,能够成功地解决目前存在的电能质量问题,提高系统的电压稳定性,其效果主要表现在以下几个方面:
1)功率因数:35kV母线的平均功率因数在0.97以上。
2)谐波:35kV母线各相3、5次谐波电流均明显减小。
3)无功功率:35kV母线系统无功功率因SVC装置的大幅度波动变得非常平稳。
4)动态响应:设计的MCR型SVC装置在负荷发生变化的情况下,MCR能在1~2个周波内响应,并达到稳定。
5)电压偏差率:设计的MCR型SVC装置根据仿真分析,电压合格率均为100%。
另外,从经济效益上讲,设计的SVC装置还对减小电压降落损耗、降低电网线损、抑制闪变、提高电网供电能力和延长变电站电力设备使用寿命等方面发挥了重要作用。
参考文献:
[1]陈伯超.新型可控饱和电抗器理论及应用.武汉:武汉水利电力大学出版社,1999.20~66
[2]徐俊起.新型静止无功发生器的研究:[硕士学位论文].成都:西南交通大学,2003
磁控电抗器由箱壳、器身、散热片、油枕以及出线套管等组成,其可控硅箱与电抗器本体可置于同一箱体的方式。磁控电抗器设计额定容量为12000kvar。一次接线图如下:
4.效果分析
通过对银城铺变电站35kV母线设计以MCR为主体的SVC无功补偿装置,能够成功地解决目前存在的电能质量问题,提高系统的电压稳定性,其效果主要表现在以下几个方面:
1)功率因数:35kV母线的平均功率因数在0.97以上。
2)谐波:35kV母线各相3、5次谐波电流均明显减小。
3)无功功率:35kV母线系统无功功率因SVC装置的大幅度波动变得非常平稳。
4)动态响应:设计的MCR型SVC装置在负荷发生变化的情况下,MCR能在1~2个周波内响应,并达到稳定。
5)电压偏差率:设计的MCR型SVC装置根据仿真分析,电压合格率均为100%。
另外,从经济效益上讲,设计的SVC装置还对减小电压降落损耗、降低电网线损、抑制闪变、提高电网供电能力和延长变电站电力设备使用寿命等方面发挥了重要作用。
参考文献:
[1]陈伯超.新型可控饱和电抗器理论及应用.武汉:武汉水利电力大学出版社,1999.20~66