壓力容器安全聯(lián)鎖自動(dòng)快開門裝置的研制

1、《化工裝備技術(shù)》第25卷第l期2004年37壓力容器安全聯(lián)鎖自動(dòng)快開門裝置的研制龔曙光謝桂蘭(湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院CAE研究所)摘要在快開門蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將安全聯(lián)鎖裝置的研究納入到快開門蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，完成了一種安全聯(lián)鎖的自動(dòng)快開門裝置的研究和設(shè)計(jì)。闡述了安全聯(lián)鎖自動(dòng)快開門裝置工作的原理和過程，給出了該裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。關(guān)鍵詞快開門安全聯(lián)鎖壓力容器自動(dòng)1引言快開門式壓力容器已在化工、輕工、紡織、建材和醫(yī)藥等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，如消

2、毒鍋、蒸壓釜、硫化罐和蒸煮罐等，它們都具有同一個(gè)特點(diǎn)即要求在很短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉，甚至于有時(shí)容器的啟閉時(shí)間會(huì)直接影響到生產(chǎn)效率。另一方面，這些容器大都處在高溫、高壓、潮濕、腐蝕介質(zhì)環(huán)境下工作，對其操作不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生大的安全事故。鑒于該裝置產(chǎn)生事故的概率較大，勞動(dòng)部在1992年就該裝置專門頒發(fā)了一個(gè)9號(hào)文件，并將快開門安全聯(lián)鎖裝置的生產(chǎn)和管理納入到壓力容器監(jiān)察規(guī)程中進(jìn)行管理。目前快開門安全聯(lián)鎖裝置的研究已經(jīng)引起了科研院所、生產(chǎn)和使用單

3、位的高度重視，也出現(xiàn)了許多快開門安全聯(lián)鎖裝置的類型和專利。對于快開門蓋的結(jié)構(gòu)形式按其基本原理可分為卡箍式、齒嚙式、壓緊式、剖分環(huán)式和移動(dòng)式。安全聯(lián)鎖裝置按其原理來說可分為氣壓式、氣壓與油壓結(jié)合式、機(jī)電控制式[3等。由于安全聯(lián)鎖裝置目前國內(nèi)正處在開發(fā)、研制和試用階段，它們都具有一定的局限性，并且其研究大都是脫離快開門蓋進(jìn)行的，從而造成快開門蓋結(jié)構(gòu)與安全聯(lián)鎖裝置的脫節(jié)性。本文將在快開門蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將安全聯(lián)鎖裝置的研究納入到快開門蓋結(jié)

4、構(gòu)的設(shè)計(jì)中，完成了一種安全聯(lián)鎖的自動(dòng)快開門裝置的研究和設(shè)計(jì)。2原理及工作過程大多數(shù)快開式壓力容器都處于中、低壓環(huán)境下工作，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對高壓甚至超高壓快開門式壓力容器也提出了要求。在中、高壓環(huán)境中，快開門蓋以齒嚙式結(jié)構(gòu)較多，如圖1所示。它是在頂蓋法蘭和端部法蘭的圓周方向加工出均布的齒，通過將頂蓋法蘭旋轉(zhuǎn)某一角度，可實(shí)現(xiàn)頂蓋法蘭齒和端部法蘭齒之間的嚙合和錯(cuò)開。或者是在整體卡箍上加工出均布的齒，用卡箍來承擔(dān)工作介質(zhì)作用下頂蓋上的軸向

5、力口]。根據(jù)《快開門蓋式壓力容器安全管理規(guī)定》的要求，這些齒不能采用焊接結(jié)構(gòu)，快開門蓋的材料必須采用鍛件。因此在加工這些齒時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)不利的方面：一方面，這些齒的存在使得加工工藝變得復(fù)雜，特別是當(dāng)門蓋的尺寸大而重時(shí)，情況也許會(huì)更糟；另一方面，龔曙光，男，1964年l2月生，副教授，博士。湘潭市，411105?！痘ぱb備技術(shù)》第25卷第1期2004年39(2)壓力排放后，必須先打開安全聯(lián)鎖裝置，待壓力容器內(nèi)壓力降至為零時(shí)，方能進(jìn)行門蓋的開

6、啟動(dòng)作，否則無法開啟門蓋；(3)快開門未達(dá)到嚙合位置時(shí)，安全聯(lián)鎖裝置應(yīng)無法投入；安全聯(lián)鎖裝置投入后，快開門蓋應(yīng)不能轉(zhuǎn)動(dòng)。據(jù)此，本文作者在研發(fā)快開門蓋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合快開門蓋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，配置了相應(yīng)的安全聯(lián)鎖裝置，如圖3所示為安全聯(lián)鎖裝置的控制示意圖。圖3安全聯(lián)鎖裝置控制lo一控制箱ll一信號(hào)線l2一進(jìn)El閥門l3一物料進(jìn)Ell4一出El閥門l5一物料出Ell6一壓力與溫度檢測儀l7一軸向行程開關(guān)其具體的操作過程為：當(dāng)升壓時(shí)，徑向行程開關(guān)

7、5用來控制分塊卡箍的卡鎖情況，軸向行程開關(guān)17控制快開門蓋是否關(guān)閉，當(dāng)這兩組行程開關(guān)都到位時(shí)，表示快開門蓋已關(guān)閉和分塊卡箍已卡鎖。當(dāng)這個(gè)信號(hào)送到控制箱后，控制箱將發(fā)出下列控制信號(hào)：(1)切斷動(dòng)力源的電源，使電機(jī)不能工作；(2)關(guān)閉出口閥門；(3)打開進(jìn)口閥門，準(zhǔn)備進(jìn)入物料；(4)溫度和壓力檢測儀開始記錄容器內(nèi)的溫度和壓力情況。這些控制信號(hào)的發(fā)出按一定的順序進(jìn)行，并有相應(yīng)的延時(shí)控制。當(dāng)卸壓時(shí)，給進(jìn)口閥門發(fā)出關(guān)閉信號(hào)，打開出口閥門，溫度與壓

8、力檢測儀繼續(xù)監(jiān)測容器里的溫度和壓力變化。當(dāng)檢測出壓力為零，溫度達(dá)到常溫時(shí)，就會(huì)發(fā)送給控制箱一個(gè)信號(hào)，這時(shí)控制箱會(huì)發(fā)出下列控制信號(hào)：(1)切斷控制進(jìn)口閥門的電源，使其處于關(guān)閉狀態(tài)；(2)打開出口閥門；(3)給動(dòng)力源接通電源，為分塊卡箍做徑向移動(dòng)作好準(zhǔn)備，即為打開快開門蓋做準(zhǔn)備。由于該裝置采用了機(jī)電控制，有利于利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制?？刂葡錇橐粋€(gè)微型電腦，所有信號(hào)都要進(jìn)入微型電腦，通過對每個(gè)任務(wù)分析處理后，再發(fā)送出控制指令，以控制其對應(yīng)的電

9、器元件，從而實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖的目的。3結(jié)束語從上述的分析可知，該裝置原理簡單明了，結(jié)構(gòu)緊湊，制造費(fèi)用低，零件的加工精度下降。安全聯(lián)鎖裝置采用了微型電腦控制，整個(gè)快開門結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，目前整個(gè)快開門蓋結(jié)構(gòu)和安全聯(lián)鎖裝置已申請專利。參考文獻(xiàn)1鄭津洋快速開關(guān)蓋式壓力容器(一)化工裝備技術(shù)。l997。l8(1)：3O一382穆學(xué)戰(zhàn)，侯志。南三平硫化罐安全聯(lián)鎖裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)橡膠技術(shù)與裝備，1999，25(3)：51—52。473呂越操

10、快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖制動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)壓力容器。l993。10(4)：84—864姚建平KYL型壓力容器快開門安全聯(lián)鎖裝置功能的檢測中國鍋爐壓力容器安全。2000，l7(6)：l6一l7(收稿Et期：2003—06—2O)(上接第44頁)3戴俊鴻。閻國超。周正泓等高溫高壓設(shè)備瞬態(tài)密封分析的三維力學(xué)與傳熱學(xué)模型化工機(jī)械，1996，23(1)：3l～334楊強(qiáng)生，浦保榮高等傳熱學(xué)上海：上海交通大學(xué)出版社，20015冶金工業(yè)部合金鋼種手冊編寫