当前课程知识点:化工工程制图 > 第6章 化工设备零部件简介 > 6.2 化工设备通用零部件 > 化工设备通用零部件
化工设备是指在化工产品生产过程中
完成合成 精馏 吸收 萃取 干燥 结晶 过滤等生产单元的装置
应用非常广泛
化工设备虽然尺寸大小不一
形状结构不同
内部结构形式多种多样
但它们都有一个被称作容器的外壳
容器是各种化工设备外部壳体的总称
根据化工设备在生产过程中的功能和结构特点
可分成四大类典型设备
即 贮罐 换热器 反应釜和塔设备
各种化工设备基本都是由压力容器外壳和功能内件所构成
通常内件结构各不相同 如图所示
塔内有栅板 喷淋装置 瓷环填料等
反应釜内有搅拌器 搅拌轴等
换热器内有换热管 折流板 管板等
但设备的容器外壳大多都是由圆柱形筒体或球形外壳及两端的封头构成
另外还有人(手)孔 支座 接管 液位计 法兰 视镜 补强圈等各种零部件
这些已经标准化 系列化的零部件
我们称其为化工设备通用零部件
化工设备通用零部件最基本的两个参数为公称直径和公称压力
公称直径用DN表示
公称压力用PN表示
这两个参数是化工设备通用零部件选型的主要依据
筒体是压力容器的主体结构
设备的公称直径是以容器圆筒直径表示
按内 外径分两个系列
一种是以内径为基准的压力容器公称直径
一种是以外径为基准的压力容器公称直径
筒体的直径和高度(或长度)是由工艺计算决定的
壁厚是由强度计算决定的
筒体直径设计计算后
须经圆整符合GB/T 9019-2015《压力容器公称直径》标准所规定的尺寸系列
一般来说 直径为300~13200 mm的筒体可由钢板卷焊而成
其公称直径为筒体的内径
当公称直径在1000 mm以下
每增加50 mm为一个直径档次
1000mm以上每增加100 mm为一个直径档次
对于直径小于500 mm的筒体
可以直接使用无缝钢管来作筒体
具体可以参照表中的数值进行选择
筒体较长时 可由多个筒节焊接组成 也可以用法兰连接组装
封头是设备的重要组成部分
它与筒体一起构成化工设备的壳体
封头与筒体有两种连接方式
一种是焊接 形成不可拆卸连接 焊接密封性好 强度高
如贮罐的筒体与封头
一种是用法兰连接 形成可拆卸连接 方便设备清洗 内件维修
如换热器的筒体与封头
常用封头有半球形 椭圆形 碟形 球冠形 锥形及平板等形式
国家标准GB/T 25198-2010《压力容器封头》
规定了钢制以及铝 钛 镍及镍合金制压力容器常用封头的型式与基本参数
以及封头的制造 检验与验收要求
常用封头的名称 断面形状 类型代号及型式参数关系可查阅该标准
为了避免焊接时应力叠加
很多封头都加了圆筒直边段
直边高度按如下原则确定
当封头直径小于等于2000 mm时
直边高度取25 mm
封头直径大于2000 mm时
直边高度取40 mm
在化工设备上应用最为广泛的主要是标准椭圆形封头
其长轴为短轴的2倍
法兰是法兰连接的主要零件
法兰连接是由一对法兰 密封垫片 螺栓 螺母 垫圈等零件组成的
一种可拆式连接
具有较好的连接强度和密封性
其密封是通过法兰密封面的设计和密封垫片来实现
化工设备常用的标准法兰有管法兰和压力容器法兰两种
标准法兰选型的主要参数是公称直径 公称压力和密封面形式
管法兰的公称直径为所连接管子的公称直径
压力容器法兰的公称直径为所连接筒体(或封头)的内径
管法兰用于设备上接管与外部管道或管道与管道的连接
现行的管法兰标准有两个
一个是化工行业标准
另一个是国家标准
我国特种设备安全技术规范
《固定式压力容器安全技术监察规程》中规定
钢制压力容器管法兰 垫片 紧固件的设计
应当参照行业标准HG/T 20592~20635-2009《钢制管法兰 垫片 紧固件》的规定
故化工设备上的管法兰设计选型时优先选用化工行业管法兰标准
该标准中
HG/T 20592~20614属PN系列(欧洲体系)标准
HG/T 20615~20635属Class系列(美洲体系)标准
PN系列管法兰公称压力等级包括PN2.5 PN6 PN10 PN16 PN25 PN40 PN63 PN100 PN160
九个等级
共规定了八种不同类型的管法兰和两种法兰盖
Class系列管法兰公称压力等级包括
Class150 Class300 Class600 Class900 Class1500 Class2500六个等级
常用的PN系列管法兰的密封面形式有突面
凹凸面 榫槽面 全平面和环连接面五种
通常突面和全平面密封的密封面为平面
常用于压力较低的场合
凹凸面密封的密封效果比平面密封好
榫槽面密封的密封效果比凹凸面密封好
但加工和更换较困难
环密封面常用于高压设备上
压力容器法兰主要用于以内径为公称直径的筒体
与封头或筒体与筒体的连接
压力容器法兰根据承载能力的不同
分为甲型平焊法兰 乙型平焊法兰和长颈对焊法兰
其密封面形式有平面型密封 凹凸面密封 榫槽面密封三种
其中 甲型平焊法兰只有平面型与凹凸面型
乙型平焊法兰与长颈对焊法兰则三种密封面形式都有
标准NB/T 47020~47027-2012《压力容器法兰 垫片 紧固件》
规定了压力容器法兰的分类 规格 材料及与垫片的匹配
按公称压力分为7个等级
即0.25 0.6 1.0 1.6 2.5 4.0 6.4 MPa
根据公称直径对应不同压力的适用范围
压力容器法兰的公称压力通常是以
Q345R材质法兰在200℃时的最大工作压力作为公称压力的基础
Q345R材质法兰在200℃时的最大工作压力作为公称压力的基础
故选用标准法兰时
所选法兰的工作温度应不低于该法兰在使用条件下的设计温度
法兰最大允许工作压力应不小于该法兰在使用条件下的计算压力
当法兰材质不同时 也要适当调整压力等级
设备上安装人孔或手孔是为了安装 拆卸 清洗和检修设备内部的构件
当设备直径小于或等于800mm时 应开设手孔
手孔大小应使工人带上手套并握有工具的手能方便地通过
标准化手孔的公称直径有DN150 DN250两种
当设备直径大于或等于900mm时 应开设人孔
人孔的形状有圆形和椭圆形两种
圆形人孔制造方便 应用较为广泛
椭圆形人孔制造较困难 但对壳体强度削弱较小
人孔的大小及位置 以工作人员进出设备方便为原则
其开孔尺寸应尽量小 以减少密封和减小开孔对壳体强度的削弱
HG/T 21514标准中规定
圆形人孔按公称直径有DN400 DN450 DN500和DN600四种型号
按公称压力从常压到6.3MPa分8个等级
椭圆形人孔的尺寸为450×350 mm
直径较大 压力较高的设备
一般选用DN450 mm人孔
严寒地区的室外设备或有较大内件进出人孔的设备
可选用DN500 mm或DN600 mm的人孔
在设备使用过程中需要经常开启的人孔
可选用快开式人孔
设备支座是用来支承设备重量和固定设备的位置
一般分为立式设备支座 卧式设备支座和球形容器支座三大类
在化工设备中常用的标准化支座有四种
耳式支座 鞍式支座 支承式支座和腿式支座
耳式支座适用于公称直径不大于4000mm的立式圆筒形容器
有A型 B型和C型三种类型
A型短臂用于不带保温层的设备
B型长臂和C型加长臂用于带保温层的设备
耳式支座被焊接在设备周围
一般均匀布置四个安装后使设备成悬挂状
小型设备也可安装两个或三个支座
鞍式支座是卧式设备中应用最广的一种支座
一般用两个鞍座支承
当设备过长超过两个支座允许的支承范围时应增加支座数目
鞍式支座有A型(轻型)和B型(重型)两种
每种类型又有F型(固定式)和S型(活动式)两种
F型和S型常配对使用
其区别在于地脚螺孔的形式
F型是圆形孔
S型是长圆形孔
当容器因温差膨胀或收缩时
S型活动式支座可以在基础座上滑动以调节两支座间的距离
支承式支座适用于公称直径DN800~4000mm
圆筒长度与公称直径之比≤5
且总高≤10m的立式圆筒形设备
支承式支座分为A B两种类型
A型由若干块钢板焊成
B型用钢管制作而成
一般安装4个支承式支座
小型设备可安装3个
腿式支座适用于公称直径DN300~2000mm
长径比较小
总高≤7m的容器
腿式支座分A型 B型和C型
腿式支座是将角钢 钢管或H型钢直接焊在容器筒体的外圆柱面上
在筒体与支腿之间可以设置加强垫板
也可以不设置加强垫板
视镜是用来观察设备内部的物料及其反应情况
标准NB/T 47017-2011《压力容器视镜》
规定了压力容器视镜的型式
基本参数 技术条件等
该标准适用于公称压力不大于2.5MPa 公称直径50~200mm
介质最高允许温度为250℃
最大急变温差为230℃的压力容器用视镜
视镜与容器的连接形式有两种如图所示
一种是视镜座外缘直接与容器的壳体或封头相焊
另一种是由视镜座 由配对管法兰 或法兰凸缘加持固定
液位计是用来观察设备内液面位置的装置
常用的有玻璃管液位计 玻璃板液位计 磁浮子液位计等
在化工设备图中通常用粗实线在接管口绘制“+”
并用细点划线连接起来简化表示液位计及其安装位置
化工设备上开孔较多
开孔会对壳体的强度有所削弱
在开孔较大的情况下需要进行开孔补强计算
来判断是否要对开孔进行补强
如需补强则按照计算所得的补强面积来选择补强圈
将其焊接在孔的周围
补强圈上有一个小螺纹孔
焊后通入压缩空气
以检查焊缝的气密性
JB/T 4736-2002《补强圈》
规定了补强圈的规格 尺寸和内侧坡口的形式
化工设备通用零部件的选型要严格按照标准的规定进行选择
因此要熟悉各种标准的适用范围
-1.1 工程制图的基本知识
--1.1 测验
-1.2 尺规绘图与计算机绘图
--1.2 测验
-2.1 投影基础知识
--2.1测验
-2.2 平面的投影
--平面的投影
--2.2 测验
-2.3 点、线、面的相对位置关系
--2.3 测验
-3.1 基本几何体的投影
--基本几何体的投影
--3.1测验
-3.2 立体表面的截交线
--立体表面的截交线
--3.2测验
-3.3 立体表面的相贯线
--立体表面的相贯线
--3.3 测验
-3.4 截交线及相贯线求解方法
-4.1 叠加型组合体画图
--叠加型组合体画图
--4.1 测验
-4.2 叠加型组合体读图
--叠加型组合体读图
--4.2 测验
-4.3 切割型组合体的画图和读图
--4.3 测验
-4.4 已知两个视图画第三个视图的方法
--4.4 测验
--4.4 讨论
-4.5 尺寸标注
--尺寸标注
-4.6 轴测图
--轴测图
--4.6 测验
-5.1 剖视概念
--剖视概念
--5.1测验
-5.2 全剖视画法
--全剖视画法
--5.2测验
-5.3 半剖视画法
--半剖视画法
--5.3 测验
-5.4 机件的表达方法
--5.4 课件
--5.4 讨论
-5.5 第三角画法
--第三角画法
--5.5 测验
-6.1 标准件
--标准件
--6.1 测验
-6.2 化工设备通用零部件
--6.2 测验
-7.1 化工设备图
--化工设备图
--7.1 测验
-7.2 焊接结构的表达
--焊接结构的表达
--7.2 测验
-8.1 化工设备图的绘制方法及步骤
--8.1 测验
-8.2 贮罐及换热器的表达方案和内容
--8.2 测试
-8.3 零件图的技术要求
--零件图的技术要求
--8.3 测试
-9.1 塔设备装配图的阅读方法
--9.1 测验
-10.1 方案流程图、物料流程图的内容与画法
--10.1 测验
-10.2 管道及仪表流程图的内容与画法
--10.2 测验
-10.3 设备布置图的绘制与阅读
--10.3 测验
-10.4 管道布置图
--管道布置图
--10.4 测验