在役制氢吸附器安全性能分析研究

发布时间：2017-04-24 17:41

  本文关键词：在役制氢吸附器安全性能分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：制氢吸附器是一种比较典型的承受疲劳载荷的压力容器,是炼油、化工、冶金等行业中常见的重要设备,因其承受复杂交替载荷和吸附介质的易燃易爆性,制氢吸附器是一类事故发生率高的易疲劳压力容器。基于对制氢吸附器的可靠性、安全性和疲劳寿命研究提出的高要求,本文主要研究某石化企业PSA装置制氢工艺中的10台制氢吸附器,考虑其投用至今己近10年,循环次数已接近原始设计寿命(3×105次循环),对在役制氢吸附器进行理论应力分析、实际应力水平测量、安全评定和疲劳寿命估算,确定其危险受载区域,为其延长使用寿命,降低生产运行成本,提高生产经济效益,防止安全事故的发生具有重要的现实意义。 本文应用有限元分析软件ANSYS对制氢吸附器进行数值模拟计算,发现制氢吸附器应力较大的区域分布在上接管区、裙座过渡区和下接管区,通过对制氢吸附器贴应变片的方式进行实际应力水平测量和验证,发现制氢吸附器的危险截面位于下接管与封头过渡处的内拐角处,并对在役制氢吸附器进行安全评定和疲劳寿命估算,在满足疲劳强度条件下,经疲劳寿命校核获得了满足6×105次的循环要求、该设备可继续使用10年的研究成果。同时,本文分析了内表面存在的裂纹对在役制氢吸附器疲劳寿命的影响,一处深约2mm,长约8mm的半椭圆表面裂纹存在于在役制氢吸附器下接管与封头过渡处的内拐角部位,按GB/T19624-2004进行含裂纹条件疲劳评定计算,得出了4.5年后设备将可能失效的研究结果,因此提出了每4年进行一次全面检验的建议,以确保设备安全运行。
【关键词】：在役制氢吸附器 数值模拟 安全性能 疲劳寿命
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH49
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题提出的背景10-11
• 1.2 课题研究的目的和意义11
• 1.3 课题研究现状及趋势11-17
• 1.3.1 吸附制氢技术及其关键设备介绍11-12
• 1.3.2 制氢吸附器设计制造环节相关规定要求12-13
• 1.3.3 合于使用评价的意义和应用13
• 1.3.4 应力分析发展概况13-14
• 1.3.5 疲劳评定发展概况14-15
• 1.3.6 设计分析理论的现状15-17
• 1.4 课题研究内容及技术路线17-19
• 1.4.1 研究内容17
• 1.4.2 技术路线17-19
• 第2章 吸附器应力分析19-36
• 2.1 吸附器概况19-20
• 2.1.1 变压吸附概论19-20
• 2.1.2 吸附器的概况20
• 2.2 建模20-24
• 2.2.1 实体建模20-21
• 2.2.2 有限元模型21-24
• 2.3 约束与载荷24-26
• 2.3.1 约束24
• 2.3.2 载荷24-26
• 2.4 有限元分析计算结果26-35
• 2.4.1 各关键截面在设计压力1.4MPa下的应力水平26-30
• 2.4.2 交变应力分析30-35
• 2.5 小结35-36
• 第3章 吸附器的实际应力水平测量36-41
• 3.1 应变测量36-39
• 3.1.1 应变测量目的36
• 3.1.2 应变测量安排36-37
• 3.1.3 测量结果与有限元分析计算结果比较37-39
• 3.2 应力水平的确定39-40
• 3.3 小结40-41
• 第4章 吸附器的安全评定及剩余寿命估算41-49
• 4.1 吸附器的检验检测情况41-43
• 4.2 不含裂纹条件剩余寿命估算43-44
• 4.2.1 疲劳强度条件43
• 4.2.2 按JB4732进行疲劳寿命校核43-44
• 4.3 含裂纹条件剩余寿命估算44-48
• 4.3.1 假设裂纹44
• 4.3.2 应力水平的确定44-46
• 4.3.3 含缺陷疲劳评定计算46-48
• 4.4 小结48-49
• 第5章 主要结论与展望49-51
• 5.1 主要结论及建议49-50
• 5.2 展望50-51
• 5.2.1 在役的压力容器延寿技术研究50
• 5.2.2 疲劳多裂纹扩展剩余寿命技术的研究50
• 5.2.3 在役含缺陷压力容器在线监测技术的研究50-51
• 参考文献51-53
• 致谢53-54
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果54

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