压力容器人孔设计及使用探讨-韩学锦

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1、压力容器人孔设计及使用探讨_韩学锦 机械设备 饮料工业 2016，Vol.19，No.529 压力容器人孔设计及使用探讨 韩学锦 （江苏天宇机械有限公司，江苏 摘 淮安 223001） 要：综述了近年来国内压力容器人孔标准的制定和使用情况，同时对比了国内外最新使用压力容器人孔的结构 型式和使用特点，提出了压力容器部件今后的研究方向。关键词：压力容器人孔；结构优化；研究方向 ToExploretheUseofPressureVesselManholeDesign HANXue-jin Ltd，Huai'an223001，China（JiangsuTianyuMachineryCo.，）

2、Abstract:Summarizedinrecentyearsdomesticpressurevesselmanholesstandardformulationanduse.Theresultsarecomparedwiththelatestdomesticandforeignusepressurevesselmanholestructuretypeandcharacteristics，putforwardthefutureresearchdirectionofpressurevessel. structureoptimization；researchdirectionKeywords:pr

3、essurevesselmanhole；TS27中图分类号： A文献标志码： 1007-787105-0029-03文章编号：（2016） 续表1 年代HG2014标HG 类型 9 类型不锈钢与碳钢人孔合并 9 不锈钢人孔 9 快开人孔 类型无 类型快开人孔 2 压力容器人孔是大多数承压设备上很重要的部件之一，几乎所有化工、制药、食品类等各种压力容器均需要人孔这一关键部件。固容规（TSGR0004）明确规定了压力容器人孔是主要受压元件，其承载的意义几乎是一个小型容器。压力容器人孔用量广、涉及了安全、功能及成本诸多方面，同时由于国内压力容器标准几乎没能实现一个跳跃性的结构变化，且目前标准中人孔在

4、使用方面存在粗、笨、重及外形不美观等众多缺点，已不满足当前相关行业的需求，故对压力容器人孔的研究已是一种迫切的现实要求。 2005标不锈钢与碳 钢人孔合并碳钢人孔 2 （冶金部）制定的从上表可以看出，70年代由机械部 标准，种类比较齐全，总共22项产品标准，特别是在快开人孔方面，标准多达六项，对于满足各行业的需要起到了重要的作用。如摇柄快开不锈钢人孔还可以和机电结合起来，实现某种程度的自动化控制；90年代人孔标准，基本保持了原来的标准系列，但取消了两项快开不锈钢人孔，其中摇柄快开就为其中一项；2005年标准进行了一次较大的调整，将碳钢与不锈钢标准合二为一，产品标准锐减到11项。其中不锈钢人孔为

5、全不锈钢制造，同旧标准的衬不锈钢结构（主体为碳钢保证强度，不锈钢为防腐）有了明显区别，此轮标准在执行过程中，造成了大面积使用全不锈钢人孔现象。许多企业在制造过程中，为降低成本，往往新旧标准参杂使用， 1国家压力容器人孔标准的变迁 表1我国压力容器人孔种类变化及分布情况 Table1Categoryanddistributionofdomesticpressurevesselmanholes年代70标JB-YSH 90标HG碳钢人孔 类型碳钢人孔 种类119 不锈钢人孔类型不锈钢人孔 类型 类型 种类快开人孔种类511 快开人孔 64 收稿日期：2016-04-01 作者简介：韩学锦（1962

6、302016，Vol.19，No.5 饮料工业 机械设备 造成了不锈钢的巨大浪费；2014 标准往往新旧进行了调整，将碳钢人孔和不锈钢人孔分开，再次将不锈钢人孔介定为衬面结构，同时也允许采用全不锈钢制造，极大的方便了企业的选择。 此种卫生级快开人孔上、下为两片很窄的法兰圈，上盖采用受力均匀的球冠封头，密封槽可以开在封头法兰或筒体法兰上，上下通过卡子用活接螺栓联接。 该人孔的优点如下：1）人孔为快开结构，螺栓数量少，操作简单迅捷，无需专用工具；2）制造简单，省时省力；3）成本低，同级别性能相比，重量只有现行HG标准的1/3；4）结构无死角，清洁卫生，符合药品GMP及HACCP相关标准要求。2.2

7、设计依据 该结构可以参照压力容器（GB150）中法兰标准进行强度校核，由于其法兰窄，法兰周边因螺栓引起的弯矩很小，所以计算结果非常满意。但目前国内还没有相关研究机构对此计算模型进行正式确定，需要进一步对 图1典型HG人孔图示Fig.1TypicalHGmanhole 此结构进行全面的应力校核。2.3国内使用该系列人孔的情况 该系列人孔在食品制药等行业被大量使用，除了它的功能满足了需求外，还为国家节约了大量的钢材，特别是不锈钢材，取得了巨大的经济效益。 但由于该人孔无国家标准支撑，在使用中也是由各制造厂家相互模仿制造，难免良莠不齐，给安全带来一定陷患。且在使用中，当地质监部门有时也会对此提出疑问

8、或干涉，故急需国家相关部门对此进行研究规范。 目前国内使用的依据基本上是由温州工业设计院（以下简称温标）编定的企业标准QBJ-B01-2004卫生型 快开人、手孔。 从标准制定来说，2014年标准是对2005标准进行的一次重新认识的过程。以上标准在使用过程中，有个别标准（如摇柄快开不锈钢人孔）被取消，是因缺乏理论依据，也有个别标准（如某些快开人孔）在实际运用中，制造困难，企业很少使用。 2一种新型快开人孔的特点和应用场合 目前标准虽然比较全面，但基本上都由化工部门编制延续下来的，采用的设计准则也充分考虑了化工行业（压力高、有毒、易爆等）的要求，但对于日益兴起的食品制药和生物化工行业低压、无毒、

9、非易燃的特点来说，就显得很不适应，急需有一种更适合行业要求的产品，故目前在食品制药和精细化工行业使用最广泛的一 种快开人孔就应运而生了，并已经在使用实践中得到广泛的运用，取得了非常不错的效果。2.1结构特点 瑞典阿法拉发ALfa表2国内使用的人孔相关主要技术参数与国外（ Laval）相关标准对照表 Table2Comparisonbetweendomestickeytechnicalparameterofmanhole andInternationalrelatedstandard(swedenAlfaLaval) 类型 QBJ-2004温标 球盖快开人孔长圆型拱盖快开人孔 Manhole c

10、over Laval-2004 球盖快 瑞典开人孔ALfa 规格尺寸350400450500 550300400 工作温度/-20160 0.250.40.6-20160 800 200250 从表中可以看出，温标人孔压力分三个等级，温度为一个包含所有压力情况的等级，和国家标准中按温度 图2基本结构示意图Fig.2Basicstructure 来确定使用压力还存在一定的距离，而瑞典人孔则划分了七个压力等级，且温度与压力采用对应关系制定标 机械设备 饮料工业 2016，Vol.19，No.531 准。由于采用了根据不同压力和温度状态下的设计规则，其最大的变化是同样规格下的螺栓的数量可以是不同的，

11、为操作和制作带来方便，同时也节约了成本。2.4卫生级快开人孔与同级别的HG标准经济性比较 （与温标人孔接近）比较表3DN400-HG标准人孔与ALfaLeval Table3ComparisonbetweenDN400-HGstandardmanholeandAlfaLeval (closetothermometricscalemanhole) 序 号12 标准号HG/T21516-2014P N6，DN400 盖厚度 法兰筒体人孔重 厚度厚度量/Kg28 63 8326 备注 业的迅速发展，轻工类压力容器的特点也越来越展现其特殊性，各制造厂家也根据客户的要求设计了各式各样的轻便、快开类人孔。

12、但目前都没有经过国家相关技术部门进行型式实验和标准审查及规范，市场使用混乱，存在安全陷患。故迫切需要国家相关标准单位针对轻工行业的特点，制定新的人孔标准。 未来压力容器人孔的研究方向一定是在安全的基础上充分向操作轻便、成本低廉、外形美观等方向发展，与国际标准接轨，为国家节约更多的资源，填补国家轻工行业标准缺乏的空白。 20重量大，成本高重量轻，成本低 参与文献： 1国家医药管理局制药机械设计中心站.制药设备标准汇编M.上海： 1984-6.制药机械设计技术中心站， 2全国化工设备设计技术中心站.化工设备零部件M.上海：化工部设 1996-1.备技术中心站， 3中国天辰化学工程公司.HG/T20

13、51521527-2005钢制人、手孔S.北 京：中国计划出版社. 4中国天辰化学工程公司.HG/T2051521527-2014钢制人孔和手孔 S.北京：中国计划出版社. 5胡建成陈海霞.QBJ-B01-2004卫生型快开人、手孔M.温州：温州市 2004-06-01.工业设计院压力容器行业技术中心， 6ALFALAVAL.Sanitaryequipmentproductcatalogue2004-withprices M.AlfalavalinSweden：PC66086GB2004-01. 温标-ALfaLeval4（球盖） 从表3中可以看出，当采用HG标准制造同样规格相同技术参数的人孔

14、时，重量差别很大，约为温标人孔的三倍，成本增加两倍。 3、压力容器人孔未来研究方向初探 现有HG人孔，在化工行业得到了大量的使用，由于其笨重、操作困难、且不符合卫生级要求，在轻工、食品及制药等行业受到了越来越多的挑战。随着轻工行 ! 科学研究：全谷物饮食与健康和体重的关系 在FoodandNutritionSciences杂志上最近发表的一篇论文中，报道了全谷物饮食对于人体的健康和体重管理的作用。研究人员首次将各种谷物食品与营养素摄入，以及美国成年人的健康问题联系起来。研究发现，以全谷食物为主的人群的整体膳食质量更高，营养素的摄入更多，且这些营养素是美国式膳食中比较缺乏的。另外，这些人的平均体

15、重也更轻。 研究人员将以谷物食品作为主要饮食的人群与不常吃谷物食物的人群进行了营养素摄入和健康程度的比较。谷物基食物，不论是全谷物还是富含谷物的食品，都含有各种重要的营养素，包括膳食纤维、钙质、铁元素、镁元素、维生素D，以及叶酸等。这些营养素在美国式的餐饮模式中是很缺乏的。研究发现，在那些拒绝吃谷物食品的人群中，这些营养素的缺乏情况更加严重。所以，减少谷物食品（全谷物或富含谷物）对于膳食质量有着负面的影响。 研究还发现，相比那些平时不吃谷物食品的人，喜欢吃意大利面、熟谷物、米饭的人的体重平均轻7磅，腰围平均小1英尺。 此外，该研究发现的结果还包括： 1）摄入谷物的人群，膳食纤维、钙质、铁元素、维生素D的摄入量更高。2）膳食结构以发面面包和面包卷为主的成年人的总糖摄入量较低。 3）膳食结构以谷物、意大利面、熟谷物、米饭、混合谷物为主的成年人的膳食质量更高。 4）膳食结构以谷物、意大利面、熟谷物、米饭、混合谷物为主的成年人饱和脂肪酸和糖类的摄入更低。5）谷物膳食给生育期女性提供更好的营养，尤其是铁和叶酸。 该研究参考了美国国家健康与营养调查研究（NHANES）2005-2010的数据，该数据涵盖了超过14000位年龄在19岁以上的成年人。 （foodaily2016-10-08）