天然气球罐的危险因素及危害后果研究

球罐是天然气储存的主要手段之一,预防其事故发生,提高其可靠性,对于安全生产和国民经济的稳定发展具有十分重要的意义。笔者对天然气球罐的危险因素、危害后果进行了分析,并提出预防天然气球罐事故的对策措施。     

2000m^3液化石油气球罐组装监督检验

1序言 随着材料科学、设计和制造技术的发展,球罐的大型化已呈上升发展的必然趋势。这就要求作为第三方的监督检验技术,也随球罐大型化的发展而发展,并与设计、制造、组装协调一致共同解决大型球罐已存在或容易产生的一些问题。下面以某组装单位组装的2000m^3球罐为例,就监督检验技术进行研讨。球罐的结构形式为4带混合式。球罐设计参数见表1。     

钢管作圆筒的热交换器设计与制造

热交换器管束能否顺利穿入壳体,不仅关系制造的可靠性,而且更影响使用与维修。以一台浮头式冷却器在制造过程中发生管束难以穿进壳体为例,对钢管作壳体圆筒的热交换器设计与制造的相关问题进行了分析讨论,结果发现,为保证管束顺利装入壳体,不仅要注重折流板外径根据钢管实测最小内径确定,而且尚应根据钢管的实测最小内径确定相关元件如壳体法兰内径。较为合理的解决方案是,在热交换器设计时,壳体圆筒用钢管外径与壁厚一经确定,就应预先订购钢管并要求钢管厂给出钢管的实测最小内径值,而制造工艺也应对钢管实测最小内径值提出复验控制。     

2000m^3液化气球罐裂纹分析及修理

球罐是工业上广泛使用的一种特种设备．其优点是在相同直径和压力的压力容器中．壁厚只有圆筒形容器的一半，且同容积下表面积小．因此钢材的消耗量少、占地面积小、基础工程简单、风力系数小等。球罐的直径一般都比较大，不适宜整体运输．需要在现场组焊，施工质量受风雨、温度、湿度等环境因素的影响．故要求焊接、制造技术严格。南通市某公司共有7台2000m^3液化气球罐．其中B号球罐在1996年投入使用．2006年检验中发现几处线性缺陷，该球罐设计操作参数如表1：     

液化石油气球罐本质安全状态及失效模式研究

为了解决液化石油气球罐的本质安全问题，调研了国内外球罐的重大事故原因和国内油田公司球罐的全面检验缺陷情况，分析了球罐检验存在的问题以及安全影响因素，进一步研究了液化气球罐常见失效模式，并剖析了球罐失效的主要原因，综合分析设备生产流程中人、物、系统、制度等要素对球罐本质安全的影响，提出针对性的本质安全策略，从根本上保障球罐的安全运行。     

采煤机滚筒参数优化及其对摇臂安全使用性能影响

为降低采煤机滚筒工作时的截割比能耗和载荷波动,以提高采煤机安全使用性能,优化设计采煤机滚筒直径、叶片螺旋升角以及滚筒截深等参数。通过建立优化目标函数和约束条件,以改进的遗传算法为优化问题的求解算法,对采煤机滚筒参数进行多目标优化;使用有限元软件和疲劳寿命分析模块分析优化前后采煤机摇臂的应力分布和疲劳寿命循环次数,分析优化前后滚筒工作载荷对采煤机摇臂安全使用性能的影响。研究表明:优化后的采煤机滚筒比能耗值指标平均降低45. 6%,载荷波动系数指标平均降低1. 3%;优化后的摇臂壳体应力极值相比优化前的极值降低12. 34%,滚筒参数优化后,滚筒载荷波动被降低,从而使摇臂壳体应力同步降低,低于设计的安全许用应力;臂壳体各薄弱点的疲劳寿命循环次数满足采煤机设计的使用寿命要求;滚筒参数优化改善了采煤机摇臂的安全使用性能。     

铁路沿线可燃重气储罐最小隔离区域划分探讨*

为保护铁路线,以某化工厂距离高铁路线最近的丙烯球罐为例,提出丙烯球罐泄漏最小隔离区域划分方法以及2种保护高铁线路方案,利用重气扩散模型和定量风险评价（QRA）软件分别进行丙烯扩散模拟、爆炸模拟,并进行危险与可操作性分析（HAZOP）和保护层分析（LOPA）。结果表明:球罐发生泄漏及火灾爆炸等事故,会给附近铁路线带来严重破坏;丙烯泄漏或球罐因周围其他设备设施或可燃物质着火而温度升高时,保护措施不足;隧道的安全可靠性要高于仅设1道防爆墙,隧道长度需覆盖最小隔离区域的可及范围,在扩散区域内也需设立普通挡墙,在极度危险情况下,需要实施高铁停开等保护措施。     

大型真空球罐开孔结构屈曲稳定性分析研究

大型真空球罐的主要失效模式为薄壳屈曲失稳,开孔处是球罐的薄弱环节。接管厚度、开孔直径、开孔数量及开孔位置均能够影响球罐的抗失稳能力。本文以容积为18000m~3的大型真空球罐为例,利用通用有限元分析软件分析研究了不同接管厚度、开孔直径、开孔数量及开孔位置对大型真空球罐抗失稳能力的影响规律,有望对大型真空球罐的开孔结构设计起到一定的指导意义。     

压力球罐组对安装内外组装方法简述

简要介绍三种压力球罐组织新工艺的技术特点和要求,并对其应用情况进行了对比分析,实际表明大型球罐采用新工艺施工,可显著提高球罐施工进度,缩短球罐的施工周期。     

液化气球罐的裂纹成因分析及安全使用建议

对1000m~3液化气球罐进行开罐检验时发现的焊缝内表面裂纹的成因进行分析,内容包括:球罐的宏观检查及材质分析、裂纹产生的环境及机理分析;同时对球罐安全使用提出相关建议。     

Strength reliability analysis of aluminium–carbon fiber/epoxy composite laminates

Strength reliability of composite laminated structures relates to a series of parameters such as the design sizes, material parameters and load level. By introducing the Monte Carlo simulation and response surface method respectively, a static strength-based reliability model is proposed to predict the reliability of aluminium–carbon fiber/epoxy composite laminates for composite vessels. The burst pressure of composite vessels for different layer structures is predicted using finite element analysis. In the reliability analysis, two design parameters for composite vessels: the radius of polar axis and the winding thickness of each composite layer at the cylinder are assumed to obey the uniform distribution and Gaussian distribution respectively, and the burst pressure of composite vessels is taken as the random output response. Effects of the number of sampling and the limit strength on the strength reliability of composite vessels are explored. Besides, the numerical results obtained using two methods and two distributions for two random input parameters are compared in terms of the calculation efficiency and accuracy. Numerical results also indicate the proposed probability method exhibits preferable advantage over the conventional design method merely using empirical safety coefficient.     

基于ANSYS-PDS的含缺陷压力容器可靠性分析

为更准确地分析含缺陷压力容器的可靠性,提出采用ANSYS软件中的PDS模块建模求解,从本质上克服API 581压力容器可靠性分析的局限性,采用将压力容器的内径、原始壁厚、缺陷深度、压力容器内压设置为服从正态分布的随机变量的方法,基于响应面法结合蒙特卡洛法抽样分析,通过编写APDL代码,探讨含缺陷压力容器的可靠性.结果表...     

Predicting the ejection velocities of fragments from explosions cylindrical pressure vessels: Uncertainty and sensitivity analysis

The purpose of this study was a refinement of knowledge on predicting the ejection velocities of fragments generated by explosions of cylindrical horizontal pressure vessels. A procedure is proposed for assessing these velocities by means of the stochastic simulation. The procedure is used to quantify uncertainties related to the ejection velocities and to carry out a simulation-based sensitivity analysis. The main finding is that the currently available information on phenomena related to the vessel fragmentation is sparse and, therefore, predicting ejection velocities will require a substantial amount of subjective judgement. It was found that ejection velocities are functions of a relatively large number of random input variables, many of which must be modelled subjectively. The study revealed also the need to choose subjectively between several alternative mathematical models used to specify input variables that influence the ejection velocities. The most critical choice must be made between several models used for an assessment of the energy liberated during vessel explosions. Results of the sensitivity analysis indicate that the ejection velocities are influenced mainly by input variables used to express energies involved in the prediction problem. Increased sensitivity to filling ratio of a two-phase pressure vessel was also detected. Results of the study can be used for an improvement of estimation of fragment impact probabilities and design of protective barriers that are built close to the pressure vessels posing explosion hazard.     

煤巷锚杆支护结构的可靠性分析

根据煤巷围岩力学参数中有许多随机变量的特征 ,笔者应用工程结构可靠性理论 ,提出并建立了煤巷锚杆支护结构可靠性分析模型 ,得到了其可靠度的计算公式 ,提出了提高支护结构可靠度的措施 ,为优化煤巷锚杆支护参数提供了一种新方法。这些研究成果对指导煤巷支护设计 ,减少支护失效事故 ,保证矿井正常安全生产具有重要的意义。     

基于Matlab优化工具箱的煤巷顶板锚杆支护结构可靠性分析

针对煤巷围岩力学参数中有许多为随机变量的特征,根据围岩稳定性极限状态方程,应用工程结构可靠性理论,分析煤巷顶板锚杆支护结构的可靠性,建立基于Matlab优化工具箱的可靠度计算模型。该法编程简单,计算速度快,精度高,程序通用性强,是一种计算煤巷锚杆支护结构可靠度的有效方法,并且分析该法计算结构可靠度的适用条件,建立了巷道顶板支护参数与可靠度的关系曲线,为煤巷锚杆支护参数设计和优化提供了科学依据。     

基于疲劳累积破坏机制的储罐结构动力可靠度分析

针对随机风载荷作用下储罐结构动力可靠性问题,以300 m3的中小型立式低温储罐为研究对象,利用AR模型进行数值模拟得到风载荷的脉动风速时程与脉动功率谱密度函数。采用ANSYS建立储罐三维有限元模型,并对储罐进行动力学分析,计算出储罐结构的随机响应,进而求出随机风载荷作用下储罐结构动力可靠性所需全部数字特征,最后利用疲劳累积损伤机制计算得到储罐的动力可靠度。结果表明:假设结构强度不随时间退化,前5 a动力可靠度基本保持不变,随着使用年限的延长,动力可靠度下降速度明显增大。研究方法可为储罐的动力可靠性及寿命预测提供一定的理论依据。     

基于概率神经网络的液氨汽车罐车复合故障诊断

故障诊断在保证危险化学品汽车罐车运输安全方面具有重要意义。从国内交通运输安全的实际要求出发,依据液氨汽车罐车的结构特点及国家法律法规的要求,比较全面、系统地分析了液氨汽车罐车故障特征的相关参数,并将其作为概率神经网络的输入结点。根据实际可能发生的故障分类模式,考虑到故障诊断的容错能力和自适应能力,提出了基于概率神经网络的复合故障诊断模型。利用指标参数作为网络训练样本,对未知故障模式进行诊断,并以广西地区压力容器检验所液氨检测数据为例进行说明。理论分析和实例计算表明,该模型物理概念清晰,计算结果合理,精度较高,在危险化学品汽车罐车故障诊断中有很好的适用性。该项工作可为我国危险化学品汽车罐车故障智能诊断的深入开展提供参考依据。     

基于蒙特卡罗法的煤巷锚杆支护结构可靠性分析

应用工程结构可靠性理论,建立煤巷锚杆支护结构可靠性模型,针对其结构稳定性的极限状态功能函数高度非线性的特征,采用蒙特卡罗法在Matlab环境下直接产生服从各相应概率分布函数的随机变量数组计算其结构可靠度,编程过程简化,计算速度快,精度高,且不受极限状态方程非线性、随机变量非正态的限制,开辟了煤巷锚杆支护结构可靠度计算的新途径。建立了支护参数与可靠度的关系,指出了提高煤巷锚杆支护结构可靠度的方法和措施,为煤巷锚杆支护参数设计和优化提供了科学依据。     

随机桁架结构可靠性分析的完全概率方法

提出了一种求解随机参数桁架结构在随机荷载作用下反应的概率密度函数和结构精确可靠度的方法.通过对随机参数桁架结构在随机荷载作用下的有限元分析方法的研究,考虑了结构的物理参数,构件的几何尺寸和作用荷载幅值等的随机性.应用随机向量函数的概率分布函数表达式,通过确定积分区间、变量替换、交换积分顺序等一系列数学上的处理,获得所求结构反应的概率密度函数.由干涉理论得到了结构位移和应力的可靠度.通过算例的结果与Monte-Carlo模拟法结果比较,表明该方法具有较高的精度及良好的实用性.     

封头最小成形厚度的施工图标注与计算书输入

在压力容器设计换证审查时,对施工图中封头的名义厚度和最小成形厚度标注及计算书的输入提出了质疑。对此以实例从封头的名义厚度影响许用应力及技术条件和最小成形厚度影响有效厚度及计算结果的准确性进而关系容器建造的安全可靠性进行了讨论,认为施工图设计应限定封头的名义厚度,最小成形厚度以标注为宜,而SW6数据输入应增加“成形减薄量C3”项。建议GB150的术语符号引入C3,GB／T25798应完善封头威形厚度减薄率,《压力容器定期检验规则》应监督封头制造的成形厚度减薄率,以为容器设计提供支撑。