烘干设备的设计制造

烘干设备的设计制造（精选12篇）

烘干设备的设计制造 篇1

涂装线用烘干设备主要包括涂料烘干室和水分烘干室。涂料烘干室的功能是使涂膜固化 (干燥) , 即将被涂物加热到固化温度并按工艺要求进行保温。水分烘干室的功能是使水分蒸发, 将经过水洗后的潮湿的工件变成干燥的工件。水性漆烘干设备同时包括涂料烘干室和水分烘干室, 目前的轿车涂装线基本没有水分烘干室, 大客车涂装线在车身前处理或刮腻子后需要进行水分烘干。

烘干设备一般由烘干室本体、进/出口端部 (气封室) 、热风循环系统 (含循环风机、排风风机、循环风段、吸风口和吹风口) 、加热装置 (加热器或燃烧炉、热交换器等) 、测温及控温系统、废气焚烧处理装置 (仅涂料烘干室采用) 等组成。

下面介绍与烘干设备节能、减排设计有关的几个主要因素。

1 合理确定烘干设备的热空气排出量

烘干设备在工作过程中, 室体内要不断排出一部分热气, 并补充一部分新鲜空气, 以保证其正常工作过程的进行。合理的烘干设备热空气排出量必须满足以下条件。

(1) 保证工件在一定时间内进行高质量的烘干

工件表面涂层中的溶剂或水分在烘干过程中要挥发出来, 为此需要加强通风, 在排出热气、补充新鲜空气的过程中, 控制室体内空气中溶剂或水汽的饱和度, 以满足溶剂或水分的挥发要求, 使溶剂或水分有适宜的排放速率, 能保证工件在工艺规定的时间内进行高质量的干燥。

(2) 确保烘干设备能够安全运行

必须满足GB/T 14441—2007《涂装作业安全规程涂层烘干设备安全技术规定》中的有关要求:烘干设备内可燃气体的最高体积浓度不应超过其爆炸下限值的25%。

(3) 控制烘干设备内的气体平衡, 确保烘干设备内的热气不外溢

为减少热量损失、降低对车间的热污染, 烘干设备内部循环空气应该处于微负压, 所以烘干设备内的热空气抽取量要大于从工件进/出口两端自然补入烘干设备内的新鲜空气量。

如果烘干设备的设定温度为140℃, 则每排出1 000 m3的热气, 就有至少47 kW的热量被排走。因此, 在满足工件烘干要求并保证烘干设备安全运行的前提下, 应尽量减少热空气的排出量, 降低能耗。

2 焚烧炉排出烟气的再利用

烘干设备工作过程中排出的废气的主要成分为工件表面涂层烘干过程中释放出的挥发性有机溶剂 (水性漆还有水蒸汽) , 直接加热的烘干设备的废气中还有二氧化碳气体, 当然还有一部分热空气。按照有关环保要求, 含有有机溶剂的废气必须经过处理、达标后才允许排放。目前, 最常用的有机溶剂废气的处理方式就是焚烧。

当采用焚烧炉进行废气处理时, 焚烧温度可达750℃左右, 废气转变为二氧化碳和水后排放到大气中。废气焚烧产生的烟气首先通过设在焚烧炉内的预热器对尚未处理的废气进行预热 (烟气的第1级回收) 。预热后的废气会燃烧得更充分, 消耗的燃料量更少。但此时焚烧炉排出的烟气温度仍大约为400�540℃。如果直接排放, 不仅影响环境温度, 而且将造成极大的热能浪费。必须进行再回收利用, 使温度进一步降低后再排放。

如果将焚烧炉排出的烟气作为烘干室的全部热源, 往往需要加大烟气量。按照最终烟气排放温度为160℃计算, 每排出1 000 m3的烟气, 就有54 kW的热量被带走。可见, 提供热能的烟气量越大, 随烟气排放带走的热量就越多。这导致烘干效率低、能源耗量大。因此, 在设计烘干设备时, 应将焚烧炉排放烟气所含的热量与烘干室消耗的热量进行比较, 以决定烟气的供热范围。

一般地, 烘干工艺的保温时间大约是升温时间的两倍, 因此烘干设备保温区的长度大约是升温区的两倍。升温区烘干工件阶段的热耗量比冷炉升温阶段的热耗量大, 而保温区烘干工件阶段的热耗量比冷炉升温阶段的热耗量小, 新风加热的热耗量在烘干工件阶段和冷炉升温阶段是一样的。如果将烟气用于升温区和新风加热, 在冷炉升温阶段, 烟气的热量不能最大限度的回收, 其最终排放温度将高于160℃。如果将烟气用于保温区和新风加热, 在烘干工件阶段, 烟气的热量不能最大限度的回收, 其最终排放温度将高于160℃。

(1) 低产量烘干设备的烟气利用

双班年产5万辆以下的轿车烘干设备一般只有两个加热区, 即1个升温区和1个保温区。如前所述, 无论烟气用于哪个加热区, 最终的排烟温度都有一段时间高于设计值。由于冷炉升温时间较短, 所以应将烟气用于升温段 (第2次回收) 和新风加热 (第3次回收) 。

(2) 高产量烘干设备的烟气利用

双班年产10万辆左右的轿车烘干设备一般有两个升温区和两个保温区。烟气最好用于升温二区 (第2级回收) 和保温一区 (也属于第2级回收) 以及新风加热 (第3级回收) 。由于这两个加热区的热耗总量在冷炉升温及烘干工件时相差不大, 设备运行比较稳定, 能够最大限度地回收烟气热量, 降低烟气的最终排放温度。另外, 烟气用于相邻的两个加热区也便于焚烧炉、换热装置及新风换热器的布置。

烘干设备最终排放的烟气温度设计值为160℃, 经上述步骤后的余热仍有进一步回收利用的价值。例如, 将烟气余热回收后作为涂装前处理线热水洗加热槽的部分或全部供热热源 (第4级回收) , 或作为涂装车间日常用热水的加热热源, 将烟气温度降到120℃以下再排放。

3 采用气体分流技术, 节约能源, 减少排放

废气焚烧炉排出的烟气的最终排放温度是按照160℃设计的, 烟气排放温度的检测点放在新风换热器的后面。当排烟温度高于160℃时, 说明烟气的供热量大于烘干设备的耗热量, 此时废气焚烧炉内部的主烟气管路阀门关小, 大部分烟气从换热器管路排出, 使得废气的预热温度提高、焚烧炉出口的烟气温度降低。但由于焚烧炉的结构限制, 即使将主烟道的阀门全部关闭, 焚烧炉出口烟气所提供的热量仍有可能大于烘干设备所需要的热量, 这样就导致系统最终的排烟温度仍高于160℃。

在废气焚烧系统的设计上采用气体分流技术, 就可以有效地解决这个问题。该技术是在废气风机送风管路和焚烧炉之间增加1个三通管, 通过阀门调节, 将一部分废气送回到风机的吸风管路。这样始终有一部分废气在风机上进行自循环, 使得进入焚烧炉的废气量减少, 焚烧炉出口烟气提供的热量就能够降低, 则最终排烟温度就可以降到设计值。

另外, 为了保证烘干设备内的气体平衡, 新风管路上也要采用气体分流技术, 使进入烘干设备内的新风与从烘干设备内排出的废气量相匹配, 防止由于过量补充新风而导致烘干设备内的热气外溢。

气体分流技术的采用, 使烘干设备排出的废气量可调, 准确地控制了焚烧炉的烟气可提供的热量, 保证了最终排烟温度不高于160℃, 达到了节约能源、减少排放的目的。

4 选用比例调节式自动燃烧器, 降低能耗

燃烧器是加热装置的核心, 直接影响烘干设备的使用性能。大产量的连续式烘干设备对燃烧器的控制水平要求很高 (温度均匀性在5℃以内) , 必须选用自动燃烧器。

自动燃烧器主要分为单喷嘴式、两段火、三段火和比例调节式几种类型, 其共同特点在于都有安全保障系统, 能够自动点火、自动监测和自动关机。

与其他几种燃烧器相比, 比例调节式燃烧器所需的燃料量和空气量可以根据烘干设备的设定温度变化进行自动配比和调整, 达到稳定并准确控制烘干温度的目的。比例调节式燃烧器具有下列优点。

a.燃料量可调, 节省能源。

b.火焰不间断, 可以保持持续稳定地燃烧状态, 使烘干设备内的温度相对比较稳定, 不会发生较大波动, 烘干温度的均匀性得到保证。

c.燃烧器开关不需频繁启动, 延长了燃烧器的使用寿命。

鉴于上述不可替代的优越性, 比例调节式燃烧器已在设计中成为首选方案。

5 确定合适的循环空气量, 降低能耗

在设计中, 循环空气量也是烘干设备的重要能源指标之一, 是选择循环风机的重要依据。

烘干设备 (尤其是对流烘干设备) 内的空气流速对涂层的干燥速度有影响。循环空气在烘干设备内的循环次数越多, 室内的空气流速就越大, 相应地烘干设备内的温度就越均匀, 能够加速涂层的干燥过程。但循环空气量大, 风机配备的电机功率也大, 增加了能耗。

烘干设备内循环风的循环次数一般以2�7次min为合适。烘干结构简单的薄壁件时, 循环次数可以少一些;烘干结构复杂的厚壁件时, 循环次数应多些。水分烘干设备内循环风的循环次数一般为10次/min。

在对流烘干设备中, 循环空气是热量的载体, 循环空气在通过热交换器时被加热, 在循环过程中将热量带到烘干设备内部。循环空气在热交换器进、出口的温差按工件要求烘干温度的10%�25%确定, 一般在升温区不超过50℃, 在保温区不超过20℃。所以, 在满足换热器进、出口温差的条件下, 循环空气量满足烘干设备内部循环次数的要求即可。

6 升温区与保温区采用变截面结构设计, 以减少散热面积

目前, 烘干设备的设计大多数都采用对流加热方式。一般情况下, 升温区的循环空气出口采用喷嘴, 保温区的循环空气出口采用风口。为提高烘干设备内的洁净度, 在升温区的喷嘴前要加过滤器, 保温区则在风口上加过滤器, 见图1和图2。

a.升温区的送风风箱是前、后两层结构, 内层安装过滤器, 外层安装喷嘴。考虑到人员检修所需空间和过滤层与喷嘴的间距等因素, 风道宽度一般为800 mm。

b.保温区的送风风箱是单层结构, 过滤器安装在循环风出风口上, 只需考虑检修空间, 风箱宽度一般为500�550 mm。

升温区和保温区的风箱的壁板与工件之间的距离是相等的, 因此烘干室的宽度保温区比升温区小500 mm, 则保温区每延长米的表面积比升温区少1 m2。

按烘干设备内的温度为140℃计算, 在采用变截面结构设计的前提下, 保温区散热量比升温区减少约0.11 kW/m。所以, 生产纲领越大、烘干设备的保温区越长, 节能效果越显著。

摘要：汽车涂装车间的能耗占生产总耗能的50%以上, 烘干设备又是涂装车间的耗能大户, 对烘干设备进行节能减排设计将为汽车制造企业提供可观的经济效益和显著的社会效益。介绍了设计烘干设备时经常采用的节能技术和节能结构, 综合利用这些技术, 可以在满足烘干设备性能要求的同时, 达到节能、减排的目的。

关键词：烘干设备,节能,减排,设计

烘干设备的设计制造 篇2

在企业资产管理中，设备往往在固定资产中占据较大比例，它既是企业生产经营所必须使用的工具，也是反映企业科技实力与现代化发展程度的重要元素。在航空制造企业中，产品生产周期较长，生产过程复杂，其设备通常具有价值高昂、维护复杂的特点，由此使设备成本在生产成本中占有较大比重，从而对企业的提高生产效率、增加利润具有较大影响。

2.2设备管理与控制是保障安全生产、技术研发的内在要求

家用医疗设备的安全设计研究 篇3

关键词：家用医疗设备；安全隐患；用户模式；本质安全；预防

中图分类号：G642.0 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）13-167-02

随着HHCE（家庭医疗保健工程）在国内迅速发展，以及人们自我保健意识的不断增强，越来越多的家用医疗设备进入到成千上万的普通家庭，病人在家里就能实施监护、治疗、康复和保健等等。这些医疗设备和医院的医疗设备相比，操作更简单、更方便实用，为多种慢行疾病的治疗及康复带来了便利。但是，相对于我国医疗设备产业每年15%的超速发展态势，我国医疗设备设计和制造的水平总体要落后国外20年左右，能达到世界先进水平的还不到5%，总体性能比较落后，安全性可靠性比较差，寿命或平均无故障时间短，工艺水平、外观及包装也较落后。多年来，由于设计不良引起的医疗事故或由此带来的不良反应的案例比比皆是。因此，安全性是医疗设备设计不断提升和改进的主要任务。

一、家用医疗设备的存在的安全隐患

目前国外最新的安全理论是“轨迹交叉论”，该理论认为事故的发生主要是因为人的不安全行为（或失误）和物的不安全状态（或故障）两大因素综合作用的结果。

1、人的不安全行为——用户操作或使用不当引发的安全问题

由于家用医疗设备的使用者都是普通人群，没有受过专业的训练，在产品的认知、使用和维护上都不专业，而企业在产品说明书对如何正确、安全使用其设备讲的不够详细，或表述不甚清晰，有的用户根本看不懂，结果导致误操作的发生。例如，血糖仪（见图1）是目前很多家庭常用的一种检测血糖的设备。血糖仪的使用从调试血糖仪代码、皮肤消毒、采血、检测，这其中任何一个环节的误操作都有可能导致检测结果发生偏差，而检测结果的准确性又直接关系到使用者能否正确用药。服药不足或过量都会产生恶劣的后果，会引发一系列糖尿病的并发症，严重还会引发死亡。

图1 血糖仪

此外，大多数使用者是在生理状况不适时使用医疗设备的，人在生理状况不佳时会影响到他的判断力和决策力，如果医疗设备的显示设计和操作装置设计不良，在这种情况下，用户也容易发生误操作。

2、物的不安全状态——医疗设备本身存在安全问题

现在很多家用医疗设备都有电子显示屏，但是其产品信息反馈弱、模糊，使用模式区别不清，操作程序过于复杂且顺序模棱两可，操作上的警告信息含混等等，这些因素也在一定程度上增加了使用者误操作的概率。以血压计为例，家用血压计有三种类型：水银血压计、弹簧式血压计、电子血压计。水银血压计由于水银流出引发的安全问题，政府已于2013年全面禁止使用。弹簧式血压计主要是根据收缩压舒张压来判断血压，使用者往往存在听诊不准，放气过快等操作失误，且体积偏大不便于携带。现在普遍使用的是电子血压计（见图2），其体积小、携带和使用方便而最受欢迎。但很多电子血压计的显示屏显示的数字较小，对于视力不佳的老年人要想准确的识读数字较为困难。有时因为一些误读而自行增减药物，使得血压难以合理控制，甚至引发其他疾病。

图2电子血压计

二、家用医疗设备的安全设计向度

1、安全的含义

《牛津英文大辞典》（第二版）对安全解释为：1.安全的状态，免于受伤或损伤，不接触危险；2.解除保护或限制；3.安全的手段和方法，保护，安全装置，安全措施；4.不太可能导致和引发伤害或损伤的状态，免于处在危险之中，安全，不存在危险或冒险的情况。

《不列颠百科全书》将安全解释为：为了减少或消除可能伤害人体的危险条件而采取的各种行动安全预防措施主要分为两类：职业安全和公共安全。其中，职业安全涉及到办公室、车间、各种商业环境等；公共安全则涉及到家庭、各种娱乐场所及公共环境。

根据英国伦敦1998年的一项调查，在工业化国家，家庭、工作场所、农田等是35岁以下人口死亡的主要原因。究其原因，是科技的迅猛发展超过了人类发展的速度，科技带来的产品给人类带来了巨大的威胁。一系列人体的生理和心理的安全问题应运而生。

2、家用医疗设备的安全设计向度

产品设计的安全向度，是指在设计中充分考虑产品对人类健康、安全的影响，以此作为产品设计的主要方向。此外，产品能使人应对外来的一些危险。产品的结构稳定，在一般情况下不会自行解体。或者产品的生产制造过程没有对人体有害的物质或材料。

对家用医疗设备而言，安全设计主要考虑人的安全和物的安全设计。

（1）人的安全——以用户模式为设计的安全导向

不同的人对产品有不同的认知方式，从而会形成自己的产品使用概念模式。一方面，设计师会按照自己的概念模式去设计产品，这就是所谓的设计模式。另一方面，使用者又会按照自己的概念模式去使用产品，这就是所谓的用户模式。产品最终是给使用者来使用的，这一点现在所有的设计师都明白，都知道要按照使用者的概念模式去设计产品，但如何去获取使用者的概念模式却是一个很大的难题。因此，在设计中就要具体分析使用者的生理、心理特征，以此建立使用产品的正确方式。进而明确使用者是何时何地怎样使用该产品。甚至可以在产品大批投放市场前先给一些可信的用户试用，以获得一些产品使用的反馈意见，以进一步调整设计，使之能更好的满足用户的需求。

（2）物的安全——以本质安全为设计的安全原则

物的安全设计，一方面是指设备自身不能伤害到人，能保证人的健康安全。例如，设计师要考虑设备的运行方式是否会伤害到人，即设备在正常运行时可能发生的危险。实践证明，很多在医院环境使用良好的医疗设备，在家庭环境中却屡屡出现意外的使用事故。例如一些家用电磁波治疗仪，由于使用不当，出现皮肤灼伤的情况。

另一方面，设备的显示信息清晰准确，从而提高用户使用的准确性和宜人性。让使用者对产品的功能有正确的判断，是产品设计的一个十分重要的安全原则。可考虑以下几点：首先，产品的可用功能在产品外观上有明显的显示。其次合理的使用显示屏，增强产品与使用者的可视性互动。再次，声音和震动提示，也可以作为特殊的识别判断的装置。

第三材料的安全。材料自身的安全也可能导致产品的安全问题。其中最主要的是材料对人体的伤害和对环境的污染。塑料是制造各种家用设备的最常用的一种材料，这些材料有的是原材料对人体有害，例如聚氯乙烯（PVC）由于质轻、隔热、保温、防潮、阻燃等特点，被广泛用于医疗产品。聚氯乙烯本身无毒，但它的原材料氯乙烯会引起人体四肢血管的收缩并产生疼痛，还会致畸、致癌，对人类的生殖、发育都有害。还有，塑料在加工成膜时必须添加大量的抗氧化剂、增塑剂和稳定剂，这些添加剂本身就有毒性。目前还没有一种材料可以在所有特性上具有良好的表现，设计师必须根据具体的情况来选择主要运用材料的哪种特性，以保障产品的安全。

三、家用医疗设备的安全设计原则

从设计的角度来看，好的产品安全的解决方式是本质安全设计，即通过产品自身的设计就能提供足够的安全，不需要再通过额外的设计来增加产品的安全性能。这种设计原则充分体现了人与物的安全关联：通过物的功能（理性）到外观（感性）的延伸，最终达到人的本质安全。所以，家用医疗设备“本质安全设计”的原则如下：

1、强调用户模式——提升产品的感性安全

产品的安全感主要是指产品可见、可触摸和可感受的部分带给使用者的心理感受。包括心理的抚慰、有趣、亲切、温暖感，以及使用时的心理安全感。目前，很多家用医疗设备还不能摆脱常规医疗设备带给人的使用感受：让人觉得冷漠、有距离感，缺乏亲和力和安全感。安全的产品设计首先是提供了一个易理解的概念模式，这个概念模式的出发点是在人们接受治疗的过程中，尽量创造温和，没有距离感的医疗设备。例如Lunar Baby（见图3）是一款针对小朋友对腋下或其他方式测量体温不配合状况，而设计的一款非常好的家用体温计。这款体温计有了一个新的测温的方式：只需要把夹在手里的体温计轻轻地按在孩子的额头上，感应式LED显示屏立马就可以将体温显示出来，既节省了传统体温计等待的时间，简单的操作模式还还原了爸爸妈妈关切的用手掌测试孩子额头温度的温馨画面，孩子自然也不会对测量体温会有抵触和害怕情绪了。

图3 Lunar Baby

2、增加产品的可视性——加强产品的理性安全

增加产品的可视性，一是设备的可用功能在外观上有明显的显示。二是更加科学合理的使用液晶屏，增强设备与使用者的可视性互动。产品应该给予使用者明确的信息，让他们对产品功能有正确的判断。产品语意学的目的就是让产品容易被使用者识别判断，使用者很快就能理解其使用方式。例如欧姆龙血压计（见图4）的屏幕，文字简洁清晰，少装饰，色彩以低纯度的中性灰色为背景色，文字与背景形成了鲜明的对比，就非常适合老年使用者阅读。

还有Body Cycle（见图5）女性生理周期监测仪，是由一个连接到镜状显示屏上的温度计，与系统其他部分配合使用，帮助女性检测、了解和管理自己的生理周期：排卵期、孕期和经期，并能够在特定的日子指导如何应对。对女性而言就像有了一位私人医生一样。

图4欧姆龙血压计图5Body Cycle

第三，设备的声音和震动提示，也可以作为特殊的容易识别的判断装置，例如语音提示器。“In Shape”（见图6）是一组包括体重器、显示屏和“虚拟”教练的家用健身设备，“虚拟”的教练在健身时会随时配合屏幕上的动作基于语音指导，甚至会及时的奖励，这种方式会很有趣的帮助使用者达到运动健身的目的，并减少在健身者由于不正确的动作对身体的伤害。

图6 In Shape

四、结语

家用医疗设备直接涉及

到人的健康与安全，其设计不仅要考虑实现产品的物质功能，更重要的是

通过合理的设计来提供足够的安全，这种安全是在充分考虑了人与物的安全关系后谨慎的提出的。强调“本质安全设计原则”是希望能探究其本源，揭示设计师在设计产品时应考虑的角度，而得出更为精准的研究结果。

参考文献:

[1] 李红杰主编 安全人机工程学［M］中国地质大学出版社 ,2006

[2] 金龙哲宋存义 安全科学原理［M］化学工业出版社 2004

[3] 比向军 医疗器械的人机工程学研究[D]南京大学硕士学位论文,2005

[4] 孙佑元 谭杰 目前我国医疗器械的现状及展望[J] 中国医疗器械信息,2011(17)2期。

焦炉设备的装配设计 篇4

装配作为产品生产过程中的一个重要环节,直接影响到产品的质量、性能、可靠性以及成本等方面,是产品具有市场竞争力的有力保证。然而传统的二维设计方法具有很大的局限性,在没有物理样机时很难发现设计过程时出现的疏忽和错误,这样的产品开发过程效率低、周期长、成本高。装配设计(Assembly Design)是高效管理装配的设计方法,它提供了在装配环境下可由用户控制关联关系的设计能力。以计算机为平台,实现了产品三维实体模型的设计,同时可以对产品模型进行干涉分析、优化、校核。不再需要进行产品样机的多次试制。

焦炉设备作为焦炉炼焦的服务设备,在设计时,必须跟炉体的土建设计进行密切的配合。由于每个项目工程的炉体设计或多或少都会发生一些变化,故针对不同的项目工程,需要设计与之相对应的焦炉设备。为了高效准确地对其进行开发,提出面向焦炉设备的UG NX装配设计方法具有重要的意义。

1 装配设计方法分析

装配设计是面向装配的一种设计方法,通过对模型的定位和约束关系的限制在部件之间建立关联关系,可实现装配设计与零件设计之间的并行工程。目前主要分为TopDown和Down-Top两种方法。

1.1 Top-Down设计技术

Top-Down设计方法是以产品本身作为设计对象而不是将单个零件作为设计对象最后进行组装,此方法从初始设计就开始考虑所有零部件的位置,包括配合等。图1为TopDown设计流程。

通过分析上述流程图可以得到:Top-Down设计方法跟现有的二维设计方法完全一致,能够完全运用到新产品研发中;其次此方法总体控制意识强、效率高,当主参数修改后,设计变更能够自动传递到相关零部件,确保了设计的一致性。但是也存在设计难点:即因零部件间存在大量的关联参考,相应的零部件的复杂程度高,这样就要求工程师不仅要熟练应用软件,还要对产品设计流程和变化趋势有一定深入的理解。

1.2 Down-Top设计技术

Down-top设计方法是三维设计中最基本的设计方法,其首先单独设计零件,之后再装配成整体。图2为Down-Top设计流程。

通过对上述设计流程分析得到:down-top设计方法简单,可作为三维设计的入门方法;同时对工程师的要求低。但是其存在设计缺陷:它的设计流程与产品的设计流程相互矛盾,不符合新产品研发思路;同时其设计修改仅仅局限在单个零部件,不能够对全局进行设计修改。

通过前面对两种方法的分析可以得到:Top-down设计方法较Down-top具有明显的优势,是产品设计方法的一次重大改进,是进行大型结构件装配设计的高效方法。尤其是在重型工业中,Top-down设计方法成功地解决了因产品构造复杂而带来的装配设计困难的问题。表1为两种设计方法的比较。

一台焦炉设备具有较多的大部件,整个装配模型结构及装配工艺非常复杂,所以在进行三维设计时采用不同的装配设计方法。目前本公司应用的三维设计软件为UG NX软件,它是一款功能强大的三维CAD/CAM/CAE软件系统,能够完成产品从概念设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真到生产加工等产品的整个过程。结合焦炉设备的特点及不同装配设计的优缺点,提出以UG NX为平台的焦炉设备装配设计方法。图3为焦炉设备装配设计方法的总体框架及工作流程。

从图中可以看到整个装配设计流程由总装配、第一级大部件、零部件及干涉检验4个模块组成。总装配采用了Top-Down与Down-Top相结合的装配设计;第一级大部件采用了Top-Down的装配设计。之后,采用了UGNX软件强大的干涉检验功能进行硬接触干涉检验,这一过程可以排除大部分干涉,大大减少了后续人工校核图纸的工作量。

3 实例应用

6.25米捣固焦炉设备SCP一体机是6.25米捣固焦炉机械的主要设备,它采用了世界上最先进的SCP一体机技术,可同时完成捣固、装煤、推焦全过程,在同一车体中,3个工艺过程交叉作业能够缩短操作时间,提高效率,是未来发展的主要机型。

3.1 6.25米SCP一体机的装配设计

通过对6.25米SCP一体机的总体结构分析,确定了进行Top-Down设计的总体控制参数。图4为6.25米SCP一体机TopDown设计控制结构图。

如图4所示,控制SCP一体机的总体参数主要由基准和草图组成。3个基准面分别控制了一层平台、走行梁A的走行装置和走行梁B的走行装置;3个草图分别控制了一层平台各子部件间的安装位置尺寸、走行梁A走行装置的各铰接点位置和走行梁B走行装置的各铰接点位置。

利用UG NX特有的WAVE功能将总体控制结构中的控制参数关联复制到相关的子部件中,进行产品的细节设计。图5为建立的各子控制结构,并关联了总体控制结构中相应的控制参数。图6为装煤装置子控制结构,它从总体控制结构中关联了装煤中心、装煤减速机中心、装煤传动中心和一层平台的基准。图7为装煤装置的装煤驱动装置的子控制结构,它从装煤装置的子控制结构关联了装煤减速机中心、装煤传动中心和一层平台的基准。最后进行装煤装置最底层零件的详细设计。图8为设计完成的装煤装置。

同样,按照上述装煤装置的设计规则进行其他部件的设计,在此不一一详述。

3.2 6.25米SCP一体机产品装配

运用UG NX的装配设计方法进行产品设计时将产生3个设计文件,分别是产品设计控制文件、产品零件设计文件和产品最终装配文件。三者之间关系为:产品装配由产品零件组成,产品零件的形状和位置完全受控于控制结构,因此产品装配也受控于控制结构。上述设计中完成了产品设计控制文件和产品零件设计文件,最后运用UG NX强大的虚拟装配功能,完成产品装配文件。图9为6.25米SCP一体机装配图。

4 结论

对UG NX装配设计技术进行了分析,针对焦炉设备的特点,提出了一种面向焦炉设备的UG NX装配设计方法。利用此方法对6.25米捣固焦炉设备SCP一体机进行了三维设计,表明此方法具有实际使用价值,比传统的三维、二维设计方法更为先进。

摘要：通过对UGNX装配设计技术以及焦炉设备特点的分析,提出了一种面向焦炉设备的UGNX装配设计方法,在此基础上以6.25米捣固焦炉设备SCP一体机为平台进行了实例验证。通过实例验证表明:此方法可行,并且相对于传统设计方法具有明显的优势。

关键词：焦炉设备,装配设计,UG NX

参考文献

[1]展迪优.UGNX8.0快速入门教程[M].北京:机械工业出版社,2012.

[2]潘立慧,魏松波.炼焦新技术[M].北京:冶金工业出版社,2006.

自动化设备专用夹具的设计 篇5

[关键词]数控加工 专用夹具 五方面 设计要点

零件在加工的过程中夹具的定位固定是非常重要的，当定位不准确或加工中出现振动，都会影响零件在加工中各段的精度，达不到设计的要求。

设计合理、适合批量生产的专用夹具不仅能保证加工的稳定和产品质量。

并且能降低劳动强度，提高生产效率、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化，从而降低生产成本。

一、夹具的定位设计

工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。

当然工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。

在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位也是允许的。

采用此类部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。

如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。

过定位一般情况下，应该避免使用过定位，通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件(或定位件)产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。

但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。

这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。

二、夹具的整体刚度设计

夹具不同于其他环节，他在工艺系统中有着特殊地位，夹具的整体刚度对工件加工的动态误差产生着非常特殊的影响。

当夹具的整体刚度远大于其他环节，工件加工的动态误差基本上只取决于夹具的制造精度和安装精度。

因此设计夹具时，对夹具的整体刚度应给予足够重视。

如因工艺系统其他环节的刚度不足而引起较大的系统动态误差时，也可以采取修正夹具定位元件的方法进行补偿。

对一些切削力较大，振动也大的夹具，还应尽可能降低夹具的重心，工件的加工表面应尽可能靠近工作台，以提高夹具的稳定性，通常夹具体的高宽比H/B≤1～1.25为宜。

三、夹具结构和夹紧力的设计

1、夹具结构设计要点：

(1)能保证工件定位后占据正确位置。

(2)要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。

(3)夹紧装置的复杂程度与生产类型相适应。

工件的生产批量越大，允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。

(4)工艺性好，使用性好。

其结构应尽量简单，便于制造和维修;尽可能使用标准夹具零部件。

2、夹具夹紧力的设计

在传统夹具设计中，定位元件、夹紧装置结构的选择、尺寸的确定，夹紧力的求解都需要设计人员完成;一般运用运动学原理、几何学原理和优化设计技术对夹紧元件的布局和夹紧力进行优化设计，并对以下三个方面进行研究分析：

(1)构建工件自由度模型和运动学的定位方案模型，对自由度的限制数目和接触点数进行分析;

(2)对基准的定位误差进行分析计算;

(3)可利用接触变形理论构建工件稳定性模型，对夹紧方案合理性进行分析。

当然，工件的大小、加工部位、刀具、材料特性等多方面元素，一般计算的`同时也结合经验去考虑，采用较大的夹紧方式，比如M16螺钉可以压紧的，为了提高安全系数，一般选M18的螺钉。

四、夹具的安装设计

夹具在机床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。

定位键的结构尺寸已标准化，应按工作台的T形槽尺寸选定(以T形槽为例)，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h6、H8/h8。

两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。

作为定位键的安装是夹具过两个定位键嵌入到工作台的同一条T 形槽中，再用T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。

如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和工作台两个T形槽间的距离一致。

五、夹具设计的发展趋势

(1)标准化：夹具在实现通用性的前提下，为降低夹具本身的成本，朝着标准化的方向发展，在通用夹具、组合夹具的基础上，制造的夹具应尽量与标准化机床配套，有利于促进机床夹具本身的商品化和规模化生产，降低夹具自身成本。

(2)精密化：随着社会各行业对机械加工产品的精度要求越来越高，现代机床夹具已向着高精密化的方向发展，夹具的精密化主要体现在夹具结构的设计上，在对夹具进行结构设计时要充分发挥主观能动性，以实现机械加工向着更高精度的方向发展。

(3)高效化：因加工行业竞争日益激烈，要求机械加工企业要最大限度提高工作效率，因此对机床夹具也提出了更高的要求，首先能适应高速加工的要求，并最大程度降低夹具的辅助时间，提高劳动生产率，保持加工的连续性和安全生产，降低了工人的劳动负荷。

(4)柔性化：通过对夹具的结构进行科学设计，将不可拆卸机构改造成可拆卸机构，使之可以通过自身的组合、调整来满足各种工艺的需求，设计出结构更加合理、精度更高、并且可自动拆卸、更换的柔性化夹具，提高夹具的工作效率，从而为现代加工提供更好的支持。

参考文献

[1] 《机械制造技术基础》，黄健求，机械工业出版社，2005.11

[2] 《工程力学》张春梅，刘静香，北京理工大学出版社，2008

[3] 《机床夹具的分类与构成》，张亚明，科技资讯，2008(4)

★ 毕业夹具设计开题报告

★ 《黔之驴》 设计

★ PrO/E在组合夹具设计中的应用

★ 《李时珍》教学设计之六

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浅谈振动设备基础的设计与施工 篇6

【关键词】设计原理；设计关键点；施工应用

随着我国生产力水平不断提高，我国在大型振动设备中取得了成效，大型设备发展得到广泛应用，应用范围比较广阔。与之相对应的大块式基础设备在开始被推行起来。技术在不断进步，在不断促进经济发展。然而发展中振动设备操作依旧存在问题，基础强度不符合要求，设计理念缺乏创新性。导致设备在运行中出现障碍。施工现场常常出现设备抛锚，基础设备破裂，大型屋板出现断裂等等安全事故出现。为了保障安全施工，需要提高对大型设备重视程度，在施工中严格按照标准进行，这样方可提高施工安全系数。

1.设计原理

经验总结得出：不论怎样的设备基础，它必须满足生产工艺具体要求。振动设备基础设计计划使用底座功能，该功能具有独立性，在使用中不会对临件产生影响。这是设备最基础的要求，为了使该要求得到满足，设备基础建设必须满足以下要求：设备具有长久稳定性、使用耐久性、足够的强度。在使用过程中不允许出现阻碍设备事故出现，以及妨碍设备操作人员进行安全施工事件出现。在使用中，设备基础形式适当的结合地质特点、经济合理原则以及施工条件等来确定。

2.设计关键点

在工地施工中，某些砂类土还有泥土土质，它们对设备振动敏感度很大，振动设备基础对工地施工和建筑物建造影响大，会影响相近的工程。施工中，如果振动幅度过大，会导致厂房地基出现沉陷或局部液化，地基不均匀现象出现。在距振源临近的地方，将引起地质结构出现附加内力，进而导致建筑物开裂，甚至地表皮出现破裂。在一些软土地基上，过强的持久荷载力会引起不同程度的动荡，在动力荷载影响下，导致持续的振动，地基变形普遍出现。因此在软土使用振动设备时，首先要对设备进行基础建设，该建设过程要考虑到在设备施工时，可能会因为本身振动幅度大，以致不平衡扰力出现，影响了机器正常使用。其次，设备要充分考虑到振动时间段，不要因为过度的施工，导致软弱地基下沉。为了防止振动施工中出现共振，要尽量避免相邻建筑物扰频，在整体建筑物自振频率相邻时，尽量的避免共振影响。在一些产房，厂房内的设备功率不超过10Hz，杜绝低频设备使用，不平衡扰力过大时，产房的结构设备要符合该实际情况，避免设备遭受的不平衡扰力影响。厂房存在的自振频率和设备干扰力有差值，相差度最好保持在24%以上。

在计算动力机器设备强度时，计算公式应该满足：P≤aRR，其中，P中文名词为基础底面静压力，R中文名词为地基土容许承载力；Ar是基础建设中的动力折减系数。在计算该强度时，对这些名词需要深入解读，知道名词在工程中的意义，知道名词代表含义。帮助技术人员迅速的把握计算要点，提高工程又好又快开展。设备基础振幅满足条件为：A≤a，其中的A为是设施边缘预期值，代表最大振幅值，而A为极限值。当以上两个两件都得到满足时，设备基础建造才将顺利进行。

应对的设备基础情况，尽量和设备对称轴相对应。基底外形尺寸应该和地基扰力作用方向一致。大块式基础它的布局结构最好呈台阶式，这样有利于缓冲动力摩擦出现。地基建造应符合埋土深度标准、占据地面面积应该处在相对平衡基线上，基础形状造型整洁有序，这方便施工进行。施工中涉及的绕竖轴旋转，其水平扰力基础设备形状最好接近正方形，这对基础设备平稳有固定作用。在规定范围内保证机器施工一致性，将几台功率数值不一致的设备安装在固定位置上，基础设备通过创新联合，对适应施工中出现的惯性力稳定有缓解作用。

这些基础设备存在一定的重要，这涉及到了设备基础重量问题。人们提出了如何在施工中提高对设备监控能力，在过去的经验评估中，人们积累了应对方法。该验算方法为：中小型设备重量大小为0.16t/kW-0.54t/kW，可以采用大型基础扰力来进行估计，一般把平衡扰力大小规定在15倍～20倍之间，作为基础重量。这样可以提高估计值，对工程的实施有促进作用，而且关键是这样的重量大小不会影响振动。施工设备中常常出现该问题，磨矿机、摇床、碎矿机等各种大块式型设备机器，它们的墙式基础比较相近，在施工中很难做到权衡使用。设备对设备转动频率有明显数值要求，如果设备转动频率为1 000r/min，属于正常范畴，当基础重量过大，它们的转动频率一般比小型设备高出3到4倍。对于超过1000r/min转动频率的机器，一般可以将其动力计算取消，这对运算结果没有影响，对总结做功效果影响不大，可以忽略不计。

3.基础设备构造措施

从过去施工经验上看，一般底层设备基础建造尽量不要和厂房基础相邻近，当两个基础都同在一个数值上，该建筑之间的距离不应超过100 厘米。这个距离比较小，如果两个物体出现了摩擦相碰现象，可以适当的采用油毡隔开，也可以使用留缝隙处理。在设备建造中，距离范围需要保持在一定数值内，而且两个地标值不在同一高度上，设备间的距离大小运算以及负荷重量大小，可以根据净距S进行运算。该公式为：S/h=1～2。实践证明：厂房的结构建造一般不和基础设备建造相连接，这主要考虑到、梁板和平台柱摆放距离。采用最佳的摆放措施后，梁板和平台可以自由搭放在平台上，这将不考虑基础设施相连性数值对比，操作平台板应与设备基础隔离开。

在振动设施中，基础高度比的计算方式为比P=a/h，这个比值应该控制在5个数值之内，基底厚度不应该低于400mm.在施工中人们发现，基底支承板向外突出部分不应该小于配建钢筋长度，把强度控制在于0.7倍之内。基础体管道的厚度也不应该小于1/5或200 毫米，这个数值的把握对工程安全开展有着保障作用。冲渣沟底距离也相应的控制在的1/12～1/14范围深度内，这个距离大小规定在30毫米中，大型轧机在和下部沟底距离大小一般不小于500毫米。对于中小型压机而言大小最好把控在300mm～400mm中。这些数据看似繁琐，其实不然，它们在对工程建造中起到主导作用，如果数值出现偏差，计算过程步骤错误，结果准确度低，这将直接影响施工进程和施工质量。甚至给工程埋下了安全隐患，在施工进行时，这些数据的精准计算必须准确，这保障了工程施工顺利进行，也保障了人们生命安全。

工业社会不断向人们生活逼近，工业普及范围不断增大，近几年工业发展速度迅猛，生产规模不断扩大，出现工艺技术超前，设备生产基础档次越来越高，这对设备要求严格性将提高。这些设备基础除了能自行承当重任，还能自行检测出运转振动数值，设备基础被创新整改，共振现象频率越来越少，这是工程施工最期待看到的结果。

4.结束语

当下计算机发展技术在不断提高，振动设备基础在工业成产中占据重要成分，设备如果完全投入到实际成产中，将大大的提高成产效率，这些成效实现需要大量的数据运算。如，FLAC、ANSY有元计算软件，如果仅仅单靠人的思维运算，这将是巨大的工程。而计算机在数值运算中减少了运算时间，提高运算效率，节省了大量的人力物力。但是，对于频率计算而言，误差在计算机中依旧存在，这主要是计算数据来源不准确，数据精准度不高。这就要求工作人员在收集数据时，对参数振动频率规律进行详细研究，把影响振动的因素归纳总结出来，进而提升数据准确性。从目前发展上看，振动设备技术帮助工程提高经济效益，保障了工程质量。

【参考文献】

[1]严霁.振动设备基础的分析与讨论[J].山西建筑，2008（29）.

[2]孙峰.大块式振动设备基础的动力计算[J].建筑知识，2012（6）.

[3]康建荣，杨永波，闫为国.自制振动设备在砂砾料填筑施工中的应用[J].河北水利，2012（12）.

化工设备的设计标准分析 篇7

化工生产是生产行业中比较特殊的一种行业, 其主要的生产类型为反应生产。化工生产依托化学反应, 提供化学反应原料, 然后在特定的反应条件下, 并在一定规格的反应器皿中进行生产。那么, 对于化工生产而言, 其反应设备需要满足非常苛刻的要求, 才能够实现正常生产。如果需要实现高效生产, 那么对于化工生产设备的要求就更高。因此, 针对化工生产以及其后期的处理而言, 化工设备的设计需要进行严格的考究, 并在一定程度上影响着其生产的效率。

2 化工设备的基本范围解析

化工生产不仅仅包括实际上是化学生产的全过程, 其中包含诸多生产的环节以及生产后的处理流程的。因此, 对于化工设备的定义, 也不应该仅仅局限于是在生产过程中。因此, 在对化工设备的设计标准进行分析之前, 应该首先对化工设备的范围进行分析, 探究究竟哪些属于化工设备。

2.1 化工设备的分类解析

对于化工设备而言, 其主要的对象是指化工的生产设备以及产品的存储设备等等。两者在一定程度上有着直接的联系。随着人们对于绿色生产以及节约型生产的理念的逐步认识, 开始出现了更多的化学设备。在化学反应结束后, 涉及到一些废水废气处理工作, 而处理这些废物的设备也属于化工设备中的一部分。化工厂的废物处理已经成为了重点工程。因此, 对于废物处理设备而言, 也是在一定程度上加强了化工设备的设计要求和理念, 从而让化工生产更加利于人们的生产需求。

2.2 化工设备的生产作用解析

对于化工生产设备而言, 其主要的作用在于进行生产反应环境的提供。生产设备是化工生产中最为重要的设备之一, 维护着整个生产过程中的稳定性。一般情况下, 化学反应都会在化工生产设备中发生, 从而生产所需要的产品。对于化工的生产设备而言, 其质量要求方面会更加苛刻。毕竟如果一旦化工生产过程中, 化工生产设备出现问题, 不仅仅会影响生产的进行, 更在一定程度上会影响施工人员的人身安全。因此, 在进行化工生产设备的设计的过程中, 一定要保证其质量的合格。其次, 是化工存储设备。一般化学反应都需要大量的反应原料。这些原料有的具有腐蚀性, 有的具有挥发性。因此, 对于这类化工设备而言, 需要具备一定的封闭性和抗腐蚀性。这类化工存储设备, 虽然在制造工艺以及质量要求的程度上没有化工生产设备那么苛刻, 但是依然需要有足够的质量标准, 从而实现其功能与性质。最后, 是化工的废物处理设备。这类设备最早没有得到人们的重视, 是在近年来, 随着人们对于环境污染的重视等才大量出现的设备。这类设备的质量方面与材料方面与前两者都是无法比拟的, 但是其重要的意义在于能够有效减少废物中的有害物质, 保证工厂废物能够无危害的排出。因此, 针对这类设备的特点, 其制造工艺以及除污的技术能力一定要达到一定的标准。同时, 由于排放的废弃物中有可能存在腐蚀性的液体。因此, 这类化工处理设备还需要具备防腐蚀性。

总之, 针对不同的生产需求以及生产流程, 会有不同的化工设备, 作为其生产需求, 从而保证化工生产的正常进行。

3 化工设备的设计标准分析

对于化工设备而言, 由于生产线的不同以及生产需求的不同, 其化工设备也不相同。因此, 对于不同生产车间以及生产需求的化工设备而言, 其设计的标准也不一样的。从总体上分析, 可以高温环境的化工设备设计、高压环境的化工设备设计以及腐蚀环境的化工设备设计等。

3.1 高温环境的化工设备设计标准

对于化工生产而言, 由于其生产的主要实际过程就是一系列的化学反应。因此, 在进行化工设备的设计时, 首先要考虑到的就是高温环境下的化工设备。对于高温环境而言, 一定要采用耐高温的材料进行制造, 并且对于高温的环境下, 其设备的形体和构架也需要从耐高温的角度进行分析, 从而设计出能够持续在高温环境下进行工作的化工设备。对于高温的生产环境, 一般是反应过程中出现的。因此, 耐高温的化工设备一般是以生产设备为主。

3.2 高压环境的化工设计标准

高温的情况下, 就会存在高压环境。对于化工反应而言, 高温高压是比较常见的化学反应条件。通过高温高压的环境, 才能够使得一些化学反应进行, 从而进行化工生产。对于耐高压的化工生产设备而言, 一般需要采用密封性比较好的材料进行设计。此外, 在进行设计的时候, 需要考虑其压力的承受能力。

3.3 腐蚀环境下的化工设计标准

腐蚀环境的化学生产还是比较常见的。因此, 在进行化工设备的设计时, 一定要有针对性和分类型进行设计, 将惰性金属作为主要的腐蚀性化学反应的容器, 从而不会造成对化工设备的腐蚀。此外, 在进行安全防护过程中, 依然需要足够的设计理念, 来保证这些腐蚀性化学物质在反应过程中不会出现产生危险, 或者将危险系数降到最低, 从而保证其生产的稳定性与安全性。

4 结语

本文探讨了化工生产的特点以及化工设备的安全性等问题, 并通过对化工设备的分类分析, 了解不同生产环节对不同化学生产设备的需求。其中, 对于在高温、高压以及腐蚀性环境下都有了较为精细的设计流程, 从而保证其在整个生产环节中不会出现问题。因此, 本文重点对化工设备的设计标准进行分析, 并探讨其设计的理念和原则。最终的结论在于要根据其设备的应用环境以及应用作业方式等进行区别性设计, 从而满足不同的化学生产需求。

参考文献

[1]刘军.化工设备与机械的高效化运行及管理实践[J].硅谷, 2012 (20) :192-192

[2]侯国安, 郝枫林.化工设备机械基础.在项目化教学中的实践和研究[J].中国科教创新导刊, 2012 (32) :95-96

[3]徐君臣, 王泽武, 银建中.化工设备中体与面结构连接模型的有限元分析[J].化工设备与管道, 2012 (06) :11-16

烘干设备的设计制造 篇8

2008年4月3日收到 当代通信技术的发展极为迅速,高速率大容量及全光网络技术的应用成为未来通信技术的发展方向。由于通信设备中普遍使用了多层电路板和高密度的表面贴装元件,电子元器件和设备在工作时会耗散大量热量,热流密度增高,为保证元器件和通信设备的可靠性,必须对通信设备进行合理的热设计。通信设备的系统配置一般包括机柜及功能子架。为了叙述方便,下面以32X2.5 G DWDM密集波分复用终端设备的热设计为例进行阐述。32X2.5 G DWDM终端设备由一个光放大与监控子架和两个光信道子架组成。其系统配置如图1所示。

1 32X2.5G DWDM终端设备的热分析

在正常工作时,32X2.5G DWDM终端设备各子架的功率见表1。

由表1可知DWDM终端设备的功率并不大,但由于每个子架中的单盘较多,满配置时可达18块,而且由于电磁屏蔽的需要,子架的左右侧板、上下托盘与单盘的面板之间形成了一个较紧密的金属盒体,影响了子架内单盘与外界环境正常的热交换,同时设备可能需要长期在极端的环境条件下运行,因此若没有良好的散热,可能会损坏部分对温度比较敏感的芯片和单盘,使设备无法正常工作。

2 32X2.5G DWDM终端设备的热设计

2.1 子架的热设计

DWDM终端设备子架一般由一个子框和若干个功能单盘按照一定的顺序组成。其结构图如图2所示。

由图2可知,子架的热设计主要包括单盘和子框的热设计,具体设计方法如下:

(1) 单盘面板、子框上下托盘、左右侧板全部采用导热系数较高的铝合金,并且在上下托盘表面对称位置冲出相同尺寸的通风孔,保证气流的畅通,加强气流的对流换热作用。通风孔的位置一般要对准发热元件,使冷空气起到直接冷却元件的作用。

(2) 合适的表面涂覆处理。将子框上下托盘安插单盘的表面进行黑色氧化处理,提高托盘吸收热量和散热的能力[1]。

(3) 单盘起拔器采用导热系数高的材料。由于起拔器外侧直接暴露在环境空气中,实际上起到了导热肋片的散热作用。数量众多的起拔器能够有效地降低子架内部的温度。

(4) 将发热量较大的电源盘安插在子框的外侧,减少对其它功能盘的热辐射。

(5) 合理安排元器件位置。PCB板上电子元件安装的方位要符合冷却气流的流动特性,即把不耐热的元件放在冷却气流的入口处,耐热性好的元件放在冷却气流的出口处,与气流流动的方向尽量保持一致。

(6) 在功率较大的电子元器件上安装小风扇或铜、铝导热条、散热肋片。

(7)在保证单盘良好连接的条件下,可以在背板上开一定数量的散热孔,有利于子架与环境的热交换。

2.2 整机的热设计

DWDM设备处于长期工作状态,仅仅对子架采用自然散热方式是不够的,还必须采用强迫通风散热。强迫通风是利用风机进行抽风或鼓风,以加强设备内空气流动速度,达到散热的目的。由于子架中电子元器件较多、风阻较大,因此对整机的散热采用鼓风与抽风相互结合的形式。具体方法是在每一个子架的下面安装一个鼓风风扇子架,同时尽量增大进出风口之间的距离和它们之间的高度差,以增强自然对流。考虑到热空气的密度较小,有一个上升力[2],因此在机架的顶部安装一个风扇子架进行抽风,降低每个子架内的温度。

采用强迫通风散热设计的关键在于风扇子架的设计和正确选择风道以便合理地控制和分配气流。

根据DWDM终端设备的整机功率,确定风扇子架由3个3.5W的直流风扇并联组成的,子架高度为1U。为了形成风道,在风扇子架的上下表面冲出较大尺寸的圆孔,并且将风扇的轴心安装在功能子架的中心;同时在机柜的前后门开小圆孔,每个子架合适位置安装导流板,通过导流板建立畅通的风道,这样风扇可以将环境空气吸入机柜内,空气在子架旁流过带走部分热量,最后由机柜顶部的方孔排出,形成风道。这种设计保证了机柜的进风和热空气的流通,起到很好的散热作用。

为了保证风扇子架和DWDM终端设备的正常工作,在风扇子架面板上设置了告警灯,可以及时检测风扇的工作情况;在机柜顶的电源与环境监控板上有温度检测功能,当子架的工作温度超过警戒温度时发出告警。

3 32X2.5G DWDM终端设备的热试验

根据ITU-T对DWDM设备的热设计要求,对该设备进行了高温试验。测试结果见表2。

该测试结果表明,DWDM终端设备72h高温在线热试验中,通信误码率为零,产品的热设计完全符合ITU-T的要求,可以长期稳定可靠运行。

4 结束语

热设计是DWDM等通信设备系统设计中不可忽视的问题,设计的好坏直接影响到设备工作的稳定性、可靠性和品质指标。本文主要是从设备机械结构设计方面进行论述了通信设备热设计的一般方法,这些设计方法简单实用,对其它电子通信设备的热设计也有很好的借鉴作用。

摘要：针对通信设备电子器件封装密度不断提高,热流密度不断增加的现实,从通信设备机械设计方面出发,阐述了通信设备热设计的设计方法。经过试验证明该方法能够有效地提高通信设备的散热能力和可靠性,保证通信设备正常工作。

关键词：通信设备,热设计,机械结构,设计方法

参考文献

[1]邱成梯,赵-殳.电子设备结构设计原理.南京:东南大学出版社,2001

设备安全管理体系的设计 篇9

1 设备安全管理体系

设备安全管理体系主要包括的部分为设备申购, 采购, 安装, 维修, 使用和维护部分。其中每部分的主要职责内容如下:

1) 设备的采购, 使用, 维护, 报废必须符合国家有关法律, 法规, 规章和标准的要求。不符合上述要求的产品不允许采购和使用。

2) 设备安全管理体系的建立, 必须遵照以下原则, 首先成立工作小组, 工作小组的主要任务是负责建立并维护设备安全管理体系。

3) 工作小组在开展工作之前, 应接受设备安全管理体系标准及相关知识的培训。同时, 对组织体系运行所需要的内审员也要进行相应的培训。

工作小组应对公司过去和现在的设备安全和使用环境、以及目前的状态进行调查与分析, 识别和获取现有的适用于目前公司设备制造和使用等环节的法律、法规、标准和其他要求。主要内容包括:

1) 明确适用的法律、法规及其他要求;2) 审查所有操作的安全性以及和法律法规等的符合程度;3) 目前设备的状态是否在法律法规等规定的有效以及安茜使用范围内;4) 特种设备的操作工是否取得相应资质。

2 设备安全管理体系的设计

小组实施评审之后, 根据评审结果, 结合公司现有的资源以及现有的技术水平, 进行设备安茜管理体系的整体策划和设计。这一过程的主要工作有:制定设备安全管理方针、目标、指标和管理方案, 并补充、完善、明确或重新划分公司部门职责。

2.1 设备安全管理体系方针

制定设备安全方针是公司的设备安全领域的最高纲领和行动指南, 是实施与改进设备安全管理的推动力, 是公司设备安全管理工作的准则。

2.2 设备安全管理体系建设目标

1) 建立设备安全管理体系主要用于明确设备安全管理的定义, 区分部门职责, 有利于各部门对设备安全有更针对性的管理。2) 对设备进行分类, 可以充分利用有限的资料, 有利用实现系统内的信息传递、变换、反馈、协调和控制。3) 通过对设备状态的统计分析, 实现设备的科学化管理, 和先见性预测。4) 对易发事故设备重点跟踪, 预警和监控。

2.3 设备安全管理体系设计

1) 确定组织架构和职责;2) 设备安全管理体系范围。公司的设备安全管理范围主要包括:设备的安全操作, 设备的维修保养和设备报废的安全卫生标准。3) 设备安全管理体系设计

2.3.1 设备的安全操作

保证设备安全正常地运行, 操作设备者的技术素质和安全素质十分重要。操作者不令应具备熟练的操作技术, 还必须有本工种的安全操作知识。

2.3.2 设备的维修保养

设备的维护保养是为了更好的使用, 对提高技术经济和安全性能都显得十分重要。通过维修保养, 使设备保持它的精度, 延长其使用寿命, 清除异常状况, 防止事故的发生。

对设备根据其特性将其分类, 对设备实行分类管理流程。

公司的设备目前使用三级保养制度, 此保养管理制度要实行定人、定岗、定机, 此保养管理制度是贯搞好彻“预防为主、维修和保养并重”的具体体现, 也是设备使用、保养、维修的有效措施。三级保养的具体要求如下:一级保养:在日常工作中, 设备的日常维护, 而产生的技术状态变化, 要及时进行调整。二级保养:此保养根据周保养检查记录表进行完成, 一般周末进行停机保养, 由操作人员进行对设备进行全面检查, 对日常工作中的隐患进行处理, 突出重点或局部少量零件拆卸检查。三级保养:车间所属设备每月进行一次, 由操作人员和修理人员配合完成, 三级保养的具体要求是:对设备进行全面细致地检查, 对有问题的部件进行拆卸检查或更换, 在完成一级保养和二级保养得基础之上配合维修人员进行月检修工作, 通过设备月检修要达到排除设备一切隐患, 顺利安全生产的目的。一级保养、二级保养分别由操作人员每日、每周进行完成, 评分标准为一级保养和二级保养的平均分。三级保养视生产情况每月进行一次操作人员配合维修人员完成。

2.3.3 设备报废的安全卫生标准

设备经使用———维修———使用的一定循环后, 若发现维修后的技术安全性能能达不到生产要求, 能耗高, 或是修理费用不合算, 应提出设备报废的请求。如有的设备虽然尚能运行, 但造成工作场所噪声危害或是作业点尘毒严重超标, 而经修理改造又不能改善, 就应属于淘汰的范畴。设备报废后, 不得转让给其他单位继续使用, 若发生事故要被追究责任。设备报废提交设备安全管理小组进行评估, 确定其不能满足使用要求或其他报废标准, 决定其报废。并交给有资质的公司或者个人处理。

2.4 设备安全管理体系的维护

体系内容发生变化时, 必须及时更新体系文件并采取相应的措施。国家, 当地等出台新法律, 规章, 制度等设备安全相关信息时, 小组要及时进行识别, 评估更新相应的体系文件。

3 结语

建立设备安全管理系统, 使设备从申购到报废都有相应的流程指导相关的部门各尽职责。设备安全管理的目的是要在设备寿命周期的全过程中, 采用各种技术措施, 如采购安全设计安全生产的产品, 提高防护标准, 使用维修阶段制订安全操作规程、安全改造、改善维修等;组织措施, 如安全教育、事故分析处理、安全考核审查等, 消除一切使机械设备遭受损坏, 避免事故的发生, 实现安全生产, 保护职工的人身安全与健康, 提高企业经营管理的经济效益。

摘要：介绍了设备安全管理体系的设计, 设备的采购到安装, 应用, 维护等相关的流程均包括在本文涉及设备安全管理体系内, 基于目前工厂的实际情况设计相应的设备安全管理体系, 本文从设备管理小组的建立到体系设计的完成均作了比较详备的介绍。

葛粉气流干燥设备的设计 篇10

设备结构如图1所示。

1.散热器2.加料机3.风机4.脉冲管5.刹克龙6.关风机7.筛子8.回收塔9.水池

2. 工作原理

经离心机脱水后的湿葛粉 (含水率35%～40%) , 投入加料机, 经风机吸入, 空气经散热器加热由风机吸入, 物料和热空气经高压风机正压高速输入到干燥管道中, 在脉冲管内热空气的热量传给悬浮状态的物料, 使物料中水分迅速汽化。物料到达干燥管出口, 由刹克龙收集, 再经圆筒筛过筛后排出并打包。同时水分及少量粉尘由刹克龙顶部管道进入喷水的回收塔, 流回到水池, 保证葛粉全部回收。

3. 结构特点

1) 螺旋加料机采用无级调速根据需要控制加料量, 可保证喂料均匀, 连续可靠。

2) 采用高压风机, 风速高, 风量可调, 葛粉颗粒悬浮在脉冲管道内, 并悬浮在热空气中, 传递面积大, 干燥时间短, 一般为0.5～2s。

3) 物料在封闭的管道内干燥不会受到污染。设备配有成品圆筒筛, 过筛后产品颗粒均匀质量好。少量粉尘经喷水的回收塔收集。

4. 气流干燥计算[1,2]

4.1 计算依据

葛粉成品产量G2=500kg/h, 湿粉原料含水率W1=35%～40%, 成品含水率W2=13%。大气温度t0=20℃, 空气经散热器加热进入管道, 热空气温度t1=130℃, 从干燥管进入刹克龙的空气温度为

t2=65℃, 刹克龙顶部排出空气温度tm2=55℃。

4.2 物料衡算

1.原料重G1

2.脱水量△W

4.3 所需热风和热量

取水的蒸发潜热rw=2362kJ/kg, 物料的热容CM为1.3kJ/kg·℃, 则干燥必需的热量qd

若取设备的热损为干燥必需的热量的15%, 空气的热容为1.045kJ/kg, 则风量为:

若热风入口湿含量为H1=0.015, 则出口的湿含量H2为

热风所需热量

4.4 干燥管计算

若干燥管内取对数平均温差 (△t) ln, 则

为安全起见取干燥管的容积传热系数ha=1160W/ (m3·K) , 则干燥管容积Vt为

管内平均风量为空气量和水蒸汽量之和:空气量为

水蒸汽量:

式中22.4为每千克分子标准状态下的体积, 29和18分别为空气及水的分子量, 97.5为热空气进出口的平均温度, 0.027为空气进出口的平均湿度, 于是风量为9975.58+433.94=10409.52 (m3/h) =2.892 (m3/s)

若管内的平均流速为V=20m/s, 则干燥管的直径D按式计算, 则D=0.430m。

干燥管容积Vt为3.228m3, 故干燥管长度22.24m, 所以干燥管的尺寸为φ430 (mm) ×22240 (mm) 。

4.5 风机功率

取排气的温度t2=65℃, 湿度H2=0.039, 则排气量为:

根据经验取总压降为5000Pa, 若排风机的效率为60%, 则排气所需功率:

5. 结束语

本设备经过二年多的生产使用, 葛粉的质量和产量均满足设计要求。

参考文献

[1]李克永.化工机械手册.[M].1版.天津:天津大学出版社.1991:11-53

高压开关设备综合监控装置的设计 篇11

关键词：开关状态 MC9S08AC32 温湿度控制

中图分类号：TM591文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0083-01

随着智能电网的快速发展，开关设备的操控、检查、测量装置层出不穷，导致开关设备仪表面板布局紧张。因此，本文介绍一种集动态一次模拟图、高压带电显示及闭锁、温湿度控制、RS-485通讯等功能为一体的高压开关设备综合监控装置，大大降低了开关设备面板布局压力，同时实现实时监测开关设备的主开关状态、环境温湿度、加热器工作状态等信息，便于开关设备运行与维护，提高设备运行的安全性。

1 硬件设计

硬件主要包括：控制单元、开关状态指示单元、温湿度控制单元、带电显示闭锁单元、RS-485通讯单元、电源单元，其结构框图如图1所示。

1.1 控制单元

控制单元是整个装置的控制核心，选用飞思卡尔的MC9S08AC32芯片。它是高性能、低功耗HCS08内核的8位微控制器系列中具有很高集成度的器件，内置32KB FLASH存储器，2048 BYTES RAM，1个串行外设接口（SPI）模块，2个SCI接口，3 个独立的定时器/PWM（TPM）模块，16路10位ADC模块等。MC9S08AC32还集成了背景调试系统以及可进行实时总线捕捉的内置在线仿真（ICE）功能，具有单线的调试及仿真接口（BDM）。[1]

1.2 开关状态指示单元

开关状态指示单元采集的开关量来自于开关设备的二次接点，其内部可能耦合了大量的干扰信号或冲击信号。因此本部分硬件设计时，采用光电隔离措施，保证设备的稳定运行。同时，开关量输入端还设置了二极管，可避免现场安装时因信号线接错而损坏装置。

1.3 温湿度控制单元

温湿度控制单元采用高性能的数字式温湿度传感器，可同时对两路环境温度与湿度进行测量和控制。从经济性价比角度考虑，本装置采用数码管实时显示温湿度数值，采用发光二极管指示加热器工作状态及是否发生加热器断线故障。

1.4 带电显示及闭锁单元

该单元取自高压带电传感器的电信號，经过分压、整流、滤波后，驱动光电耦合器件，实现信号隔离，最终驱动装置内部发光二极管，指示高压线路带电状态。同时，配置闭锁输出继电器，可闭锁高压电器设备，防止电气误操作及误入带电间隔。

1.5 RS-485通讯单元

RS-485通讯单元选用美国德州仪器制造的SN75LBC184作为接口驱动芯片。该芯片内部集成瞬态电压抑制电路，确保通讯稳定性。

2 软件设计

软件主要包括开关状态指示、温湿度控制和RS-485通讯三部分。

2.1 开关状态指示

开关状态指示部分软件主要采集主开关的所处位置、分合闸状态、弹簧储能以及接地刀分合闸状态等信息，并在一次模拟图上显示。

2.2 温湿度控制

温湿度控制部分软件，主要采集两路温湿度传感器的数据，计算温湿度值。自动运行模式下，当温度过低或者湿度过高时，启动加热器；当温度高于门限或者湿度低于门限时，停止加热。手动模式下，按相应的“加热键”或“停止键”来启动或停止加热。该部分软件还实现加热器断线故障检测功能，当检测到加热器断线时，控制器相应的故障指示灯会被点亮。

2.3 RS-485通讯

RS-485通讯软件采用MODBUS-RTU协议[2-3]，工作在从机模式下。这部分程序工作在中断子程序中，当其接收到主机命令时，将检测到开关状态、环境温湿度值、加热器工作状态等信息一同编码，传送给后台设备。

本装置的主程序流程如图2所示。

3 结语

高集成度的开关设备综合监控装置，有效地解决了开关设备仪表面板布局紧张的问题，实现了主开关状态、操动机构弹簧储能状态、高压线路带电状态、开关设备内部环境温湿度的实时监控，配合本公司开发的高压开关设备综合监控后台软件可实时监测、记录数据，并具有加热器断线故障提示等功能，保障开关设备的稳定、可靠运行，减少恶性电力事故的发生。

参考文献

[1]Freescale. MC13202 Reference Manual[EB/OL].http：//www.freescale.com/files/microcontrollers/doc/data_sheet/MC9S08AC60.pdf，2011.

[2]赵威.基于Modbus/RTU协议转换器的监控器网络查询控制系统[D].河北：河北工业大学，2007.

爆炸复合板设备的制造技术 篇12

近年来, 随着石油、化工等重腐蚀行业的发展, 常规材料已经不能满足腐蚀较严重场合, 越来越多的工艺装置不得不采用复合板来制造各种设备。用特种耐蚀有色金属作为复层, 基层材料采用碳钢, 两者经爆炸复合后制造的设备, 不仅对工艺介质具有抗腐蚀性能, 而且还能满足结构和强度要求。对于耐腐蚀性介质, 选用复合板不仅充分利用了基层和复层材料各自的优点, 而且还极大地降低了设备一次投资成本。考虑到复层材料往往都是价格比较昂贵的稀有金属材料, 有些复层材料与基层材料不具有优良的异种金属焊接性, 用复合板材料制造设备要比单一材料制造设备的过程、工艺及质控手段要复杂得多。

目前我国用复合材料制造化工设备主要以焊接为主, 在制造时存在的问题也相对较多。处理这些技术难题, 工艺手段与方法是否得当, 关系到成型设备的综合性能能否达到设计要求的关键所在。本文作者将结合自己的工作实践从材料控制、结构选用、焊接方法及检验手段等方面进行详细剖析, 力争使制造者在遇到类似问题时能迎刃而解。

1 材 料

复合板按组成的材料可划分为钛-钢复合板、锆-钢复合板、铜-钢复合板、镍-钢复合板、钢-钛-锆复合板、钢-钛-锆-钽复合板等;按其复合层材料与基层材料的层数可划分为两层复合板, 三层复合板以及四层复合板;按其成形方法可划分为爆炸复合板和轧制复合板等。选用正确的复合方式, 正确的复合层数, 直接关系到复合板的成型质量, 关系到制造成型后的设备力学性能、抗腐蚀性能并且是否满足设计要求。以钢-钛-锆复合板来举例, 基层材料为中等强度的容器用钢采用爆炸复合时, 可以得到良好的复合质量;若当基层材料为强度高或者基层厚度超过10mm, 爆炸复合难度相应加大, 此时应在锆和钢之间增加1层厚度为2～6mm钛层作为过渡层, 才能保证复合板的质量。由此可以看出, 不管采用是几种复合材料;什么样的复合方式, 还是多层复合结构, 都必须要根据材料的特性和工艺的制造要求而定。

目前, 国内压力容器行业多采用是爆炸复合板。那么如何才能确保复合板的质量符合化工设备的工艺要求呢?笔者推荐应从以下几个方面进行考虑:

1) 要确保爆炸复合板的基层与复层的贴合率要满足相关标准的要求;

2) 在制造前必须用超声波对复合板的贴合率进行复验;

3) 对于复层材料钛、锆、镍等贵金属有色材料应避免与钢材料接触, 防止铁离子污染。在制造前对复合板进行铁离子污染试验, 是保证材料质量的又一重要的环节。

说明:下文所述复合板仅指复层和基层不能焊接的爆炸复合板, 不锈钢爆炸复合板除外。

2 结 构

复层金属与基层金属采用熔化焊时, 会在熔合区形成脆性金属间化合物, 这种脆性金属间化合物和低熔点的共晶体将会提高材料的强度, 而大大降低材料的塑性, 会直接影响到焊接接头的力学性能。再由于复层与基层金属存在热物理性能差异, 如焊接时会造成焊接接头冷却过程中收缩不均, 形成较大的焊接内应力, 严重时甚至会产生焊接接头开裂。可见, 复层与基层金属直接采用熔化焊是不可能的。

2.1 复合板对接

图1所示为复合板对接焊接接头型式。常用的型式主要分为两种:图1a平压条型式;图1b欧姆型压条型式。图1a型式一般用于常温常压等条件不太苛刻的工况;图1b常用在高温高压等条件苛刻的场合。这两种型式的焊接型式都是互不相熔的间接焊接接头, 即复层、基层各自进行焊接, 复合层间互不熔合。基层材料的坡口要根据厚度而定, 一般常采用X型、V型。在焊接基层材料前, 需要将基层表面焊接区域内的复层去除。待基层对接焊接完成, 方才可以用填充条填充去除复层材料后所遗留的空缺部分。填充条的作用是在压条后面提供机械支撑, 以便抵挡内部介质造成的压力。填充条压紧后, 用压条结构将复层金属结合起来。在压条结合之前, 必须在基层对接接头处钻出通气孔。检漏嘴的结构型式如图2所示。其可以为盖板焊接时在背面提供氩气保护, 也可作为设备检漏系统中检漏孔用。

2.2 法兰盖

法兰盖复合结构大致分为两种类型。图3a所示的结构型式为爆炸方式复合, 一般用于操作条件比较苛刻的场合。对于负压工况, 笔者推荐使用图3a的结构;图3b衬里结构型式, 用与复层材料相同材质的埋头螺钉将复层固定在基层上, 螺钉端部用氩弧焊将其与复层密封焊。复层周边采用银钎焊, 银被熔化后封闭了复层与基层间的缝隙。此处银钎焊只起密封作用, 不能做强度结构使用。法兰盖背面开有通气孔, 以提供氩气保护。图3b结构制作相对简单, 成本较低, 一般用于操作条件相对较低的场合, 负压工况不推荐使用。

2.3 接管

压力容器对外管口复合结构主要分为两种。一种图4a图4b衬里结构型式;图4c复合板卷制结构;

图4a、图4b一般用于直径较小, 不宜采用复合板进行卷制的接管;图4c常用于直径较大的, 能用复合板卷制的接管。需要提请注意的是, 不管采用何种结构型式, 都必须保证壳体直径大于等于400mm, 否则接管内口与壳体之间就不能采用衬圈或翻边结构进行连接。

图4a接管内衬管伸入壳体复层内表面一定的高度, 在内衬管外套入一个宽度为50mm的衬环, 厚度一般同接管衬管厚度。衬环与壳体复层进行搭接焊, 与内衬管角焊。这种结构制作方便, 可用于操作压力和温度不高的复合设备上。图4b是在壳体衬里后, 将钢管与壳体焊接, 再装入内衬管 (可热套或冷套) , 然后用手工翻边与壳体衬里焊接, 值得注意的是考虑到手工翻边的不易性, 翻边的宽度一般控制在10～15mm。图4c是复合板制接管的翻边结构。接管用复合板卷制而成, 然后内套一个厚度不少于筒体复层厚度、宽度约为50～100mm的衬环, 衬环外边与壳体复层搭接焊, 然后衬环向接管内翻边并与接管复层进行搭接焊。当然此种结构变通一下, 也用于衬里结构形式。也就是衬环向接管内翻边与接管衬里层对接焊。值得注意的是, 不管采用图4中哪种结构型式, 在搭接区域内的壳体或接管基层都应该钻一个通气孔, 以便背面氩气保护, 检漏嘴结构型式如图2所示。

2.4 法兰

衬环法兰密封面连接结构常用的有下图5所示的三种结构。图5a为两面角焊缝的未焊透结构;

图5b、5c为全焊透结构。

图5a结构双面角焊缝在焊接过程中两焊缝密闭的空隙中易留有空气或保护气。在设备操作时, 空隙中的气体受热膨胀, 极易造成焊缝开裂而发生工艺介质泄漏, 从而引起事故发生。在图外的项目中经常用到图5b、图5c两种结构。图5b采用的是双面焊结构;图5c是带不可拆垫环的单面焊结构。从投入运行设备管口的腐蚀分析看, 这两者焊缝热影响区的金属都极易发生间隙腐蚀。

图5d、图5e这两种结构可以避免了图5a、图5b、图5c结构上述的缺陷。制造简单, 组装方便, 成本相对较低, 同时也能保证衬环与接管复层间有足够的连接强度。

3 焊 接

选定了受压元件的复合结构型式, 还离不开好的焊接方法。好的焊接方法与手段可以提高设备的使用安全、抗腐蚀能力;不好的焊接技术将会加速介质对设备材料腐蚀, 减少设备使用寿命, 还有可能引起安全事故。所以复合板焊接对在整台设备制造过程中也是重中之重。

由于复层材料与基层材料的不可焊性, 在确定合理的焊接结构之后, 如何选择正确的焊接方法与工艺直接关系到设备的最终质量。一般来说, 复合板的焊接次序是先对基层材料进行焊接, 优选用TIG焊接方法。焊接基层材料时焊接线能量不宜太大, 过大的焊接线能量会使复层材料因温度过热而发生氧化反应, 复合板界面结合强度下降和基层与复层材料脱离等问题。基层材料焊接时尽量在基层侧进行焊接, 避免在复层侧焊接时飞溅物对复层材料造成污染。必要时可在基层钢焊接时第一道焊缝采用单面焊, 双面成形。基层材料焊接完成后, 打磨复层侧焊缝余高至母材表面平齐, 经外观、探伤检验合格后, 方才可以焊接复层材料。焊接复层应选用钨极氩弧焊 (氩气纯度为99.99%) 。在焊接同时, 还需专人负责用氩气对焊道的进行保护。焊接过程中还应严格控制焊接电流和层间温度。值得注意的是所有焊接工作都必需在正确的PQR与WPS指导下进行。

4 问题与对策

多年来, 从客户反馈的信息来看, 复合板制设备发生泄漏的问题主要集中在复层焊缝贴条处与管口衬环与接管复层连接处的焊缝开裂。经过分析, 复合板制设备发生泄漏的原因主要分为以下几个方面:

1) 焊缝存在裂纹、气孔、咬边等缺陷。

2) 复层材料与基层材料热膨胀系数不同, 复层材料与基层材料之间的存在热应力。

3) 焊接过程中, 焊工未能严格按照WPS进行操作, 焊接线能量较大。

4) 复层材料在焊接过程中未得到可靠的氩气保护。

5) 对复合板制设备焊缝的检验没有引起足够的重视。

设备制造过程中应充分考虑到复合板材料的特殊性。焊接前, 必须应按规范要求进行焊接工艺评定。焊接过程中, 应严格按照WPS的要求进行, 控制好焊接线能量。对复层材料必须采取氩气保护, 以避免复层材料因温度过大而产生氧化。焊接完成后, 应对焊缝表面进行严格的外观检查, 焊缝表面不应该存在裂纹、咬边、焊瘤等缺陷。对焊缝进行一系列常规 (RT、UT、PT) 检查外, 根据设备的重要程度, 可增加肥皂泡检漏、氨气检漏法、氦质谱仪试验、氦质谱仪泄漏试验等。情况特殊时, 也可对焊缝提出耐久性试验要求, 对设备进行热气循环试验。

5 结 语

在设备设计时选用合适的结构型式, 提出合理的制造、检验要求;把好原材料质量关;严格按照制造工艺、焊接作业指导书进行组配、焊接;按要求对设备进行各项检验。从严控制好所有质控点, 确保产品综合性能都满足设计预期效果。

摘要：复合板制设备具有材料特殊、结构复杂、制造难度大、技术要求高等特点。通过对原材料的质量控制, 各受压元件复合结构合理的选用, 分析制造中存在技术问题及难点, 采取相应的制造工艺及检控手段, 保证成型设备综合性能达到最佳。