自闭式煤气排水器工作管关键结构参数设计方法.pdf
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1、第 2期 ( 总第 1 7 7期) 2 01 3年 4月 机 械 工 程 与 自 动 化 ME CHANI CAL ENGI NEERI NG & AUT( ) MATI ( ) N No 2 Apr 文章编号 : 1 6 7 2 6 4 1 3 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 9 2 0 2 自闭式煤气排水器工作管关键结构参数设计方法 于德 宏 ,苏宝珍。 ,刘德 强 ,谢长永。 ,王庆祺 ,蔡景春。 ,王 东宝。 ( 1 北 京首建设备 维修 有限公司,北京 1 0 0 0 4 3 ;2 北京首钢建设集 团有 限公 司,北京 1 0 0 0 4 3 ;3 北京 首钢迁 钢公 司 炼
2、铁部,河北 唐 山0 6 4 4 0 4 ) 摘要 :在 大量现场试验和理论研 究的基础上 ,结合煤 气排水器 的结构特 点和工作原理,提 出了一种煤气排水 器 工作管关键结构参数设计方法 ,可实现对低压 室内封 闭用结构部分可承 受压力的计算 ;同时根据约束条件 自动计算其余各腔 室的应设计数量和相应工作管长度 。通过 以上方 法有 效地 保证 了排水器 的实际可承受压力 与设 计相同 防止泄漏或 密封频繁开 阔。 关键词 :自闭式煤气排水器 ;结构参数 ;工作管 ;设计 中图分 类号 :TQ5 4 7 8 1 文献标识码 :A 0 引言 冶金行业 中, 常常需要对煤气进行一定距离的管 道输
3、送。在输送过程 中, 煤气 中的部分饱 和气和机械 水会分离 出来 , 给煤气输送 、 管道维护和用户的使用带 来了不利的影响 , 因此必须及时将冷凝水排出, 该功能 是由与输送管道连通的煤气排水器实现的。煤气排水 器主要由煤气排水器本体和煤气防泄漏装置组成。当 煤气管网压力波动或 由于其他原因引起的排水器有效 水位异常降低造成煤气泄漏时 , 通过煤气排水器防泄 漏装置可有效 地遏止煤气 的外泄 , 防止煤气着火 、 爆 炸 、 中毒等恶性事故的发生。 煤气排水器的水封高 度决定于该 管网压力的大 小 , 既不能高也不能低 。低压管网配高压排水器 , 则冷 凝水不能有效地排出, 影响生产; 高
4、压管网配低压排水 器 , 管网压力将击穿水封 , 使煤气泄漏 , 不但造成污染, 还严重危及人身安全。另外 , 煤气管 网通常压力波动 较大, 最高压力有时超出排水器 自身极限值 , 使煤气过 压现象时有发生 。因此 , 在煤气排水器的设计过程 中 应对其承压能力进行准确设计 , 保证在超压情况下密 封球能及时对低压室工作管进行密封。 1 煤气 排 水器 结构 形式 煤气排水器一般有立式和卧式两种, 由于介质压 力的不同 , 为了保持排水器的有效 高度 以及便于操作 维护又分为单室水封和双室水封两种型式, 一般煤气排 水器的水封高度在 1 0 0 0 H I L T 1 以内采用单室水封, 超
5、过 1 0 0 0 n 3 1 -n采用双室水封或多室水封。本文将着重对多室 水封的 自闭式煤气排水器的结构设计过程进行研究。 2 自闭式煤 气 排水 器工 作管 关键 结构 参数设计 图 1 为多室水封 的 自闭式煤气排水器结构示 意 图。原设计中 , 由于各室工作管长度、 长度分配等关键 参数通常借助于设计人员 经验 , 容易导致设计可承受 压力偏差 , 出现频繁泄漏或关闭等问题。因此 , 本文在 大量现场试验和理论研究 的基础上, 结合煤气排水器 的结构特点和工作原理 , 提 出一种煤气排水器工作管 关键结构参数设计方法 , 可实现对低压室内封闭用结 构部分可承受压力的计算 , 同时根据
6、约束条件 自动计 算其余各腔室应设计数量和相应工作管长度。其具体 优 化方 案 如下 : ( 1 )收集所设计煤气排水器可承受的最大管道压 力 P 和低压室内封闭用结构参数( 如 图 2所示) , 包 括 封 闭球下 端 距封 闭 口距 离 h ; 浮力 圆柱 长 度 h 。 、 直 径 ; 管道 无压 力时 液面 距浮 力 圆柱 顶端 的距离 h ; 封 闭球 、 连杆 及浮 力 圆柱 的总重 力 G。 ( 2 )计算浮力高度 h : h =c ( g 7 c ( ) 。 )。 厶 其 中: J0 水为水的密度。 计算低压室可降水位 h 。 : h s h + ( 2 一 h 4 ) +h
7、l 。 计 算低 压 室封 闭所 需压 力 P : 收稿 日期 :2 0 1 2 1 0 2 0 ;修 回 日期 :2 0 1 2 1 0 3 0 作者简介 :于德宏( 1 9 6 8 一 ) ,男 ,河北迁 西人,高级工程师 ,硕士 ,现从事冶金设备 管理工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年 第 2期 于德宏 等 : 自闭式煤 气排 水器工作 管关键 结构参 数设 计方法 9 3 户1 ID 水 g h5 。 计算其余水封结构需承受的最大压力 : 一 户 一 户1。 计算其余水封结构所需工作管总长度 1 : Z 一户 ( p 水 g)。
8、令其余承压室总数 =1 , 计算其余各室工作管长 度 6 : h 6 一l n。 给定其余各室工作管最大长度 , 判断不等式 是否成立。若成立, 则确定其余各室数量为 , 且各室 工作管长度为 h 。 , 结束计算; 否则, 令 +1 , 直至不等 式成立, 再结束计算。方案计算流程图如图 3 所示。 ( a )剖面图 ( b )展开图 图 1 多室水封的 自闭式煤气排 水器结构 示意图 ,密封球 t I J n J 毒 J 酬 浮力圆柱 1 J I - 1 、 T 稚 普 I i _ 。 一 图 2低 压 室 内封 闭用 结 构 爹 数 图 3模 型 的应 用 北京首建设备维修有限公司经过多
9、年的实践与研 究并结合此设计方法, 研制开发了自闭式煤气排水器 , 成功实现了对煤气管道冷凝水 的及时排 出, 并防止 了 压力突变造成的煤气泄漏等事故。 本例中 p 。 =0 0 3 5 MP a 、 l =0 1 I T I 、 h 2 0 3 m、 =0 0 8 m、 h 3 0 6 1 T I 、 G一1 0 N。令其余承压室 总数 一l 、 。 一1 m。 将各已知数据输入计算程序 , 计算得 到 =0 2 m 、 h 5 0 6 + 0 1 +0 1 0 8 m、 l 一 0 0 0 8 MPa 、 一 0 0 27 M Pa、 Z 一 2 7 r n、 6 2 7 r r l 。
10、 最后 , 判断不等式 。 。 是否成立。显然, 不等 式 2 7 1 不成立, 则令 一, z +1 , 再重新计算其余各 室工作管长度 h e , 直 至以上不等式成立。计算可知 , 此时 一3 , 则其余各室数量为 3 , 且各室工作管长度为 0 9 1 T I , 结束计算。 4结 论 本文提 出的煤气排水器工作管关键结构参数设计 方法 , 可实现对低压室 内封 闭用结构部分可承受压力 水孔 的计算 , 同时根据约束条件 自动计算其余各腔室应设 计数量和相应工作管长度 。通过以上方法有效地保证 了排水器的实际可承受压力与设计相同, 防止煤气泄 漏或密封装置的频繁开闭。 收集所设计煤气排
11、水器可承受的最大管道压力 I 收 集 低 压 室 内 封 闭 用 结 构 参 数l 计算浮 力高度 计算低 压室 可降水位 计算低压室封闭所需压力p - 计算其余水封结构需承受的最大压力p 计算其余水封结构所需工作管总长度l I 令 其 余 承 压 室 总 数 n = 1 I 计算其余各室工作管长度由 e 给定其 余各室工作 管最大长度 N l、 图 3 方 案计算流程图 ( 参考文献和英文摘要转第 9 6页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 6 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 3年 第 2期 ( 1 )可靠性好 、 故障率低 、 作业效率高、
12、性价比高。 围 4减 振 球 组 件 结 构 示 惹 图 ( 2 )在动力源选配方面 , 可根据用户 的具体需求 来选配四冲程或二冲程汽油机 以进一步降低噪声、 污 染及油耗。 ( 3 )通过符合人体工程学原理的扶手设计并配合 特殊的 4级减振结构 , 使操作者工作时不易疲劳 , 同时 所用的防松技术也解决了同类产品螺纹易松动问题 。 ( 4 )拓展性好, 对捣固镐本 体做适 当改造后还可 开发 出破碎机等其他特种产品。 参考文献 : 1 1 李锡章 , 王庆礼 小型养路机械 在一般线路 维修 中的应用 F J 铁 道建 筑 1 9 9 8 ( 1 1 ) : 2 9 3 1 2 1 徐建明,
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