ภาพรวมของพื้นฐานของเรือกดดัน: โครงสร้างหลักการและหน้าที่

1. คำจำกัดความของเรือความดัน
อัน เรือกดดัน เป็นภาชนะที่ปิดผนึกที่สามารถทนต่อความแตกต่างของแรงดันภายในหรือภายนอกได้ พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในการจัดเก็บสื่อต่าง ๆ เช่นของเหลวก๊าซและไอน้ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการอุตสาหกรรมที่ต้องใช้งานภายใต้แรงดันสูงหรือต่ำ ภาชนะรับแรงดันเป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมเคมี, ปิโตรเลียม, ก๊าซธรรมชาติ, พลังงานและอุตสาหกรรมยา
ในการใช้งานอุตสาหกรรมหลายครั้งเรือความดันไม่เพียง แต่เก็บสาร แต่ยังดำเนินการกระบวนการที่ซับซ้อนเช่นปฏิกิริยาการระเหยและการแยก เนื่องจากความดันภายในภาชนะรับความดันมักสูงกว่าความดันบรรยากาศการออกแบบการผลิตและการบำรุงรักษาอย่างมีนัยสำคัญจะต้องปฏิบัติตามมาตรฐานระดับชาติและข้อกำหนดของอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องอย่างเคร่งครัด

2. โครงสร้างพื้นฐานของภาชนะรับความดัน
การออกแบบโครงสร้างของภาชนะรับแรงดันจะต้องพิจารณาหลายปัจจัยรวมถึงความจุความดันลักษณะของสื่อที่ใช้และเงื่อนไขอุณหภูมิ โครงสร้างพื้นฐานส่วนใหญ่ประกอบด้วยเปลือก, ฝาปิดปลาย, โครงสร้างสนับสนุน, ข้อต่อและอุปกรณ์ความปลอดภัย ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายโดยละเอียดของแต่ละองค์ประกอบ:
a) เชลล์
เปลือกหอยเป็นร่างกายหลักของภาชนะรับแรงดันซึ่งส่วนใหญ่รับผิดชอบในการแบกแรงดันภายใน การออกแบบเปลือกแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรูปร่างของเรือ
Shell Cylindrical: นี่คือรูปร่างของเรือความดันที่พบมากที่สุด เหมาะสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่เช่นถังเก็บและเครื่องปฏิกรณ์ เรือทรงกระบอกค่อนข้างง่ายต่อการผลิตมีโครงสร้างที่มั่นคงและกระจายความดันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
Shell ทรงกลม: เปลือกหอยทรงกลมมีการกระจายความดันที่สม่ำเสมอที่สุดและสามารถทนต่อแรงกดดันภายในและภายนอกที่สูงขึ้นได้ ดังนั้นพวกเขามักจะใช้ในเรือที่ต้องทนต่อแรงกดดันสูงมากเช่นภาชนะเก็บก๊าซเหลว อย่างไรก็ตามภาชนะทรงกลมมีราคาแพงกว่าในการผลิตและพบได้น้อยกว่าภาชนะบรรจุรูปทรงกระบอก
ellipsoidal หรือ hemispherical shell: การออกแบบนี้รวมข้อดีของภาชนะบรรจุทรงกระบอกและทรงกลมทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานแรงดันสูงมากและให้ความต้านทานแรงดันมากขึ้น พวกเขามักใช้ในหม้อไอน้ำแรงดันสูงหรือเครื่องปฏิกรณ์เคมีพิเศษบางชนิด
b) หัว
หัวเป็นปลายของเรือความดันการปิดผนึกและดูดซับแรงดันบางส่วน การออกแบบและรูปร่างของหัวโดยทั่วไปตรงกับรูปร่างของเรือเอง ความหนาและรูปร่างของศีรษะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแรงกดดันที่เกิดขึ้น
หัวซีกโลก: รูปร่างหัวนี้จะกระจายความดันภายในอย่างสม่ำเสมอและใช้กันทั่วไปที่ปลายของเรือทรงกลมหรือทรงกระบอกเพื่อลดความเข้มข้นของความเครียด หัวรูปไข่: เหมาะสำหรับเรือแรงดันต่ำและปานกลาง รูปร่างของพวกเขาช่วยกระจายความเครียดอย่างสม่ำเสมอทั่วเรือและพบได้ทั่วไปในถังเก็บในอุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเลียม
หัวรูปกรวย: หัวกรวยมักใช้ที่ด้านล่างของเรือโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเรือแรงดันต่ำหรือที่จำเป็นต้องมีการระบายน้ำของเหลว
c) โครงสร้างสนับสนุน
โครงสร้างรองรับรองรับน้ำหนักของเรือความดันทั้งหมดและโดยทั่วไปจะติดตั้งที่ด้านล่างหรือด้านข้างของเรือ พวกเขามั่นใจในความมั่นคงและป้องกันการเอียงหรือการกระจัดเนื่องจากแรงโน้มถ่วงหรือการสั่นสะเทือน
โครงสร้างการสนับสนุนรวมถึงขาเฟรมการยกและฐาน โครงสร้างการสนับสนุนจะต้องได้รับการออกแบบตามขนาดของเรือและสภาพแวดล้อมการดำเนินงานเพื่อความปลอดภัยและความมั่นคง
d) หัวฉีด
หัวฉีดเป็นส่วนหนึ่งของภาชนะรับความดันที่เชื่อมต่อท่อวาล์วเครื่องมือและอุปกรณ์อื่น ๆ ประเภททั่วไป ได้แก่ พอร์ตฟีดพอร์ตไอเสียพอร์ตท่อระบายน้ำและช่องทางการผลิตก๊าซ
หัวฉีดจะต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อกันรั่วและป้องกันการรั่วไหลเมื่อเรืออยู่ภายใต้แรงกดดัน โดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะเชื่อมต่อกับตัวเรือโดยการเชื่อมหรือเกลียว e) วาล์วบรรเทาความปลอดภัย
เพื่อป้องกันการระเบิดหรือการแตกเนื่องจากแรงดันภายในที่มากเกินไปเรือความดันจะต้องติดตั้งอุปกรณ์ความปลอดภัยซึ่งพบได้บ่อยที่สุดคือวาล์วความปลอดภัย วาล์วความปลอดภัยจะตรวจจับแรงดันภายในโดยอัตโนมัติและเมื่อความดันเกินค่าที่กำหนดจะเปิดขึ้นเพื่อปลดปล่อยแรงดันส่วนเกินซึ่งจะช่วยปกป้องเรือจากความเสียหาย

นอกเหนือจากวาล์วความปลอดภัยอุปกรณ์บรรเทาความดันอื่น ๆ ยังรวมถึงแผ่นดิสก์ระเบิดและวาล์วปล่อยฉุกเฉิน

3. หลักการทำงานของเรือกดดัน
หลักการทำงานของเรือความดันส่วนใหญ่หมุนรอบความดันและความผันผวนของอุณหภูมิภายในสื่อภายในรวมถึงความแข็งแรงของวัสดุของเรือเอง ต่อไปนี้เป็นหลักการทำงานที่สำคัญหลายประการ:
a) ผลกระทบความดันภายใน
ฟังก์ชั่นหลักของเรือความดันคือการทนต่อความแตกต่างภายในหรือภายนอก ในระหว่างการใช้งานก๊าซหรือสื่อของเหลวภายในเรือจะได้รับแรงดันบางอย่าง ยิ่งแรงดันมากขึ้นความเครียดบนเรือก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เพื่อความปลอดภัยของเรือความหนาวัสดุและส่วนประกอบสำคัญอื่น ๆ ของผนังเรือจะต้องได้รับการออกแบบตามแรงดันสูงสุดที่สามารถทนได้
b) การส่งแรงดัน
ในเรือความดันความดันจะถูกส่งไปทั่วโครงสร้างผ่านผนังเรือ ในขณะที่ความดันภายในมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วผนังเรือความเข้มข้นของความเครียดอย่างมีนัยสำคัญอาจเกิดขึ้นในพื้นที่เช่นฝาปิดท้ายและข้อต่อ ดังนั้นพื้นที่เหล่านี้มักจะต้องได้รับการเสริมแรงเพิ่มเติม
c) ผลของอุณหภูมิต่อเรือแรงดัน
อุณหภูมิภายในเรือมีผลต่อความหนาแน่นและความหนืดของสื่อซึ่งส่งผลต่อความดันภายในเรือ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอาจทำให้วัสดุผนังเรือขยายหรืออ่อนตัวลงดังนั้นผลกระทบของอุณหภูมิต่อความแข็งแรงของวัสดุเรือจะต้องได้รับการพิจารณาในระหว่างการออกแบบ เรือความดันที่ใช้ที่อุณหภูมิสูงมักใช้วัสดุทนอุณหภูมิสูง
d) การกระจายความเครียดในเรือ
การกระจายความเครียดภายในภาชนะรับความดันนั้นไม่สม่ำเสมอ โดยทั่วไปแล้วปลาย (สิ้นสุด) ของเรือจะมีความเครียดมากขึ้น เพื่อป้องกันการแตกร้าวหรือการเสียรูปในพื้นที่เหล่านี้การออกแบบต้องใช้ความหนาของผนังที่เพิ่มขึ้นหรือคุณสมบัติโครงสร้างพิเศษ

4. ฟังก์ชั่นของเรือความดัน
ฟังก์ชั่นของภาชนะรับความดันไม่ได้ จำกัด อยู่ที่การเก็บหรือขนส่งสาร พวกเขายังรวมถึงกระบวนการอุตสาหกรรมที่ซับซ้อนที่หลากหลาย ฟังก์ชั่นเฉพาะมีดังนี้:
a) ที่เก็บข้อมูล
หนึ่งในฟังก์ชั่นที่พบบ่อยที่สุดคือการจัดเก็บก๊าซของเหลวหรือไอระเหย ตัวอย่างเช่นในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีมักใช้ภาชนะรับความดันเพื่อเก็บก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) หรือของเหลวเคมีอื่น ๆ ในระบบอากาศบีบอัดเรือความดันเก็บก๊าซแรงดันสูงเพื่อการใช้งานพร้อม
b) ปฏิกิริยา
ภาชนะรับความดันถูกใช้เป็นเครื่องปฏิกรณ์ในหลายอุตสาหกรรมเช่นอุตสาหกรรมเคมีน้ำมันก๊าซและอุตสาหกรรมยา ปฏิกิริยาทางเคมีหรือทางกายภาพจะดำเนินการภายใต้แรงดันสูงเพื่อผลิตสารเคมีหรือตัวกลางที่ต้องการ แรงดันสูงในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาช่วยเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาหรือเพิ่มผลผลิต
c) ฟังก์ชั่นการทำความร้อนและความเย็น
เรือความดันบางลำยังมีฟังก์ชั่นการทำความร้อนหรือความเย็น ตัวอย่างเช่นในระบบแลกเปลี่ยนความร้อนอาจใช้เรือความดันเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อถ่ายโอนความร้อนจากสื่อหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง หม้อไอน้ำและเครื่องทำน้ำอุ่นยังตกอยู่ในหมวดหมู่นี้และมักใช้ในการสร้างไอน้ำหรือน้ำร้อน
d) ฟังก์ชั่นการบีบอัดและการขยายตัว
ภาชนะความดันมักใช้ในการบีบอัดหรือขยายก๊าซ ตัวอย่างเช่นก๊าซธรรมชาติมักถูกบีบอัดในภาชนะแรงดันสูงสำหรับการจัดเก็บและการขนส่ง ระบบอากาศที่ถูกบีบอัดยังเป็นแอพพลิเคชั่นสำคัญสำหรับเรือแรงดัน

5. ความปลอดภัยของเรือแรงดัน
เนื่องจากเรือแรงดันมักสัมผัสกับความดันสูงและอุณหภูมิสูงทำให้มั่นใจได้ว่าความปลอดภัยของพวกเขาเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ประเด็นสำคัญในการออกแบบความปลอดภัยของเรือแรงดัน ได้แก่ :
การเลือกวัสดุ: วัสดุที่มีความแข็งแรงสูงความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานความล้าจะต้องได้รับการคัดเลือก วัสดุที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอนสแตนเลสและเหล็กกล้าโลหะผสมซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิและแรงดันสูงได้
ข้อกำหนดการออกแบบ: การออกแบบจะต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดและมาตรฐานการออกแบบที่เกี่ยวข้องอย่างเคร่งครัด มาตรฐานสากลทั่วไป ได้แก่ ASME Boiler และรหัสเรือแรงดัน (BPVC) ซึ่งระบุข้อกำหนดสำหรับการออกแบบการผลิตและการตรวจสอบของเรือความดัน
การตรวจสอบและการทดสอบ: การตรวจสอบความดันเป็นสิ่งสำคัญอย่างสม่ำเสมอรวมถึงการตรวจสอบภายนอกการตรวจสอบการส่องกล้องและการทดสอบแบบไม่ทำลาย (เช่นการทดสอบอัลตราโซนิกและการทดสอบ X-ray) การทดสอบเหล่านี้สามารถตรวจจับอันตรายที่ซ่อนอยู่ได้ทันทีเช่นรอยแตกและการกัดกร่อนป้องกันอุบัติเหตุ
อุปกรณ์ความปลอดภัย: เรือแรงดันจะต้องติดตั้งวาล์วความปลอดภัยหรืออุปกรณ์บรรเทาแรงดัน เมื่อความดันภายในเรือเกินเกณฑ์ความปลอดภัยอุปกรณ์เหล่านี้จะเปิดขึ้นโดยอัตโนมัติเพื่อปล่อยแรงดันส่วนเกินและป้องกันไม่ให้เรือระเบิดหรือแตก

6. การประยุกต์
ภาชนะรับแรงดันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายโดยส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรมที่ต้องใช้งานภายใต้สภาวะความดันสูงหรือต่ำ:

อุตสาหกรรมปิโตรเคมี: ใช้สำหรับการจัดเก็บก๊าซปิโตรเลียมเหลว, ก๊าซธรรมชาติ, สารเคมีและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม

อุตสาหกรรมพลังงาน: หม้อไอน้ำเครื่องกำเนิดไอน้ำและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจำเป็นต้องใช้ภาชนะรับแรงดันเพื่อเก็บและถ่ายโอนความร้อน

อุตสาหกรรมยา: เรือแรงดันใช้สำหรับปฏิกิริยายาการฆ่าเชื้อและการเก็บก๊าซ

อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม: ภาชนะรับความดันใช้สำหรับความร้อนการระบายความร้อนและการแปรรูปอาหารเหลว