基于ANSYS制氫吸附器的安全評定和結構優(yōu)化.pdf

1、制氫吸附器是一種比較典型的壓力容器，是石油煉化、化工、冶金等行業(yè)中常見的重要設備。由于其操作工況復雜苛刻，操作工況為高壓和低壓周期性地交替作用，吸附介質性質大多為易燃易爆物質，故制氫吸附器危險性較高，屬于易疲勞壓力容器。而現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對吸附器的安全性和可靠性提出越來越高的要求。本課題所研究的勝利石化總廠制氫工藝中的制氫吸附裝置，于1998年開始投入使用，至今已經連續(xù)使用了13年，處于超期服役狀態(tài)。要提高生產經濟效益，防止安全事故的發(fā)生

2、，對該吸附器進行準確的結構應力分析、安全性評定、疲勞壽命預測和結構優(yōu)化設計，具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文在查閱大量國內外文獻資料的基礎上，采用彈性分析和彈塑性分析相結合的方法，利用大型有限元分析軟件ANSYS對吸附器進行數(shù)值模擬計算，對吸附器的整體和局部進行了較為詳細的應力分析、安全評定和壽命預估。并且經過計算分析，發(fā)現(xiàn)吸附器的危險截面位于筒體手孔鍛件拐角處，人孔開孔補強元件的內壁，進口接管補強元件處，下封頭與裙座相交拐

3、角處。其中，筒體手孔鍛件拐角處的應力水平最高，嚴重制約著吸附器的疲勞壽命。通過計算，估算出該吸附器的疲勞壽命為17年。除此之外，本文還分析了內表面裂紋對吸附器疲勞壽命的影響。針對制約吸附器疲勞壽命的手孔鍛件拐角部位，利用ANSYS軟件提供的參數(shù)化設計語言APDL及優(yōu)化設計模塊OPT，重新建立有限元分析模型，對手孔鍛件的內外倒角進行了優(yōu)化計算，得出了可以使手孔鍛件部位最高應力降低吸附器壽命提高的最佳方案。并將此方案得出的參數(shù)還原到筒體手孔