1、过滤分离器设计方案用户：沙雅燃气长输管道有限公司型号：XFS28A-19任务书编号：SR11003工作令：SWA11088-12图号：SW03-011-001、设计标准本设计中过滤分离器器属于中压容器，应以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到经济合理，可靠的密封性，足够的安全寿命。设计标准如下：a. TSGR0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程b. GB150-1998钢制压力容器c. HG20584-1998钢制化工容器制造技术要求JB4712.1-2007容器支座2、工作原理过滤分离器是用来清除气体中的固体、液态颗粒状杂质的设备，适用于各种燃气及其他非腐蚀性气体。
2、该型设备内部有两种过滤分离元件，第一种：滤芯支撑组件，主要用来过滤；第二种：叶片束组件，主要用来分离。滤芯支撑组件可完全过滤0.5卩以上的固定颗粒，过滤效率达到99.98%;滤芯型号：PPEF-336（图一），气体通过过滤器的最大压降不超过0.05MPa,通过清洁滤芯的最大压降不超过0.014MPQ密封结构无泄漏。叶片束组件（图二）是分离夹杂在燃气或水蒸气中液滴的最好系统，因为它功效高、压降低、价格便宜，而且只需要很少的维护费用。当气体进入分离器时，气体被叶片分割成许多垂直带状流，每一束气流都经过多次改变流向，这样便在叶片壁上产生了半紊流和旋流，夹杂在气体中的液滴被迫撞到叶片壁上并粘附在上面，
3、液滴进去叶片的沟槽中并因重力作用而下落到液体收集器中，当液滴在收集器中积累到一定量时被排除或最终利用。图二、叶片束组件3、设计步骤其设计的主要步骤如下： 根据介质特性，选择合适的壳体材料、接管、法兰等部件材料； 设计参数的确定； 根据用户提供的设计条件及参数，根据GB150公式，预设壳体壁厚； 从连接的密封性、强度等出发，按标准选用法兰、垫片及紧固件； 使用化工设备中心站开发的正版软件，SW6校核设备强度，确定壳体厚度及接管壁厚； 焊接接头型式的选择； 根据以上的容器设计计算，画出设计总设备图及零件图。4、材料的选择 筒体与封头的材料选择：天然气最主要的成分是甲烷，经过处理的天然气具有无腐蚀性
4、因此可选用一般的钢材。由操作条件可知，该容器属于中压、常温范畴。在常温下材料的组织性和力学性能没有明显的变化。综合了材料的机械性能、焊接性能、腐蚀情况、强度条件、钢板的耗材量与质量以及价格的要求，筒体和封头的材料选择钢号为Q345R勺钢板，使用状态为热轧（设计温度为-20475C，钢板标准GB713-2008锅炉和压力容器用钢板）。 接管的材料选择：根据GB150钢制压力容器引用标准以及接管要求焊接性能较好且塑性好的要求，故选择16Mn号GB6479高压化肥设备用无缝钢管作各型号接管。因设备设计压力较高，涉及到开孔补强问题，在后面的强度计算过程中，选择16Mnil锻件作为接管材料。 法兰的材
5、料选择：法兰选用HG/T20592-2009钢制管法兰，材质：16Mnli，符合NB/T47008-2009压力容器用碳素钢和低合金钢锻件标准。 其他附件用材原则：与受压件相焊的的垫板，选用与壳体一致的材料：Q345RGB713-2008其余非受压件，选用Q235-BGB3274碳素结构钢和低合金钢热轧厚钢板和钢带；5、设计参数的确定根据用户提供的容器运行条件，确定该设备的设计参数如下:工作压力：5.07.0MPa；工作温度：-15+50C；设计压力：9.8MPa；设计温度：-18/+60C；最大允许工作压力：9.8MPa；腐蚀裕量：2.0mm水压试验压力：14.7MPa气密试验压力：9.8M
6、Pa；焊接接头系数：1.0；6、筒体与封头壁厚的选择筒体壁厚的计算：根据GB150公式（5-1），计算筒体壁厚：(5-1)_IDN25S设计厚度（mm）；C2腐蚀裕量（mm）；Pc筒体的设计压力（MPa）;DN筒体的公称直径（mm）;一焊接接头系数；（T一钢板在设计温度下的许用应力（MPa）则、=PcDN-6=9.8疋70021891.0-9.8=18.63mm将设计厚度加上钢板负偏差后向上圆整到钢板的标准规格厚度，即筒体的名义厚度：5i=+C2即缶=S+C+C2=18.63+0.3+2=20.93mm。圆整后取n=22mm厚的Q345R钢板制作筒体。椭圆封头壁厚的计算：由于椭圆封头厚度的计算
7、公式和筒体厚度的计算公式几乎一样，说明圆筒体采用标准椭圆封头，其封头厚度近似等于筒体厚度，这样筒体和封头可采用同样厚度的钢板来制造。故采用标准椭圆封头。封头的设计厚度为:(2-4)PcDN2-0.5FCPcDN2“-0.5FC二9.8汉70021891.00.59.8=18.39mm考虑钢板厚度负偏差，需圆整，封头的名义厚度仍利用公式于是：沪S+C+C2=18.39+0.3+2=20.69mm,考虑椭圆封头制造中的12%S冲压减薄量：20.69X1.12=23.17mm圆整后取S=24mm厚的Q345RGB713钢板制作封头。因此，为方便控制椭圆封头与筒体的对接错变量，选择&=24mm的Q34
8、5R钢板作为壳体的厚度。7、法兰、垫片及紧固件的选择法兰选用的标准：HG/T20592-2009钢制管法兰（PN100系列）；垫片选用的标准：HG/T2010-2009钢制管法兰用缠绕垫片（PN100系列）；紧固件选用的标准:HG/T20613-2009钢制管法兰用紧固件（PN100系列）；8SW6软件校核设备强度，确定壳体壁厚及接管壁厚内压圆筒校核:计算单位江苏盛伟过滤设备有限公司计算条件筒体简图计算压力Pc9.80MParT设计温度t60.00C内径Di700.00mm材料Q345R（板材）试验温度许用应力同181.00MPa设计温度许用应力fet181.00MPa-Di二i试验温度下屈服
9、点cs325.00MPa钢板负偏差Ci0.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数*1.001厚度及重量计算计算厚度FIDi右-2cfM_Pc=19.48mm有效厚度怎=&-Ci-C2=21.70mm名义厚度b=24.00mm重量1242.67Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值Pt=1.25P昌=14.7000(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平k】TfcrkCT结论合格左封头计算计算单位江苏盛伟过滤设备有限公司计算条件椭圆封头简图计算压力Pc9.80MPa设计温度t60.00C内径Di700.00mm曲面咼度hi175.00mm/t材料Q345R（板材）-L
10、i.i设计温度许用应力M181.00MPa试验温度许用应力同181.00MPa钢板负偏差Ci0.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数*1.00厚度及重量计算形状系数K=制Dp=1.0000计算厚度KPcDi右=2CTt_0.5Pc=19.21mm有效厚度怎=&-Ci-C2=19.30mm最小厚度5min=3.00mm名义厚度&=21.60mm结论满足最小厚度要求重量103.49Kg压力计算最大允许工作压力2町蚁Pw=KDi切.56e=9.84514MPa结论合格开孔补强计算计算单位”江苏盛伟过滤设备有限公司接管：a,0368x40计算方法:GB150-199等面积补强法，单孔设计条件简
11、图计算压力Pc9.8MPa设计温度60C-B壳体型式圆形筒体壳体材料Q345R名称及类型板材-E-11h虹壳体开孔处焊接接头系数01壳体内直径Dj700mm壳体开孔处名义厚度Sn24mm41上卜2A壳体厚度负偏差Ci0.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力dt181MPa接管实际外伸长度100mm接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差Cit0mm补强圈厚度负偏差C1rmm接管材料许用应力dt165MPa补强圈许用应力dtMPa开孔补强计算壳体计算
12、厚度S19.48mm接管计算厚度St&814mm补强圈强度削弱系数frr0接管材料强度削弱系数fr0.912开孔直径d292mm补强区有效宽度B584mm接管有效外伸长度hi100mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积A58182mm壳体多余金属面积A16342mm接管多余金属面积A253212mm补强区内的焊缝面积A3642mmQ-、_亠、一一A什A2+A3-6019mm，大于A，不需另加补强。补强圈面积a42mmA-(A1+A2+A3)2mm结论:补强满足要求，不需另加补强。开孔补强计算计算单位”江苏盛伟过滤设备有限公司接管：c,h,089x20计算方法:GB150-199等
13、面积补强法，单孔设计条件简图计算压力Pc9.8MPa设计温度60C-B壳体型式圆形筒体壳体材料Q345R名称及类型板材-E-11h虹壳体开孔处焊接接头系数01壳体内直径Dj700mm壳体开孔处名义厚度Sn24mm41上卜2A壳体厚度负偏差Ci0.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力dt181MPa接管实际外伸长度100mm接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差Cit0mm补强圈厚度负偏差C1rmm接管材料许用应力dt165MPa补强圈许用应力dt
14、MPa开孔补强计算壳体计算厚度S19.48mm接管计算厚度St1.5mm补强圈强度削弱系数frr0接管材料强度削弱系数fr0.912开孔直径d53mm补强区有效宽度B141mm接管有效外伸长度hi32.56mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积A10942mm壳体多余金属面积A1188.52mm接管多余金属面积A2979.42mm补强区内的焊缝面积A3642mmA什A2+A3-1232mm，大于A，不需另加补强。补强圈面积a42mmA-(A1+A2+A3)2mm结论:补强满足要求，不需另加补强。开孔补强计算计算单位江苏盛伟过滤设备有限公司接管：b,0368x40计算方法:GB15
15、0-199等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力Pc9.8MPa设计温度60C-B壳体型式椭圆形封头-EAi丄r1壳体材料Q345R名称及类型板材壳体开孔处焊接接头系数01壳体内直径Dj700mm=3壳体开孔处名义厚度Sn21.6mm-3=A壳体厚度负偏差Ci0.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力dt181MPa椭圆形封头长短轴之比2接管实际外伸长度100mm接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差Cit0mm补强圈厚度负偏差C1rmm接管材料许
16、用应力dt165MPa补强圈许用应力dtMPa开孔补强计算壳体计算厚度S17.29mm接管计算厚度St&814mm补强圈强度削弱系数frr0接管材料强度削弱系数fr0.912开孔直径d292mm补强区有效宽度B584mm接管有效外伸长度hi100mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积A51652mm壳体多余金属面积A1573.62mm接管多余金属面积A253212mm补强区内的焊缝面积A3642mmQ-、_亠、一一A什A2+A3-5959mm，大于A，不需另加补强。补强圈面积a42mmA-(A1+A2+A3)2mm结论:补强满足要求，不需另加补强。开孔补强计算计算单位”江苏盛伟过
17、滤设备有限公司接管：连通管，0160x28计算方法:GB150-199等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力Pc9.8MPa设计温度60C-B壳体型式圆形筒体壳体材料Q345R名称及类型板材-E-11h虹壳体开孔处焊接接头系数01壳体内直径Dj700mm壳体开孔处名义厚度Sn24mm41上卜2A壳体厚度负偏差Ci0.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力dt181MPa接管实际外伸长度100mm接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差Cit0mm补强
18、圈厚度负偏差C1rmm接管材料许用应力dt165MPa补强圈许用应力dtMPa开孔补强计算壳体计算厚度S19.48mm接管计算厚度St3.183mm补强圈强度削弱系数frr0接管材料强度削弱系数fr0.912开孔直径d108mm补强区有效宽度B216mm接管有效外伸长度hi54.99mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积A21932mm壳体多余金属面积A1229.82mm接管多余金属面积A222882mm补强区内的焊缝面积A3642mmQ-、_亠、一一A什A2+A3-2581mm，大于A，不需另加补强。补强圈面积a42mmA-(A1+A2+A3)2mm结论:补强满足要求，不需另加
19、补强。开孔补强计算计算单位”江苏盛伟过滤设备有限公司接管：e1-2,g,042x12计算方法:GB150-199等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力Pc9.8MPa设计温度60C-B壳体型式圆形筒体壳体材料Q345R名称及类型板材-E-11h虹壳体开孔处焊接接头系数01壳体内直径Dj700mm壳体开孔处名义厚度Sn24mm41上卜2A壳体厚度负偏差Ci0.3mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力dt181MPa接管实际外伸长度50mm接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强
20、圈厚度mm接管厚度负偏差Cit0mm补强圈厚度负偏差C1rmm接管材料许用应力dt165MPa补强圈许用应力dtMPa开孔补强计算壳体计算厚度S19.48mm接管计算厚度St0.551mm补强圈强度削弱系数frr0接管材料强度削弱系数fr0.912开孔直径d22mm补强区有效宽度B94mm接管有效外伸长度hi16.25mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积A462.92mm壳体多余金属面积A1156.12mm接管多余金属面积A2279.92mm补强区内的焊缝面积A3642mmQ-、_亠、一一A什A2+A3-500mm，大于A，不需另加补强。补强圈面积a42mmA-(A1+A2+A
21、3)2mm结论:补强满足要求，不需另加补强。小筒体及开孔补强计算:内压圆筒校核:计算单位江苏盛伟过滤设备有限公司计算条件筒体简图计算压力Pc9.80MParT-H设计温度t60.00C内径Di249.00mm材料16Mn（热轧）（管材才）试验温度许用应力fe181.00MPa设计温度许用应力fet181.00MPa-Dii试验温度下屈服点os320.00MPa钢板负偏差C11.50mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数1.001厚度及重量计算计算厚度PCDi&-2crt$_Pc=6.93mm有效厚度&=&-Ci-C2=8.50mm名义厚度&=12.00mm重量208.54Kg压力试验时应力校
22、核压力试验类型液压试验试验压力值Pt=1.25P寻=14.7000(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平Htfcrk0.90Os=288.00MPa试验压力下圆筒的应力仃=Pt.(Di+&)=222.662&冲MPa校核条件or兰IqIt校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力2&切沖Pw=(Dj畑=11.94951MPa设计温度下计算应力lPc(Dit5e)c=2&=148.44MPa181.00MPa校核条件kNXT结论合格开孔补强计算计算单位”江苏盛伟过滤设备有限公司接管：d1-2,079x15计算方法:GB150-199等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力Pc9.8MPa
23、设计温度60C-B壳体型式圆形筒体壳体材料16Mn（热轧名称及类型管材)-E-11h虹-壳体开孔处焊接接头系数01壳体内直径Dj249mm壳体开孔处名义厚度Sn12mm41上卜2A壳体厚度负偏差Ci1.5mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力dt181MPa接管实际外伸长度80mm接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差Cit0mm补强圈厚度负偏差C1rmm接管材料许用应力dt165MPa补强圈许用应力dtMPa开孔补强计算壳体计算厚度S6.928mm
24、接管计算厚度St1.5mm补强圈强度削弱系数frr0接管材料强度削弱系数fr0.912开孔直径d53mm补强区有效宽度B107mm接管有效外伸长度hi28.2mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积A383.12mm壳体多余金属面积A181.252mm接管多余金属面积A2591.22mm补强区内的焊缝面积A3642mmQ-、_亠、一一A什A2+A3-736.4mm，大于A，不需另加补强。补强圈面积a42mmA-(A1+A2+A3)2mm结论:补强满足要求，不需另加补强。开孔补强计算计算单位”江苏盛伟过滤设备有限公司接管：f1-4,045x10计算方法:GB150-199等面积补强法
25、单孔设计条件简图计算压力Pc9.8MPa设计温度60C-B壳体型式圆形筒体壳体材料16Mn（热轧名称及类型管材)-E-11h虹-壳体开孔处焊接接头系数01壳体内直径Dj249mm壳体开孔处名义厚度Sn12mm41上卜2A壳体厚度负偏差Ci1.5mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力dt181MPa接管实际外伸长度50mm接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差Cit0mm补强圈厚度负偏差C1rmm接管材料许用应力dt165MPa补强圈许用应力dtMP
26、a开孔补强计算壳体计算厚度S6.928mm接管计算厚度St0.765mm补强圈强度削弱系数frr0接管材料强度削弱系数fr0.912开孔直径d29mm补强区有效宽度B73mm接管有效外伸长度hi17.03mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积A210.72mm壳体多余金属面积A166.932mm接管多余金属面积A2224.62mm补强区内的焊缝面积A3642mmQ-、_亠、一一Ai+A2+A3-355.6mm，大于A，不需另加补强。补强圈面积a42mmA-(A1+A2+A3)2mm结论:补强满足要求，不需另加补强。开孔补强计算计算单位”江苏盛伟过滤设备有限公司接管：连通管，016
27、0x28计算方法:GB150-199等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力Pc9.8MPa设计温度60C-B壳体型式圆形筒体壳体材料16Mn（热轧名称及类型管材)-E-11h虹-壳体开孔处焊接接头系数01壳体内直径Dj249mm壳体开孔处名义厚度Sn12mm41上卜2A壳体厚度负偏差Ci1.5mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力dt181MPa接管实际外伸长度100mm接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差Cit0mm补强圈厚度负偏差C1rmm接管
28、材料许用应力dt165MPa补强圈许用应力dtMPa开孔补强计算壳体计算厚度S6.928mm接管计算厚度St3.183mm补强圈强度削弱系数frr0接管材料强度削弱系数fr0.912开孔直径d108mm补强区有效宽度B216mm接管有效外伸长度hi54.99mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积A780.12mm壳体多余金属面积A1162.52mm接管多余金属面积A222882mm补强区内的焊缝面积A3642mmQ-、_亠、一一A什A2+A3-2514mm，大于A，不需另加补强。补强圈面积a42mmA-(A1+A2+A3)2mm结论:补强满足要求，不需另加补强。9、焊接接头型式的选择根据设计规范，应选用全焊透的焊接接头，型式如下图所示:lT)叼55豐靈坤I:底接if法兰的耳長焊接搖头殊或比偵7545*内件与筒体焊接节点10、画出设计总设备图及零件图
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