8.8.1 化工设备图的作用和内容
化工生产过程中不少是基本的化工单元操作,如蒸发、冷凝、吸收、蒸馏及干燥等。用以完成各种单元操作的设备,如容器、换热器、塔器和反应器等(见图8-17),统称为化工设备。
图8- 16 泵体零件图
图8- 17 常见的化工设备
化工设备图是表达化工设备的结构形状、技术特性、各零部件之间的装配连接关系以及必要的尺寸和制造、检验、安装等技术要求的图样。
化工设备的施工图样,一般包括设备装配图、部件装配图和零件图等。化工设备图是化工设备装配图的简称。
图8- 18是一立式贮槽(容器)的装配图。由图8- 18可知,它除具有一般机械装配图所需的一组视图、必要的尺寸、零件和部件的序号、明细栏和标题栏等内容外,还有以下内容。
(1)管口符号 设备上所有的接管口(物料进出管口、仪表管口等)和开孔(如视镜、人(手〕孔等)均用管口符号(带有圆圈的大写拉丁字母)编注在管口和开孔的投影旁或中心线或轴线的延长线上,并在技术数据表的“管口表”栏中列出管口和开孔的有关数据和用途等内容。
(2)技术数据表 由设计数据表、技术要求、管口表等组成。表中列出了设备的基本设计数据,设计依据,制造、检验和验收的有关规范、技术要求以及管口和开孔的有关内容,以供读图、备料、制造、检验、验收和操作之用。
(3)主签署栏、质量盖章栏、会签栏和制图签署栏。
8.8.2 化工设备的基本结构和特点
各种化工设备因工艺要求的不同,其结构形状也各有差异。图8 19示出了四种常用设备的基本结构情况。分析这些典型设备的结构形状,可归纳出以下几个共同的结构特点。
(1)设备的主体(筒体和封头)以回转体为多,如图8-18中所示的筒体和封头。
(2)设备上开孔和接管较多。为满足化工工艺需要,在设备主体(筒体和封头)上多处开孔,以连接管道和装配人孔、视镜等零部件,如图8 17(a)中封头上的人孔和接管,图8-18中筒体上液面计的接管口。
(3)薄壁结构多。结构的尺寸相差悬殊,如图8- 18中,筒体的高度为2600mm,直径为1600mm,但筒体壁厚仅为6mm。
图8- 19 常见化工设备的基本结构
(4)焊接结构多。化工设备中零部件的连接广泛采用焊接方法,如图8- 18中,筒体由钢板弯卷后焊接而成,筒体与封头、液面计接管口的连接都采用焊接。
(5)通用零部件多。化工设备大量采用标准化、通用化和系列化的零部件,如图8- 18中的管法兰、封头、支座、液面计等均已标准化和系列化。
化工设备的结构形状虽各有差异,但是往往都选用一些作用相同的零件、部件来组成设备,如图8- 17中的人孔、封头、支座、管法兰等。为了便于设计、制造和检修,把这些零件、部件的结构形状统一成若干种标准规格,使能相互通用,称为标准化的通用零部件。
化工设备标准化的通用零部件的基本参数主要是公称压力(PN)和公称直径(DN)[1],当前可采用的标准很多,限于本书篇幅,下面在表81中介绍几种常用零部件的名称、标准号及标记。熟悉这些零部件的用途、结构特征和有关标准,将有助于阅读和绘制化工设备图。
表8-1 常用零部件名称、标准号和标记方式
续 表
8.8.3 化工设备图的视图表达
基于化工设备的结构特点,其视图表达也有特点。下面介绍表达的特点和方法。
1.基本视图的配置
由于化工设备的基本形状以回转体居多,所以一般由两个基本视图来表达设备的主体。立式设备通常采用主、俯两个基本视图(例见图818),卧式设备通常采用主、左两个基本视图。当俯视图或左视图难以在图幅内按投影关系配置时,可画于图纸的空白处。但须在视图的上方写上图名,如“A”,并在主视图上用箭头注明投影方向及在其近旁注写相同的大写英文字母,例见图8-18。
2.多次旋转的表达方法
由于化工设备上开孔和接管口较多,为了反映这些结构的轴向位置和结构形状,常采用多次旋转的表达方法,即假想将分布于设备上不同周向方位的这些结构,分别旋转到与正投影面平行的位置进行投射,画出其视图或剖视图。如在图8- 18中,人孔D是假想按顺时针方向旋转45°后在主视图上画出的;液面计接口LG1和LG3是按逆时针方向旋转45°后画出的。
采用多次旋转的表达方法时,应避免投影重叠现象。图8-18中,接管E无论按顺时针或逆时针旋转到与正投影面平行时,其投影将与接管B和D的投影重叠,必须另用其他表达方法,如图中采用了B-B局部剖视图。
在基本视图上采用多次旋转表达方法时,一般不予标注。但这些结构的周向方位要在技术数据表的“设计数据表”中注明其在哪个视图中确定,如图8- 18中的“按A向视图”。
3.断开和分段(层)的表达方法
对于较长(或较高)的设备,沿长度(或高度)方向的形状或结构相同或按规律变化时,为了简化作图,节省图幅,可采用断开画法。图8- 20(a)和图8- 20(b)分别为采用断开画法的填料塔和浮阀塔。前者断开省略部分是形状和结构完全相同的填料层(用符号简化表示);后者断开省略部分则为结构与间距相同,左右间隔成规律分布的塔盘结构。
图8- 20 断开的表达方法
图821为采用分段(层)画法的填料塔,把整个塔体分成若干段(层)画出。此画法适用于设备的视图表达不宜采用断开画法但图幅又不够的场合。
图8-21 分段(层)表达方法
4.简化画法
在化工设备图中,除采用前面所介绍的《机械制图》国家标准中的规定和简化画法外,根据化工设备的特点和设计、生产的需要,还可采用以下简化画法。
1)零部件的简化画法
有标准图、复用图或外购的零部件,在装配图中只需按主要尺寸、按比例用粗实线画出表示它们特征的外形轮廓,图8-22示出了一些例子。其中在玻璃管液面计的简化画法中,符号“+”用粗实线画出,玻璃管用细点画线表示。
2)管法兰的简化画法
在化工设备图中,管法兰均可按图8-23所示的简化画法绘制。法兰的规格、密封面形式等可在明细栏及技术数据表中的“管口表”栏内说明。
3)重复结构的简化画法
(1)螺栓孔可用中心线和轴线表示,如图8- 24(a)所示。化工设备图中的螺栓连接可简化成如图8-24(b)的画法,其中符号“×”和“+”均用粗实线绘制。同样规格的螺栓孔或螺栓连接在数量较多且均匀分布时,可以只画出几个(至少画两个),以表示跨中或对中的分布方位,如图8-24中两俯视图所示。
(2)按规则排列的管板、折流板或塔板上的孔均可简化绘制。图8- 25(a)中,分别用细实线和粗实线画出孔眼圆心的连线和钻孔的范围线,画出几个孔,并注总孔数、孔径和注出每排的孔数(即图中n1~n7)。但在零件图上孔眼的倒角和开槽、排列方式、间距、加工情况应用局部放大图表示。用粗实线画出的符号“+”表示管板上定距杆螺孔的位置。图8-25(b)为孔眼按同心圆排列时的画法。
图8- 25(c)为对孔眼数要求不严格的多孔板(如隔板、筛板等)的画法和注法;图中不必全部画出孔眼和连心线,钻孔范围线采用细实线,用局部放大图表示孔眼的大小、排列方法和间距。
图8- 22 零部件简化画法示例
图8- 23 管法兰的简化画法
图8- 24 螺栓孔和螺栓连接的简化画法
图8- 25 多孔板上的孔的简化画法
剖视图中,多孔板孔眼的轮廓线可不画出,如图8- 26所示。
(3)按规则排列成管束的管子(如列管式换热器中的换热管),在装配图中至少应画出其中一根管子,其余均用中心线表示之,如图827所示。
图8- 26 剖视图中多孔板孔眼的简化画法
图8- 27 按规则排列管子的简化画法
(4)设备中同一规格、材料和同一堆放方式的填充物(如瓷环、木格条、玻璃棉、卵石等)的简化画法如图8-28(a)所示。装有不同规格或同一规格不同堆放方式的填充物的简化画法如图8-28(b)所示。图中用相交的细直线表示填充物。
填料箱中填料的表示如图8-29所示。
图8- 28 填充物的简化画法
图8- 29 填料箱填料的简化画法
4)单线示意简化画法
在已有部件图、零件图、剖视图和局部放大图等能清楚地表达设备结构的情况下。设备上的某些结构可在装配图上简化为单线(粗实线)表示,如图8 30所示的塔设备中的塔盘,当浮阀、泡罩较多时也可用中心线表示或不表示。列管式换热器中的折流板、挡板、拉杆、定距管、膨胀节等的单线示意画法如图831所示。
图8- 30 塔盘的单线示意画法
图8- 31 折流板等的单线示意图
当设备采用断开或分段(层)画法后,为了读图的方便,可按较大的缩小比例,在图幅的适当位置,用单线(粗实线)示意画出设备的大体完整形状和各部分的相对位置,并标注总高(长)、管口定位尺寸和标高等尺寸,如图8- 32所示。
图8- 32 整体单线示意画法
5.细部结构的表达方法和夸大画法
由于设备总体与某些零部件的大小相差悬殊,按总体尺寸所选定的绘图比例往往无法在基本视图上表达清楚某些细部结构,如设备中的焊接结构,所以常采用局部放大图(俗称节点图)表达。图8- 18中的局部放大图为带补强圈的人孔焊接结构的局部放大图,其画法和标注与机械图相同。
在化工设备图中,必要时还可采用几个视图表达同一细部结构。
为了解决设备的总体与某些零部件间尺寸相差悬殊的矛盾,除了采用局部放大图外,还可采用夸大的画法。例如设备的壁厚、垫片等,按总体尺寸所选定的绘图比例绘制时,其投影往往无法表达,此时可不按比例,适当夸大地用双线画出一定的厚度,如图8- 18中的筒体壁厚。若画出的壁厚过小(小于或等于2mm)时,其剖面符号可用涂色代替。
8.8.4 焊缝的规定画法简介
两个金属件焊接后其熔接处的接缝称焊缝。由于两个金属件连接部分相对位置的不同,焊缝的接头有对接、搭接、角接和T字形接等基本形式,如图8- 33所示。在化工设备零部件的焊接中,焊接接头形式不外乎上述四种。
图样中,焊缝可见面用栅线(或波纹线)表示,焊缝不可见面用粗实线表示。焊缝的断面应按真实形状画出,剖面线可用交叉的细实线或涂黑表示(图形较小时,可不必画出断面形状),如图8-34(a)所示。不连续焊缝的画法如图8-34(b)所示。图8-34(c)为焊缝的一种简化画法。
图8- 33 焊接接头的形式
图8- 34 焊缝画法
根据国家标准《焊缝符号表示法》(GB/T324—1988)的规定,为了简化图样,焊缝一般只采用标准所规定的焊缝符号标注即可。
若要了解焊缝的基本符号、焊缝辅助符号、焊缝补充符号、焊缝坡口的基本形式及尺寸、焊接方法、代号及标注方法可参考有关标准和书籍。
对于化工设备图中的焊缝:
(1)对于Ⅰ类压力容器及其他常压、低压设备,一般可直接在其剖视图中的焊缝处画出焊缝的横断面形状并涂黑,在技术数据表的“设计数据表”中的“规范”栏内填写“GB150—1998《钢制压力容器》”,在“焊条型号”栏内填写“按JB/T4709—2000规定”(即《钢制压力容器焊接规程》),在“焊接规程”栏内填写“按JB/T4709—2000规定”,例见图8 18。有关规范和规程的知识请读者自己参阅标准。
(2)化工设备上重要的或非标准形式的焊缝,可用局部放大的断面图(节点图)表达其结构形状,并标注尺寸,如图8-18中筒体、人孔和加强板焊接的局部放大图。
对于Ⅱ、Ⅲ类容器,一般应画出筒体与封头、筒体(或封头)与补强圈及开孔、筒体与管板、筒体与裙座等焊缝节点的局部放大图。其余焊缝可按Ⅰ类压力容器及常压、低压设备焊缝的画法及标注处理。
8.8.5 化工设备图的尺寸标注
化工设备图上标注的尺寸,除遵守国家《机械制图》标准中的规定外,还应结合化工设备的特点做到完整、清晰、合理,以满足化工设备制造、检验和安装的要求。
1.标注的尺寸种类
化工设备图上标注的尺寸有以下几类。
(1)特性尺寸 表达设备主要性能、规格的尺寸。如设备筒体的内径、高度(长度)(如图818中的“ϕ1600”和“2600”),反应器搅拌轴的轴径等。
(2)装配尺寸 表达零部件间的相对位置尺寸。如接管间的定位尺寸(如图8-18中管口B、D、E的定位尺寸“ϕ900”),封头上接管的伸出长度(如图818中接管B、D的定位尺寸“482”),筒体与支座的定位尺寸(如图8- 18中的定位尺寸“1725”),换热器的折流板、管板间的定位尺寸,塔器中塔板的间距等。
(3)安装尺寸 表达设备安装在基础或其他构件上所需的尺寸。如支座螺栓孔间的定位尺寸及孔径(如图8-18中支座的定位尺寸ϕ2062、1725,螺栓孔的孔径3×ϕ22)。
(4)外形尺寸 表达设备总长、总宽、总高的尺寸,以便于设备的包装、运输及安装。外形尺寸前常加符号“~”,表示近似的含义,如图8-18中的尺寸“~3754”。
(5)其他尺寸:
①零、部件的规格尺寸,如图8- 28中瓷环的尺寸“50×50×5”;
②由设计计算确定的尺寸,如筒体壁厚(如图8-18中筒体壁厚“6”)等;
③不另行绘制图样的零、部件的结构尺寸,如图818中的人孔接管外径“ϕ530×6”;
④设备筒体和封头焊缝的结构形式尺寸,如图818中焊缝结构局部放大图上所注的尺寸。
2.尺寸基准
化工设备图中标注的尺寸,既要保证在制造和安装时达到设计要求,又要便于测量和检验,就需要合理地选择尺寸基准。
尺寸标注基准一般从设计要求的结构基准面开始。常用的化工设备图尺寸标注基准如图8-35所示。
图8- 35 化工设备常用的尺寸基准
(1)设备筒体和封头的轴线;
(2)封头的切线,即法兰直边与椭圆的切线;
(3)设备容器法兰的端面;
(4)设备支座的底面。
3.常见典型结构的尺寸注法
1)筒体
筒体一般应注出内径(若用无缝钢管作筒体时,则注外径)、壁厚和高度(或长度),例见图8-18。
2)封头
封头一般应标注壁厚δ和直边高度h1,如图8-18中的封头,壁厚δ为6,直边高度h1为25。
3)接管
接管为无缝钢管时,在图上一般不予标注,而在“明细栏”的“名称”栏中注明外径×壁厚;如图8- 18“明细栏”中序号为“2”的名称为“接管ϕ25×3.5L=153”,其中153为接管的长度。接管为卷焊钢管时,则在图上标注内径和壁厚。
设备上接管伸出长度的标注方法如图8- 36所示。从图8- 36中可见:
图8- 36 接管伸出长度的标注
接管轴线与筒体轴线垂直相交(或垂直交叉)时,接管伸出长度是指管法兰密封面到筒体轴线的距离,在图上不必标注,而注写在“管口表”栏的“设备中心线至法兰面距离”栏内。
接管轴线与封头轴线相平行时,接管伸出长度应标注管法兰密封面到封头切线的距离。
接管轴线与筒体轴线非垂直相交(或非垂直交叉)和接管轴线与封头轴线非平行时,接管的伸出长度应分别标注管法兰密封面与筒体和封头外表面交点间的距离。
除在“管口表”的“设备中心线至法兰面距离”栏中已注明的外,未注明的管口伸出长度均应标注,例见图8-18。
4)夹套
图8-37为夹套的尺寸标注方法。通常注出夹套筒体的内径Dp、夹套壁厚S1,弯边圆角半径及弯边角度等。
5)填充物
图8- 28表示了填充物的尺寸标注方法。注出堆放方法和规格尺寸,“50×50×5”表示瓷环直径×高×壁厚尺寸。
8.8.6 化工设备图的绘制和阅读
1.化工设备图的绘制
化工设备图的绘制方法与机械装配图的绘制方法类似,但需加以说明。参见第8.6节。
图8- 37 夹套的尺寸标注
管口符号以大写的英文字母表示。常用的管口符号如手孔、液面计、人孔、压力计口和温度计口分别用字母H、LG、M、PI和TE表示。规格、用途及连接面形式不同的管口,均应单独编写管口符号。同一用途、规格的管口以下标1,2,3…表示,如图8- 18中的LG1、LG2、LG3和LG4所示。
设备上所有的接管口的管口符号(如物料进、出管口,仪表管口等)和开孔(如视镜、人(手)孔等)均用带圆圈(直径为ϕ8的细实线圆)的大写拉丁字母表示,管口符号标注在管口和开孔的投影旁或者在不引起管口相混淆的前提下标注在管口的中心线上。一般从主视图的左下方开始,按顺时针方向依序(特别的管口字母除外)注写管口符号。其他视图上的管口符号,则应根据主视图上对应的符号进行编写。
化工设备图的要素包括标题栏和主签栏、质量及盖章栏、明细栏、设计数据表、管口表、会签栏和制图签署栏的格式及填写方法可参阅《化工设备设计文件编制规定》HG/T20668—2000标准,例见图8-18。
2.化工设备图的阅读
化工设备图的阅读方法与机械装配图的阅读方法类似,参见第8.7节。但必须注意化工设备图的表达特点和方法,管口方位、技术数据和技术要求等与机械装配图不同的方面。
复习思考题
8-1 装配图的作用是什么?
8-2 装配图有哪些规定画法?
8-3 装配图应标注哪些尺寸及各有什么作用?
8-4 试述绘制和阅读装配图的步骤。
8-5 由装配图拆画零件图时,怎样想象零件的完整形状?
8-6 化工设备在结构上有哪些共同的特点?
8-7 固定管板换热器一般由哪些零部件组成?
8-8 试分析绘制化工设备图时一般所采用的基本视图的名称及其配置情况。
8-9 试述多次旋转表达方法的基本概念及用途。
8-10 试述化工设备图中所采用的各种简化画法。
8-11 采用哪些表达方法来表达化工设备上开孔和管口的轴向、周向方位和装配关系?
8-12 试述化工设备图中常用的尺寸基准。
8-13 试述化工设备图中筒体和接管的尺寸注法。
[1] 1986年前的标准中,公称压力的符号和公称直径的符号分别为Pg和Dg。
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