孙主

摘要： 对于现代工业来说，压力容器的作用非常的显著，发挥着巨大的作用，为了保障压力容器高效性与安全，就需要做好容器壁厚的控制。通常来说最直接的解决方法就是增加容器壁厚，改善与增强容器物理性质。当然这种做法弊端也十分显著，比如这种方法会增加设备体积，占用越来越多的空间，增加生产成本。为了改善这一情况就需要从多个角度考虑问题，合理设计壁厚，突出应用价值，保障实际效果。

关键词： 压力容器;壁厚设计;优化方法

引言

优化设计压力容器壁厚的过程中，一定要将保障安全作为出发点，充分考虑其设计要求、优化目标。该过程使用统一经验公式和强度理论，获得最佳的应用效果。要在保障刚度和强度前提下，控制材料使用量，达成轻量化目标。

压力容器壁厚理论

压力容器壁厚的优化十分复杂，需要朝着设计要求使用特定的方法，该过程需要考虑很多的要素才能够控制参数，达成最优的目标。首先要确定的是压力容器实际状况，根据使用需求建立3D模型。在这个过程中要考虑的问题包括设备使用要求和环境因素[1]。以此判定约束条件，根据这一目标要求确认优化结果。在实践探索中我国化工行业工作人员已经有了很丰富的经验。

在计算中需要用到函数关系，确定函数条件，得到的结果必须是不同向量组合。随后用相应标准确定设计方案和思路[2]。大型压力容器在优化设备壁厚的时候应当用到有限元分析法，这种做法能够有效控制优化难度。在电子结构与电子分析优化中有限元价值巨大。有限元分析的结果通常能够很好的满足具体使用要求。在利用最小二乘法确认误差情况中，要做好权值设定工作。此外在面对重要数据的时候还要加大权值。数据迭代有着很漫长的过程。此时就需要用有限元处理计算机数据，保障优化可靠性与精准性。从过往的设计案例中我们能够得知壁厚在较小范围的状况下压力容器重量相对较低，可行性更强。

有限元模型设计分析

确定条件

利用有限元方式设计时需要提前确定压力条件、设备使用要求、预期目标。通常情况下都会用到轴对称结构，这种做法对于有限元的分析来说意义重大。有限元分析有着很大的建模工作量。细节数据的问题会影响到整体的设计效果。轴对称的应用需要建立最起码一半的模型，随后就可以顺利分析与优化。

优化流程

优化中需要先行使用网格划分方法，用网格划分模型，获得坐标数据。之后使用约束和荷载方式。计算机软件能够为有限元优化提供很大的支持。压力容器壁厚优化需要用到预先优化方法，获得最佳的优化效果。使用软件记录这个过程。从实际结果可以看出，有限元所得到的优化方法就是不断迭代数据。参照相应的约束目标、约束条件接近目标，获得最佳的优化效果。在这里主要就是控制设备壁厚，减少设备整体重量。在函数满足要求以后或是迭代次数达到规定后终止优化。使用制图软件呈现优化数据，直观展示压力容器壁厚优化结果。这种做法能够有效控制工作量，保障优化精准度。

优化压力容器壁厚的思考

有限元方法优点

在优化压力容器壁厚的过程中，有限元这种方式效果十分突出且有着很好的可行性。从本文的分析和研究中可以看到这种方法可行性十足。在面对压力容器设备较小的空间场合下，通常用不到有限元方法。可是现代工业体系在优化压力容器壁厚的时候对象通常都是大型设备与产品。壁厚优化能够有效控制成本，减少空间浪费和占用。大型设备与产品的壁厚优化有助于成本的有效控制，有效提升产品整体优势，拓展更大的市场渠道。有限元方法应用中需要重点注意的就是建模过程。要确保建模所用数据足够精准。假设出现问题就会对后续的优化造成很大干扰。优化设计中一定要处理好校核要求。从不同角度测算数据，综合评价。假设没其他要求，一般都会用降低壁厚的方式控制生产成本，减少生产难度。

其他优化方法

除了有限元这种方法以后，其他设计方法同样有着不错的设计效果，比如粒子群算法、遗传算法、神金网络算法。以上算法需要用到计算机迭代数据。根据预期优化目标设定相应函数，在优化中使用对应的法则控制条件。这些智能算法的应用会在满足要求后自动停止，将重要数据保存。不同于有限元方法的是，这些智能算法不需要建立模型，有效缩减了工作量，同样也能够取得不错的设计效果，使壁厚达到轻量化要求。智能算法难度低能够在各种各样的环境与场所中使用。并且该方法还可以和其他算法结合到一起，比如使用专家经验提高设计可靠性与可行性。实践中一定会用到计算机处理与整合。庞大的数据。要保障设备数据达标与真实，才能够有序进行后面的优化过程。

压力容器的壁厚优化内容

保护

因为压力容器有着很大的输送压力，故传输环节潜藏着许多隐患需要考虑。为了控制输出压力，工程师通常会在压力容器中安装很多放压装置，而这同样也会加剧压力容器安全隐患。基于以上条件考虑，必须做好压力容器保护工作。传统保护所说的是保护放压设施。正常运作中，遇到雨雪天气很有可能会引起压力容器故障。而在特定条件下压力容器往往要超负荷运作。压力容器结构通常用到的是多回工业线路，有着很多的绝缘子。这会增加线路检修难度。较高的容器架高度会增加线路检修难度。当然这种结构优势也十分突出那就是可以很好的应对阵雨、大风天气。因压力容器本身可能会遇到雷压影响，破坏线路，引发安全事故。所以为减少电压影响，设计人员需要架设大量地线控制容器压位，保障容器稳定运行。

合理选材

所有压力容器在设计中都要考虑材料荷载能力。选用合适的刚才要考虑很多因素。压力容器对材料有着很高的要求。只有合理选材才能够保障质量。

壁厚优化

在优化壁厚的时候就是用有限元软件对容器整体受力情况进行分析，对此需要建立压力容器模型，使用ansys细分模型，并添加荷载量，进行運算，获知容器的承受能力、位移状况。随后展开优化。

结语：优化压力容器壁厚有着很复杂的条件与要求，对此需要用多元化方法开展工作。该过程中有限元方法优势突出，经验十分丰富。当然实践中也可以搭配其他智能算法控制设计难度，拓展设计范围。要根据实际需求和实际条件确定约束条件与目标函数。

参考文献

赵学宏，徐红.浅谈固定式压力容器改造中设备利旧的设计[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（13）：27–28.

刘尚飞.浅谈有色金属材料在压力容器设计中的影响与应用[J].工业设计，2019（06）：157–158.