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半拖掛式汽車罐車的形式如圖1-8-3所示。
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3.汽車罐車的基本要求
液化石油氣汽車罐車與其他受壓設(shè)備一樣,對設(shè)計與制造的要求也必須是結(jié)構(gòu)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、經(jīng)久耐用且美觀大方。罐車主要是由充裝液化石油氣的罐體、安全附件和車輛行駛部分組成。它既是一個移動式壓力容器設(shè)備,又是一部完整的車輛,所以設(shè)計和制造一部性能良好的罐車,首先必須符合壓力容器安全的基本要求, 同時又要符合公路交通運輸?shù)挠嘘P(guān)規(guī)定和要求。
(1)安全可靠?
??? 罐車上盛裝的介質(zhì)是以C3、C4為主的烴類碳氫混合物(液化石油氣),在常溫下儲存,具有一定的壓力,并且易燃易爆。這就要求罐車上的儲液罐能夠承受液化石油氣在運輸儲存過程中可能出現(xiàn)的最高壓力,在最高壓力下罐車罐體不得有破裂或變形,也就是說要有足夠的剛度和強度。同時罐體以及各連接部位要密封可靠,不允許有泄漏存在。只有這樣,才能滿足液化石油氣罐車的安全要求。
(2)經(jīng)濟合理
??? 任何設(shè)備都要講求經(jīng)濟性,罐車同樣要考慮經(jīng)濟價值,在貫徹的買賣過程中首先談到的就是價格問題。不過它的經(jīng)濟性是建立在安全的基礎(chǔ)之上的。
目前國內(nèi)設(shè)計與制造的罐車,大多是在有限的載重汽車底盤的基礎(chǔ)上進行合理選擇的,由于底盤本身的經(jīng)濟性已經(jīng)基本限定,所以對罐車的經(jīng)濟性的要求,主要是對罐體的設(shè)計與制造的要求。
??? (3)經(jīng)久耐用
??? 如果用戶較多,則罐體的利用率就較高,因罐車幾乎每天都要進行裝卸作業(yè),其使用方便性、性能的可靠性和耐用的程度,都是罐車設(shè)計與制造的一個主要指標(biāo)。
(4)外形美觀
??? 罐車是一種運輸液化石油氣的特種車輛,經(jīng)常在市內(nèi)街道或城市之間的公路行駛,其外形是否美觀,與其他車輛、路、橋、建筑物是否協(xié)調(diào),是設(shè)計和制造時必須考慮的因素。
(5)方便檢修
??? 為了保證罐車的使用安全,必須對罐體、車輛底盤、附件進行經(jīng)?;蚨ㄆ诘木S護檢修。交通部門規(guī)定車輛每年都要進行年檢。《液化氣體汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定,罐車除加強日常的維護保養(yǎng)外每年必須對罐體進行年度檢驗,安全附件進行調(diào)試校驗;每六年必須進行全面檢驗。因此方便檢驗與維護修理也是罐車設(shè)計制造中必須十分重視的一項基本要求。
(6)行駛穩(wěn)定
??? 罐車的行駛穩(wěn)定性也是貫徹安全可靠的重要指標(biāo)。一般對罐車要求盡量做到保持汽車底盤原有的特性,如牽引性能、制動性能、操作性能、燃料的經(jīng)濟性能、通過性能和穩(wěn)定性能等,特別重要的是穩(wěn)定性能。上述性能的任何改變,都會直接影響到罐車的安全性能和經(jīng)濟性能。
二、汽車罐車的基本結(jié)構(gòu)
液化石油氣汽車罐車是運輸液化石油氣的專用車輛,為了保證進行正常的充裝、運輸作業(yè)并確保安全可靠,就必須具備各種基本結(jié)構(gòu),它包括承載行駛部分(底盤)、儲運容器(罐體)、裝卸系統(tǒng)與安全附件等。
1.底盤
汽車底盤是液化石油氣汽車罐車的行駛與承重部分,是結(jié)構(gòu)的主體。汽車底盤的各項技術(shù)性能,如載重與牽引能力、制動和轉(zhuǎn)彎性能、操縱與穩(wěn)定性能、通過性及行駛的平順性等,都直接影響到罐車的安全性與經(jīng)濟性。
目前我國尚未生產(chǎn)專門用于液化石油氣汽車罐車的專用汽車底盤,只能從現(xiàn)有的載重汽車底盤中選擇,選擇時必須充分考慮底盤的各種技術(shù)參數(shù)對改裝液化石油氣汽車罐車的適用性。
(1)汽車的牽引性能
??? 汽車的牽引性能是反映汽車使用性能的一個重要技術(shù)指標(biāo),它直接影響到罐車的運輸生產(chǎn)率,決定了在各種行駛條件下,汽車的最高行駛速度以及達到該速度的快慢程度。牽引性能可以用以下3個指標(biāo)表示:
?、僭诟鞣N使用條件下的最高行駛速度。
②在各個擋位上的最大爬坡能力。
③加速行駛時的速度,加速時間及加速距離。
(2)汽車的制動性能
??? 汽車的制動性能是指汽車在行駛中能夠強制減速,直至停車的能力,其最重要的技術(shù)指標(biāo)是空載和重載行駛時制動距離的長短。它還包括汽車在下長坡時是否能節(jié)制車速,保持一定速度下滑的能力。
制動性能是汽車罐車的又一重要指標(biāo),它直接關(guān)系到汽車罐車行駛的安全性。這一點對液化石油氣罐車尤為重要,由于制動失敗而造成罐車發(fā)生事故,其后果是不堪設(shè)想的。
(3)罐車燃料的經(jīng)濟特性
??? 燃料的經(jīng)濟特性是指罐車單位運輸量的燃料消耗價值。一般是以額定載重時每百公里的平均耗油量來表示的(L/100km)。
(4)汽車罐車的操縱性能與穩(wěn)定性能
??? 操縱性能是指汽車罐車沿轉(zhuǎn)向輪規(guī)定的方向行駛以及自動保持直行的能力。穩(wěn)定性能是指汽車罐車抗翻車和抗側(cè)滑的能力,由于罐車運輸?shù)氖且兹家妆橘|(zhì),那么罐車的操縱性能與穩(wěn)定性能將直接影響到罐車的安全運行。
要提高汽車罐車的穩(wěn)定性,即提高抗縱向與抗側(cè)向翻車和抗側(cè)滑的能力,除要求罐車有合理的軸荷分配,以保證適當(dāng)?shù)闹匦目v向位置,保證縱向不翻車外,更重要的是要求汽車底盤的重心高度盡可能低,以保證罐車具有較低的重心高度和較好的穩(wěn)定性。
(5)汽車罐車的通過性和行駛的平順性
??? 汽車罐車的通過性和運行的平順性是指汽車適應(yīng)復(fù)雜惡劣地面的能力,它的指標(biāo)主要是汽車罐車的迎入角和離去角,滿載離地間隙,轉(zhuǎn)彎半徑和通過半徑。
2.裝卸系統(tǒng)
為了使罐車進行正常的裝卸作業(yè),在罐車上設(shè)置了一套靈敏、可靠的裝卸系統(tǒng)。它包括閥門箱、裝卸閥門、連接膠管、裝卸管接頭等。汽車罐車的裝卸系統(tǒng)包括了液相與氣相的進出口管路與閥門。汽車罐車在裝卸過程中為了節(jié)省裝卸動力,提高裝卸速度,要盡量保持罐車罐體與地面液化石油氣儲罐之間的壓力平衡。這樣才能控制裝卸工作以最低的壓差進行作業(yè)。因此汽車罐車罐體和地面儲罐之間既有液相裝卸管路相通,還有氣相平衡管路相通。
(1)閥門箱
??? 閥門箱是一個鋼制長方形箱體,它安裝在罐車一側(cè)的中部或后部。內(nèi)部安裝有裝卸液化石油氣的閥門和裝卸操縱系統(tǒng)以及顯示儀表等。閥門通過管路與罐體連通,裝卸時打開閥門箱即可操作。
(2)裝卸閥門
??? 裝卸液化石油氣的閥門一般選用承壓2.45MPa以上級的鋼制球閥。由于介質(zhì)內(nèi)含有水分和雜質(zhì),對一般碳鋼元件具有腐蝕作用,所以罐車的裝卸閥門最好采用不銹鋼球閥,實際應(yīng)用表明不銹鋼球閥具有使用時間長、安全可靠的特點。液化石油氣汽車罐車用裝卸閥門除滿足一般閥門的各項要求外,尤其要具有良好的密封性能和抗振性能。
閥門箱內(nèi)有兩只球閥,Dg50球閥是裝卸液化石油氣的開關(guān),與液相管相連,Dg25球閥是裝卸作業(yè)時的平衡裝置,裝卸作業(yè)開始前必須打開該閥門使罐車罐體與地面儲罐的氣相溝通。
放散閥接裝在兩個球閥的出口端,其作用是在裝卸液化石油氣完畢后,打開放散閥,將管路中剩余的液化石油氣放凈。
(3)裝卸膠管罐車上用的裝卸膠管應(yīng)具有良好的耐壓、耐油和不滲漏性。
《液化氣體汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定,汽車罐車所帶裝卸膠管應(yīng)符合下述規(guī)定:
?、佘浌芘c介質(zhì)接觸部分應(yīng)耐相應(yīng)介質(zhì)的腐蝕。
?、谲浌芘c兩端接頭的連接應(yīng)牢固可靠。
?、圮浌苣蛪簭姸炔坏玫陀谘b卸系統(tǒng)最高工作壓力的4倍。
?、苘浌懿坏糜凶冃?、老化及堵塞等問題。
?、菅b卸軟管在汽車罐車進行年度檢驗時,應(yīng)進行氣壓試驗,試驗壓力為1.15倍的罐體設(shè)計壓力。
(4)裝卸管接頭為了提高裝卸速度,現(xiàn)在多采用卡式快速接頭,這種接頭分陰、陽兩種,可快速互相結(jié)合,它具有操作簡便、連接迅速、牢固、密封性能好等特點。接頭材料多為黃銅和不銹鋼,以不銹鋼接頭質(zhì)量最好。
3.罐體
液化石油氣汽車罐車的罐體是一個承受內(nèi)壓的臥式圓筒形鋼制焊接壓力容器,為了保證在規(guī)定的設(shè)計溫度和相應(yīng)的工作壓力下,能夠安全可靠,并且方便地進行充裝、運輸作業(yè),罐體的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)包括以下基本部件:筒體、封頭、人孔、氣相與液相接緣、氣相管、安全閥接緣、液面計接緣、溫度計接緣、徑向防沖板、支座和吊裝環(huán)等部件。罐車罐體的結(jié)構(gòu)示意如圖1-8-4所示。
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(1)筒體與封頭
??? 筒體多采用圓柱形。一方面從筒體承壓角度考慮可使其應(yīng)力分布均勻,避免應(yīng)力集中。另一方面從制造角度考慮可使制造工藝簡單,加工方便。一般罐車簡體的厚度不超過20mm,多采用冷卷成型。
封頭多采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,可以沖壓成型,大直徑的封頭可以分瓣拼接。
(2)接緣
??? 接緣的結(jié)構(gòu)形式,隨需要連接附件的結(jié)構(gòu)與要求而異,由于罐車是屬于壓力低于10MPa的壓力容器,其接緣的結(jié)構(gòu)可按GB 150《鋼制壓力容器》所推薦的接緣形式,絕大多數(shù)都采用對接焊凸緣。
(3)人孔
??? 為方便罐體的制造、檢驗與修理,《液化氣體汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》要求,罐體上至少設(shè)置一個公稱直徑不小于400mm的人孔。
人孔的位置安排常見的有3種情況,一是放在罐體的頂部,拆裝與檢修內(nèi)部方便,但卻增加了罐體的尺寸高度和重心;二是放在罐體的底部,這樣拆裝和內(nèi)部檢修時極不方便,因為離汽車底盤及其他零件較近,相對位置比較緊張,但可以降低罐體的重心; 三是放在封頭上,這樣可以兼顧以上兩個方面的優(yōu)點。
(4)氣相管
??? 是將罐內(nèi)液化石油氣的氣相與外部氣相管路連通的管路,通過Dg25球閥在裝卸作業(yè)時與地面儲罐之間保持氣相平衡。
(5)徑向防沖板
??? 為了減少罐車運行和緊急制動時液體對罐體的沖擊力,罐內(nèi)應(yīng)設(shè)置防波板(防沖板)?!兑夯瘹怏w汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》要求:每個防波板的有效面積應(yīng)大于罐體橫斷面積的40%,防波板的安裝位置,應(yīng)使上部弓形面積小于罐體橫斷面積的20%,防波板與罐體的連接應(yīng)采用牢固的結(jié)構(gòu),防止產(chǎn)生裂紋和脫落,每個防波板的容積一般不大于3m3。
4.罐體設(shè)計要求
(1)安全可靠
??? 液化石油氣汽車罐車罐體是一個裝運易燃易爆介質(zhì)而且承受內(nèi)壓的移動式壓力容器,在罐體的運行過程中由于路況復(fù)雜,可能會受到較大的振動力,這就要求罐體在設(shè)計壓力下具有足夠的強度及良好的密封性,要保證絕對安全可靠。而且在罐車首次充裝時要求對罐體進行抽真空處理,這樣就要求罐體具有足夠的剛度,防止在外壓或振動力的作用下變形、失穩(wěn)或破壞。
(2)經(jīng)濟合理
??? 罐車底盤的載重量是一定的,為了提高罐車的經(jīng)濟性指標(biāo),降低運輸成本,就要求罐車盡可能多地裝運液化石油氣,這樣減輕罐車自重,尤其減輕罐體的自重就成為關(guān)鍵,為此,必須通過減少壁厚、增大直徑來獲得較大的容積和較輕的重量。增大直徑會受到罐車外形尺寸及重心的限制,通常采用提高鋼材強度,減少壁厚的方法來減輕罐體自重。
(3)工藝性能好
??? 所謂工藝性能好,主要是對制造來講,罐體的制造涉及到冷熱成型加工、焊接和檢測等重要工序,從冷熱成型加工的角度考慮罐體的形狀越簡單越好,一般均采用圓柱形筒體;從焊接及檢測的角度出發(fā),則要求所制造罐體的鋼材應(yīng)具有良好的焊接性能,盡量縮短焊接的長度,減少焊接和檢測上的困難,保證罐體制造質(zhì)量。
此外罐體的結(jié)構(gòu)形狀還要考慮與汽車底座在外觀上的相互協(xié)調(diào),應(yīng)美觀大方。