固定式压力容器分类软件设计
陈卓君1，2，吴琳琳1，宋剑华3
（1.中国计量学院，浙江 杭州 310018；2.浙江中控软件技术有限公司，浙江 杭州 310018；3.绍兴市特种设备检测院，浙江 绍兴 312071）
摘要：压力容器作为一种特种设备，广泛应用于化工、能源等国民经济重要行业，具有数量多分布广等特点。国家法律和法规要求对压力容器实行分类的安全管理、技术要求和风险评估。固定式压力容器的分类主要依据我国特种设备安全技术监察规程《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG R 004—2009），从设计压力、容积和介质危险性三个角度进行计算，确定容器类别。本文通过建立一种固定式压力容器分类软件，利用计算机的语言将类别分析计算过程整合进软件中去，达到人机交互的良好效果。软件解决了人在人工计算公式时费时、费力、误差大、速度慢等问题，节省了大量人力与物力，实现容器的快速准确分类。
关键词：固定式压力容器 类别 分类软件
1.引言
根据国家质检总局［1］和浙江省特种设备检验研究院统计年报［2］，截至2014年底，我国共有压力容器超过322万台，其中浙江省31.0487万台。压力容器广泛应用于石化、能源、环保、航空航天、军工等重要行业，在经济发达地区分布尤为密集，具有量大面广、工作条件差异大的特点，其危险程度与诸多因素有关，如压力、容积、介质危险性、使用环境等。危险程度愈高，对压力容器生产、使用、检验检测和监督检查的要求也愈高。安全监察工作的目的是预防和减少事故，特别是重特大事故的发生。安全监察应把有限的力量集中在危险程度高的设备上，要考虑安全和经济关系的协调［3～5］。我国2014年开始施行的《特种设备安全法》［6］中明确指出，国家对特种设备的生产、经营、使用，实施分类的、全过程的安全监督管理。目前，我国固定式压力容器，主要依据国家特种设备安全技术监察规程《固定式压力容器安全技术监察规程》［（TSG R 004—2009），以下简称《固容规》］［7］进行分类。对于分类结果表明较危险的第Ⅲ类压力容器，要求在设计阶段进行风险评估，提出相应书面报告，分析容器可能发生的损害、危害、人员防护及相应的预防和应急措施。
2.固定式压力容器分类方法
根据《固容规》，固定式压力容器分类主要依据的因素包括：容器设计压力、容积和介质组别。其中介质组别的第一组介质包括：毒性危害程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体；第二组介质包括：除第一组介质以外的介质。介质毒性危害程度和爆炸危险程度按HG 20660《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》［8］和《职业性接触毒物危害程度分级》（GB 5044）［9］两个标准确定。两者不一致时，以危害（危险）程度高的为准。
基金项目：中国计量学院校立教改项目“工程教育背景下承压类特种设备安全课程教学改革——以《化工机械与设备》为例”（HEX017）。
压力容器分类应当先按照介质特性，选择相应的分类图，再根据设计压力p（单位MPa）和容积V（单位L），标出坐标点，确定容器类别。
①对于第一组介质，压力容器的分类见图1。
图1 压力容器分类图——第一组介质
②对于第二组介质，压力容器的分类见图2。
图2 压力容器分类图——第二组介质
坐标点位于图1或者图2的分类线上时，按较高的类别划分。
对于多腔压力容器按照类别高的压力腔类别作为该容器的类别并且按该类别进行使用管理。当容器同一压力腔内有多种介质时，按组别高的介质分类。
3.分类软件功能
根据《固容规》进行容器分类，需要设计人员熟悉分类方法和相关标准，确定介质危害性和组别，对容器的设计压力和容积进行计算。人工计算费时费力、易出错、速度慢，设计人员不熟悉分类方法，尤其是特殊情况的分类方法时，可能造成分类错误，引起事故隐患。
本文采用一种汉语编程环境“易语言”，设计一种固定式压力容器分类软件，将压力容器的计算公式整合进软件中去，实现对容器的快速准确分类，解决了人工计算公式时费时、费力、误差大、速度慢等问题，节省了大量人力与物力，并有助于提高分类准确性，并为安全监管人员复核容器类别提供方便。
3.1 软件基本功能
本压力容器分析软件，主要由4个功能窗口、一个模块及相关文件组成。各窗口基本功能，见表1。
表1 压力容器分析软件窗口介绍
3.2 软件首页
软件首页，主要提供本软件编制的单位、作者和分类计算的依据，并通过登录账户和密码进行用户管理。软件首页登录的结构框图见图3，软件首页见图4。
图3 软件首页登录程序结构框图
图4 软件首页图
3.3 特殊容器选择
特殊容器选择页面，主要通过提示用户选择容器是否属于多腔容器、同腔多介质容器等特殊情况，提醒用户依据《固容规》对相应特殊容器进行类别划分。特殊容器选择程序结构框图和软件页面图分别见图5、图6。
图5 特殊容器选择程序结构框图
图6 特殊容器软件页面
3.4 容器分类计算
在容器分类页面，用户只要输入容器的设计压力、容积，选择介质组别，就可以自动计算设计压力和容积的乘积，直接得出容器分类结果。容器分类计算的结构框图和软件页面图分别见图7、图8。
图7 容器计算程序结构框图
图8 容器类别计算页面图
3.5 实例运算与验证
为验证容器分类的有效性，选取几种容器设计参数，包括设计参数位于图1或图2中分类线上的容器，分别根据《固容规》进行人工分类和软件分类，验证结果见表2。结果表明本软件可以准确的实现容器类别划分。
表2 容器分类验证结果
4.结论
（1）依据《固容规》开发了一种固定式压力容器的分类软件，可以有效减轻设计和审查人员负担，实现容器的快速准确分类。
（2）未来拟在现有软件基础上，提供介质组别的搜索匹配功能，并自动生成容器分类结果报告。
参考文献
［1］ 国家质检总局.质检总局关于2014年全国特种设备安全状况情况的通报［EB/OL］.http://www.aqsiq.gov.cn/xxgk_13386/ywxx/tzsb/201504/t20150420_436720.htm.
［2］ 浙江省特种设备检验研究院.浙江省特种设备检验机构2014年报［EB/OL］.http://www.zjtj.org/uploadfiles/浙江省特种设备检验机构2014年报.pdf.
［3］ 谢铁军，寿比南，王晓雷等.TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》释义［M］.北京：新华出版社，2009.
［4］ 郑津洋，吴琳琳，寿比南等.《固定式压力容器安全技术监察规程》压力容器分类.压力容器，2009，26（5）：1-5，17.
［5］ Linlin Wu，Binan Shou，Tiejun Xie，Zhaohui Chen，Ping Xu. Classification method in Chinese supervision regulation on safety technology for stationary pressure vessel. Proceedings of the ASME Pressure Vessels and Piping Conference 2010，Vol 1：Codes and Standards（EI收录）.
［6］ 中华人民共和国特种设备安全法［Z］.
［7］ TSG R004—2009固定式压力容器安全技术监察规程［S］.2009.
［8］ HG 20660—2000压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类［S］.2000.
［9］ GB 5044—1985职业性接触毒物危害程度分级［S］.1985.
作者简介：陈卓君，1993年，男，学士。