本文針對(duì)大型方形臥式真空罐進(jìn)行設(shè)計(jì)及強(qiáng)度分析,設(shè)計(jì)出罐內(nèi)壁長(zhǎng)15 m,寬5 m,高6.5 m的大型方罐,方罐罐口和罐門(mén)的法蘭采用方管直接焊接成法蘭的新型形式,利用有限元方法分析所設(shè)計(jì)的真空罐的強(qiáng)度,得到真空罐受力后的變形和應(yīng)力,結(jié)果表明設(shè)計(jì)合理可行。

　　在變壓器中有大部分固體絕緣材料，絕緣材料中含水量的大小直接影響其性能，變壓器的等級(jí)越高要求其含水量越低，真空干燥設(shè)備就是在變壓器生產(chǎn)過(guò)程中去除水分的關(guān)鍵真空設(shè)備。本文要干燥的變壓器稱之為“雙百萬(wàn)”變壓器，其工作電壓為100 萬(wàn)伏，變電容量為100 萬(wàn)千伏安，為國(guó)內(nèi)最大的變壓器。由于變壓器的電壓等級(jí)高，容量大，絕緣元件也越厚大，對(duì)其真空干燥處理也要求很高， 就需要設(shè)計(jì)出相應(yīng)大型的真空罐， 本文設(shè)計(jì)的真空罐是目前國(guó)內(nèi)最大的臥式方型真空罐，其厚度問(wèn)題、加強(qiáng)筋加強(qiáng)方式、罐口法蘭都需要重點(diǎn)設(shè)計(jì)，罐體大，其強(qiáng)度和變形也格外重要，本文對(duì)設(shè)計(jì)完的真空罐進(jìn)行有限元分析， 通過(guò)反復(fù)試算和修改設(shè)計(jì)方案， 得出符合強(qiáng)度和剛度要求的真空罐結(jié)構(gòu)。

1、方形臥式真空罐的設(shè)計(jì)

1.1、罐體

　　根據(jù)變壓器的生產(chǎn)干燥要求設(shè)計(jì)真空罐為方形臥式形式，真空罐內(nèi)壁尺寸為長(zhǎng)15 m，寬5 m，高6.5 m，壁厚為0.012 m，在真空罐的外壁設(shè)有間隔一定距離的加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋采用工字鋼形式，為節(jié)省鋼材，罐高度和寬度方向采用的工字鋼型號(hào)不同，工字鋼加強(qiáng)筋為橫筋即垂直于罐體軸向。在罐體軸向設(shè)有扁鋼形式的縱向加強(qiáng)筋。罐體示意圖見(jiàn)圖1 所示。

1.2、罐門(mén)

　　真空罐設(shè)有單邊的罐門(mén)，罐門(mén)可以開(kāi)啟。罐門(mén)底部設(shè)有軌道可以平移打開(kāi)罐門(mén)，罐門(mén)和真空罐的罐口采用方管焊接而成的新型法蘭形式，這種法蘭形式在國(guó)內(nèi)還是首次應(yīng)用在真空罐上，目的是減少焊接變形，增加真空罐的密封性。罐門(mén)外壁也分布橫、縱向加強(qiáng)筋。罐門(mén)法蘭示意圖見(jiàn)圖2 所示。罐門(mén)示意圖見(jiàn)圖3 所示。

　　（1）通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的真空罐結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次有限元分析計(jì)算，得出合理布置加強(qiáng)筋的位置和數(shù)量,可有效提高真空罐的強(qiáng)度和剛度。

　　（2）對(duì)真空罐的門(mén)口法蘭采用新型的方管焊接形式，可有效的減少焊接變形的影響。

　　（3）對(duì)于真空罐的有限元分析通過(guò)使用不同單元的分析比較得出可使用殼單元進(jìn)行分析，減少建模和計(jì)算的工作量。

　　（4）分析真空罐的應(yīng)力結(jié)果后，要對(duì)其上的應(yīng)力分布進(jìn)行應(yīng)力評(píng)定，并進(jìn)行校核，可確保所設(shè)計(jì)的大型真空罐結(jié)構(gòu)合理，其應(yīng)力分布滿足強(qiáng)度的要求。

　　（5）在本課題組完成這個(gè)大型真空罐的設(shè)計(jì)和分析后，又接到一個(gè)長(zhǎng)16 m、寬5.5 m、高7 m的真空罐設(shè)計(jì)任務(wù)，本文的設(shè)計(jì)與分析為下一個(gè)真空罐的研究奠定了基礎(chǔ)。