基于Android的压力容器强度校核软件开发

宋剑华 吴琳琳

摘 要：随着经济和社会飞速发展，工业发展也越来越迅速，在工业生产过程中压力容器成为必不可少的核心设备，种类、数量和规模都有明显的上升。为了预防事故发生、减少事故损失，使压力容器能更加安全地运行十分重要，对压力容器的定期检验工作进行规范化则是确保压力容器能安全使用的关键，在我国国家质检总局颁布的TSG 21-16 《固定式压力容器安全技术监察规程》中有明确规定，在压力容器的定期检验过程中，应当对产生壁厚减薄缺陷的压力容器进行强度校核。当前，检验人员主要使用人工计算的方法对压力容器进行强度校核，此种做法不仅费时费力，更加容易出现些低级错误。针对现今压力容器强度校核中存在的这些问题，本文以相关的国家标准及法律法规作为软件的编制依据，设计了一款基于Android的压力容器强度校核软件，解决了现阶段在进行压力容器强度校核过程中，人工进行计算时费时费力且易出现错误的问题。本文内容主要有相关研究背景、软件设计所需理论基础、软件介绍、计算验证等。

关键词：压力容器；强度校核；软件开发；Eclipse

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.009

1 软件开发的背景与现状

1.1 背景与意义

压力容器广泛应用于化工、石油、机械、动力、冶金、核能、等部门。它是生产过程中必不可少的核心设备，是一个国家装备制造水平的重要标志。如化工生产中的反应装置、换热装置、分离装置的外壳、气液贮罐等都是压力容器。各个行业大量使用的压力容器，由于介质的腐蚀性、反应条件忽冷忽热、运输、使用、人为等问题，总会出现各种程度的损坏，造成不必要的生产停止和事故。因此，中华人民共和国特种设备安全法明确规定使用单位应按照安全技术规范的要求进行定期检验，预防事故，保障人生和财产安全。

1.2 目前的现状

在压力容器定期检验工作中，常常需要对被检压力容器进行强度校核计算，这点在压力容器定期检验规则中是有明确规定的。压力容器的强度状况决定着压力容器能否正常运行，也影响着压力容器的安全状况定级，因而在一定情况下必须对压力容器进行强度校核，压力容器强度校核也就成为压力容器定期检验工作的重要部分。目前，在定期检验工作中对被检压力容器的强度校核多采用人工查阅标准、手工计算方法进行，这就要求检验人员对需要强度校核的每台被检容器都分别进行复杂的计算；同时，由于强度校核工作中涉及到材料物性参数的计算与选择，使得检验人员在进行强度校核时必须翻阅相关资料，这无疑加重了压力容器定期检验的工作量。这种重复性的繁杂劳动，不仅费时费力，还可能造成人为因素所导致的计算误差。随着计算机技术的不断发展，开发一款压力容器强度校核软件不但能够解决费时费力、误差率较高的问题，还能节省办公成本。

2 软件开发的主要内容

2.1 压力容器减薄情况分析

在压力容器使用过程中存在大量的减薄现象，按照TSG 21-16 《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求，可以分两种情况考虑：（1）当腐蚀（及磨蚀）深度超过腐蚀裕量，应当进行强度校核；（2）当存在缺陷打磨或者腐蚀形成凹坑，应当进行凹坑评定 。

2.2 构建软件框架

结合TSG 21-16 《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB/T 150-2011 《压力容器》，构建强度校核软件框架。

（1）软件运行第一步考虑适用凹坑评定情况。按照TSG 21-16 《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求分析现场案例是否满足凹坑评定的情况，若满足通过后台计算无量纲G，得出该压力容器是否允许继续使用。

（2）软件运行第二步适用强度校核情况。按照 GB/T 150-2011 《压力容器》，按压力容器封头及筒体的不同形式分类选取相应的公式计算；建立压力容器材料许用应力查询库；

（3）强度校核过程设计。根据现场测得的厚度δ测与上次检验（如果没有上次检验，即为出厂原始数据）中的测定厚度δ上确定年平均腐蚀速率ν。

根据现场压力容器的实际最高工作压力，实际最高使用温度及相关参数，计算得出该压力容器的最少需要厚度δ需。

根据δ测-δ需的值及年平均腐蚀速率ν，得出该压力容器是否允许继续使用或者能在该状态下继续使用几年的结论。

2.3 软件开发平台

本次设计以Android为开发平台，Android这个英文单词的原义指的是“机器人”，它是由谷歌公司在2007年11月份推出的Linux平台上针对开源手机的操作系统。从Android面世至今已发布近二十多个的版本，在最近几年的发展过程中，谷歌为Android王国建立起了一个完整的生态系统。根据国际互联网消費调研中心的调查结果显示，2015年度手机主流操作系统的关注走势如图1所示，其中，Android操作系统所占比例居高不下，这充分表明Android系统在全世界的范围内愈来愈受欢迎。

相比较于其它用于软件开发设计的平台（如IOS），Android平台的最主要的优势无疑为其具有开放性，它开放的平台可容许所有的移动终端厂商自主加入Android的联盟中。Android所特有的开放性对其开发和发展都有着重要的作用，它可以积累大量的人气，而此处的人气不仅包括开发厂商，还包括消费者，对消费者来说，其最大的收益就是可获得丰富的软件资源。

在进行压力容器强度校核软件开发之前，首先需要做的第一步就是搭建好Android开发所需要的环境，包括JDK、ADT Bundle，其中ADT Bundle是谷歌公司为Android开发研究人员所提供的一个集成类的开发工具，包含了Eclipse、Android SDK 和ADT开发组件，如图2所示是本设计软件开发所使用的Eclipse开发工具的首页面，其中的AndroidTest2为最初安装好Eclipse后对其进行测试所建立的项目，QiangDuJiaoHe即为此次的设计开发软件。

2.4 软件在现场检验中的调试

结合现场办公，将常用压力容器强度校核软件安装在平板电脑上，测试人员通过选取多处实际中碰到常用压力容器的腐蚀情况，进行软件计算并得出结论；同时，邀请若干位压力容器检验师用人工方法的进行强度校核并得出结论。比对两方的结果，从而确定该软件的有效性。

3 总结与展望

本次软件设计以Android为开发平台，通过对压力容器强度校核过程的相关理论研究及对强度校核软件的需求和开发应用现状进行分析，概括了在目前的强度校核工作中所存在的问题，总结归纳基于Android的强度校核App的设计流程与基本功能要求，最终完成软件的设计开发。

该软件虽然已实现对压力容器的筒体及封头进行强度校核工作的功能，但仅考虑GB/T 150-2011 《压力容器》所涵盖的常用压力容器形式，对于标准外的非常用压力容器强度校核仍不适用。是以，如何能满足各种非常规压力容器强度校核仍需要之后的学者继续研究探讨。

参考文献：

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[2]http：//m.zol.com.cn/article/5578627.html？via=index.[DB/OL].

[3]张亚杰.基于Android平台的移动终端应用程序的研究与开发[D].郑州：郑州大学，硕士论文，2013.

[4]汪潇，李雪.Android平台简析[J].景德镇高专学报，2011（02）：25.

[5]GB/T 150-2011压力容器[S].

[6]TSG 21-16固定式压力容器安全技术监察规程[S].

作者简介：宋剑华（1984-），浙江绍兴人，本科，工程师，主要从事特种设备检验检测研究。