高壓繞管換熱器繞管機(jī)的設(shè)計(jì)

1、高壓繞管換熱器繞管機(jī)的設(shè)計(jì)張慶生開封東京空分集團(tuán)有限公司河南開封475001摘要：簡介了高壓繞管換熱器繞管機(jī)的工作原理、技術(shù)參數(shù)和使用性能，分析了它在高壓繞管換熱器生產(chǎn)中所起的重要作丿u。關(guān)鍵詞：高壓繞管換熱器繞管機(jī)高壓繞管換熱器的發(fā)展與壓力容器的發(fā)展密切相關(guān)，最早是由徳國的林徳公司于1898 年制造，我國一些化肥廠引進(jìn)了該公司生產(chǎn)的換熱器。它結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率髙、單位體積 換熱面積人，可實(shí)現(xiàn)多股流換熱，具有很好的熱補(bǔ)償能力，適介深冷系統(tǒng)的換熱。高壓繞管 換熱器是大型化工工藝過程的重要設(shè)備，而且是一個(gè)高效節(jié)能的設(shè)備，主要用于凈化流程的 低溫甲醇洗裝置以及空分裝置、大型化肥廠、乙烯丄程等，在我國

2、目前主要應(yīng)用于大化肥合 成氨裝置（美國徳士古工藝）中甲醇洗工段。但其制造工藝較復(fù)雜，主要由繞管體和売體兩部 分組成，繞管體由中心筒、換熱管、墊條及管卡等纟r成，換熱管緊密地繞在中心筒上，用平 墊條及異形墊條分隔，對材質(zhì)的要求相對較高。此外，設(shè)備的清洗也比較閑難。高壓繞管換熱器與常規(guī)形式相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）降低了溫差應(yīng)力，對于降低管子 與管板連接區(qū)的峰值應(yīng)力、防止破裂和疲勞起到很大的作用；（2） 111于換熱器工作時(shí)約束緩 解，管板與管子連接區(qū)的局部應(yīng)力和總體應(yīng)力均降低，大大減少了高事故率的管板與管子結(jié) 合區(qū)的破壞現(xiàn)彖，提髙了運(yùn)行的町靠性；（3）減小了主體結(jié)構(gòu)件如管板、殼體的厚度（這對 于

3、采用昂貴材料制造的換熱器具有很大的意義）。高壓繞管換熱器在制造過程屮設(shè)管緩沖應(yīng)力，使換熱器工作時(shí)由溫差和壓差所引起的內(nèi) 應(yīng)力得到冇效削除，從而改善換熱器的工作條件，提高了換熱器的使用壽命及可靠性。為了保證高壓繞管換熱器的技術(shù)要求和加工質(zhì)量，設(shè)計(jì)了大型專用工裝設(shè)備一一高壓繞 管換熱器繞管機(jī)，結(jié)構(gòu)見圖1。中心簡1 工作原理高壓繞管換熱器繞管機(jī)山傳動(dòng)箱、調(diào)速及減速裝置、操縱站及電氣箱、首部托架廉平板、 調(diào)整墊鐵、尾部托架座平板等組成，其工作原理：通過無級(jí)調(diào)速電機(jī)帯動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（調(diào)速及 減速裝置，由制動(dòng)器、減速器、齒輪、調(diào)整塊組成，要求兩軸中心線的斜度£0° 30",允 許

4、的徑向位移0. 10mm）,其輸出端的齒輪和大齒圈相嚙合帶動(dòng)主軸與設(shè)置在首、尾部托架平 板支承滾輪架上的屮心筒一起旋轉(zhuǎn)，用激光水平儀沿屮心筒屮心線找正，使屮心筒在繞制屮 不出現(xiàn)偏心。繞制時(shí)將換熱管從一端沿順時(shí)針方向開始，用平墊條和界形墊條支承，用管卡 固定，由巴到外逐層繞制而成，小心筒的轉(zhuǎn)速由無級(jí)調(diào)速電機(jī)控制。支承結(jié)構(gòu)釆用前、后兩 自制鋼結(jié)構(gòu)滾輪架（由滾輪、底板、支承板組成，結(jié)構(gòu)見圖2）支撐，高壓繞管換熱器繞管 機(jī)組裝后要求各運(yùn)轉(zhuǎn)部分靈活，無異常響聲，口電機(jī)無級(jí)調(diào)速時(shí)靈敏可靠。圖2自榊刪黠軸構(gòu)的那傳彌軸翹2主要技術(shù)參數(shù)（參照圖1）繞餉勧茁徑加2800金繞r轉(zhuǎn)速/t. min'10001

5、428繞敝夫晦/nm263921000mlwkw1130003設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)該繞管機(jī)可保證繞管體在重力作用下仍可順利轉(zhuǎn)動(dòng)，能承載最人載荷83性能優(yōu)于同 類設(shè)備，能在同一設(shè)備上繞制"10002800mm （見圖1）的繞管換熱器，實(shí)現(xiàn)了白動(dòng)控制。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，它的優(yōu)點(diǎn)：1）由于傳動(dòng)箱（由人齒圈、主軸、圓盤、滾子軸承等組成， 結(jié)構(gòu)見圖3）兩端、主軸前厲都采用相同型號(hào)的雙列圓柱滾子軸承，主要承受徑向載荷，使 其承載能力增大，繞制繞管體的噸位增加。2）大齒圈后置（見圖3）可使主軸受力均衡， 降低丄軸的旋轉(zhuǎn)速度，并向丄軸傳遞扭矩，在繞制屮，保持繞管體具有人的旋轉(zhuǎn)慣性和穩(wěn)泄 性。3） iii于大齒

6、圈作為二級(jí)變速，省去了龐大的變速機(jī)構(gòu)，使繞管機(jī)休積變小，結(jié)構(gòu)更加 合理（見圖1）。4）繞管機(jī)由無級(jí)調(diào)速電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。該繞管機(jī)可正確地選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時(shí)還能進(jìn)行激光定位謀差 分析，還兼顧了設(shè)備中其他零部件結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，滿足了設(shè)備的加工精度要求。在高壓繞管換熱器制造屮，保證了繞管體繞制屮的低速重載的要求，采用無級(jí)變速和加 粗上軸有徑，既使對于大型繞管換熱器，繞管體無論繞制第一層或至最外層時(shí)，仍町以實(shí)現(xiàn) 較低的線速度，使繞管體的轉(zhuǎn)速保持在較為理想的狀態(tài)，從而排除了繞制中通常出現(xiàn)的每層 速度不均的狀況，繞管繞制質(zhì)量穩(wěn)定，并且為了提高生產(chǎn)效率，采用了快速髙效的裝夾機(jī)構(gòu),

7、 縮短了輔助時(shí)間。4結(jié)束語2007年該高壓繞管換熱器繞管機(jī)己為開封東京空分集團(tuán)有限公司給河南義馬開祥化工 （25萬噸低溫甲醇洗項(xiàng)目）生產(chǎn)的dr8700系列高壓繞管換熱器繞制了 5臺(tái)，最大的單臺(tái) 牛產(chǎn)重量（720,為東京空分在髙壓繞管換熱器牛產(chǎn)領(lǐng)域占有一席z地做出了貢獻(xiàn)。該高壓繞管換熱器繞管機(jī)為開封東京空分集團(tuán)有限公司的產(chǎn)品邁出國門做出了貢獻(xiàn)， 2009年4月，山開封東京空分為土庫曼斯坦阿姆河天然氣公司提供的脫燒裝置4套 dr8705.000繞管換熱器中的繞管體是用該設(shè)備繞制而成。該繞管換熱器產(chǎn)品的成功。標(biāo)志 著東京空分公司的產(chǎn)品為下一步在東亞等國家開辟更廣闊的市場奠處了良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 王文斌主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊：(新版)m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2 口本機(jī)械學(xué)會(huì)編，張志平等譯.機(jī)械技術(shù)手冊：第17篇m.北京：機(jī)械工業(yè)出 版社，1984.13范欽珊.軸對稱應(yīng)力分析m.北京：高等教育出版社，1985.4 都躍良.纏繞管式換熱器的管理及其應(yīng)用前景分析j.化工機(jī)械，2005, 32(3)：181185.5 曲 平.纏繞管式換熱器的簡捷計(jì)算j.大氮肥，1998, 21(3)： 178181.作者簡介：張慶生(1962-),男