技术应用与发展《中国化工装备》钦制螺旋管换热器的开发设计与研制潘兴波（哈尔滨锅炉有限责任公司摘要哈锅为上海宝钢开发设计并研制成功的氧化液预冷器，是一台结构全新而又紧凑合理的卧式钦制螺旋管换热器。、该设备传热系数大污垢热阻小，适合处理粘度较大或含固体颗粒的腐蚀性介质，宜用于流量较小或所需传热面积较小的工况，是一种高效换热器氧化液预冷器在结构设计上既新颖又富独创性，换热元件用国产钦材制成，是一台填补国内行业空白的新产品关键词钦制螺旋管预冷器氧化液冷却器注参加开发研制的还有吴振布刘文才赵生光高学明等同志。　　前言希罗哈克斯（装置是宝钢八十年代从国外整套引进项目，其中氧化液冷却器（下称冷却器）是系统中关键设备之一，冷却器是一台卧置衬钦浮头式六程列管（钦管）换热器，投运五年左右便由于多处多次发生泄漏而导致报废。　　国产化后因对一些局部结构作了改进，使得若二「部位的运行状况有了明显好转但是钦换热管与钦一钢复合管板连接节点仍然寿命不够长，尤其是氧化液进口接管所对的管板区域更是薄弱环节。　　经与用户共同分析研究，认为其根本原因在于一则管程介质的进出口温差达到多摄氏度，管束外方设计结构不合理，导致**程换热管与第六程换热管间产生较大的膨胀差，产生很大的温差应力二则外方工艺流程设计不合理，进口区域工况极为恶劣，产生较大的热应力，再加上直接对管板的冲刷等因素所致。　　为了解决上述的两大先天不足，用户提出在冷却器前增设氧化液预冷器（以下称预冷器），于是钦制螺旋管结构预冷器的开发提上了议程。　　技术方案设计设计参数的确定在设计前与用户协商，确定以下设计参数名称单位管程壳程设计压力设计温度〔飞操作压力操作温度镇腐蚀裕量操作介质氧化液冷却水介质流量小）同冷却器外形尺寸长高、结构方案设计根据用户对设备外形尺寸的要求将壳体内径定为肠设备长度定为整个设一技术应用与发展《中国化工装备》备卧置于两个鞍座上。　　对于换热管束，提出的结构方案有两大类其一为型管式，分程与程两种其二为螺旋管式，又分为组片与组片两种。　　因为螺旋管式既能避免因膨胀差而产生的巨大温差应力，又能解决人口区域的苛刻工况，还能改善换热管与管板的焊接节点结构与工况，故初步选定螺旋管式结构接着为了保持介质流过集箱与螺旋管的速度不变，进一步选定组片方案。　　经过初步论证，选定壳程结构为大开口，平垫密封方式。　　这样既方便管束拉出进行维修与清洗，又方便于壳程元件的检验及修理。　　技术设计为了确定传热面积，按理应进行传热计算。　　但因用户不能提供，又无法查到，且目前国内也不能测定氧化液的导热系数比热容及粘度等物性参数，传热计算无法进行，只好参考冷却器的传热状况并结合以往的经验，进行粗略估算。　　因为管束结构是全新的，介质的流体动力计算也无定规可循，经过估算，将换热面积定为时（不含集箱管与回流管）。　　设计评审为了保证技术方案设计的可靠性与合理性，公司组织了设计评审。　　经过各有关部门专家认真审查与充分论证，认为采用螺旋管结构的预冷器较列管式结构的冷却器有以下明显的重大改进改掉了造价很高而又工况恶劣的两块钦钢复合管板，而代之以造价较低，可自由膨胀而又工况良好的两根钦集箱，这样的高温氧化液直接进人浸在冷却水中的钦制集箱内，不仅可以降低换热钦管与集箱连接节点的温度而且能使该节点避免直接受到介质热流的冲刷。　　改掉了各程换热管由于工作时壁温相差较大，因膨胀受拘束而产生的巨大温差应力，消除了管板上严重的局部热应力集中问题因为钦制螺旋管与钦集箱以及钦制回流管均可在受热后自由膨胀，故彻底消除了产生温差热应力的根源，同时也可以提高连接节点的焊接质量。　　改掉了两个结构复杂，而又造价很高的两个沙丘状封头大盖高压密封件与紧固件，不仅降低了造价，而且减少了泄漏的损害，缩短了预冷器的制造周期，再加上减少了换热钦管的根数，定会产生较大的经济效益。　　由于适当地提高了管壳两侧介质的流速，可以较大地提高换热效率，增强预冷器的功效。　　施工设计换热管束的设计以两根中管（各由数段组焊而成）作集箱，代替列管式冷却器中两块管板，将根中的无缝钦管盘成片钦螺旋管，然后分成组（相当于五程），代替冷却器中的直列管作换热管，采用中的钦管作回流管，以保证氧化液介质从预冷器同一端流进后再流出管束可自由拉出壳体进行清洗与检修。　　钦制螺旋管由整根无缝无接头钦管盘成，投影呈双阿基米德螺旋线状（两层），见图一，每组10片（共片）两端分别与两根钦制集箱相焊接，每组螺旋管之间设置碳钢弓形折流板块，由根碳钢拉杆与碳钢定距管若干段予以定位。　　为了增加管束刚性，上部用一碳钢制横梁与块折流板相连接每片螺旋管用个夹持板进行固定， _七面个与横梁相连，两侧分别用一根扁钢将该侧连为一体下设两根滑道板。　　一技术应用与发展《中国化工装备》络即只化三立巴尹？　　甲明图一壳程结构设计壳侧所有零部件均用碳钢制造，选定内直径为中6大开口结构，冷却水进口处设一防冲板，以防止水流直冲换热管束，壳体卧置于两个鞍座之上，而换热管束仅与壳侧法兰大盖相连。　　流程路线管侧高温氧化液从人口接管进人一集箱管内，然后通过各组螺旋管交错流过两根钦集箱，*后通过位于管束中心轴线位置的回流管流出预冷器，反之，也可让介质通过出口接管流人回流管，再流入集箱管，通过组螺旋管交错流过两个钦集箱，然后通过入口接管流出预冷器，与冷却器相比，换热管中流速由调为壳侧冷却水通过进口管经防冲档板均匀地流人壳侧，遇到折流板变为相对于管束的横流，得以与换热管充分接触换热，*后通过出口管流出壳侧。　　因壳体内径较小，故流速较冷却器提高了。　　预冷器的整体结构如图二所示皇变。吮，嘴氧化液预冷器一洲产一月二口二口尸璐平军瞬津拜岸崖）一，日翻一rT丫门门姜用目间盯坛二曰一已曰。甲曰巴州叹r口以一卜。咬，〔。勺叫习睡。　　八门门，川团口炭1二伙认汗汗四目用目斗竹压盈岁日尸扮匕「f口苦争田一月卜。　　1「丁下曰l月厂门川吓且石日〔少竹叫。，日，叫洲曰叫州1 （性祥，自1 1「丁一门。　　一七下豆归沽技术应用与发展吸扫国化上装备》。　　焊接结构设计换热管束中的操作介质是腐蚀性很强的氧化液，管束中所有承压件均用钦材制作。　　由于土作压力较高，受压件壁厚又较大，故焊接结构的设计是非常重要的一环。　　为一了保证焊缝接口的质量，对氧化液进口接管过渡段集箱管段间隔堵头一与半圆弯管及回流管段直到出口接管等，相互之间连接焊缝的坡口均设计为焊对接坡口，对钦制螺旋管与集箱管间，也设计成采用焊的近似对接坡口，改掉了类似冷却器等列管式换热器换热管与管板间采用的角焊缝结构，便于采用氢弧焊封底，进而在正反两面氢气的充分保护下完全焊透再加上无损探伤检查，就能确保焊缝的质量良好。　　专用制造与验收技术条件的拟定本技术条件依据一参照了一汀一及美国等国外先进规范及标准，并结合本公司多年来研制钦设备的经验而制定。　　首先对原材料的采购检验及复验要求均作出严格而又明确的规定，例如制作螺旋管用的无缝钦管，除按一要求外，还提出10探伤购回涡流探伤的要求，验收标准分别按一或及执行还提出了压扁试验真空退火状态交货，并逐根以进行水压试验等要求。　　接着对钦集箱回流管氧化液进出接管及过渡段等件制作用钦棒，也提出了探伤的要求，并提出在用深孔钻打孔前必须对外圆及两个端面一次装卡进行机加工，每段的钻孔偏斜量要小于等严格要求。　　在制作方面，从钦材的划线下料到成形加工等方面也提出了严格而又明确要求，例如对钦制螺旋管的弯制温度提出应低于制成后进行通球试验且每片螺旋管均需以进行水压试验等要求。　　在钦焊接要求上，提出的要求既详细明确而又严格从施焊前对焊工的培训考试并取得合格资格，焊接工艺评定及焊接规范细则的编制，焊接坡口的制备及清洗脱脂，保护氨气的纯度及露点的测定等直到焊缝的无损检验与判断都给出了具体规定。　　另外对焊接试板的制作与产品的压力试验以及铁污染测定与污染的消除，也提出了切实可行的要求。　　设备的研制新产品预冷器研制中的难题是很多的，主要集中在换热管束上，下面就其中一些重要难点予以简要介绍钦制集箱用管与回流管的制备钦制集箱用管规格为回流管规格为中火牌号均为国内无缝钦管外径虽然可达到多毫米，但壁厚没有大于的况且其直线度及壁厚公差也达不到要求，想采购现成管材目前是做不到的，由于用量不多，让钦材厂开僻新的规格是不经济的，也满足不了周期要求，只能另僻蹊径。　　于是想出了用钦棒加工的办法采购轧制或锻制的棒料，通过车床一次装卡加工棒料的外圆及一个端面掉头加工另一端面，再用深孔钻打孔，且一边钻削一边纠正偏斜一这样直线度好，尺寸精度高的厚壁钦管便制成了，*长段达钦制螺旋管的弯制对于碳钢螺旋管的弯制，因我公司已生产过多台螺旋管高压加热器，还是有经验的。　　但是对于无缝钦管的螺旋状盘制，则从来没有干过。　　尤其是二者形状不一样，钦螺旋管结构更复杂，完全靠机弯已办不到，再加上钦管弹性模量小变形后回弹大，利用原钢管弯制模具能否成功呢大家心中都没有把握。　　技术应用发展《中国化工装备》为了取得经验，进行了多次模拟试验，不断改进操作工艺与装卡方法，终于掌握了钦管的盘制规律与工艺方法，不仅形状规矩，且盘制后钦管的圆度得到了控制，对火的管，通过盘后解剖并进行测量，在曲率半径*小为二处，长轴为短轴为lZ完全能满足专用技术条件所要求的通球试验。　　对于螺旋管两只相对的弯曲半径为75的脚如何弯制这又是一个难题，机弯实现不了就想办法手工弯，通过设计专用的模具与卡具，并一边试验一边改进，终于采用手工冷弯方法获得成功，既避免了螺旋管的拼接，又可延长钦制螺旋管的使用寿命。　　钦螺旋管换热管束的装焊在钦制集箱管段回流管段过渡段间隔堵头半圆弯头及出人口接管钦螺旋管片等零部件全部制备齐全后，换热管束的装焊又成了新的关键难题。　　整个换热管束的装焊过程中每条焊缝的焊接，都必须始终给以充足的两面氢气保护，所以集箱管段只能一边接长一边装焊钦螺旋管，同时钦制回流管段也必须配合接长，而折流板与定距管等也需不失时机地装人指定位置。　　这样以来要保证两根集箱与回流管的直线度与相互间距离不变便相当困难。　　在研制中，一边装焊一边对两根集箱与回流管的已装焊部分进行找平与校直，集思广益，同心协力，经过日夜奋战终于圆满完成了任务。　　壳体的制造与压力试验因壳体内直径只有钻进壳体进行焊接是比较困难的，而钻进壳体内部进行焊缝加强高的修磨及装焊防冲档板，就显得更困难，针对上述问题采取加强通风排烟驱尘由内向外边工作边退缩方法。　　对换热管束单独进行了14 M水压试验，合格后对外表面（钦表面）进行彻底清洗，然后将管束装人外壳，以对管束进行气密性试验，在管侧进出口接管法兰与水压封盖的连接处用肥皂泡进行检漏。　　再对壳侧以进行水压试验检漏，合格后对壳体外表面进行喷砂及修磨，以提高设备表面油漆质量。　　结束语新产品预冷器开发研制成功后，经宝钢用户安装试车，证实其换热效率很高与换热面积的列管式冷却器相比，换热功能毫不逊色，而造价仅为冷却器的30左右，且结构显得既紧凑又合理。　　当然，钦制螺旋管式预冷器作为一种结构全新的产品，尚需经过较长时间的实际运行考验，通过全面技术鉴定，才能对其各方面性能得到全面了解。　　参考文献日〕尾花英朗著《热交换器设计昭和年下册一2珊一版化工设备设计丛书《钦制化五设备设计》徐明林，辛湘杰主编《钦设备设计制造与应用》。　　一s玉王即肠（沁一技术应用与发展《中国化工装备》一汽轮机压缩机组液压盘车器的自动控制冀献丽大化集团合成氛厂机动科摘要介绍汽轮机一压缩机组液压盘车器的自动控制原理及故障分析。　　关键词盘车器可编程控制器单元模块模拟量开关量功能逻样图概述汽轮机一压缩机组是从德国引进的30万吨合成氨装置的*大转动设备，而盘车器则是机组重要的部件和安全保护装置，它能使转子在热态下均衡升降温，避免转子受热不均产生弯曲变形，严重影响机器的正常运转和使用寿命，西门子公司在汽轮机一液压机组装置中采用了液压盘车装置，该装置的自动控制是在可编程控制器（）里实现，具有安全，可靠，省力等优越性。　　可编程控制器（）结构特点盘车器的自动控制是在联锁系统里实现的。　　该联锁系统采用的是德国十公司的一01装置，它是一种计算机控制系统，主要结构如下输入中央控制单元输出中央处理器是系列微处理器，系统随机存储器（应用随机存储器（系统读写存储器（可以扩展到通讯模块拥有自己的处理器和存储单元，用于支持外部设备，如监视工艺状态的一