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    焊接式板式热交换器板片叠摞定位装置研制.pdf

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    焊接式板式热交换器板片叠摞定位装置研制.pdf

    第43卷第6期 2O14年l1月 石油化工设备 PETROCHEMICAL EQUIPMENT VoL 43 No.6 Nov.2Ol4 文章编号100074662014060014一O4 [6] [7] [8] [9] 焊接式板式热交换器板片叠摞定位装置研制 赵国相 ,胡海明 ,张漪芳 ,张添刚 ,方 婧 1.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,甘肃兰州 730070; 2.兰州兰石能源装备工程研究院有限公司,甘肃兰州 730050 摘要焊接式板式热交换器板片叠摞定位目前主要以人工装配为主,吊车辅助工作,存在效率低、 工人劳动强度大、现场操作安全性以及装配精度难以得到保障等问题。制订了新型焊接式板式热 交换器板片叠摞定位装置设计方案,采用类比设计法确定了其主体结构。该装置结构简单,可保证 装配质量,提高生产效率,保障现场操作人员的安全。 关键词焊接式板式热交换器;板片;定位装置;研制 中图分类号TE965;TQo51.5 文献标志码B doi10.3969/j.issn.10007466.2014.06.004 ZHANG Li,RAN Jingyu,XIN Ming dao,et a1.Nu meric8l Investigation on Characteristics of Gas Solid Flow in Two Phase Rotary Flow[J].Journal of Ther mal Science and Technology,2003,218184. 马艺,金有海,王振波.不同参数下旋流器内油滴运动 的模拟研究EJ].石油机械,2010,3841215. MA Yi,JIN Youhai,WANG Zhen-bo.A Simulation Study of the Blob Movement in the Hydrocyclone un der Different Parameters[J].China Petroleum Machin ery,2010,38412 15. 范大为.气一液分离水力旋流器理论与试验研究ED].大 庆大庆石油学院,2009. 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ZHAO I ixin,XU Lei,LIU Lili。et a1.Numerical Simulation of the Effect of Inlet Dip Angle on Oil wa。 ter Separation Hydrocyclone’s Flow Field and Per ance[J].Petrochemical Equipment,2013,421 2528. 张编 收稿日期2014-0720 作者简介赵国相1968一,男,甘肃景泰人,教授级高工,学士,从事石油设备、冶金设备设计研发工作。 第6期 赵国相,等焊接式板式热交换器板片叠摞定位装置研制 Development and Manufacture of Plate Pile Position for Welded Plate Heat Exchanger ZHAO Guo-xiang ,HU Haiming ,ZHANG Yifang ,ZHANG Tiangang ,FANG Jing 1.Lanpec Technologies I imited,Lanzhou 730070,China 2.I anzhou LS Energy Equipment Engineering Institute Co.Ltd.,Lanzhou 730050,China AbstractThe plate pile is mostly done by manual operation for welded plate heat exchanger at present,assistant with the lifting facility,which exist low productivity,heavy manual working, and difficulty to have accurate assemble on site.The design of plate pile positioning for welded plate heat exchanger was carried out,adopting analogy design to determine its main structure.The structure is easy,and guarantees assemble quality,increase productivity and as sure the safe working of onsite operators. Key wordswelded plate heat exchanger;plate;positioning equipment;development 焊接式板式热交换器由多个叠摞在一起的波纹 板片组组成,两板片中间的流道内的冷、热介质分别 在各自流道内流动从而完成换热,其结构设计紧凑、 热传递效率高,能承受较高的压力和温度。焊接式 板式热交换器板片叠摞定位装置简称板片叠摞定 位装置是将每个待组焊板片组整齐叠摞,并将叠摞 好的板片压紧到设计理论尺寸,从而进行焊接的预 紧定位工装,是影响板式热交换器焊接效率及焊接 质量的重要设备。 目前国内制造企业使用的板片叠摞定位装置较 为简易,普遍采用螺杆同时穿过上梁和下梁并通过 人工拧紧螺杆上螺母的方式对板片进行压紧操作。 该板片叠摞定位方法主要存在装配精度差、无周向 定位装置、现场操作安全性差、工人劳动强度高及生 产效率低的缺点,远不能满足现代石油化工企业的 生产需求。针对此现状,笔者研制了一套机械化、自 动化程度高,操作方便且安全可靠的板片叠摞定位 装置,成功解决了上述问题_1 。 1 传统板片叠摞定位装置结构原理及缺点 1.1 结构原理 传统板片叠摞定位装置主要由上压梁、下压梁、 锁紧螺母、底座和拉杆等组成,见图1。装配时,通 过吊车将板片依次叠摞在底座上,叠摞到位后人工 拧紧拉杆上的锁紧螺母,使得上压梁下移,从而使板 片压紧到设计理论尺寸。 1.2 缺点 ①紧锁紧螺母使上压梁下移板片被压紧时,难 以保证两侧锁紧螺母的旋入量相同,使得上压梁的 下移距离不等,容易将板片沿一方压斜,导致产品定 位不准且成品外形不规整。②无周向定位功能,无 法保证叠摞的板片沿四周平行对齐。③由于板片叠 摞较高,人工拧紧锁紧螺母时需爬到较高位置,存在 安全隐患。④当组装尺寸较大的板片时,人工拧紧 锁紧螺母的扭矩非常大,需借助扭力杆等辅助工具 才能完成。⑤整个装配过程以人工操作为主,自动 化程度低,劳动强度大,生产效率较低。 2 1.F压梁2.锁紧螺母3.压紧板4.上压柒 5.拉杆6.板片7.底座 图1传统板片叠摞定位装置示图 2 新型板片叠摞定位装置原理及工艺流程 2.1 结构原理 新型板片叠摞定位装置主要由底座、压紧梁、调 节拉杆、拉拔液缸、可伸缩式定位座、锁紧螺母及浮 头式导向座等组成,见图2。 石油化工设备 2O14年 第43卷 』 // l - 1 I I l I i l u I广 . l l l l 田 I 匠 霉 2 3 4 1.可伸缩式定位座 2.浮头式导向座 3.压紧梁 4.调节拉杆 5.底座 6.锁紧螺母 7.拉拔油缸 图2 新型板片叠摞定位装置结构示图 拉拔液缸活塞杆和调节梁通过销轴连接,调 节梁的另一端通过销轴与压紧梁连接,调节梁上 设有多个销轴孔,可根据板片叠摞高度选择合适 的孔位。当需要压紧叠摞板片时,只需通过操作 液压泵站按钮使液缸收缩,即可对叠摞的板片进 行压紧。 2.2 工作原理 热交换器板片叠摞定位装置主要由压紧装置和 定位装置两部分组成。 压紧装置部分由若干组类似扁担结构的压梁组 成,压梁左右各一个拉拔液缸,拉拔液缸一端卡在连 接底座的下平面,另一端通过调节拉杆上的可调孔 位与压梁连接。启动液压站操作液压按钮,拉拔液 缸收缩对叠摞的波纹板片进行压缩。当多层波纹板 片被压缩到焊接工艺要求尺寸时,拧紧拉拔液缸活 塞杆上端的锁紧螺母锁紧液缸,使其与底座的下端 紧密接触,从而完成波纹板片的上下尺寸定位,可以 进行整体焊接。 定位装置部分的作用是保证最大尺寸长宽 高为16 m2 m4 m的大型板片的精确叠摞。 可伸缩式定位座可对叠摞的板片进行周向定位,保 证板片四周边缘能严格对齐。板式热交换器压紧板 的周边尺寸大于实际板片的尺寸,当拉拔液缸的活 塞杆收缩实现对板片的压缩时,压紧板随着叠摞起 来的板片一起下移。为了保证板片在压缩过程中沿 四周严格定位,定位装置采用了新型浮头式导向座 结构,浮头下部装有螺旋弹簧,导向座和叠摞板片的 四周紧密贴合随压紧梁下移,保证板片被压缩时始 终定位良好。 2.3 液压原理 液压系统主要由油箱、电机泵组、滤油器、液压 阀组、压力继电器、集成阀块、配套管路和电器控制 元件等组成。板片压缩采用联动同步和单动独立两 种控制方式。 叠摞板片的压缩过程分为同步压缩和独立压 缩。板片同步压缩过程如下通过操作控制按钮.各 组拉拔油缸同步下移,直至压缩到设计的高度尺寸。 在系统中有压力继电器,当液缸的压力达到设定的 压力时,压力继电器可自动切断油路,避免压力过高 压坏板片。经同步压缩后,叠摞板片之间间距若未 达到焊接设计高度尺寸要求,可通过操作控制按钮 独立控制每组拉拔液缸。 液压系统主要技术参数电机功率18.5 kW,系 统压力21 MPa,调节溢流阀压力控制范围0~ 2l MPa。 2.4 工艺流程 1布置将底座按热交换器尺寸均匀布置,并 将吊装热交换器下底板平放在底座上。 2周向定位 通过可伸缩式定位装置丝杠的 收缩与伸长带动定位板移动,以适应板片的长度、宽 度,保证叠摞板片沿四周被定位板约束对齐。 3将板片依次放在布置好的下底板上,尺寸达 到设计要求,吊入上板和压梁,压梁要保证和下面的 底座相对应。 3压紧 启动液压泵站,操作按钮使拉拔缸带 动压梁向下移动,将叠摞的松弛板片压紧到设计 尺寸。 4锁紧定位 当叠摞的板片被压紧到设计尺 寸后,用液缸上的锁紧螺母进行机械锁死,此时要进 行长时间的焊接操作,可关闭液压泵站。 3新型板片叠摞定位装置特点 底座采用焊接结构,多组底座间隔分布,为不同 规格的板片提供支撑力。相比其他整体框架结构, 其受力合理,节约成本。底座高度方向采用两端高 中间低的阶梯结构,既为拉拔油缸的安装提供了空 第6期 赵国相,等焊接式板式热交换器板片叠摞定位装置研制 问,又降低了设备安装高度。底座两端采用u型结 构,方便拉拔油缸的安装和拆卸,只需从侧面推人即 可,提高了工作效率。 载荷加载方式为两边对称、单独可控式拉拔油 缸加载,可以根据现场的焊接工艺要求实现对板片 的加载。 焊接板式热交换器板片规格尺寸不等,为了使 各种规格的板片能沿四周准确可靠定位,采用了可 伸缩式定位装置。该定位装置沿板片四周间隔布 置,根据实际叠摞板片不同的宽度和长度,通过首次 粗调沿T型滑槽前后移动和二次精调调节丝杠 带动定位板前移或者后移,实现对叠摞板片的准确 定位,具有广泛的适用性。 装置中设置了新型浮头式导向座,解决了板片 压缩过程中的定位问题。上梁采用等强度变截面焊 接结构,与等截面梁相比,在满足同等载荷的前提 下,该结构重量轻,便于起吊。 采用液压站和操作台的分体结构,便于吊装移 动。设置有新型压力与力转换装置,可以实时监测 压紧过程中的拉拔液缸压力,并以数字显示的方式 直观呈现给用户,并可对测出数据进行存储。操作 人员可以对数据分析记录,对同规格产品可以设定 压力继电器的压力值,达到快速压至设计尺寸的目 的。液压系统采用比例阀反馈控制技术,保证各个 液缸同步,使板片在压缩时始终处于平动状态,防止 叠摞板片产生偏斜。 4应用效果 研制的新型板片叠摞定位装置已在上海蓝滨石 化设备有限责任公司应用,按照传统方法装配1台 同等规格的板式热交换器需要操作人员6人,装配 时间约2个工作日,而使用新型叠摞定位装置装配 仅需操作人员3人,装配时间约1个工作日,装配效 率提高了4倍。 生产实践证明,该新型板片叠摞定位装置基本 实现了板片叠摞组装自动化,具有操作方便、运行维 护成本低、操作简单的特点,可较大幅度减轻工人劳 动强度,保障现场操作人员人身安全,大幅提高工作 效率,具有广泛的适用性。 参考文献 [1] 栾辉宝,陶文铨,朱国庆,等.全焊接板式换热器发展综 述[J].中国科学技术科学,201396477. 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