管程高壓換熱器的優(yōu)化設計

煉油與化工2REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第27卷管程高壓換熱器的優(yōu)化設計高亞娟,李保志,張作為(大慶石化公司檢測公司,黑龍江大慶163714)摘要:管程高壓換熱器在不選用螺紋鎖緊環(huán)換熱器的前提下,只能選擇平蓋特殊高壓管箱,這種管箱結構特殊,其他受壓元件為常規結構;管板強度校核計算采用解析應力分析法,假設條件少,能夠準確反映強度指標,其他受壓元件計算按照GB/T 151-2014標準設計。關(guān)鍵詞:高壓換熱器;高壓特殊管箱; f型管板;平蓋中圖分類(lèi)號: TQ051.5文獻標識碼:B文章編號:1671-4962(2016)03-0032-03Optimization design of tube- -side high-pressure heat exchangerGao Yajuan, Li Baozhi, Zhang Zuowei(Detection Company of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714, China)Abstract: Under the premise of not choosing screw locking ring heat exchanger, tube- side high- pressure heat exchangeronly can be chosen flat cover special high pressure channel. This kind of channel has special structure, other elements underpressure are regular in structure ; tube sheet verifying calculation uses analytical stress analysis method，assumed conditionsare few, can accurately reflect strength index，other elements under pressure are calculated according to GB/T 151-2014Standard.Keywords: high pressure heat exchanger; high pressure special channel; f-type tube sheet; flat cover熱油一三元溶液換熱器是油田三次采油關(guān)鍵該換熱器的特點(diǎn)就是管程高壓,采用特殊高壓設備,利用殼程的高溫三元溶液加熱管程內的原管箱,因為換熱器直徑不大,所以沒(méi)有采用螺紋鎖油,高溫側在殼程,高壓側在管程,該換熱器選型緊環(huán))封閉管箱,采用平蓋加金屬環(huán)墊片封閉管為D型高壓管箱E型殼體型式和U形管換熱器。箱,小直徑條件下,這種管箱與螺紋鎖緊環(huán)管箱重原來(lái)引進(jìn)的日本設備是按照ASME規范設計的,改量相差不多,計算經(jīng)驗成熟。用GB/T 151-2014設計,由于國產(chǎn)材料安全系數管箱的分程隔板結構可以承受沖擊,直接承受低,相應的許用應力大,因此,國產(chǎn)化設計后,相應沖擊的平板總長(cháng)度只有260mm,寬400mm,周邊的壁厚很大程度的減薄,強度校核通過(guò)。焊接,懸臂端用環(huán)板拉筋,結構見(jiàn)圖1。特殊高，壓管箱的計算采用應力分析方法,相對建模模擬軟件來(lái)說(shuō),這種應力分析方法是解析.260法1.2),該方法的應力分析,減少了很多假設,因此更為準確。出1設計條件熱油一三元溶液換熱器的設計數據見(jiàn)表1。排凈孔處不焊，表1換熱器的設計數據↑入口三元溶液原油圖1分程隔板結構直徑/mm355.64002.2管板結構程數管板采用f程管體連控加工過(guò)2結構設計渡段,管板與殼中國煤化工法蘭結2.1管箱結構構,結構見(jiàn)圖2。YHCNMHG2016年第3期高亞娟，等管程高壓換熱器的優(yōu)化設計32φ450180.5ψ 402_ψ339H↓↑C2y R20L pm中400600φ 4903300士3圖4殼體結構圖2管板結構管板密封面與軸線(xiàn)的垂直度為0.2mm;管孔加強段的范圍以鞍座所需要的寬度為準,控制鞍座應力低于許用應力的50% ,這樣的支撐結與密封面的垂直度為0.1 mm。這種管板較好地解決了管板與管箱筒體連接構是安全的,是估算值,準確鞍座應力和加強段所處的局部應力集中問(wèn)題,圓弧R10是應力釋放的最承受的薄膜應力,需要分析設計計算。佳尺寸,尺寸132mm是應力集中衰減接近最小值見(jiàn)圖5。該換熱器的其他結構是常規的,整體裝配后位置,因此,這種管板應力集中在可以控制范圍3強度計算文獻6]提供了常規換熱器的強度計算方法,這2.3程法蘭和平蓋選用標準管法蘭尺寸,在強度計算過(guò)程中，調些計算方法也是應力分析方法,是解析式,但是需整相關(guān)尺寸，使管程法蘭和平蓋,尺寸相對減小，要借助計算機技術(shù)來(lái)計算。3.1管箱容器法蘭和管箱平蓋計算盡量不增大螺栓的尺寸,結構見(jiàn)圖3。管箱容器法蘭計算按照文獻110計算即可，選用金屬環(huán)墊片,墊片系數m=5.5,容器法蘭比壓力y=124.1 MPa,管箱平蓋按照周邊簡(jiǎn)支圓平蓋來(lái)計算,是1種平封頭,按照GB150.3計算,平蓋結構特征系數K分為操作時(shí)和預緊時(shí)2種情況: .操作時(shí): K =1.78WL。Pc D2預緊時(shí): K =0.3+1.78WL3.2管板計算圖3管程法蘭和平蓋結構管板是f型,管板與管箱連成一-體,與標準的f這是非標法蘭和平蓋結構,在計算的時(shí)候考型管板'°)比較,區別就是凸緣法蘭,計算參考簡(jiǎn)體慮減輕平蓋重量,最新的技術(shù)表明,采用螺紋鎖緊端部”,但是計算的時(shí)候,還是按照管板延長(cháng)部分環(huán)結構4121比較適用,由于這臺換熱器內徑不是很兼做法蘭來(lái)考慮,于是,計算管板的抗彎剛度和各.大,采用螺紋鎖緊環(huán)結構,制造難度增大,不利于項旋轉剛度,再計算法蘭的計算系數,法蘭力矩，檢修和改造,因此,還是采用法蘭和平蓋的結構。計算法蘭應力和管板應力,按照文1獻111的公式2.4殼體計算即可。殼體由容器法蘭、加強段、簡(jiǎn)體、封頭、接管和3.3殼程法蘭計算管法蘭組成,為了解決左鞍座的穩定性問(wèn)題,容器殼程法蘭與管板配對,是常規法蘭計算,按照法蘭接加強段,加強段厚度計算得出,見(jiàn)圖4。文獻7計算即可。采用F型管板不用考慮容器法蘭的配對問(wèn)題，3.4殼程筒體力因此,強度計算的時(shí)候,僅按照殼體的內壓計算即殼程筒體中國煤化工前提下,還HCNMH(可。要滿(mǎn)足換熱器重.山口山U女座帶來(lái)的影煉油與化工4REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第27卷467士62925士3180.5土3中0060≌出邵f|502615土3- 4280圖5換熱器整體結構響，確定支反力的時(shí)候,可以確定1個(gè)原點(diǎn),分別計[4]尹丹勤螺紋鎖緊環(huán)式雙殼程換熱器的結構設計[J].石油化工設算出,2個(gè)鞍座的支反力,比較結果,加強段的支反備技術(shù)，2001 ,2():32-36.3[5]徐福勝,李春濤螺紋鎖緊環(huán)換熱器結構分析[J].工業(yè)技術(shù),力是另外1個(gè)鞍座的支反力2倍,因此,在鞍座標2011(7):19-21.準尺寸相同的情況下,加強段的鞍座應力提高很[6]國家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局.GB/T 151-2014熱交換器[S].北京:多,在鞍座計算時(shí),增加筒體厚度的辦法試算簡(jiǎn)體中國標準出版社,2014:23-24.的穩定性,計算過(guò)程,按照鞍座的規范執行即可。[7]國家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局.GB 150.1-150.4 -2011壓力容器[S]北京:中國標準出版社, 2011:12-13.4結束語(yǔ)8]王金光大型高溫高壓螺紋鎖緊環(huán)式雙殼程換熱器的設計[J]壓管箱高壓U形管換熱器,也可以設計成雙殼程力容器，2002, 19(4):53-55.結構,在管板和法蘭計算上,和單殼程一樣的,不[9] 劉明強高壓U形管式換熱器管箱設計[J].化工管理,必特殊考慮。壓力容器強度計算軟件很方便地應2015(2):41-43.用在換熱器的計算上,因此,文中沒(méi)有詳列具體的[10]趙國棟，黃毓秀,鄒建東.等溫度交變工況下?lián)Q熱器管箱結構設計改進(jìn)[J]石油化工設備技術(shù),2011 ,40(8):29- -32.計算過(guò)程,僅提出需要考慮的幾個(gè)問(wèn)題供參考。[11] 夏少青.特殊高壓U形管換熱器管板強度計算方法及比較[J]石參考文獻:油化工設備技術(shù),2015, 36(3):36-38.[1]薛明德,李世玉,朱國棟，等CB151中換熱器管板設計方法的理[12]厲國輝. φ 1 600螺紋鎖緊環(huán)換熱器的設計[J].石油化工設備技術(shù),2003,24(2):43- 46.論依據及其應用[J].化I設備與管道,2015(3):42- -45.[2]李永泰,李勇,黃金國，等解析ASME-2014版U形管式管板設計收稿日期:2016-04-11方法[].壓力容器. 2007(4):16-19.作者簡(jiǎn)介:高亞娟，女,助理工程師, 1998年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院化工3] 劉念螺紋鎖緊環(huán)換熱器的設計[J].廣州化I，2013(5):27-30.與石油機械工程專(zhuān)業(yè),現從事化工設備管理工作。中國煤化工MHCNMHG