PTA裝置離心壓縮機(jī)用復(fù)合換熱管式換熱器工藝裝備改進(jìn)

【摘要】本文結(jié)合PTA裝置離心壓縮機(jī)用大型復(fù)合換熱管式換熱器——管芯部件的吊運(yùn)、90°翻身變位以及與殼體部件組裝制造難點(diǎn)，介紹了管芯部件吊運(yùn)、翻身變位和管芯部件與殼體水平推進(jìn)組裝的工藝方案和工藝裝備，及其在生產(chǎn)實(shí)踐中成功應(yīng)用情況，為制造類似結(jié)構(gòu)換熱器提供參考方法。

【關(guān)鍵詞】大型換熱器；管芯轉(zhuǎn)位；吊運(yùn)；殼芯組裝

1.引言

PTA（精對(duì)苯二甲酸）裝置離心壓縮機(jī)配套的大型熱交換設(shè)備均選用復(fù)合換熱管式換熱器，其優(yōu)點(diǎn)在于換熱效果良好，成本低廉，但是，受結(jié)構(gòu)限制，其規(guī)格、重量也較大，因而使其制造工藝不同于重量較小的換熱器，趨于繁瑣。特別是對(duì)于管芯部件的制造，不可避免的就會(huì)遇到吊運(yùn)、90°翻身變位以及管芯部件與殼體部件組裝制造難點(diǎn)，對(duì)此，設(shè)計(jì)了新的工藝方案，制作了相應(yīng)的工藝裝備，并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，保證了產(chǎn)品制造質(zhì)量，成功地完成該類換熱器制造，下面對(duì)其工藝技術(shù)要點(diǎn)做以闡述。

2.復(fù)合換熱管式換熱器基本結(jié)構(gòu)形式[5]

復(fù)合換熱管式換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多部件裝配而成，包括殼體、管芯、內(nèi)部件等。設(shè)備總重量128.56噸；最大處直徑達(dá)4000mm；總長(zhǎng)13000mm。其主要部件，殼體為圓筒形：Φ3800mm，長(zhǎng)度12300mm，重量66噸，見圖1所示

管芯為長(zhǎng)方體：截面2600mmX1500mm，長(zhǎng)度11000mm，重量46噸，見圖2所示。

3.復(fù)合換熱管式換熱器制造工藝流程[3、4]

復(fù)合換熱管式換熱器制造工藝流程有三個(gè)步驟，即殼體部件、管芯部件制造和殼體部件與管芯部件組裝構(gòu)成，具體如下：

3.1殼體部件

封頭成型、筒體滾圓、接管法蘭對(duì)接→各零件組焊→內(nèi)部件焊接→殼體成品壓力試驗(yàn)。其制造按圖1的產(chǎn)品要求位置進(jìn)行。

3.2管芯部件

管芯框架組焊→管芯框架組裝→引換熱管→吊運(yùn)周轉(zhuǎn)工位→管-管板連接→安裝水箱→壓力試驗(yàn)。其制造受結(jié)構(gòu)的限制，需要按圖1主視圖的位置即兩大直邊處于上下水平位置，兩小直邊垂直水平位置進(jìn)行前期制造，而后在與殼體裝配時(shí)，需要進(jìn)行90°翻身變位，變?yōu)閳D2左視圖位置，工位吊運(yùn)，最后與殼體組裝。

3.3產(chǎn)品成型組裝

管芯與殼體套裝→氣密性試驗(yàn)→外觀處理

上述殼體部件、管芯部件制造和其后的管芯90°翻身變位、吊運(yùn)周轉(zhuǎn)工位和管芯與殼體的套裝，是受管芯結(jié)構(gòu)、制造工藝約束必須進(jìn)行的工作程序。

4.難點(diǎn)分析

由上述給出的技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)和制造工藝流程可以看出，該換熱器幾何尺寸（殼體：Φ3800mm，長(zhǎng)12300mm；管芯：截面2600mmX1500mm，長(zhǎng)11000mm）和重量大（殼體66t、管芯46t）是顯著特點(diǎn)。其制造包括使用材料、機(jī)械加工、焊接等，均可按照常規(guī)的制造技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)得以實(shí)施，但管芯因結(jié)構(gòu)尺寸和重量大的原因，流程中管芯需要90°翻身變位、吊運(yùn)和最后與殼體的套裝，將是制造中的難點(diǎn)。如在制造中因此產(chǎn)生質(zhì)量問題，將影響換熱器的使用性能，不符合設(shè)計(jì)要求。

若按傳統(tǒng)制造工藝，直接使用鋼絲繩吊具——天車動(dòng)力翻身變位、吊運(yùn)和套裝，雖然簡(jiǎn)單，但隨意性強(qiáng)，并在上述三個(gè)環(huán)節(jié)中存有如下弊端：

⑴管芯框架結(jié)構(gòu)為各件焊接連接，管芯在吊運(yùn)周轉(zhuǎn)工位時(shí)，易受力開裂，后整體彎曲、變形，以及框架面板折扭。見圖3、圖4 。

⑵管芯翻身變位時(shí)，同步性差，使得管芯整體扭曲、框架焊縫開裂。見圖5、圖6。

圖5所示簡(jiǎn)易翻身工裝為L(zhǎng)型，兩件分別至于管芯兩端，鋼絲繩通過吊環(huán)連接至天車，天車向上施力進(jìn)行翻轉(zhuǎn)作業(yè)。

⑶管芯與殼體套裝時(shí)，經(jīng)常造成管芯支撐滑輪脫出軌道、撞傷殼體、卡塞、密封件損壞等。

這是由于傳統(tǒng)套裝工藝是由天車向上施力，管芯一端尾部送入殼體，另一架天車或手動(dòng)葫蘆接近水平方向施力，將管芯緩慢送入殼體，完成套裝，見圖7。套裝過程使用工裝雖然簡(jiǎn)單，但至少需要兩部天車（或電動(dòng)葫蘆）同步配合作業(yè)（實(shí)際操作中很有難度，常常不能同步），對(duì)于質(zhì)量和幾何尺寸較?。ㄖ亓啃偠认鄬?duì)大）換熱器，套裝時(shí)雖有滑輪脫出軌道、撞傷殼體、卡塞、密封件損壞等，但仍能勉強(qiáng)能完成，但對(duì)質(zhì)量和幾何尺寸較大（剛度相對(duì)?。┑膿Q熱器，其套裝就顯得力不從心了。

綜合諸多因素，結(jié)合以往的制造經(jīng)驗(yàn)，分析得出管芯框架組焊、管芯工位調(diào)整吊運(yùn)、管芯翻身變位、管芯與殼體的套裝等工序最易發(fā)生質(zhì)量隱患，傳統(tǒng)工藝已經(jīng)不能滿足大型復(fù)合管式換熱器制造需要。必須采取新的工藝以保證制造質(zhì)量。事實(shí)上，正是在使用傳統(tǒng)的工藝時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并受到挫折的情況下，才考慮進(jìn)行工藝技術(shù)改進(jìn)。

5.專項(xiàng)工藝裝備的設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用

為解決吊運(yùn)、翻身轉(zhuǎn)位和套裝中發(fā)現(xiàn)的問題，采取了如下措施：

5.1設(shè)計(jì)、制作專項(xiàng)吊運(yùn)工裝。5.1.1基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1、2]專項(xiàng)吊運(yùn)工裝基本結(jié)構(gòu)見圖8，主要包括吊環(huán)裝置、橫臂、吊帶懸掛環(huán)、承重梁等。5.1.2工裝實(shí)際應(yīng)用。工裝實(shí)際應(yīng)用見圖9。5.1.3優(yōu)點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)分析如下：天車鉤與工裝連接，優(yōu)于固有的通過吊繩（帶）與工件直接連接的方式，避免工件受傾斜力而變形、彎曲；局部安裝保護(hù)裝置（A點(diǎn)），且使用布帶吊具，能夠徹底避免管束側(cè)板局部變形；工件應(yīng)用該工裝吊起（運(yùn)）時(shí)垂直、均布受力。

5.2設(shè)計(jì)、制作管芯翻身變位機(jī)。5.2.1基本結(jié)構(gòu)。該設(shè)備主要由底架（剛性連接）、支撐輪、滾圈機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成。使用時(shí)將管芯部件用前文所述的吊裝工裝平行吊放到工作平臺(tái)上，使用鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊，然后操作控制系統(tǒng)，進(jìn)行管芯部件的90°翻身變位。變位后，打開鎖緊機(jī)構(gòu)，再次進(jìn)行吊運(yùn)。5.2.2使用情況。該裝備用于復(fù)合管式換熱器管芯與殼體套裝前管芯部件的90°翻身變位，從而從根本上避免了傳統(tǒng)工藝的弊端，保證翻轉(zhuǎn)作業(yè)質(zhì)量，同時(shí)降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高操作可靠性和安全性。

5.3改進(jìn)管芯與殼體套裝工藝。5.3.1設(shè)計(jì)、制作輔助升降式可轉(zhuǎn)向裝配平車。輔助升降式可轉(zhuǎn)向裝配平車是由滾動(dòng)輪體、導(dǎo)柱滑套機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)（液壓千斤頂）等構(gòu)成，見圖12

5.3.2升降式可轉(zhuǎn)向裝配平車原理[1、2]。升降式可轉(zhuǎn)向套裝平車分為用上下兩層，底部為平車體，安裝有四個(gè)具有平面轉(zhuǎn)動(dòng)功能的滾動(dòng)輪體，車體上層為安裝平臺(tái)，與下體采用四導(dǎo)柱滑套機(jī)構(gòu)，保證上下車體水平運(yùn)動(dòng)一致，升降動(dòng)力采用分體式液壓千斤頂，保證平車所承受住管芯重量，在套裝中將兩平車放置在待套裝產(chǎn)品部位，安放在管芯中間承重部位，均勻承擔(dān)重量。用千斤頂調(diào)制安裝高度，保證安裝高度與管口對(duì)齊，采用水平推進(jìn)或拉進(jìn)方式進(jìn)行套裝，轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)輪架，使平車在水平方向自由移動(dòng)，對(duì)齊平面套裝位置，由于管芯長(zhǎng)度限制，當(dāng)管芯套裝到一定部位，第一臺(tái)平車以影響管芯繼續(xù)套裝，此時(shí)，暫時(shí)停止管芯推進(jìn)，將液壓千斤頂降低，平車脫離管芯，將平車移至下一個(gè)支撐部位將管芯頂置安裝部位或使用轉(zhuǎn)向滾動(dòng)輪架轉(zhuǎn)向，使平車方便的從管芯側(cè)面推出，不影響管芯繼續(xù)套裝，直到第二臺(tái)平車位置，重復(fù)上述操作步驟。5.3.3選擇合適動(dòng)力改進(jìn)套裝方式，見圖13

5.4工藝裝備的推廣應(yīng)用

在生產(chǎn)中通過使用以上新工藝、新裝備，保證了PTA裝置離心壓縮機(jī)復(fù)合換熱管式換熱器制造任務(wù)完成。截至該文發(fā)表時(shí)已產(chǎn)20臺(tái)套，并全部投入使用，經(jīng)用戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地跟蹤其運(yùn)行狀況，性能良好。

6.結(jié)束語

PTA裝置離心壓縮機(jī)用大型復(fù)合管式換熱器工藝技術(shù)特點(diǎn)可以簡(jiǎn)單概括為管芯吊運(yùn)、翻轉(zhuǎn)變位和水平推進(jìn)套裝，其工藝裝備的成功開發(fā)與應(yīng)用，對(duì)于開發(fā)類似的大型或超大型換熱設(shè)備和提高制造裝備技術(shù)水平具有一定的參考價(jià)值，并尚存較大的開發(fā)空間。