浮头式换热器试压工装的创新与设计

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1、浮头式换热器试压工装的创新与设计换热器,试压,工装,浮头,设计换热器,试压,工装,浮头,设计浮头式换热器试压工装的创新与设计                      浮头式换热器试压工装的创新与设计                        刘丽宏  刘艳革                （大庆石化建设公司，黑龙江大庆１６３７１４）  摘要：文中介绍了１种使用效果理想的浮头式换热器试压工装，并与常用的填料密封试压工装和Ｃ型环密封试压工装进行了对比，指出了新型试压工装的结构特征及优点。  关键词：浮头式换热器；试压工装；密封；填料  中图分类号：ＴＫ

2、１７    文献标识码：Ｂ    文章编号：１６７１－４９６２（２００８）０２－００３６－０３    由于浮头式换热器浮动端的换热器芯子与壳体是敞开形式，没有形成封闭盛液体的空腔，试压时必须安装一个专用试压工具使其密闭。以往在浮头式换热器试压工作中，采用的试压工装是钢质构件，尺寸较大，安装困难，且由于密封结构存在缺陷，密封效果不理想。在浮头式换热器检修过程中，由于试压过程几乎占整个换热器检修过程的２／３的时间，所以换热器试压工装的性能优劣将直接影响试压效率［１］。  １目前试压工装中存在的问题  １．１填料密封试压工装    填料密封属于强制密封，其结构

3、见图１。              换热器的壳体法兰与试压工装通过壳体螺栓连接，２者之间使用橡胶棉板作为密封元件。浮动管板环向与试压工装之间的密封元件为盘根，压盖上的螺栓预紧力将盘根压缩变形达到密封目的。试压工装存在６个问题。    （１）工装通用性差。对于公称直径相同但公称压力不同的换热器，其壳体法兰上螺栓孔的数量、直径不同，因此同一直径的试压工装不能适用所有公称压力的换热器。虽然可以用气割方法在工装上割孔以便与壳体法兰相配，但这不仅降低了试压工装的强度，也容易使试压工装变形而导致密封性能下降。    （２）密封性差。由于浮头式换热器制造厂家所采用的制

4、造标准不同或由于更新换热器管束等原因，管板伸出壳体法兰的长度也会不同，为此，填料不能准确压紧在管板位置上而导致密封失效。    （３）填料密封所需螺栓预紧力很大，但橡胶石棉板垫片的弹性和可压缩程度有限，因此，较大的螺栓预紧力与有限的压缩空间出现矛盾，在一定程度上会影响密封效果。    （４）填料的接头和压实需要较高的安装技巧，如果填料安装不正确，也容易在此发生泄漏。    （５）盘根和橡胶石棉板垫片一般只能一次性使用，成本较高。    （６）换热器大规模检修时，多规格的试压工装不利于检修现场的施工和管理。    １．２Ｃ型环密封试压工装    Ｃ型环密封

5、属于自紧密封，其结构型式见图２。              换热器壳体法兰与试压工装之间靠Ｃ型环外侧面实现接触密封。试压工装与浮动管板环向接触面则依靠Ｃ型环左右２个凸出的圆弧面与试压工装凹槽左右平面接触实现密封。预紧时，Ｃ型环受到轴向的弹性压缩，在接触处产生预紧比压。当内压上升时，介质进入Ｃ型环的内腔，使Ｃ型环轴向张开，使密封比压增大达到自紧。    该试压工装有４个缺点。    （１）Ｃ型环直径较大，在Ｃ型环唇口处容易产生波形，可能会产生密封失效。    （２）与浮动管板接触的Ｃ型环需预先从注水孔加压形成初始密封，既增加试压程序，又要求操作者有较丰富的

6、经验。    （３）与填料密封试压工装类似，由于换热器法兰不同和管板伸出的长度不同使其通用性较差。    （４）Ｃ型环属非标零件，其凸面加工困难，有时要在密封面上加软金属垫片以提高密封效果，因此制造成本较高［２］。  ２新型试压工装的创新设计  ２．１现场情况调查    为了使新型试压工装更符合现场实际，进行了大量的现场测绘和调查，确定了压盖的深度调节范围应在１６０～２３０ｍｍ范围内，试压工装的常用压力为１．６ＭＰａ、２．５ＭＰａ和４．０ＭＰａ。  ２．２设计方案的提出  ２．２．１试压工装基本结构设计试压工装采用３件组焊和活动压盖方式，与浮头式换热器连

7、接部位采用密封凸台带榫槽的法兰结构，目的是保证密封和一定的强度，防止受压变形；与浮头管板连接部位采用４ｍｍ间隙的动配合，密封环套宽度５０￣７０ｍｍ，高度１００￣１２０ｍｍ，目的是减少变形和实现管板深度调节。连接法兰与密封环套之间用卷制圆筒连接，以减轻重量，减少加工难度，试压工装主体与压盖采用螺栓连接。  ２．２．２试压工装密封结构针对浮头式换热器的结构特点，特设计了带有Ｏ型密封圈的试压工装。Ｏ型橡胶密封属自紧密封，所需预紧力小，因此密封性能较好；Ｏ型橡胶密封与盘根和Ｃ型密封相比，Ｏ型环可重复多次使用且成本低廉。Ｏ型密封适用的工作压力为≤１００ＭＰａ、工作

8、温度介于－６０￣２５０℃之间，适用的公称直径＜３０００ｍｍ。  ２．２．３连接螺