1、一種纏繞式高壓繞管換熱器繞管機張 慶 生（開封東京空分集團XXX，河南省開封市北關街8號 475001）摘要：簡介了高壓繞管換熱器繞管機作為大型專用工裝設備的主要技術參數和使用性能。主要分析了它的工作原理及在高壓繞管換熱器生產中所起的重要作用。關鍵詞：繞管機；大齒輪；無級變速；低速；重載；大齒輪均衡軸；傳動扭矩大Technique equip equipment-High pressure piping round heat exchanger piping roud machineZhang Qing­sheng(Kaifeng Dongjing Air Separation Gr

2、oup Co., Ltd., 8 Beiguan Street, Kaifeng 475001, Henan, P. R. China)Abstract: Simply introduce the lending technique parameter and employ capability of high pressure piping round heat exchanger machine with good-sized special technique equipment .Mainly analyze about it importance at produce with wo

3、rking elements and high pressure piping round heat exchanger .Keywords: Piping round machine; Big gear; Nonpolar shift speed; Low speed; Burden; Big gear uniform bearing; Drive great torsion 高壓繞管換熱器繞管機實際上就是一個大型的專用工裝設備，高壓繞管換熱器繞管機設計一般是在產品（高壓繞管換熱器）的加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進行的。制訂設計過程，應充分考慮高壓繞管換熱器繞管機實現的可能性，

4、而設計高壓繞管換熱器繞管機時，如確有必要也可以對加工工藝過程提出修改意見。高壓繞管換熱器繞管機的設計質量的高低，應以能否穩定地保證產品（高壓繞管換熱器）的加工質量好、生產效率高、成本低、操作安全、省力和制造、維護容易等為其衡量指標。那么，什么是高壓繞管換熱器呢？高壓繞管換熱器的發展與深冷技術的發展密切相關，最早是由德國的林德公司于1898年制造。我國一些化肥廠引進了該公司生產的這種類型的換熱器。高壓繞管換熱器的結構緊湊，傳熱效率高。其單位體積的換熱面積大，可實現多股流換熱。具有很好的熱補償能力。適合深冷系統的換熱。高壓繞管換熱器是大型化工工藝過程重要的設備，而且是一個高效節能的設備。主要用于凈

5、化流程的低溫甲醇洗裝置以及空分裝置、大型化肥廠、乙烯工程等，在我國目前主要應用于大化肥合成氨裝置(美國德士古工藝)中甲醇洗工段。但其制造工藝要復雜一些，它是由繞管體和殼體兩部分組成。繞管體由中心筒、換熱管、墊條及管卡等組成。換熱管緊密地繞在中心筒上，用平墊條及異形墊條分隔。對材質的要求相對較高；此外，設備的清洗也比較困難。高壓繞管換熱器是依據GB1511999管殼式換熱器、JB47321995鋼制壓力容器分析設計標準對傳統換熱器產品進行新技術改造，提高產品可靠性、降低事故發生率的新型傳熱設備。高壓繞管換熱器，與常規形式相比，具有以下優點：（1）降低了溫差應力，對于降低管子與管板連接區的峰值應力

6、，防止破裂、疲勞起到很大的作用；（2）由于換熱器工作時約束緩解，管板與管子連接區的局部應力和總體應力均降低，大大減少了高事故率的管板與管子結合區的破壞現象，提高了運行的安全可靠性；（3）減小了主體結構件如管板、殼體的厚度（這對于采用昂貴材料制造的換熱器具有很大的意義）。高壓繞管換熱器就是在制造過程中設置緩沖應力，使換熱器工作時由溫差和壓差所引起的內應力得到有效削除，從而改善換熱器的工作條件，提高換熱器的使用壽命及可靠性。為了保證以上產品（高壓繞管換熱器）的設計要求、加工質量，在此基礎上設計了大型專用工裝設備（高壓繞管換熱器繞管機），型號：RGJ54-000，為了實現加工過程中所需的各種成形運動

7、，依據傳動總論，大型專用工裝設備（高壓繞管換熱器繞管機）必須具備三個基本部分：1）執行件：如主軸、工作臺等；2）運動源：如交流異步電機等；3）傳動裝置：有機械傳動、電控形式。1 工作原理高壓繞管換熱器繞管機，其包括：電機、通過傳動機構與大齒輪相聯動帶動主軸相對應設置在首、尾部托架平板支承滾輪架上的中心筒旋轉。其特征：在于所述的傳動機構為與調速電機輸出軸相聯動的針擺減速器和安裝在針擺減速器輸出軸上的齒輪，該齒輪與設于主軸上的大齒輪(分度圓直徑d=1476mm,齒數z=123)相嚙合。而所述大齒輪具有：1）平衡主軸的受力；2）降低主軸的旋轉速度；3）向主軸傳遞扭矩；4）繞制中，保持繞管體具有大的旋

8、轉慣性、穩定性。而所述的支承部可以采用自制鋼制滾輪架支撐結構，可保證繞管體在重力作用下仍可順利轉動，該滾輪架能承載最大載荷54噸。與現有技術相比，該高壓繞管換熱器繞管機的優點在于：1）由于主軸前、后都采用相同型號的雙列圓柱滾子軸承，主要承受徑向載荷，使其承載能力增大，繞制繞管體的噸位增加。2）由于大齒輪作為二級變速，省去了龐大的變速機構，使繞管機體積變小，結構更加合理；3）由于繞管機實現無級變速，因此對于大型繞管換熱器，即使繞管體繞制至外層時，仍可以得到較低的線速度，使繞管體的轉速達到理想狀態，以確保換熱管的繞制質量。2 高壓繞管換熱器繞管機特點低速重載，大齒輪均衡軸傳動扭矩大3 高壓繞管換熱

9、器繞管機主要技術參數 繞管體最大直徑 (mm)2800繞管體最大質量 (T)54繞管轉速 (r/min)14繞管中心距平板面距離（mm）1000繞管中心距車間地坪面距離（mm）1428繞管最大扭矩 (N·M）26392對接支承法蘭直徑（mm）1000主電機功率（KW）11尾部托架最大調整移動量（mm）3000 4 此高壓繞管換熱器繞管機能滿足下列基本要求（1）保證產品（高壓繞管換熱器）的加工精度 保證加工精度的關鍵，首先在于正確地選定定位基準、定位方法和定位元件，必要時還需進行定位誤差分析，還注意了此專用工裝設備中其他零部件的結構對加工精度的影響，確保此專用工裝設備能滿足設備的加工精

10、度要求。（2）提高生產效率 此專用工裝設備的復雜程度與生產綱領相適應，盡量采用各種快速高效的裝夾機構，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產效率。（3）工藝性能好 此專用工裝設備的結構，力求簡單、合理，便于制造、裝配、調整、檢驗、維修等。此專用工裝設備的制造屬于單件生產，最終精度由調整或修配保證，此專用工裝設備上已設置調整和修配結構。（4）使用性能好 此專用工裝設備的操作簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經濟適用的前提下，采用低速重載，排除了高速產生大量的熱量而引起工藝系統變形。（5）經濟性好 此專用工裝設備盡可能采用標準元件和標準結構，力求結構簡單、制造容易，以降低此專用工裝設備的制造成

11、本。因此，設計時根據生產綱領對此專用工裝設備方案進行了必要的技術經濟分析，以提高此專用工裝設備在生產中的經濟效益。（6）性能優于同類設備 能在同一設備上繞制1000mm2800mm，不同直徑、不同重量的繞管換熱器，實現了自動控制。運用規范化的設計程序，利用計算機進行輔助設計，實現優化設計，減輕設計的負擔。利用計算機進行輔助設計，除了進行精度設計之外，還尋找最佳狀態，利用有限元法對零件的強度、剛度進行設計計算，實現包括繪圖在內的設計過程的全部計算機控制。5 此高壓繞管換熱器繞管機設計精度的設計原則要保證設計的此專用工裝設備制造成本低，規定零件的精度要求時遵循以下原則：（1）使主要組成零件具有相應

12、終加工方法的平均經濟精度；（2）按獲得此專用工裝設備精度的工藝方法所達到的平均經濟精度，規定基礎件及此工裝設備體加工孔的形位公差。組成零件的加工精度按此規定，既達到了制造成本低，又使此專用工裝設備具有較大精度裕度，能使設計的此專用工裝設備獲得最佳的經濟效果。對某個關鍵零件，還應規定與偶件配作或配研等，以達到無間隙滑動等。大齒輪后配，均衡主軸的受力環境，使作用與主軸的力互相抵消或減小，是此專用工裝設備設計的主要意圖。也是不同于其它同類繞管機的特別之處。此專用工裝設備組裝后能達到：各運轉部分，靈活，無異常響聲，且電機無級調速。傳動箱及尾部托架旋轉中心，同軸度為1.00（10米長范圍內）。因此既使對

13、于大型繞管換熱器，繞管體無論繞制第一層或至最外層時，仍可以實現較低的線速度，使繞管體的轉速保持較為理想的狀態。6 結 語2007年該高壓繞管換熱器繞管機已為開封東京空分集團XXX給河南義馬開祥化工（25萬噸低溫甲醇洗項目）生產的DR8700系列高壓繞管換熱器繞制5臺，最大的單臺生產重量（72噸），為東京空分在高壓繞管換熱器生產領域占有一席之地做出了貢獻。該高壓繞管換熱器繞管機為開封東京空分集團XXX的產品邁出國門做出了貢獻，2009年4月，由東京空分為土庫曼斯坦阿姆河天然氣公司提供的脫烴裝置4套DR8705.000繞管換熱器中的繞管體是用該設備繞制而成。該繞管換熱器產品的成功。標志著東京空分公

14、司的產品為下一步在東亞等國家開辟更廣闊的市場奠定了良好的基礎。高壓繞管換熱器繞管機設備的投入使用及得到應用得益于開封東京空分集團公司領導的支持和重視；得益于開封東京空分集團廣大員工的辛勤耕耘，高壓繞管換熱器繞管機才得以實現其價值。目前，擁有高壓繞管換熱器繞管機這類設備設計制造技術的廠家在全國也屈指可數。三年多來高壓繞管換熱器繞管機的設計、制造、生產與應用，標志著開封東京空分集團XXX目前已具有一套較完善的成熟技術與工藝流程。參考文獻：1 王文斌主編機械設計手冊：(新版)第1卷第2卷第3卷第5卷第3版北京：機械工業出版社，20042 日本機械學會編機械技術手冊：第17篇，張志平等譯北京：機械工業出版社，19843 范鈥珊軸對稱應力分析北京：高等教育出版社，19854 都躍良等纏繞管式換熱器的管理及其應用前景分