CN105091657A - 绕管式换热器端部直管段防振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绕管式换热器端部直管段防振装置，包括一个或多个同轴间隔设置的防振板组件，对于单个所述防振板组件，其中包括若干同心且共面设置的圆环板和若干沿所述圆环板的不同径向方向分别延伸设置的连接板，每个所述连接板与全部的所述圆环板固定连接，相邻两个所述圆环板之间留有间隔，且相邻两个所述圆环板的相邻圆周边缘上成对设置有圆弧形的内凹缺口，成对的内凹缺口组成用于换热器端部直管段换热管从其中穿过的管孔，所述管孔的位置和数量与换热器端部直管段换热管的位置和数量相对应。本发明结构合理，制造简单，容易安装且防振性好，可显著提高换热器的使用寿命，也适用于端部管段为直管段的其他管壳式换热器的防振。

Description

绕管式换热器端部直管段防振装置

技术领域

本发明涉及一种用于管壳式换热器端部直管段的防振装置，尤其是用于绕管式换热器端部直管段的防振装置，属于管壳式换热器领域。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用十分广泛。

绕管式换热器是在中心筒与外筒体之间的环空内将传热管按螺旋线形状交替缠绕而成，相邻两层螺旋状传热管的螺旋方向相反，并采用一定形状的垫条使之保持一定的间距。绕管式换热器不仅是大型化工工艺过程重要的设备，而且是一个高效节能的设备，己被广泛应用于合成氨装置、空气分离装置、煤制甲醇装置、LNG装置、MTG装置等大中型、中高压换热设备中。在使用过程中，为防止受到壳程侧介质冲击等影响下造成的振动，以免加剧换热器的损坏，通常在换热管的外表包扎钢带，即绕管芯体的端部采用钢带包扎的办法来进行防振，但该防振结构在使用后发现存在以下问题：

（1）由于设备运行时要发生冷热变化，所以钢带包扎紧固的效果会随着设备运行而逐渐松动，不能有效地紧固换热管；

（2）由于换热管绕制时存在层与层之间反向缠绕的特点，因此同一层换热管之间、层与层的换热管之间均存在着间隙，该间隙随着设备的运行会逐渐磨合，致使绕管芯体的端部形状发生变化而使钢带包扎效果不佳；

（3）由于端部表面的换热管存在非平直段，所以包扎在其外的钢带将对该非平直段产生额外限制。当换热管在冷热状态下发生轴向、径向位移时，上述限制将损伤换热管的外表面；

（4）失效或松动后的钢带将会加剧换热管的损坏。

因此上述结构的防振效果不明显，且影响了设备的使用寿命。

发明内容

为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种绕管式换热器端部直管段防振装置，该防振装置结构简单，加工制造容易，防振效果好。

本发明的技术方案是：

一种绕管式换热器端部直管段防振装置，包括一个或多个同轴间隔设置的防振板组件，对于单个所述防振板组件，其中包括若干同心且共面设置的圆环板和若干沿所述圆环板的不同径向方向分别延伸设置的连接板，每个所述连接板与全部的所述圆环板固定连接，相邻两个所述圆环板之间留有间隔，且相邻两个所述圆环板的相邻圆周边缘上成对设置有圆弧形的内凹缺口，成对的内凹缺口组成用于换热器端部直管段换热管从其中穿过的管孔，所述管孔的位置和数量与换热器端部直管段换热管的位置和数量相对应。

同一个所述防振板组件上的所述圆环板优选由一整块板经分离加工而成。

所述整块板是事先按照换热器端部直管段换热管的位置和数量已加工出完整圆孔的平板。

所述圆孔在所述整块板上按圆周方向多圈排布。

所述分离加工是切割加工，切割轨迹为若干同心圆，且每个同心圆轨迹都贯穿若干所述圆孔的圆周轨迹并将所述圆孔的圆周轨迹分割成两部分。

所述同心圆轨迹优选经过相应的所述圆孔的圆心。

所述内凹缺口的两端设有倒角。

对于前述任意一种所述的绕管式换热器端部直管段防振装置，所述防振板组件上还可以设有连接环，所述连接环为圆环形结构件，所述连接环的轴线垂直于所述圆环板的板面且过所述圆环板的中心，所述连接板靠近所述圆环板径向外侧的一端均固定在所述连接环的内侧边上。

所述绕管式换热器端部直管段防振装置还可以包括若干支撑板，所述支撑板沿所述连接环的外圆周间隔分布，每个所述支撑板与各个所述连接环在相接触位置固定连接，所述支撑板和连接环组成笼状结构，所述支撑板的一端末端与一个所述连接环固定连接，另一端与换热器的管板固定连接。

所述圆环板可以位于相应连接环的靠近所述管板的一侧。

本发明的有益效果为：

本发明的防振装置制造简单，结构合理，尤其是容易安装且防振性好，从而可显著提高换热器的使用寿命，适用于绕管式换热器换热管束直管段的防振，也适用于端部管段为直管段的其他管壳式换热器的防振。

由于借助连接板实现圆环板的固定，且将连接板设置在圆环板的不同径向方向，不仅方便了圆环板的安装固定作业，更重要的是避免圆环板发生移位，显著提高圆环板安装结构刚度，从而减少换热器端部换热管直管段的振动，提高换热器的使用寿命。

根据尺寸要求在整块板上设置对应于换热管束的圆孔，然后将整块板分割成一定数量的圆环板，再将圆环板依次安装在换热器管束直管段的管与管之间以填充换热管之间的间隙，一方面，圆环板容易加工、安装过程中不容易变形；另一方面，每安装一块圆环板，仅涉及少量管束穿过管孔的操作，因此安装过程相对方便、安全。

本发明采用特定结构形式的防振装置以及因该特定结构引起的灵活的安装方式，可以有针对性地同时将换热管束的多阶固有频率调整到各自期望的频率范围，有效避免多种不同振型共振的发生。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图2的Ⅰ部位的局部放大图；

图4是圆环板的一个实施例的结构示意图；

图5是管孔的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种绕管式换热器端部直管段防振装置，如图1-5所示，包括支撑板6、防振板3、连接板5和连接环4，所述连接环同轴间隔设置，所述支撑板沿所述连接环的外圆周间隔分布，每个所述支撑板与各个所述连接环在相接触位置固定连接，所述支撑板和连接环组成笼状结构，其中一个所述连接环与所述支撑板的一端固定且端部平齐，所述支撑板的另一端则固定连接在换热器的管板1上，所述连接板自连接环的内圆周沿所述连接环的径向向内延伸设置，所述防振板通过固定连接在相应的连接板上实现与对应连接环的固定连接，且所述防振板的板面垂直于所述连接环的轴线。防振板上设置与换热器端部直管段换热管的位置和数量对应的管孔8，绕管换热器管束插入管孔中。

其中：

所述防振板是由若干同心且共面设置的圆环板9组合而成的板，最靠近中心的圆环板的中心孔用于容许中心筒2从中穿过。位于一个平面内的圆环板和将这些圆环板固定在一起的连接板属于同一防振板组件。对于每个防振板组件，相邻两个所述圆环板之间留有间隔，且相邻两个所述圆环板的相邻圆周边缘上成对设置有圆弧形的内凹缺口10，成对的内凹缺口组成所述管孔，所述管孔的位置和数量与换热器端部直管段换热管的位置和数量相对应。采用带有成对内凹缺口的相邻两片圆环板组拼结构，在不增加加工难度的情况下，更容易保证换热管与相应管孔的紧密配合，抑制换热管的横向振动。

所述圆环板可以由一整块板经分离加工而成，所述整块板是事先按照换热器端部直管段换热管的位置和数量已加工出完整圆孔的平板，所述圆孔两端倒角。所述圆孔在所述整块板上优选为按圆周方向多圈排布。所述分离加工优选为切割加工，切割轨迹为若干同心圆，且每个同心圆轨迹都贯穿若干所述圆孔的圆周轨迹并将所述圆孔的圆周轨迹分割成两部分，即成对的所述内凹缺口。所述同心圆轨迹优选经过相应的所述圆孔的圆心。

由于分离加工前，所述圆孔两端已进行了倒角，因此所述内凹缺口的两端有倒角11，或者所述圆孔两端不进行倒角，待分离加工后针对所述内凹缺口进行倒角。通过加工倒角能够防止在换热管安装时圆环板上的管孔两面的棱角刮伤换热管，从而保证绕管换热器管束的使用寿命，倒角11角度首选45°。

本实施例中，所述连接板的长度与所述防振板的环形的宽度相适应。所述圆环板从内到外依次套在相应的换热管上并焊接在所述连接板上，相邻两个所述圆环板的相邻圆周边缘之间间隙的宽度基本上恰好是分离操作时去掉材料带的宽度，该间隙的存在刚好方便了圆环板与连接板的焊接操作。通过连接板、连接环和支撑板将圆环板固定，进而避免圆环板发生移动。

加工时，先根据绕管换热器管束直管段换热管的排管形式，加工出整块板，通常，所述管孔在整块板上沿圆周方向多圈分布，然后根据尺寸要求将整块板切割成相应数量的所述圆环板，所述切割轨迹可以是圆形轨迹，切割轨迹贯穿多个管孔的圆周轨迹，所述切割轨迹也可以根据管孔的实际分布特点而采用的其他不规格轨迹，一方面可充分利用切割加工的灵活性，以适应各种不同方式的换热管排布，另一方面也可以起到防装反或者辅助记忆所述圆环板之间相对位置关系的作用。将圆环板安装在绕管换热器管束直管段管束的管与管之间，以填充换热管之间的间隙，并通过连接板将各圆环板固定，从而减少管束直管段的振动，提高绕管换热器的使用寿命。

将防振装置运用到换热器端部直管段换热管束包括以下操作步骤：

1、根据换热器管束直管段的排管形式加工出整块板，并在整块板上钻有一圈圈同心的管孔，管孔的位置和数量与换热器管束直管段的换热管一致；

2、将整块板根据尺寸要求切割成多块同心的圆环板，切割成的圆环板上的孔均为半圆孔；

3、在换热器管板上焊接支撑板，支撑板与连接环焊接，连接板与连接环焊接，圆环板通过与连接板的焊接固定牢固，必要时也可以将上述任意焊接（部分或全部）改用隔振连接结构连接和/或在连接处设置减振垫、减震器或采用其他减振措施；

4、在换热器管束组装时，在管束直管段安装圆环板，以填充换热管之间的间隙。安装圆环板时，从内到外根据换热管的布管形式一块一块的安装，将每根换热管安装在相应的管孔中，并保证安装配合的严密性，每安装完一块圆环板就将其牢固的焊接在连接板上，通过连接板将各圆环板固定，从而起到防振作用。相对于将防振板制成整个孔板而言，不仅极大地方便了设备的组装，有效地解决了因组装困难而无法设置防振板的问题，而且通过将面积大、质量重的整个孔板变为若干各质量轻、面积小且呈环形的圆环板，有效地改变了防振板的固有谐振频率，避免了整个防振板谐振频率与换热管振动频率相仿而带来的谐振问题，另外还由于设置了径向的连接板和竖向的支撑板进行圆环板的连接固定，实现了振动传输方向的多次改变并经历多次界面传送，明显增加了减振效果，而在必要时还可以改用隔振连接结构连接和/或在连接处设置减振垫，由此有效地将振动控制在允许范围以下，避免了因振动给设备带来的影响，同时也减轻了系统中其他部分的减振要求，不仅适用于绕管式换热器管束直管段的防振，同样适用于其它管壳式换热器壳程侧以防止介质冲击等影响造成的振动。

Claims (10)

1.一种绕管式换热器端部直管段防振装置，其特征在于包括一个或多个同轴间隔设置的防振板组件，对于单个所述防振板组件，其中包括若干同心且共面设置的圆环板和若干沿所述圆环板的不同径向方向分别延伸设置的连接板，每个所述连接板与全部的所述圆环板固定连接，相邻两个所述圆环板之间留有间隔，且相邻两个所述圆环板的相邻圆周边缘上成对设置有圆弧形的内凹缺口，成对的内凹缺口组成用于换热器端部直管段换热管从其中穿过的管孔，所述管孔的位置和数量与换热器端部直管段换热管的位置和数量相对应。

2.如权利要求1所述的绕管式换热器端部直管段防振装置，其特征在于同一个所述防振板组件上的所述圆环板由一整块板经分离加工而成。

3.如权利要求2所述的绕管式换热器端部直管段防振装置，其特征在于所述整块板是事先按照换热器端部直管段换热管的位置和数量已加工出完整圆孔的平板。

4.如权利要求3所述的绕管式换热器端部直管段防振装置，其特征在于所述圆孔在所述整块板上按圆周方向多圈排布。

5.如权利要求4所述的绕管式换热器端部直管段防振装置，其特征在于所述分离加工是切割加工，切割轨迹为若干同心圆，且每个同心圆轨迹都贯穿若干所述圆孔的圆周轨迹并将所述圆孔的圆周轨迹分割成两部分。

6.如权利要求5所述的绕管式换热器端部直管段防振装置，其特征在于所述同心圆轨迹经过相应的所述圆孔的圆心。

7.如权利要求6所述的绕管式换热器端部直管段防振装置，其特征在于所述内凹缺口的两端设有倒角。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的绕管式换热器端部直管段防振装置，其特征在于所述防振板组件上还设有连接环，所述连接环为圆环形结构件，所述连接环的轴线垂直于所述圆环板的板面且过所述圆环板的中心，所述连接板靠近所述圆环板径向外侧的一端均固定在所述连接环的内侧边上。

9.如权利要求8所述的绕管式换热器端部直管段防振装置，其特征在于还包括若干支撑板，所述支撑板沿所述连接环的外圆周间隔分布，每个所述支撑板与各个所述连接环在相接触位置固定连接，所述支撑板和连接环组成笼状结构，所述支撑板的一端末端与一个所述连接环固定连接，另一端与换热器的管板固定连接。

10.如权利要求9所述的绕管式换热器端部直管段防振装置，其特征在于所述圆环板位于相应连接环的靠近所述管板的一侧。