一種爐管平衡配重結構的製作方法

2023-05-23 02:44:31 3

專利名稱：：一種爐管平衡配重結構的製作方法
技術領域：
：本發明屬於工業爐
技術領域：
，涉及一種爐管平衡配重結構。
背景技術：
：以烴類為原料，採用蒸汽轉化法生產合成原料氣和氫氣，在合成氨、煉油、石油化工、天然氣化工、冶金等工業具有十分重要的地位。轉化爐是烴類蒸汽轉化工藝過程的關鍵設備，而轉化爐的轉化爐管又是轉化爐的關鍵設備。這些爐管最高管壁溫度均在80(TC以上，運行條件十分苛刻。在轉化爐設計中，廣泛採用彈簧吊架結構或平衡配重結構懸吊轉化爐管，從爐管上部承載爐管的熱應力和靜荷載，使爐管向上膨脹，確保爐管自由伸縮。但是，如果上部彈簧實際伸縮力或平衡配重拉力偏離設計值較大時，將使爐管熱膨脹受阻，導致爐管彎曲或其他破壞。轉化爐操作時，彈簧的調整非常重要。文獻《蒸汽轉化爐的檢查和維修》(張玉良，石油化工設備技術，2006,27(6))介紹，爐管運行中存在著周向溫差，爐管向火面的軸向膨脹量比背火面要大，溫差應力易使爐管產生彎曲。而爐管彎曲常常導致爐管環焊縫損傷。預防爐管彎曲的措施有減少爐管的周向溫差、避免爐管局部過熱等；在生產運行中，必須每年二次定期對彈簧吊架上的彈簧進行檢査，必要時還應進行適當調整，以保證彈簧在操作中承受爐管的熱應力和靜載荷，使各管排內的爐管所受拉力達到或接近設計要求。和轉化爐一樣，乙烯裂解爐爐管也經常發生彎曲事故。文獻《SRT--III型裂解爐爐管彎曲失效分析及結構改造》(薛薇，黑龍江科技信息，2008/34)介紹，某廠乙烯裝置裂解爐爐管設計壽命為100000小時。而事故調查結果顯示爐管壽命僅為45萬小時，運行時間尚不足其設計壽命的一半。爐管的失效形式主要表現為爐管彎曲變形、鼓包、開裂、腐蝕等。而其中最為常見的失效形式是彎曲變形，大概佔全部更換總量的80%左右。事故調查結論指出彈簧吊架的失效使得爐管熱應力大增，從而導致爐管彎曲變形。該裝置經過停工改造，將原有恆力彈簧吊架結構改為平衡配重結構，經過九個月的運行證明，改造是成功的，裂解爐爐管彎曲問題得到大大改善。平衡配重結構是通過滑輪組來懸吊爐管的，其優點是具有很大的可調性，無恆力彈簧行程限制，且不易失效，靈敏度高，在爐管熱膨脹時能自動調節，使得所懸吊爐管始終保持在一個很好的平衡狀態，從而避免了因彈簧吊架失效而引起的爐管彎曲。文獻《在役離心鑄造轉化爐管剩餘壽命預測》(黃遠，四川大學，2004，中國優秀碩士學位論文全文資料庫)提到某工廠一合成氣生產裝置，以天然氣為原料，採用天然氣蒸汽轉化工藝生產一氧化碳。該裝置轉化爐採用頂部燒嘴的方箱式結構，轉化爐管上端採用懸掛式固定，每排轉化爐管用平衡配重結構懸吊在轉化爐頂。但採用平衡配重結構，由於沒有類似的彈簧讀數監測爐管總荷載變化，一套平衡配重結構僅懸吊一排爐管內的1根或2根時，沒有什麼問題，但如果用一套平衡配重結構懸吊2排或2排以上的多根爐管時，由於鋼絲繩與滑輪間的摩擦、卡澀等因素，會導致各排爐管所受拉力逐排衰減(按管排距重錘由近及遠順序)，使各排爐管受力不均，有可能導致爐管彎曲。另外，如果平衡配重運動受阻、平衡配重設計值偏離實際值太大等原因，都可能導致爐管彎曲。因此，如果用一套平衡配重結構懸吊2排或2排以上的多根爐管時，如何調整、監測各排爐管所受拉力是非常關鍵的。另外，如何補償各排爐管所受拉力逐排衰減(按管排距重錘由近及遠順序)問題也是必須解決的。文獻《乙烯裝置管式裂解爐平衡配重系統淺析》(劉彥臣，乙烯工業，1999,U(1))提到某一採用平衡配重結構的裂解爐，其輻射盤管是由一平衡配重結構懸吊起來並達到平衡狀態。平衡配重結構包括固定於正上方鋼結構上的定滑輪及繞其而過的鋼絲繩，鋼絲繩一端連接輻射爐管吊板或吊耳連軸；另一端與動滑輪和配重塊相連。安裝施工中輻射盤管平衡懸吊系統經多次調整，仍不能達到技術要求。冷態下，盤管的自由移動受外力較大。該爐建成投用後，因個別爐管的高溫移動受阻，造成了爐管彎曲變形。
發明內容本發明的目的是提供一種新的爐管平衡配重結構，以解決普通平衡配重結構懸吊多排爐管時爐管所受拉力逐排衰減(按管排距重錘由近及遠順序)問題。使用本發明可監測爐管所受拉力的大小、爐管熱膨脹位移量等關鍵參數，從根本上保證各排爐管所受拉力一致，避免爐管彎曲。本發明提供一種爐管平衡配重結構，包括固定於爐管正上方的定滑輪及繞其而過的鋼絲繩，鋼絲繩一端連接重錘，另一端固定，中間連接動滑輪、定滑輪，動滑輪下方依次與吊杆和爐管吊架相連，重錘下方有重錘導軌。其特徵在於在吊杆上設置拉力衰減砝碼，以通過拉力衰減砝碼解決各排爐管所受拉力逐排衰減(按管排距重錘由近及遠順序)的問題。本發明進一步特徵在於在調整爐管拉力期間，在吊杆和爐管吊架之間設置拉力計，以顯示爐管所承受的拉力。在爐管所受拉力調整合適後，拉力計可以拆除。本發明進一步特徵在於重錘導軌上設有位移標尺和溫度標尺。重錘導軌的位移標尺指示重錘位移量，重錘導軌的溫度標尺指示在某一爐膛溫度下的對應重錘位置。本發明與現有技術相比，通過拉力衰減砝碼平衡掉各排爐管所受拉力的差值後，可以保證各排爐管所受拉力一致；通過拉力計數值顯示，可以隨時監測爐管所承受的拉力變化，避免過載或空載，更好的保護爐管，防止爐管彎曲;通過重錘導軌上的位移標尺和溫度標尺，可以比對每次開工中在某一爐膛溫度下的對應重錘位置，監測爐管長度的異常變化，避免發生事故。附圖及圖1為本發明一種爐管平衡配重結構示意圖。圖2為本發明實施例的結構示意圖。圖中1、重錘，2、鋼絲繩，3、定滑輪，4、動滑輪，5、吊杆，6、拉力衰減砝碼，7、拉力計，8、爐管吊架，9、重錘導軌，10、重錘導軌位移標尺，11、重錘導軌溫度標尺，12、轉化爐管，13、轉化爐爐頂。具體實施例方式圖1為本發明一種爐管平衡配重結構示意圖，該爐管平衡配重結構可懸吊四排轉化爐管，一套轉化爐管平衡配重結構，由一個重錘l、一根鋼絲繩2、八個定滑輪3、四個動滑輪4、四個吊杆5、三個拉力衰減砝碼6、四個拉力計7、四個爐管吊架8和一個重錘導軌9構成，鋼絲繩2—端與重錘1連接，另一端固定，中間按兩個定滑輪3、一個動滑輪4的規律依次與定滑輪3和動滑輪4連接，動滑輪4下方與吊杆5連接，吊杆5通過拉力計7與爐管吊架8連接，重錘1下方設有重錘導軌9，重錘導軌9上設有一個位移標尺10和一個溫度標尺11，拉力衰減砝碼6設在吊杆5上，根據拉力計7的讀數可以計算各排爐管對應的拉力衰減砝碼6的大小。圖2為本發明實施例的結構示意圖，其轉化爐共有A、B、C、D四排轉化爐管12穿過轉化爐爐頂13，多套平衡配重結構布置在轉化爐爐頂13的上方。一套平衡配重結構串聯懸吊四排轉化爐管12，每排只吊1根。轉化爐管12下端固定，向上膨脹。圖2所示爐管的平衡配重結構與圖l相同。實施例本實施例中，每根爐管需要的拉力均為10KN;各排爐管對應的動滑輪4+吊杆5+拉力計7的重力之和均為0.3KN;爐管吊架8的重力為0.5KN;重錘1的重力為5.6KN;拉力衰減砝碼6的大小及各排爐管的受力狀態如表1、表2、表3和表4所示。表lA排爐管tableseeoriginaldocumentpage6表2B排爐管tableseeoriginaldocumentpage6表3C排爐管tableseeoriginaldocumentpage6表4D排爐管序號項目數值，KN1拉力計7讀數(拉力衰減砝碼6安裝前)10.52動滑輪4+吊杆5+拉力計7重力之和0.33D排爐管上方的單根鋼絲繩拉力為(10.5+0.3)/2=5.44爐管吊架8重力0.55平衡配重結構對爐管產生的拉力(拉力衰減砝碼6安裝前)10.5-0.5=106爐管需要的拉力10"7需要拉力衰減砝碼6匹配的重力10-10=08拉力計7讀數(拉力衰減砝碼6安裝後)10.5-0=10.59平衡配重結構對爐管產生的拉力(拉力衰減砝碼6安裝後)10.5-0.5=1010拉力供求狀態平衡本實施例中，根據拉力計7的讀數，計算出了冷態下A、B、C、D各排拉力衰減砝碼6需要匹配的重力，使各排爐管所受拉力、所需拉力均為10KN，平衡配重結構維持了一個很好的平衡狀態。熱態時，拉力計7讀數(拉力衰減砝碼6安裝後)需要維持在10.5KN士0.1KN(偏差範圍應具體問題具體分析)，如果有出入，需要分析原因，找出答案。如果偏離過多，需要停工査找原因，以免造成爐管彎曲。本實施例中，轉化爐首次正式開工，爐膛溫度某一時刻為IO(TC，爐管12伸出轉化爐爐頂13的熱膨脹量均為50mm，重錘導軌位移標尺10顯示的重錘位移量為400mm，重錘導軌溫度標尺11顯示的重錘位置由操作工現場標註IO(TC(此溫度對應的重綞位置隨著開停工次數的增多會有所變化，因此第一次開工的溫度一定要標記，以便以後開停工時對比)。由此可知，爐膛溫度從開工時的環境溫度到設計溫度，各溫度點對應的重錘位置就可以在溫度標尺上全部找到，本轉化爐特有的重錘導軌溫度標尺也全部標註完成。權利要求1、一種爐管平衡配重結構，包括固定於爐管正上方的定滑輪及繞其而過的鋼絲繩，鋼絲繩一端連接重錘，另一端固定，中間連接動滑輪、定滑輪，動滑輪下方依次與吊杆和爐管吊架相連，重錘下方有重錘導軌，其特徵在於在吊杆上設置拉力衰減砝碼。2、根據權利要求l所述的爐管平衡配重結構，其特徵在於在吊杆和爐管吊架之間設置拉力計。3、根據權利要求1所述的爐管平衡配重結構，其特徵在於重錘導軌上設有位移標尺和溫度標尺。全文摘要本發明公開了一種爐管平衡配重結構。以解決平衡配重結構懸吊多排爐管時爐管所受拉力逐排衰減的問題。其包括固定於爐管正上方的定滑輪及繞其而過的鋼絲繩，鋼絲繩一端連接重錘，另一端固定，中間連接動滑輪、定滑輪，動滑輪下方依次與吊杆和爐管吊架相連，重錘下方有重錘導軌。其特徵在於在吊杆上設置拉力衰減砝碼，並在吊杆和爐管吊架之間設置拉力計，重錘導軌上設有位移標尺和溫度標尺。使用本發明可根據拉力指示，通過增減拉力衰減砝碼，調整各排爐管所受拉力，解決平衡配重結構懸吊多排爐管時爐管所受拉力逐排衰減問題，保證各排爐管所受拉力一致。文檔編號C01B3/34GK101596432SQ20091006549公開日2009年12月9日申請日期2009年7月22日優先權日2009年7月22日發明者張鐵峰,王德瑞,翟桂蘭申請人:中國石油化工集團公司;中國石化集團洛陽石油化工工程公司