姜楠

摘 要：石化工業(yè)不能缺少空冷器的重要設(shè)備，空冷式的換熱設(shè)備具有較長(zhǎng)的使用壽命與較少的污染，同時(shí)也有利于節(jié)省能耗并且提高效益。近些年來(lái)，大跨度的新型空冷器正在受到更多企業(yè)的認(rèn)可與接受，在動(dòng)力生產(chǎn)、煉油和化工領(lǐng)域都可以運(yùn)用大跨度的空冷器。在空冷器自身的結(jié)構(gòu)中包括了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架，這種類(lèi)型的構(gòu)架可以用來(lái)支撐空冷器，從而體現(xiàn)出良好的運(yùn)轉(zhuǎn)效能。為此，對(duì)于大跨度的新式空冷器而言，有必要明確鋼結(jié)構(gòu)的基本特征以及設(shè)計(jì)方式；結(jié)合現(xiàn)階段大跨度空冷器的應(yīng)用現(xiàn)狀，探求完善空冷器設(shè)計(jì)的思路和對(duì)策。

關(guān)鍵詞：新型大跨度空冷器；鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架；具體應(yīng)用；設(shè)計(jì)方式

空冷器設(shè)備包括了空冷器構(gòu)架，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架可以起到最基本的支撐作用，確?？绽淦髟O(shè)備的持久和穩(wěn)定運(yùn)行。從市場(chǎng)現(xiàn)狀來(lái)看，空冷器設(shè)備本身已經(jīng)接近成熟，然而與之相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架卻并沒(méi)有達(dá)到完善，仍然有待加以改進(jìn)。由此可見(jiàn)，對(duì)于空冷器內(nèi)部的鋼構(gòu)架有必要加以全面完善，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)的措施和手段來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)[1]。在改進(jìn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，運(yùn)用了大跨度的新型構(gòu)架作為基本支撐，這樣做符合了極端荷載的受力狀態(tài)，同時(shí)也保留了空冷器必要的安全儲(chǔ)備。經(jīng)過(guò)全方位的設(shè)計(jì)優(yōu)化之后，大跨度空冷器就會(huì)具備良好的鋼構(gòu)架，有利于延長(zhǎng)空冷器的運(yùn)行年限并且提高空冷器運(yùn)行的綜合效益。

1 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架的基本特征

相比于傳統(tǒng)的空冷器設(shè)備，大跨度空冷器在此基礎(chǔ)上擴(kuò)大了底部空間，去掉了兩側(cè)支撐與中間立柱。經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)之后，新型空冷器就可以方便檢修并且易于操作。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員去掉了空冷器結(jié)構(gòu)中的立柱部分，對(duì)于平臺(tái)布置的局限進(jìn)行了消除，有利于擺放下層設(shè)備并且優(yōu)化設(shè)計(jì)。大跨度新型空冷器相比于傳統(tǒng)空冷器來(lái)看，在空冷器結(jié)構(gòu)內(nèi)部增加了桁架橫梁、腹桿與立柱等支撐性結(jié)構(gòu)，同時(shí)運(yùn)用了型鋼的形式來(lái)提供支撐[2]。

由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)后的新型空冷器確保了更少的焊接勞動(dòng)量，因此也降低了綜合性的安裝強(qiáng)度。對(duì)于空冷器施工周期進(jìn)行了適當(dāng)縮短，對(duì)于工程造價(jià)予以適當(dāng)?shù)慕档汀Ｈ欢诖诉^(guò)程中，技術(shù)人員還需要面對(duì)鋼截面的防銹以及防腐問(wèn)題。從日常維護(hù)角度來(lái)看，對(duì)于空冷器在進(jìn)行防腐與防銹處理時(shí)不能缺少適當(dāng)?shù)木S護(hù)。因此，新型空冷器更適合運(yùn)用于腐蝕性較高的高溫環(huán)境下，例如煉化工廠的環(huán)境，進(jìn)而體現(xiàn)了空冷器鋼構(gòu)架的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。此外，雙角鋼本身的結(jié)構(gòu)也變得更合理，即便遇到極端的設(shè)備荷載狀況也不至于突然塌陷，因而符合了最基本的抗震性規(guī)定。

2 具體設(shè)計(jì)與應(yīng)用

設(shè)計(jì)人員具體在設(shè)計(jì)新型空冷器內(nèi)部的鋼構(gòu)架時(shí)，可以選擇STS的軟件用來(lái)輔助設(shè)計(jì)。這樣做有利于優(yōu)化最基本的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)步驟，確保優(yōu)化結(jié)構(gòu)分析。對(duì)于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、模型輸入與施工圖繪制等系列環(huán)節(jié)，運(yùn)用這類(lèi)軟件都可以進(jìn)行全方位的優(yōu)化。此外，對(duì)于桁架支架與高層框架的結(jié)構(gòu)而言，運(yùn)用新型軟件都可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)流程的優(yōu)化。STS軟件設(shè)有型鋼庫(kù)，其中包含了組合式的鋼結(jié)構(gòu)截面，例如焊接截面等。運(yùn)用二維的方法來(lái)構(gòu)建精確模型，在此基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了原本繁瑣的鋼構(gòu)架模型。在條件允許時(shí)，軟件還可以用于支持三維模型，這種設(shè)計(jì)措施尤其適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鋼構(gòu)架設(shè)計(jì)。具體而言，在優(yōu)化新型空冷器鋼構(gòu)架的設(shè)計(jì)流程時(shí)，應(yīng)當(dāng)依照如下思路：

2.1 明確變形承載力

一般情況下，STS軟件都運(yùn)用了二維建模的措施。在構(gòu)建模型時(shí)，設(shè)計(jì)人員通?？梢赃x擇互斥輸入的方式，確保優(yōu)化構(gòu)件的橫截面。通過(guò)全面的計(jì)算，就能得到精準(zhǔn)的長(zhǎng)度與橫截面數(shù)據(jù)，這樣做有利于明確空冷器的變形承載力。在選擇空冷器的具體形式時(shí)，也應(yīng)當(dāng)依照簡(jiǎn)化的規(guī)則來(lái)進(jìn)行篩選，確保滿足最基本的設(shè)計(jì)精度。STS設(shè)置了計(jì)算模塊與建模模塊，設(shè)計(jì)人員對(duì)于平面框架可以進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。從桿件設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，軟件模塊也考慮到了剪切變形以及彎曲變形的特殊情況，杜絕細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)誤差。

2.2 確定桿件長(zhǎng)度與構(gòu)架荷載

在確定桿件長(zhǎng)度的前提下，才能明確鋼結(jié)構(gòu)整體的承載力特征。對(duì)于這個(gè)環(huán)節(jié)而言，設(shè)計(jì)人員如果沒(méi)能給出精準(zhǔn)的長(zhǎng)度數(shù)值，那么桿件整體的安全性將會(huì)遭受破壞。設(shè)計(jì)軟件可以依照橫梁與立柱的剛度來(lái)自動(dòng)確定桿件的基本長(zhǎng)度，然后再去考慮額外的平面支撐。此外，設(shè)計(jì)軟件還可以輸入鋼構(gòu)架的活動(dòng)荷載與恒定荷載，密切結(jié)合不同類(lèi)型的鋼構(gòu)架荷載，然后依照節(jié)點(diǎn)的基本特征來(lái)輸入荷載量。

2.3 提高鋼構(gòu)架的抗震性

化工生產(chǎn)中經(jīng)常運(yùn)用空冷器來(lái)輸送物料，而化工生產(chǎn)所需的各類(lèi)物料通常都具備易爆和易燃的特征。由此可見(jiàn)，在設(shè)計(jì)空冷器時(shí)就應(yīng)當(dāng)想辦法確保鋼構(gòu)架的良好抗震性，杜絕突然發(fā)生設(shè)備爆炸災(zāi)害。在提高鋼構(gòu)架抗震性的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員首先就要構(gòu)建精確的三維模型，在進(jìn)行整體考慮的前提下再去輸入相應(yīng)的抗震性參數(shù)。STS軟件會(huì)依照輸入的抗震性能參數(shù)，經(jīng)過(guò)綜合運(yùn)算獲得完整的鋼構(gòu)架抗震模型。

3 結(jié)論

進(jìn)入新時(shí)期后，石化行業(yè)的規(guī)模正在迅速擴(kuò)大，這種現(xiàn)狀在客觀上需要投入更多的設(shè)備支持。對(duì)于空冷器設(shè)備而言，空冷器鋼結(jié)構(gòu)通常包含了較復(fù)雜的內(nèi)部構(gòu)架，對(duì)此有必要運(yùn)用綜合的技術(shù)手段和措施加以改進(jìn)。只有從根源上改進(jìn)空冷器的鋼構(gòu)架設(shè)計(jì)，才能確保空冷器設(shè)備具有良好的運(yùn)行穩(wěn)定性，杜絕突然發(fā)生安全故障的可能性。在進(jìn)行優(yōu)化過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員有必要密切結(jié)合空冷器在具體運(yùn)行中的各種狀況，完成各項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)指標(biāo)的優(yōu)化。截至目前，關(guān)于空冷器鋼結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)思路并沒(méi)有達(dá)到完善。未來(lái)的實(shí)踐中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)摸索經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上服務(wù)于空冷器鋼構(gòu)架整體質(zhì)量的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]王艷.新型大跨度空冷器鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].機(jī)械，2012，（12）：30-33.

[2]高暉.國(guó)產(chǎn)INCOLOY825高壓空冷器的設(shè)計(jì)制造[J].石油化工設(shè)計(jì)，2015，（2）：5-7，71.

（作者單位：哈爾濱空調(diào)股份有限公司）