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(湖北三寧化工股份有限公司, 湖北 枝江 443206)

卷揚(yáng)機(jī)在螺旋盤管彎制中的應(yīng)用

李興彪,徐思紅

(湖北三寧化工股份有限公司, 湖北 枝江 443206)

介紹了利用卷揚(yáng)機(jī)提供動力，通過自制盤管機(jī)來彎制螺旋盤管的一種新方法。此方法成本低、效率高、操作簡單且盤管質(zhì)量有保證，特別適用于中心圓直徑較小的螺旋盤管的彎制。

螺旋盤管； 盤管機(jī)； 卷揚(yáng)機(jī)； 彎制

在硫磺制酸裝置中，固體硫磺需要加熱熔化，變成液體后才能以霧化方式與氧發(fā)生反應(yīng)。熔硫槽是將固體硫磺熔化為液硫并對其進(jìn)行初步凈化的設(shè)備，固體硫磺進(jìn)入熔硫槽中，通過蒸汽盤管中的飽和蒸汽加熱而熔化。每臺熔硫槽中設(shè)置6組螺旋盤管[1]，螺旋盤管的傳統(tǒng)加工方法是采用火焰來彎制。

近期，本公司上報(bào)了30組螺旋盤管更新計(jì)劃。此批螺旋盤管中心圓直徑較小且導(dǎo)程數(shù)量多，采用傳統(tǒng)方法制作后的盤管容易變形，螺旋角一次性加工成型難度相當(dāng)大[2 ]，而且給加工帶來極大不便，即便能完成，龐大的設(shè)備占地面積大，對地場要求也高。因此，采用火焰方法彎制此批螺旋盤管的方法不具有操作性[3]。文中對此次螺旋盤管的彎制過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，以供同行借鑒。

1 彎制螺旋盤管簡介

此盤管的直管段規(guī)格(外徑×名義厚度)為?57 mm×3.5 mm，螺旋盤管中心距h=90 mm，圈數(shù)34，整個(gè)盤管后的中心距高度H=3 060 mm，螺旋盤管中心圓半徑r=250 mm,材質(zhì)為20，其外觀示意圖見圖1。

圖1 彎制的螺旋盤管外觀示圖

如果沒有螺旋彎管機(jī)這樣的專用設(shè)備，通常還可以采用鋼管里面灌沙，然后在地樣上用氧乙炔加熱的方法手工煨制。但這種方法比較費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，效率極低，而且加熱后鋼管變形大，質(zhì)量無法保證。筆者通過多方學(xué)習(xí)與調(diào)查，利用卷揚(yáng)機(jī)來彎制小直徑的螺旋盤管，達(dá)到了省時(shí)、高效的目的。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1盤管機(jī)設(shè)計(jì)[4-8]

盤管機(jī)由底座、卷筒及卷筒支座3部分組成，見圖2。卷筒是彎管裝置中最為關(guān)鍵的部件，在動力裝置驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，帶動固定在卷筒上的無縫鋼管從而實(shí)現(xiàn)盤管的彎制。為了方便把卷制好的盤管取出，卷筒兩端的軸承總成設(shè)計(jì)為活動座，通過插銷固定。

圖2 盤管機(jī)及卷筒組件結(jié)構(gòu)示圖

單個(gè)導(dǎo)程的弧長可按下式計(jì)算：

(1)

式中，r為盤管中心圓半徑，h為導(dǎo)程，mm。

卷筒直徑D卷筒直接影響盤管的中心圓半徑,可按下式計(jì)算：

D卷筒=L/π-D0

(2)

式中，L為單導(dǎo)程弧長，D0為鋼管外徑，mm。

將r=250 mm、h=90 mm代入式(1)中，得出L=1 574 mm。將L=1 574 mm、D0=57 mm代入式(2)中，得出D卷筒=444 mm。

2.2卷揚(yáng)機(jī)選型

盤管機(jī)的動力裝置使用卷揚(yáng)機(jī)。選用卷揚(yáng)機(jī)時(shí)，應(yīng)計(jì)算出盤管彎曲時(shí)的彎矩、牽引力，由此來選擇合適的卷揚(yáng)機(jī)[9，10]。

計(jì)算彎矩時(shí)，需分析管材在發(fā)生均勻彎曲變形時(shí)，變形區(qū)橫剖面上的應(yīng)力分布[11，12]，其受力示意圖見圖3。

圖3 管材彎曲時(shí)應(yīng)力分布

在實(shí)際應(yīng)用中，盤管所承受的彎曲力矩可以簡化為[13]：

M=μWσb(D0/ρ)1/3

(3)

其中

W=π(D04-di4)/(32D0)

(4)

式中，ρ為彎曲中性層曲率半徑,mm；σb為抗彎強(qiáng)度,MPa；W為抗彎斷面系數(shù)，mm3；μ為考慮摩擦而使彎矩增大的系數(shù)，取μ=3.0。

本例中，將D0=57 mm、di=50 mm、ρ=(444+57)/2=250.5 mm、σb=410 MPa、μ=3.0、W=7 416.5 mm3帶入式(3)中，計(jì)算可以得出M=5 569.206 N·m。

牽引力計(jì)算公式：

F=M/[(D卷筒+D鋼絲繩)/2]

(5)

將D鋼絲繩=36 mm、D卷筒=444 mm、M=5 569.206 N·m帶入式(5)計(jì)算得F=23.205 kN。

車間現(xiàn)有的卷揚(yáng)機(jī)JMK-16(配套電機(jī)11 kW)的最大牽引力為100 kN>F，滿足要求。

2.3盤管總裝

將卷揚(yáng)機(jī)、盤管機(jī)可靠固定，間距應(yīng)大于預(yù)制好的最大直管長，以方便放置鋼管。卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩繩端固定在卷筒上，反轉(zhuǎn)放鋼絲繩，另一端通過手輪轉(zhuǎn)動盤管機(jī)卷筒盤鋼絲繩，卷筒上鋼絲繩圈數(shù)應(yīng)大于所卷螺旋盤管的導(dǎo)程數(shù)量3～5圈。準(zhǔn)備妥當(dāng)后把預(yù)制好的無縫鋼管放置在管道支撐上，管端套入固定索內(nèi)，檢查無異常后啟動卷揚(yáng)機(jī)帶動卷筒轉(zhuǎn)動，開始盤管。鋼管盤好后，利用行車?yán)烈蟮膶?dǎo)程逐圈固定即可。盤管卷曲工作示意圖見圖4。

圖4 盤管卷曲工作示圖

3 使用效果及建議

按照上述方案對此批盤管進(jìn)行了彎制，彎制后的盤管從投入使用至今沒有出現(xiàn)過泄漏，但以下兩方面還有待進(jìn)一步改進(jìn)：

(1)卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 利用的車間現(xiàn)有卷揚(yáng)機(jī)不帶調(diào)速功能，在卷管過程中速度過快，操作時(shí)不易控制，稍有不慎就會卷疊管，使整個(gè)盤管報(bào)廢。

(2)場地要求 整個(gè)螺旋盤管展開長度達(dá)53 m，受場地限制只能分兩段預(yù)制。卷管時(shí)需現(xiàn)場焊接一條焊縫，焊完后焊縫熱影響區(qū)需冷卻(約12 min)才能卷管，有空曠的場地更能提高工作效率。

4 結(jié)語

利用現(xiàn)有資源卷制螺旋盤管的新方法具有投入成本低、操作簡單、效率高且卷制的盤管質(zhì)量有保證的顯著特點(diǎn)[14，15]，值得推廣。

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(許編)

ApplicationofWinchesinBendingtheSpiralCoilPipe

LIXing-biao,XUSi-hong

(Hubei SunNing Chemical Industry Co. Ltd., Zhijiang 443206, China)

A new method of curved spiral pipe is introduced, through the hoister to provide power and homemade fan coil to bending of the spiral pipe. This method is of low cost, high efficiency, operation is simple and the coil quality guaranteed, especially for the center circle diameter smaller spiral pipe.

spiral pipe; serpentine pipe bending machine; winches; bending

TQ050.7； TE969

B

10.3969/j.issn.1000-7466.2017.01.016

1000-7466(2017)01-0079-03

2016-08-15

李興彪(1979-)，男，江西宜春人，工程師，學(xué)士，主要從事設(shè)備管理工作。