姜國(guó)平，劉 海，劉天霞，靳 菲，張正國(guó)

(北方民族大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

化工設(shè)備拆裝實(shí)訓(xùn)是高?；ゎ悓I(yè)實(shí)踐教學(xué)首選的課程之一，學(xué)生通過(guò)對(duì)典型化工設(shè)備的拆裝實(shí)訓(xùn)可以深入了解的典型化工設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及各零部件的裝配和連接關(guān)系；了解設(shè)備主要結(jié)構(gòu)及各零部件的材質(zhì)和性能；了解設(shè)備主體結(jié)構(gòu)及零部件的密封結(jié)構(gòu)和密封原理；從而對(duì)典型化工設(shè)備有了更直觀、更透徹的認(rèn)識(shí)。管殼式熱交換器作為過(guò)程工業(yè)應(yīng)用非常廣泛的壓力容器，在化工設(shè)備拆裝實(shí)訓(xùn)課程中占有重要的地位。拆裝實(shí)訓(xùn)使用的管殼式換熱器主要包括固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U形管式換熱器、填料函式換熱器四種類型。經(jīng)過(guò)5個(gè)教學(xué)周期的實(shí)施和運(yùn)行，管殼式換熱器拆裝實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目在工程實(shí)踐教學(xué)中越來(lái)越受到學(xué)生的喜愛，激發(fā)了化工類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)工程技術(shù)的熱情，從而更好地提升了學(xué)生將專業(yè)理論與工程實(shí)踐相結(jié)合的能力。

1 管殼式換熱器拆卸實(shí)訓(xùn)課程設(shè)置

1.1 管殼式換熱器拆卸部分組成及特點(diǎn)

管殼式換熱器拆裝實(shí)訓(xùn)裝置主要由四種類型的管殼式換熱器組成。為了確保學(xué)生拆裝實(shí)訓(xùn)過(guò)程的安全管理，我們四種換熱器的外形尺寸及設(shè)備主體零部件鋼板厚度都取值較小，盡量減輕設(shè)備重量和體積，但是四種管殼式換熱器完全按照工業(yè)用設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行制造加工，而不是只為學(xué)生拆裝用的設(shè)備模型，這樣才能讓學(xué)生真正體會(huì)工業(yè)設(shè)備的真實(shí)狀況。在換熱器拆裝過(guò)程中需要配備的工器具有[1]：電動(dòng)葫蘆(根據(jù)實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)條件酌情使用)、拆裝工具、工具箱、檢測(cè)儀器等組成，學(xué)生通過(guò)管殼式換熱器拆裝訓(xùn)練可掌握典型列管式換熱器的結(jié)構(gòu)、組裝、工作原理、換熱管與管板、殼體與管板等的連接結(jié)構(gòu)形式等相關(guān)工程知識(shí)，了解壓力容器安全檢驗(yàn)、管箱法蘭保證密封結(jié)構(gòu)安全性能的基本要求。

1.2 管殼式換熱器拆裝注意事項(xiàng)

1.2.1 拆裝實(shí)訓(xùn)課程課前預(yù)習(xí)

拆裝前完成課程預(yù)習(xí)任務(wù)，掌握典型管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)、組裝、密封、水壓實(shí)驗(yàn)壓力確定，了解不同管殼式換熱器的使用場(chǎng)合和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解換熱器拆裝實(shí)訓(xùn)安全注意事項(xiàng)、壓力容器使用過(guò)程中的檢驗(yàn)常識(shí)。

1.2.2 管殼式換熱器的拆卸要求

認(rèn)識(shí)四類管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵零部件的連接關(guān)系，做好拆裝前的準(zhǔn)備工作(包括拆裝工具的準(zhǔn)備、待拆裝換熱器基本狀態(tài)檢查、了解拆裝操作規(guī)程及注意事項(xiàng)等)，制定管殼式換熱器拆裝計(jì)劃與實(shí)施方案，對(duì)管殼式換熱器進(jìn)行分組拆卸，嚴(yán)格遵守拆卸順序，并對(duì)已拆卸的零件進(jìn)行標(biāo)號(hào)；對(duì)換熱器按順序(對(duì)照零件標(biāo)號(hào))組裝。

1.2.3 管殼式換熱器拆卸安全措施

管殼式換熱器拆裝殼體部分基本不動(dòng)，注意在管箱的拆卸過(guò)程中要防止因管箱掉落傷腳。固定管板換熱器左右各有一個(gè)管箱，其管束無(wú)法抽芯，U型管換熱器有一個(gè)管箱，浮頭式換熱器不僅兩個(gè)管箱，一段管箱內(nèi)還有浮頭改和勾圈法蘭，填料函式換熱器也有端蓋和短接等，在拆卸管箱和浮頭蓋時(shí)，注意連接法蘭最高處的螺栓線不能拆掉，等其它螺栓拆卸后，有學(xué)生做好保護(hù)措施后再卸掉最后一條螺栓，然后輕輕將管箱或者浮頭蓋、勾圈法蘭放在地面上[2]。

1.2.4 換熱器的管程管束的抽芯

浮頭式換熱器、U型管式換熱器都可以將換熱管束從殼程抽出來(lái)。首先用平口螺絲刀插入連接法蘭之間的縫隙，對(duì)角輕輕撬動(dòng)，待分開一定距離后就可以徒手將管束順著殼體水平方向抽出來(lái)。同學(xué)們可以觀察折流板、管板、換熱管、定距管之間的關(guān)系和連接方式，進(jìn)一步掌握管殼式換熱器的管殼程結(jié)構(gòu)和冷熱流體流經(jīng)通道。

1.2.5 換熱器的內(nèi)部清潔過(guò)程

認(rèn)識(shí)換熱器的在工程上的各種清洗方法，做好清理前的準(zhǔn)備工作(如清理工具的準(zhǔn)備，包括榔頭、銼刀、鏟刀、砂紙、鋼絲刷、吸塵器等)，了解工廠換熱器清潔操作基本流程，對(duì)換熱器的管、殼程清潔有基本認(rèn)識(shí)，注意整個(gè)清潔過(guò)程的順序及操作要領(lǐng)。指導(dǎo)教師特別強(qiáng)調(diào)固定管板換熱器的殼程是無(wú)法清潔的，通過(guò)四類換熱器的結(jié)構(gòu)對(duì)比，讓學(xué)生更明確管殼式換熱器的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合[3]。

2 固定管板換熱器換熱器裝配基本要求

(1)換熱器裝配是一個(gè)系統(tǒng)工程，工業(yè)上管殼式換熱器的裝配有嚴(yán)格的檢修、裝配規(guī)程，學(xué)生工程實(shí)訓(xùn)還是以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力為主，裝配質(zhì)量的考核不能按照企業(yè)換熱器檢修、裝配規(guī)范考核。

(2)固定管板式換熱器裝配過(guò)程比較簡(jiǎn)單，與拆卸順序相反、按照由內(nèi)到外的順序進(jìn)行合理裝配，裝配過(guò)程中也會(huì)用到電動(dòng)葫蘆，啟動(dòng)吊鉤時(shí)要注意周邊同學(xué)的安全，經(jīng)指導(dǎo)教師確認(rèn)后才可使用電動(dòng)葫蘆。

(3)左、右管箱裝配時(shí)首先注意管箱上接管的方位，不得錯(cuò)位和裝反，注意隔板的方向，螺栓與螺栓孔對(duì)齊，不許有歪斜現(xiàn)象，管箱法蘭密封墊要防置到位，確保與法蘭密封面對(duì)正。在管箱法蘭緊固過(guò)程中，注意螺栓對(duì)角擰緊。

(4)檢查管箱法蘭密封墊是否放置合適，然后對(duì)正接管方位，進(jìn)行管箱法蘭螺栓的裝配。按照180°對(duì)角預(yù)緊的原則，確保管箱法蘭密封面均勻受力，從而達(dá)到密封要求。對(duì)于多管程的注意隔板的方向，螺栓與孔對(duì)齊，不許有歪斜現(xiàn)象，注意螺栓對(duì)角擰緊。

(5)在換熱器裝配過(guò)程中，注意保證裝配質(zhì)量，老師可以通過(guò)檢查螺栓松緊程度和兩塊法蘭之間的縫隙是否等距等情況來(lái)評(píng)判裝配質(zhì)量，否則須拆卸后重新裝配。

圖1 管殼式換熱器裝置實(shí)物圖

3 浮頭式式換熱器裝配基本要求

浮頭式換熱器因其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在石化裝置傳熱過(guò)程具有自身適用的場(chǎng)合。因?yàn)楦☆^式換熱器單從外觀看與固定管板換熱器沒(méi)有多少區(qū)別，但是拆開管箱后才發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊性。浮頭式換熱器其中一段管箱內(nèi)包含浮頭端結(jié)構(gòu)，由鉤圈、浮頭蓋、浮頭管板、浮頭法蘭、密封墊及配套螺栓組成，其密封結(jié)構(gòu)特征是依靠浮頭蓋法蘭內(nèi)側(cè)面設(shè)置凹凸面或榫槽面密封結(jié)構(gòu)，與鉤圈法蘭形成相互配合、密封的一組法蘭，其中鉤圈法蘭屬于拆分式結(jié)構(gòu)，通過(guò)止口互相結(jié)合在一起，兩組法蘭在靠近密封面外側(cè)鉆孔并套絲或焊設(shè)多個(gè)螺桿均布，浮頭處取消鉤圈及相關(guān)零部件，浮頭管板密封槽為原凹形槽并另在同一端面開一個(gè)以該管板中心為圓心，半徑稍大于管束外徑的梯形凹槽，且管板分程凹槽只與梯形凹槽相連通，而不與凹形槽相連通[4]。

3.1 浮頭式換熱器拆卸方法

(1)用起吊工具將前封頭吊住，將前封頭與筒體螺栓松開，可用松動(dòng)劑配合，注意對(duì)稱松開，并留前封頭頂部一對(duì)螺栓不拆，等最后起吊時(shí)拆下，放在墊木上，螺栓單獨(dú)放好，如有必要需畫好對(duì)齊線。

(2)移動(dòng)起重工具到后封頭，將后封頭吊住，同樣松開螺栓，最后擰下頂部?jī)蓚€(gè)螺栓，并將后封頭吊起，輕輕放在墊木上(注意放穩(wěn)，螺栓單獨(dú)放在一起，不要與前封頭螺栓混在一起)。

(3)拆浮頭時(shí)先吊住浮頭，拆下浮頭與浮頭鉤圈螺柱，單獨(dú)放在一起，注意不要讓落下的浮頭鉤碰傷人(應(yīng)拉住輕輕放在地上)，然后將浮頭平穩(wěn)地放到地上，并用木塊墊好。

(4)移動(dòng)吊車至前封頭的位置，用鋼絲繩吊住管板吊耳，通過(guò)起吊時(shí)向前產(chǎn)生的分力使管束向外拉，重新捆住管束，通過(guò)起吊的辦法產(chǎn)生向前分力，繼續(xù)使管束向外移動(dòng)，直到管束中心到筒體邊緣時(shí)，捆住管束中心，將吊車移到外側(cè)將管束拉出來(lái)，然后放在墊木上。若無(wú)吊耳，則應(yīng)用鋼絲繩捆住浮頭側(cè)的管板與管子連接處[5]，并通過(guò)吊車?yán)掷J產(chǎn)生向前分力，使管束前進(jìn)移動(dòng)，或用墊木塊在外力作用下使管束水平移動(dòng)。

(5)按要求進(jìn)行零部件測(cè)繪，檢查數(shù)據(jù)是否完整。

3.2 浮頭式換熱器的裝配

(1)浮頭換熱器裝配過(guò)程比較繁瑣，與拆卸順序相反、按照由內(nèi)到外的順序進(jìn)行合理裝配，裝配過(guò)程中也會(huì)用到電動(dòng)葫蘆，啟動(dòng)吊鉤時(shí)要注意周邊同學(xué)的安全，經(jīng)指導(dǎo)教師確認(rèn)后才可使用電動(dòng)葫蘆[6]。

(2)首先將浮頭式換熱器管束水平推進(jìn)筒體內(nèi)，注意管束的方向，待管束安裝到位后，開始組對(duì)鉤圈，鉤圈法蘭屬于剖分式組合而成，止口配合合適后再進(jìn)行與浮頭蓋法蘭的裝配。

(3)裝配浮頭蓋的時(shí)候必須注意法蘭密封墊是否裝配到位，防止密封墊錯(cuò)位或者發(fā)生損傷，法蘭螺栓孔對(duì)正，用扳手呈180°對(duì)角均勻擰緊螺栓，保證法蘭之間的縫隙統(tǒng)一，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

(4)檢查浮頭蓋法蘭裝配合格后，進(jìn)行左右管箱的裝配。左、右管箱裝配時(shí)首先注意管箱上接管的方位，不得錯(cuò)位和裝反，注意隔板的方向，螺栓與孔對(duì)齊，不許有歪斜現(xiàn)象，注意螺栓對(duì)角擰緊。

(5)檢查管箱法蘭密封墊是否放置合適，然后對(duì)正接管方位，進(jìn)行管箱法蘭螺栓的裝配。按照180°對(duì)角預(yù)緊的原則，確保管箱法蘭密封面均勻受力，從而達(dá)到密封要求。

(6)在換熱器裝配過(guò)程中，注意保證裝配質(zhì)量，否則須拆卸后重新裝配[7]。

4 結(jié) 語(yǔ)

將管殼式換熱器納入化工設(shè)備拆裝實(shí)訓(xùn)課程項(xiàng)目是高校工科專業(yè)學(xué)生在校內(nèi)接觸工程實(shí)踐非常重要的舉措，經(jīng)過(guò)我們?cè)趯?shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不斷創(chuàng)新和改革，化工設(shè)備拆裝實(shí)訓(xùn)課程激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的熱情，尤其是作為換熱器這種在石化行業(yè)應(yīng)用非常普及的典型化工設(shè)備，將其列入化工類專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中是一種新的嘗試，以后我們會(huì)將釜式反應(yīng)器、塔設(shè)備等其它典型化工設(shè)備也引入到化工設(shè)備拆裝實(shí)訓(xùn)課堂實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中，做好工程實(shí)踐與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，提升化工專業(yè)類大學(xué)生工程技能和過(guò)程素養(yǎng)。