螺旋折流板制造工艺探讨

李兴彪

（洛阳隆惠石化工程有限公司，河南洛阳 471012）

螺旋折流板制造工艺探讨

李兴彪

（洛阳隆惠石化工程有限公司，河南洛阳 471012）

介绍了螺旋折流板换热器的螺旋折流板制造时加工方法的选择，以及螺旋折流板下料时几个关键外形尺寸的确定方法，并对机械加工时折流板的放置倾角总结出规律，为螺旋折流板的制造提供了参考。

螺旋折流板；换热器；加工；工艺

1 前言

近几年来，螺旋折流板换热器螺旋折流板支撑结构以其高效传热、低流阻的特点得到了人们的广泛关注，并相继在我国石化行业原油常减压、加氢处理、裂解、提纯及乙烯等装置中得到应用。但是，影响螺旋流换热器普及和推广的主要问题是螺旋折流板换热器的制造难度大，且成本较高。

2 结构特点

螺旋折流板换热器结构的最大特点是，在螺旋折流板换热器中，每块螺旋形板占换热器壳程截面的1/4，且与换热器轴向呈一倾角，相邻的1/4块螺旋板在周边相衔接，在外圆周处形成了一连续的螺旋状，即螺旋折流板。螺旋折流板采用定距导杆组装成，首先将螺旋折流板置于少数几根管上，形成所需的几何体，而后再将其组装成整体（见图1）。

图1 螺旋折流板结构图

螺旋折流板换热器壳程呈活塞轴向流流动，流体呈良好的周向混合，没有轴向返混和流动死区，旁路支流减少，壳程宿垢也减少了，且压降也低。壳程流体总体在呈轴向活塞流过程的同时还存在螺旋运动，即呈现了螺旋形活塞流流动，故效果特别好。

3 螺旋折流板制造过程中的几个技术难点

3.1 螺旋折流板加工方法的选择

①由于折流板的钻孔在倾斜面上进行，钻孔应在有刚度和定位能力的机床上进行。②采用统一模具（主要是支撑块、钻孔模板）定位来保证不同批次加工的折流板之间的装配。由于折流板数量大，或加工能力的限制，不得不分批次进行加工。如图2所示。③倾角定位模具上有专门用于定位的模块。钻孔模板采用一块厚度较大的钢板。

图2 螺旋折流板加工方法示意图

3.2 螺旋折流板下料计算

基本尺寸代号：管束假想外圆直径，d；螺旋折流板倾角，ω。将螺旋折流板平面与管束假想外圆的交线为一椭圆（见图2）。椭圆短轴等于管束假想外圆直径d，长轴D=d/cosω，其中ω为螺旋折流板倾角，因此可得该椭圆公式：

简化得：x2+（ycosω）2=d2

根据椭圆公式可以直接做出椭圆，长轴和短轴按上面选取，椭圆中心为O1。由折流板的圆心角α可做出A、B两点，C为椭圆短轴顶点。然后经过A、B、C来做近似圆O2（图3），圆心为O2。计算表明，近似圆在圆弧ACB的范围内与椭圆弧的误差在0.4 mm以下，可以满足下料的精度。须注意，近似圆的圆心O2与椭圆中心O1并不重合，见图4。

图3 螺旋折流板下料假想图

图4 下料图

O1C=d/2

由于折流板的倾斜放置，钢板厚度方向会造成一定的偏差，因此下料时应按照折流板倾斜方向下料。由于钻孔模板厚度比折流板厚度大很多，模板定位面的下料也要考虑厚度可能造成的偏差。因为模具定位是通过垂直定位块来定位，该定位块主要与折流板和模板的上表面接触，因此，定位基准均应以上表面来计算。孔群中心点和象限间轴线的标记应在折流板和模板上明确标记。

3.3 折流板放置倾角及方向的确定

①先确定管束的整体旋向，螺旋有左和右两种螺旋方向。它符合右手定则：右手四个指头握成螺旋方向，大拇指指向浮动管板且与管束轴线平行，即为右螺旋，反之则为左旋。②确定折流板加工时的倾角。由管束的整体旋向来确定倾角，对于右旋方向的折流板，倾斜方向按下面方法确定：右手拇指指向折流板带弧的一边，四指指向的就是折留板加工时要旋转的方向（见图5）。左旋时则相反。螺旋折流板放置倾角方向至关重要，一旦放反，则组装出的管束旋向则会与设计图相反，造成经济损失。

图5 折流板放置倾角的确定

3.4 检验、测量

由于折流板在轴线方向有一定倾角，在投影方向的位置关系在展开后的平面方向不一致（见图6），具体关系为：①在轴线AB方向的尺寸与投影方向尺寸一致；②在直线CD方向的尺寸=投影方向尺寸/cosω。

图6 折流板展开图

4 结束语

目前国内许多企业已经认识到了螺旋折流板换热器的优越性能，在生产装置中逐渐被采用。2009年8月，我公司承担焦化车间的几台螺旋折流板管束的委托加工任务，以上方法在螺旋折流板的制造过程中得以使用，大大缩短了加工周期，给公司带来了良好经济效益。

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1003－3467（2010）21－0053－02

2010－09－02

李兴彪（1979－），男，助理工程师，从事石油化工工程建设安装技术管理工作，电话：13838487542。