PDF《换 热器 抽芯高空作 业 车抽 芯 工作 台设 计》

第27卷第1期辽宁石油化工大学学报Vo1.

27No.12007年3月J0UR NAL O F L I A ON I N G UNI VE R S I TY OF P E TR

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C HE MI C AL T E C HNOL O GY Ma r .2

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7 文章编号:1672―6

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3 换 热器 抽芯高空作 业 车抽 芯 工作 台设 计孙春一(辽宁石 油化工大学机 械工 程学 院 ,辽 宁抚顺113001)摘要:提出了换 热 器抽 芯高空作业车抽 芯工作台的设 计方案.论述了抽 芯工作台的结构与工作原理,主要介绍了纵 粱结 构设计和力学计 算,其中安 全 系数 采用二级模糊综合评判方法来确定.该设计使换热器抽 芯高空作业车集起 重、抽芯、行走三大功 能于一体 , 实现 了抽 芯设备整机 一体化,改变了依 赖 吊车 配合作业的落后局面.关键词:换热器;

抽芯;

工作台;

设计中图分类号:TQ O

5 文献标识码:AWorktableDe s i g n o f H i g h - - Al t i t u d e Ex t r a c t i n g Co r e W o r k i n g Ve h i c l e f o r He a t Ex c h a n g e r S U N Chu n― vi ( S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g, L i a o n i n g Un i v e r s i t y o f Pe t r o l e u m &

C h e mi c a l T e c h n o l o g y Li a o n i n g Fu s h u n

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0 1,P. R. C h i n a ) Re c e v i e d

1 2 Se pt e mb e r

2 0 06;

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1 5 De c e mb e r

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2 006 Ab s t r a c t : A d e s i g n s c h e me o f t h e e x t r a c t i n g c o r e wo r k t a b l e o f h i g h― a l t i t u d e wo r k i n g v e h i c l e f o r h e a t e x c h a n g e r wa s a d v a n c e d .Th e s t r u c t u r e a n d t h e wo r k p r i n c i p l e o f t h e e x t r a c t i n g c o r e wo r k t a b l e we r e d i s c u s s e d . Th e f o c u s e s o n t h e v e r t i c a l b e a m s t r u c t u r e d e s i g n a n d me c h a n i c s c a l c u l a t i o n, a n d t h e s a f e c o e f f i c i e n t s we r e d e t e r mi n e d b y t h e s e c o n d a r y f u z z y c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n m e t h o d .Th e d e s i g n ma k e s l i f t i n g f u n c t i o n ,e x t r a c t i n g c o r e f u n c t i o n a n d t r a v e l i n g f u n c t i o n i n t e g r a t e d i n t o f l wh o l e b o d y,wh i c h d o e s n '

t h a v e t o d e p e n d o n c r a n e o p e r a t i o n . Ke y wo r d s : H e a t e x c h a n g e r s Ex t r a c t i n g c o r e s W o r k t a b l e s De s i g n C o r r e s p o n d i n g a u t h o r .Te

1 .:+8

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6 . c o m 为 了实现换 热器检修 效率 大幅度提高,增加检修工作 自动化 和文明生 产的程度 , 我们 设计了换 热 器抽 芯 高空作 业车.它 实现 了行 车式换 热器 抽芯机 的方案 , 将抽 芯设 备与 汽 车底 盘有 机结 合成 一体 , 不但能自动升 降抽 芯,而且可在各 装置之间或 炼油厂之间行 走,提高 了设 备 的机 动性能.作 业 车设 计分为主体金属结构设计L l ] 和抽芯工作 台设 计两部 分,这里 主要介 绍抽 芯工 作 台设 计.1现用抽芯机 主要不足 目前 , 各炼油厂 或化工厂 一般采用 半 机械 化装置.],如框架 式螺 旋增 力抽 芯机 、 框架式 卷扬 抽芯 收稿日期 :

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0 6 ―0

9 ―1

2 作者简介:孙春一(1953一) , 男,山东乳 山县 , 教授,硕士.基金项目:辽宁省高等学校科研 项目(

2 0

0 5

1 1

6 9 ) . 机等.抽芯 时,吊车 吊起 抽芯 机 至空 中,周向对 准换 热器 管束后 , 抽 芯机 的一端刚性 固定 在塔 台换 热器壳体 上,用钢丝 绳套在 管束 的管 板上 , 钢丝绳 另一 端 套在 移 动螺母 上,开动 电动 机后 丝杠周向移 动或 卷 扬机 构工 作,产生拉 力将 管束从 壳体 中抽 出,抽出管 束后 , 抽 芯机 连 同管 束被吊车放 到地面.上 述抽 芯机构虽 在一定 程度上提 高 了检修 的 自动 化程 度,但仍存在大量 缺陷.首先 , 抽 芯机不 能独立 工作 , 必须依靠大型 吊车配 合才 能完 成抽芯 作业 ;

第二 , 抽芯 机长9m, 无论 是 运输 还是操作都不方便;

第三,抽芯机连同管 束在 空 中摇 摆度 很大 , 工人 作业 十分 困难 , 安 全性 较差 ;

第四,抽芯过程中需 2次停机,人工移动钢丝 绳 的位置 , 抽芯时间长,占用 工时比例大 , 自 动化程 度还 是太 低.维普资讯 http://www.cqvip.com

3 8 辽宁石油化工大学学报第27卷 2新 型抽 芯工 作 台工 作 原理

2 .

1 技 术性 能抽芯工 作 台为液 压形式与 机械形式 相 结合 , 最 大抽 芯规格

1 2

0 0 mm*6

0 0

0 mm;

最 大起 重量 为10000kg;

最大抽芯 高度18m;

抽芯工作 台展 开长度8m;

抽 芯工作 台最 大宽度

2 m, 车体 最大 宽度

2 .

5 n l .它 利用 液压 缸作 用力大和机 械装 置 速度 快的特点 , 在抽 取或 送 回管 束时可满足最 大抽拉力 和快速的需要 .

2 .

2 结构与工作原理图1为 换热 器抽 芯高 空作业 车 的示 意图.双 点 划线 为非工 作 状态 , 实线 为工作状态 .抽芯工作台在抽 芯框架 的 下面 , 与框架 一起 沿塔段 上 下移动 , 避免了使用 吊车配合 的弊端 .抽 芯工作 台 的长度 方向是在图 1垂直 纸面 的方 向,在此方 向,工作台分 成3个部 分,中间部 分不动,两边部分 用液压缸折 叠,避开了抽 芯机很 长 的缺点 . 1上塔段;

2 下塔段;

3 抽芯工作台;

4 汽车底盘图1换热器抽芯高 空作 业车结构示意 图抽芯工作 台操 作时的示 意图见图2,先将抽 芯 工作 台沿 主体塔 段滑 道拉 至与塔 台换 热器相 当的位 置,由横 向运动 丝杠 进行 工作 台的对 中微 调,放下两 边折 叠部 分,利用工作 台前 端 的两 个纵向液 压缸 调整工作 台与管 束平 行方向的位 移,同时活 塞杆上安 装 的半月 板与 不 同直 径的换热 器壳体法兰相固连 , 这 些完成 以后 , 就可以进 行抽 芯工作 了.1管 束;

2钢丝绳;

3液压马达;

4燕尾 槽 导轨 ;

5抽芯工作台折叠液压 缸;

6横 向运 动 丝杠 ;

7抽 芯框 架;

8纵粱;

9主液压缸;

1 0揽索图2抽芯工作台示意 图抽芯时,由液压 马达带动卷 扬拖动工 作 台快 速接近换热 器,因抽芯 的初 拉力 较大 , 所 以初始 阶段 由 主液 压缸抽 出管 束,当管 束被抽出1m左右时,切换为卷扬 快速 抽出,抽出适 当的 距离之后 依 次套 上两根缆索 勒住 管束 , 继续 抽 出直 至管束 脱离壳 体,工作台将管 束放 到地面,完成抽 芯工 作 .送 回管 束的动作与 上述 相反 .抽 芯操 作时,塔段和抽 芯框架不动,工人 操作 省力 , 安 全性好 .

3 抽芯工作 台结构 设计设计 包括抽芯 工作台纵 梁设计、液压传 动与传动机构设 计、微调机 构 和其它 零部件 设计 ] .

3 .

1 抽 芯工 作 台纵 梁设 计3.1.1结构 设计 工作台的主体 为两 根纵梁 , 材料选热轧 工字 钢Q2

3 5 A、 型号

1 4 , 每根纵 梁长为8m, 它 们通 过燕 尾形 导轨 装在抽 芯框 架上3.1.2力学 计算 因两根 纵梁 对称 于纵 向 中心 线,所以将 它们 看成 一个 梁,计算得到的应力除以2即 可 .在抽 芯 的过程 中,每一时刻梁 的受 力情 况都是不一 样的,对整 个梁 的受 力进行 分析 , 管 束全部抽 出 且对 称 于纵梁 的中心 , 纵梁与换热器壳 体脱离接 触 时的应 力为最 大 .通过 求取 支反 力、画弯矩 图、确定最大弯 矩、查取材 料 的几何 特性 等一 系列 常规步骤 , 求 出危 险截 面 的最大应 力 .所不 同之 处在 于确定 梁 的许 用应 力时 , 采用了二 级模 糊综合评判方 法确定安全 系数 , 步骤 如下 .

1 )建立 因素 集影响安全系数 取值的主要 模糊因素有 设计 水平 U 、 制造 水平 U : 、 材 质好坏 地、使用条 件U、重要 程度 U 、 制 造成 本U和可靠 性程 度M7,因素集 为U:{ M l , M

2 , M

3 ,

4 , M s , M

6 , M

7 ) .

2 )划分 各因素等 级及确定各因素 等级的隶 属度每一因素 可按 性质和程度 分为5级 , 然 后确 定各因素 等级 的隶 属度 为0~0.5.各 因素的等 级划 分和隶 属度 ( 归一 化值 ) 见表

1 . 3) 建立备择集设安全系数的取值区间为[1.2,2.0],按步 长0.1将此 连续 区 间离散 后得备择 集 ={

1 .

2 ,

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5 ,

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6 ,

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2 .

0 } .

4 ) 进 行一级 模糊 综合 评判 采用 各 因素通用 的 同一 等级 评定隶 属度 作为 行矩 阵:将表 1中所 列各 因素 的隶 属度 的值看 作各 因素各 等级的权 数W,于是得 到第 i 个 因素 维普资讯 http://www.cqvip.com 第1期孙春一. 换 热器抽芯高空作业 车抽芯工作台设计

3 9 W 一(Wl, Wf 2, … , W

5 ) i一1, 2, … ,

7 (

1 ) ,、 , 对第 i 个 因素各个 等级 的模 糊 子集 进行 综 合评 判,得1级模糊 综合 评判集 A 一w ・ R , 分 别将 i 一…

1 ,

2 , … , 7代入,并代入 W 和R的数 值,计算 得1级~ 模糊综 合 评判矩 阵A为:~ f -

0 .

83 0 0.

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5 2

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7 5 0.

8 0

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5 0 0.

8 0

0 0 .6

7 5 表1各因素 的等级划分及隶属度5)进 行 2级 模糊综合 评判近似认为各 因素 的重要程度无明显 差异,则权重集J一(

1 /

7 ,

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7 , ~ ] /

7 , ] /

7 ,

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7 ,

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7 , ] /

7 ) , 对各因素 综合评判后得2级模 糊评判集为B―J ・A一(0.35,0.46,0.56,…

0 .6 4,

0 .6 8,

0 .6 9, 0.

6 5,

0 .

5 7,

0 .

45 ).

6 )安全 系数 的确 定 采用 加权 平均法,即取 以b(忌一1 ,

2 , … , ) 为权 数,n(忌一1 ,

2 , … , P ) 的加权 平 价值 为安 全 系数 n的取 值为 : (

2 ) 计 算得 n 一1 .

6 2 , 按备择集数 据取n一1 .

6 .经 过力 学 计算 , 纵梁 剖 面的最 大应力 小 于许用 应力 , 弯 曲强 度得 到满 足.3.2其它设计液压传 动 与传动 机构设 计包 括液 压缸 和液压 马达的参数计 算、减速装 置设 计等 , 微调 机构 和其它 零 部件 设计包 括横 向对 中微 调运动丝杠设 计、燕尾槽和半 月板设 计、钢丝绳和销钉 的选 择 与校 核等.由于篇 幅所 限,拟另文 介绍 它们 的设计 计算 , 这里 不再 说明.参考文献[1]赵恒华 , 王墅. 高空抽 芯作业车设计[ J ] . 石油化工设备 ,

2 0

0 2 ,

3 1 (

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3 3 ―3

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9 9 ,

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3 ]兰州石油机械研究所.换 热器[ M] . 中册. 北京 : 烃 出版社 ,

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