Устройство для замены трубных пучков теплообменников

Полезная модель относится к нефтегазопереработке, а так же к подъемно-транспортным устройствам и может быть использована для ремонта трубных пучков теплообменников.

Техническим результатом является создание конструкции, обладающей универсальностью, простотой ее сборки, монтажа - демонтажа и безопасностью.

Устройство содержит станину 1, выталкиватель, ложементы 3, силовой узел 4 с гидроцилиндрами 5 и 6. Станина выполнена в виде двух продольных 8 и установленных на них сверху с определенным шагом поперечных балок 9 и имеет две продольные направляющие 10, смонтированные на поперечных балках посредством кронштейнов 11. Опорные поверхности направляющих 14 взаимно ориентированные под углом 90°. Ложементы 3 выполнены в виде ползунов 20, установленных на опорных поверхностях направляющих 14 через антифрикционные накладки 21. Станина 1 смонтирована на телескопических стойках 15, связанных между собой регулируемыми жесткими 16 и гибкими стяжками 17, при этом продольные балки 8, поперечные балки 9 и стойки 15 соединены между собой посредством дугообразных прижимов 18. На верхних продольных жестких стяжках 16 соединяющих телескопические стойки 15 и на опорных кронштейнах 36 смонтирована площадка обслуживания 35.

Предполагаемая полезная модель относится к нефтегазопереработке, а так же к подъемно-транспортным устройствам и может быть использована для извлечения трубных пучков теплообменников в процессе их ремонта с последующей их установкой в обратном порядке в корпуса теплообменников, применяемых в нефтегазовой, химической или энергетической промышленности.

Известны устройства для извлечения трубного пучка теплообменников (см. УДК 66.02 /.08.002.72 Ермаков В.И., Шеин B.C. Ремонт и монтаж химического оборудования. Л., Химия, 1981 стр.203..205, рис.6.2, 6.3), которые содержат направляющую балку и тельферы. Подъем трубных пучков в этих устройствах осуществляется тельфером, а перемещение, либо полиспастом, либо передвижением монорельса.

Для использования этих устройств необходимы подвесные силовые конструкции, которых может не быть в тех помещениях, где установлены теплообменники. Кроме того, процесс извлечения пучков с помощью этих устройств по нашему мнению не безопасен.

Известен так же гидравлический экстрактор трубных пучков (см. прилагаемый проспект фирмы «PEINEMANN», каталог на сайте фирмы «PEINEMANN» www.peinemann.ru., книгу В.Л.Коган, И.Г.Богородский, Д.В.Штуркин, И.И.Богородский «Ремонт кожухотрубчатых теплообменников» - 2009 г.), который содержит несущую раму с упором, моторный отсек с приводом и насосом, гидравлическую тележку, две проушины для крепления тяговых строп, тяговый механизм, два передних зажима с гидроцилиндрами, основание с четырьмя подвижными опорами, две «V»-образных тележки, раму подвески и зубчатые направляющие для гидравлической тележки. Этот экстрактор поднимается, устанавливается на место и перемещается с извлеченным трубным пучком подъемным краном. Использование этого экстрактора предполагается в помещениях, где имеется силовой пол и достаточное свободное пространство перед теплообменником и сверху от него для установки и работы крана, а так же для погрузки экстрактора с пучком на транспортную платформу.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому устройству является устройство для замены трубных пучков теплообменников (патент RU 2160179 С2, 1998.10.19). Это устройство содержит станину, выталкиватель, тележки-ложементы, силовой узел с гидростанцией, причем силовой узел выполнен в виде жесткого каркаса с неподвижной стрелой и установлен на станине с возможностью продольного перемещения, гидроцилиндр, к штоку которого шарнирно присоединен съемник, причем к проушине со стороны дна шарнирно присоединен рычаг, верхний конец которого шарнирно соединен с неподвижной стрелой, а рычаг в местах шарнирного соединения с проушиной гидроцилиндра и неподвижной стрелой имеет продольные прорези, обеспечивающие нормированное продольное перемещение и качение относительно последних, нижний конец скошен под угол 43-45°. Станина устройства имеет упорные штанги, установленные через определенный шаг, для цикличной фиксации силового узла посредством рычага, лотки, выполненные в виде двутавра, для установки и фиксации корпуса теплообменника. Съемник устройства выполнен в виде траверсы из двух швеллеров, сверху и снизу соединенных пластинами, в сквозных отверстиях которых установлены шпильки с сухарями для захвата фланца трубного пучка, муфтами и гайками.

Использование этого устройства так же предполагается в помещениях, где имеется силовой пол и достаточное свободное пространство перед теплообменником и сверху над ним для установки и работы крана, так как в этом устройстве согласно описанию работы перед извлечением трубного пучка корпус теплообменника с трубным пучком устанавливается на станину устройства краном. Извлекать трубный пучок теплообменника на месте его установки данным устройством не представляется возможным.

Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является извлечение трубных пучков (весом примерно 14 тонн) спаренных теплообменников и перемещение их от корпуса теплообменника на расстояние (приблизительно 1 метр.) достаточное для проведения осмотра трубного пучка, его чистки и ремонта, путем замены труб без транспортировки пучка на специализированное ремонтное предприятие, в условиях, когда теплообменники установлены высоко от пола на разных высотах и в помещениях с плотной компоновкой технологического оборудования и где отсутствуют силовой пол и подвесные силовые конструкции для установки или подвески грузоподъемных механизмов необходимой грузоподъемности, а так же отсутствует свободное пространство перед теплообменником и сверху от него для установки и работы крана.

Техническим результатом является создание конструкции, обладающей универсальностью, простотой ее сборки, монтажа - демонтажа и безопасностью.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для замены трубных пучков, содержащем станину, выталкиватель, ложементы, силовой узел с гидроцилиндром, выполненный в виде жесткого каркаса с возможностью продольного перемещения и цикличной фиксацией узла на станине, последняя выполнена в виде двух продольных балок и установленных на них сверху с определенным шагом поперечных балок таврового сечения. Станина имеет две продольные направляющие, смонтированные на поперечных балках посредством кронштейнов. Направляющие снабжены торцевыми упорами с возможностью их соединения с торцом корпуса теплообменника с помощью болтов или шпилек, причем опорные поверхности направляющих взаимно ориентированы под углом примерно 90°. Кроме этого, станина смонтирована на телескопических стойках, связанных между собой регулируемыми жесткими и гибкими стяжками, при этом продольные, поперечные балки и стойки соединены между собой посредством дугообразных прижимов и болтов для придания универсальности и необходимой жесткости конструкции. Ложементы устройства выполнены в виде ползунов, установленных на опорных поверхностях направляющих через антифрикционные накладки при этом, ползуны снабжены регулируемыми по высоте резьбовыми упорами с возможностью их контакта с трубными досками (фланцами) и перегородками пучка теплообменника посредством фиксирующих элементов, например, в форме вилок. На опорных поверхностях направляющих устройства выполнены с определенным шагом, обусловленным техническими характеристиками гидроцилиндров, резьбовые гнезда, при этом силовой узел смонтирован на направляющих с возможностью его цикличной фиксации на них посредством переустанавливаемых в гнезда резьбовых фиксаторов, кроме этого в силовой узел дополнительно введен второй гидроцилиндр для придания конструкции универсальности и компактности, причем штоки обоих гидроцилиндров выполнены с возможностью шарнирного соединения с присоединительными кронштейнами смонтированными на торцевой поверхности трубной доски (фланце) пучка теплообменника. Для разгрузки продольных балок и направляющих выталкиватель устройства выполнен в виде двух съемных винтовых домкратов, временно монтируемых на присоединительных кронштейнах. Продольные балки и направляющие устройства выполнены составными по длине, при этом части балок связаны между собой посредством боковых накладок, а части направляющих - кронштейнами, фиксирующими направляющие на поперечных балках. Телескопические стойки устройства позволяют установить станину на необходимую для каждой секции теплообменника высоту, и выполнены виде труб, имеющих в верхней части приварные опорные площадки, а в нижней резьбовые втулки, в которых установлены винтовые упоры, которые в свою очередь нижней торцевой частью контактируют с опорными башмаками через антифрикционные прокладки.

Все вышеперечисленное придает универсальность конструкции и позволяет просто и легко монтировать устройство перед различными теплообменниками размещенными на разных высотах от пола и в помещениях с плотной компоновкой технологического оборудования. Кроме того, для повышения безопасности при выполнении ремонтных работ в устройство дополнительно введена площадка обслуживания, снабженная лестницей и ограничительными перилами, монтируемая на верхних продольных жестких стяжках соединяющих телескопические стойки и на опорных кронштейнах, установленных в верхней части телескопических стоек с внешней стороны.

При этом масса каждого элемента устройства выполнены с учетом возможности их переноса и подъема на высоту двумя-тремя рабочими с использованием только подручных такелажных средств (носилок, капроновых канатов, блоков, крюков и т.д.)

Такое конструктивное выполнение устройства для замены трубных пучков позволяет производить его сборку и монтаж без использования грузоподъемных устройств непосредственно перед теплообменником, а так же производить циклично извлечение пучка из корпуса, его осмотр, чистку и при необходимости проводить ремонт пучка путем замены отдельных труб или всех труб при минимальных затратах.

Заявленная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства для извлечения трубного пучка из нижнего спаренного теплообменника, а на фиг.2 показан общий вид устройства для извлечения трубного пучка из верхнего спаренного теплообменника. На фиг.311 показаны элементы устройства.

Устройство для замены трубных пучков теплообменников содержит станину 1, временно устанавливаемый выталкиватель (см. фиг.11), ложементы 3, силовой узел 4 выполненный в виде жесткого каркаса 7 с гидроцилиндрами 5 и 6. Станина 1 выполнена в виде двух продольных 8 и установленных на них сверху с определенным шагом поперечных балок 9 таврового сечения. Станина 1 имеет две продольные направляющие 10, смонтированные на поперечных балках 9 посредством кронштейнов 11. Направляющие 10 снабжены торцевыми упорами 12 с возможностью их соединения с торцем корпуса теплообменника с помощью болтов или шпилек 13, причем опорные поверхности 14 направляющих 10 взаимно ориентированы под углом 90°. Кроме этого, станина 1 смонтирована на телескопических стойках 15 (коротких для монтажа устройства перед нижним теплообменником и длинных для монтажа перед верхним теплообменником) связанных между собой регулируемыми жесткими 16 и гибкими 17 стяжками. Продольные балки 8, поперечные балки 9 и стойки 15 соединены между собой посредством дугообразных прижимов 18 и болтов 19. Ложементы 3 устройства выполнены в виде ползунов 20, установленных на опорных поверхностях направляющих 14 через антифрикционные накладки 21 выполненные, например, из фторопласта. При этом, ползуны 20 снабжены регулируемыми по высоте резьбовыми упорами 22 с возможностью их контакта с трубными досками (фланцами) и перегородками пучка теплообменника посредством фиксирующих элементов 23, например, в форме вилок. На опорных поверхностях направляющих 14 устройства выполнены с определенным шагом резьбовые гнезда 24, при этом силовой узел 4 смонтирован на направляющих 10 с возможностью его цикличной фиксации на них посредством переустанавливаемых в гнезда резьбовых фиксаторов 25. Кроме этого, штоки обоих гидроцилиндров 5 и 6 силового узла 4 выполнены с возможностью их шарнирного соединения с присоединительными кронштейнами 26 смонтированными на торцевой поверхности трубной доски (фланце) пучка теплообменника. Выталкиватель устройства (см. фиг.11), выполнен в виде, по крайней мере, двух съемных винтовых домкратов 27 временно монтируемых на присоединительных кронштейнах 26. Продольные балки 8 и направляющие 10 устройства выполнены составными по длине, при этом части балок связаны между собой посредством боковых накладок 28, а части направляющих 10 - кронштейнами 11, фиксирующими направляющие 10 на поперечных балках 9. Телескопические стойки 15 устройства выполнены виде отрезков трубы 29, имеющих в верхней части приварные опорные площадки 30, а в нижней резьбовые втулки 31 в которых установлены винтовые упоры 32, которые в свою очередь, своей нижней торцевой частью контактируют с башмаками 33 через антифрикционные прокладки 34. Кроме того, в устройство дополнительно введена площадка обслуживания 35, монтируемая на верхних продольных жестких стяжках 16 соединяющих телескопические стойки 15 и на опорных кронштейнах 36, установленных в верхней части телескопических стоек 15 с внешней стороны, при этом площадка снабжена лестницей 37 и ограничительными перилами 38.

Порядок монтажа и работы устройства следующий.

Предварительно снимается крышка теплообменника со стороны, где будет производиться извлечение трубного пучка. Затем собирается устройство для замены трубных пучков с одновременным его монтажом перед ремонтируемой секцией теплообменника (нижней или верхней).

Процесс сборки и монтажа устройства начинается с установки телескопических стоек 15, для чего производится предварительная разметка точек установки их на полу с учетом конструкции пола (силового каркаса, ступеней, углублений, выступов и т.д.) и имеющихся коммуникаций в ремонтной зоне (трубопроводов, кабелей, КИП, панелей электро-газо-автоматики и т.д.). Далее в намеченные точки устанавливаются опорные башмаки 33, на которые устанавливаются винтовые упоры 32 с навернутыми на них резьбовыми втулками 31 через антифрикционные прокладки 34. При этом обеспечивается примерное расположение резьбовых втулок 31 в одной горизонтальной плоскости. Затем последовательно, как, например, при установке строительных лесов, производится установка труб 29 на резьбовые втулки 31 с одновременной установкой между ними регулируемых жестких стяжек 16 и гибких стяжек 17, а так же производится установка с внешней стороны телескопических стоек 15 опорных кронштейнов 36 и сборка на них и на верхних продольных жестких стяжках 16 площадки обслуживания 35 с установкой лестницы 37 и ограничительных перил 38. После установки всех телескопических стоек 15 и площадки обслуживания 35 производится по предварительной разметке нивелировка опорных площадок 30 вращением винтовых упоров 32.

Далее на опорных площадках 30 производится сборка станины 1. Для чего сначала устанавливаются и крепятся на опорных площадках 30 с помощью дугообразных прижимов 18 и болтов 19 продольные балки таврового сечения 8, состоящие из отдельных частей и соединяемые по длине боковыми накладками 28. Затем на продольные балки 8 устанавливаются и крепятся с помощью дугообразных прижимов 18 и болтов 19 с определенным шагом поперечные балки 9. Далее на балках 9 устанавливаются кронштейны 11, и затем направляющие 10, которые выполнены из отдельных частей и соединяются по длине кронштейнами 11. После сборки опорные поверхности 14 направляющих 10 взаимно ориентированы под углом примерно 90°. Упоры 12 направляющих 10 соединяются с помощью болтов или шпилек 13 с торцом корпуса теплообменника.

На направляющие 10 устанавливаются ложементы 3 и силовой узел 4 с гидроцилиндрами 5 и 6.

На торцевой поверхности трубной доски (фланце) пучка теплообменника устанавливаются (привариваются) присоединительные кронштейны 26 с возможностью монтажа на них двух съемных винтовых домкратов 27 или их шарнирного соединения со штоками обоих гидроцилиндров 6.

Гидроцилиндры 5 и 6 соединяются посредством резино-металлических рукавов с приводной гидростанцией, размещенной на некотором удалении от устройства (на рисунках не показано).

Процесс замены трубных пучков следующий:

В присоединительные кронштейны 26 устанавливаются два съемных винтовых домкрата 27 и с помощью их производится расшатывание (раскачивание) и отрыв трубной доски (фланца) от корпуса теплообменника, а затем отвод трубного пучка на расстояние достаточное для установки первого ложемента 3 (50100 мм).

Затем производится удаление винтовых домкратов 27, подвод вручную силового узла 4 к трубной доске (фланцу), шарнирное соединение штоков, предварительно выдвинутых из гидроцилиндров, с кронштейнами 26 и фиксация силового узла 4 на направляющих 10 резьбовыми фиксаторами 25. После этого, приводной гидростанцией производиться втягивание штоков в гидроцилиндры 5, 6 и, соответственно, пошаговое извлечение трубного пучка из корпуса теплообменника.

После полного втягивания штоков производится съем фиксаторов 25 и приводной гидростанцией производиться выдвижение штоков из гидроцилиндров 5 и 6, при этом силовой узел 4 перемещается по направляющим 10.

Далее повторно производится фиксация силового узла на направляющих 10 фиксаторами 25 и повторяется процесс перемещения пучка теплообменника. По мере извлечения трубного пучка из корпуса теплообменника под промежуточные перегородки пучка устанавливаются ложементы 3, содержащие ползуны 20 с антифрикционными накладками 21, резьбовые упоры 22 и фиксирующие элементы 23, обеспечивающие подвешивание пучка и плавное его перемещение по направляющим. И таким образом, циклично, производится полное вытягивание трубного пучка из корпуса теплообменника.

После осмотра, чистки и ремонта пучка теплообменника производится в обратной последовательности перемещение трубного пучка в корпус теплообменника.

Таким образом, конструкция предлагаемого устройство позволяет использовать его для ремонта теплообменников на месте их установки не зависимо от их исполнений и условий размещения, путем замены отдельных труб пучка или всех труб без транспортировки пучка на специализированное ремонтное предприятие при минимальных затратах.

1. Устройство для замены трубных пучков теплообменников, содержащее станину, выталкиватель, ложементы, силовой узел с гидроцилиндром, выполненный в виде жесткого каркаса с возможностью продольного перемещения и цикличной фиксации узла на станине, отличающееся тем, что станина выполнена в виде двух продольных балок и установленных на них сверху с определенным шагом поперечных балок таврового сечения и имеет две продольные направляющие, смонтированные на поперечных балках посредством кронштейнов и снабженные торцевыми упорами с возможностью их соединения с торцом корпуса теплообменника посредством болтов или шпилек, причем опорные поверхности направляющих взаимно ориентированы под углом, например, 90°, а станина смонтирована на телескопических стойках, связанных между собой регулируемыми жесткими и гибкими стяжками, при этом продольные, поперечные балки и стойки соединены между собой посредством дугообразных прижимов и болтов, а ложементы выполнены в виде ползунов, установленных на опорных поверхностях направляющих через антифрикционные накладки и снабжены регулируемыми резьбовыми упорами с возможностью их контакта с трубными досками (фланцами) и перегородками пучка теплообменника посредством фиксирующих элементов, выполненных, например, в форме вилок.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на опорных поверхностях направляющих выполнены с определенным шагом резьбовые гнезда, при этом силовой узел смонтирован на направляющих с возможностью его цикличной фиксации на них посредством переустанавливаемых в гнезда резьбовых фиксаторов, кроме этого, в силовой узел дополнительно введен второй гидроцилиндр, причем штоки обоих гидроцилиндров выполнены с возможностью шарнирного соединения с присоединительными кронштейнами, смонтированными на торцевой поверхности трубной доски (фланце) пучка теплообменника.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выталкиватель выполнен в виде, по крайней мере, двух съемных винтовых домкратов, монтируемых на присоединительных кронштейнах.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что продольные балки и направляющие выполнены составными по длине, при этом части балок связаны между собой посредством боковых накладок, а части направляющих - кронштейнами, фиксирующими направляющие на поперечных балках.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что телескопические стойки выполнены виде труб, имеющих в верхней части приварные опорные площадки, а в нижней резьбовые втулки, в которых установлены винтовые упоры, которые, в свою очередь, нижней торцевой частью контактируют с опорными башмаками через антифрикционные прокладки.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него дополнительно введена площадка обслуживания, снабженная лестницей и ограничительными перилами, монтируемая на верхних продольных жестких стяжках, соединяющих телескопические стойки, и на опорных кронштейнах, установленных в верхней части телескопических стоек с внешней стороны.