Монтаж теплообменной аппаратуры

Монтаж таких теплообменников зависит только от веса и пространственного распо­ложения.

Вес и размеры выпускаемых в настоящее время теплообменников позволяют транспортировать их к месту мон­тажа полностью в собранном на заводе-изготовителе виде. Для транспортирования используют железнодорожные платформы, трейлеры, автомашины, сани и др.

Теплообменники устанавливают в соответствии с проектом го­ризонтально или вертикально на различных отметках.

Опорной конструкцией для них могут служить: фундаменты в виде двух бетонных или железобетонных столбов с анкерными болтами (при низком горизонтальном расположении) и балки высотных метал­локонструкций (при вертикальном расположении и горизонтальном расположении на больших высотах).

К корпусу аппарата привариваются две опоры, расстояние между которыми соответствует нормалям. Для установки теплообменника на уже существующий фундамент расстояние ме­жду опорами можно изменять в небольших пределах. Между кор­пусом и опорами аппарата должны помещаться подкладки из ли­стовой стали, предотвращающие вмятины на корпусе. К корпусу вертикально расположенных теплообменников вместо опор при­варивают лапы с ребрами жесткости.

В подавляющем большинстве случаев теплообменники уста­навливают в проектное положение с помощью самоходных кранов. Если в конкретных условиях подъема грузоподъемность кранов не­достаточна, практикуется установка теплообменников с помощью двух кранов, работающих строго согласованно.

Теплообменники, размещаемые в два яруса и больше, целесо­образно поднимать крупными блоками из нескольких аппаратов после их взаимной трубопроводной обвязки. При подъеме блок обвя­занных теплообменников заключают в решетчатый жесткий кон­тейнер, за который и производят строповку.

Рисунок – Способы монтажа теплообменных аппаратов

а – с помощью двух кранов; б – трубоукладчиком;

в – блока теплообменников краном; г – вертикальных теплообменников монобалкой;

I – опора горизонтальных теплообменников;

II – опора вертикальных теплообменников.

К трубопроводной обвязке приступают после окончательной проверки положения корпуса и закрепления болтов, соединяющих его опоры или лапы с постаментом. Положение теплообменника выверяют уровнем или отвесом, подкладывая, если это необхо­димо, под опорные плоскости стальные планки.

При выверке теплообменных аппаратов отклонения от проектных осей и отметок, а также по горизонтали и вертикали составляют:

главных осей аппарата в плане	±10 мм
оси вертикального аппарата от вертикальности	3 мм на 1м, но не более 35 мм
горизонтального аппарата от горизонтальности или заданного положения (уклона)	0,3 мм на 1м

При горизонтальном расположении теплообменников темпера­турные деформации корпуса между опорами могут достигать не­скольких миллиметров, поэтому одна из опор должна быть по­движной. Неподвижная опора, обычно устанавливаемая со стороны неподвижной трубной решетки, закрепляется намертво; гайки болтов подвижной опоры, имеющей овальные вырезы, не затяги­ваются на 1 – 1,5 мм, но фиксируются контргайками. Зазор между болтами и овальными вырезами должен располагаться в сторону возможного удлинения теплообменника. Поверхности скольжения зачищаются так, чтобы исключить защемление.

Монтируемые теплообменники должны быть опрессованы на пробное давление на заводе-изготовителе, поэтому на монтажной площадке их в одиночку не опрессовывают, ограничиваясь про­веркой общей системы теплообмена вместе с трубопроводной об­вязкой после завершения монтажных работ.

§ 2.1 Ремонт колонных аппаратов

Основным видом износа колонных аппаратов является забивка и коррозия ее элементов. Корпуса и внутренние устройства колонных аппаратов изнашиваются в результате коррозионного, эрозионного и термического воздействия среды.

Колонные аппараты ремонтируют при планово-предупредительных ремонтах технологической установки.

Подготовка колонных аппаратов к ремонту заключается в следующем. Доводят давление в колонне до атмосфер­ного, удаляют из аппарата рабочую среду, после чего его пропа­ривают водяным паром, который вытесняет оставшиеся в колонне пары и газы. После пропарки колонну промывают водой. В неко­торых случаях пропарку и промывку чередуют несколько раз.

Промывка колонн водой способствует также более быстрому их остыванию. Нельзя приступать к ремонтным работам, если температура промывной воды превышает 50° С.

Пропаренную и промытую колонну отсоединяют от всех аппа­ратов и коммуникаций глухими заглушками, устанавливаемыми во фланцевых соединениях штуцеров. Установку каждой заглушки и последующее ее снятие регистрируют в специальном журнале.

Ремонт аппарата начинается со вскрытия, которое следует производить, строго соблюдая следующие прави­ла. Вначале открывают верхний люк, причем перед этим в аппа­рат в течение некоторого времени подают водяной пар, чтобы из­бежать возможного подсоса воздуха, в результате которого может образоваться взрывоопасная смесь. Далее последовательно (свер­ху вниз) открывают остальные люки. Категорически запрещается одновременно открывать верхний и нижний люки. Нельзя также открывать сначала нижний, а затем верхний люк, так как за счет разности температур происходит сильный приток воздуха в ко­лонну, что может привести к образованию взрывоопасной смеси.

После открывания люков колонна некоторое время проветри­вается в результате естественной конвекции воздуха. После окончания проветривания нужно провести анализ проб воздуха, взятых из колонны на разных высотных отметках.

К работам внутри колонны разрешается приступать только тогда, когда анализ покажет, что концентрация вредных газов и паров в ней не превышает предельно допустимых санитар­ных норм.

Корпус колонны и ее внутренние устройства подвергают тщательному осмотру.

Тарелки разбирают внутри колонны, выносятся через люки на обслуживающие площадки и транспортируются для чистки и ремонта.

Спуск секций тарелок производится установленной в верхней части колонны поворотной кран-укосиной нужной грузоподъем­ности.

Рисунок – Кран-укосина на корпусе аппа­рата

1 – кронштейн; 2 – стойка; 3 – блок; 4 – ролик.

Ремонт тарелок связан в основном с их очисткой и заменой изношенных элементов.

При чистке тарелок пользуются лопаточками, скребками, пневматическими отбойными молотками.

После чистки производят замену части колпачков. Детали колпачков изготавливают заново и собираются. Наиболее ответственной операцией является приварка шпильки к корпусу колпачка, так как при несоосности этих деталей правильная установка колпачка оказывается невозможной. Соосность деталей обеспечивается специальной оправкой, которая позволяет также изменять высоту шпильки путем ее частичного разгибания при затяжке гайки.

Рисунок – Приварка шпильки к корпусу кол­пачка

1 – гайка; 2 – оправка; 3 – шпилька; 4 – кор­пус колпачка

После ремонта тарелки проверяют на барботаж и монтируют в корпус.

Ремонт корпуса колонных аппаратов проводят в зависимости от выявленных дефектов. Дефекты корпуса выявляют путем визуального осмотра и ультразвуковой дефектоскопии.

Неплотные сварные швы выру­бают, зачищают и заваривают соответствующим электродом.

Изношенные штуцера и люки вырезают и заменяют новыми с обязательной установкой укрепляющих колец.

Наиболее изношенные участки корпуса колонны вырезают, а на их место ставят новый участок, заранее свальцованный по радиусу колонны. Сварку производят встык. Вырезание больших участков корпуса может привести к ослаблению сечения и нару­шению устойчивости. Поэтому до вырезания дефектного участка его укрепляют стойками, устанавливаемыми внутри или снаружи. Число и сечение стоек, размеры опорных лап рассчитывают, исходя из условия равенства их сопротивлений сопротивлению вырезанного сечения. С помощью таких стоек можно заменить весь поврежденный пояс колонны несколькими частями.

Рисунок – Усиление колонны в местах вырезаемых поясов

а – внутренними стойками; б – наружными стойками; в – схема крепления стойки;

1 – лапа; 2 – стойка.

Ремонт колонны заканчивается ее испытанием. При гидра­влическом испытании колонна заполняется водой при открытой воздушке, устанавливаемой на верху колонны. Появление воды в воздушке свидетельствует о заполнении колонны. После закрытия воздушки давление в колонне медленно повышается до контрольной величины. При этом давлении аппарат выдержи­вается 5 мин, затем давление снижается до рабочего значения, при котором осуществляется обстукивание сварных швов молотком и осмотр корпуса колонны. При проведении пневматического испытания обстукивание сварных швов не допускается.

§ 2.2 Монтаж колонных аппаратов

Под колонным аппаратом понимают вертикально расположен­ный аппарат, у которого высота значительно больше его попереч­ного размера. Колонные аппараты, как правило, устанавливают на открытой площадке на разных отметках от земли (на фундаментах, желе­зобетонных постаментах, металлических этажерках).

Колонные аппараты поставляются на монтажную пло­щадку в максимально готовом виде. Если перевозка полностью собранного аппарата не представляется возможной, он постав­ляется максимально крупными блоками или отдельными деталя­ми. Во всех случаях завод-изготовитель до отправки на монтаж­ный участок должен произвести контрольную сборку аппарата, нанести на все сопряжения сборочные оси и контрольные риски.

В зависимости от грузоподъемности имеющихся подъемных приспособлений на монтажной площадке производят сборку аппа­рата из деталей и блоков или укрупнение блоков.

Если аппарат можно поднять на фундамент полностью в собранном виде, то после сборки в горизонтальном положении к нему приваривают все обслуживающие металлоконструкции (площадки, лестницы, лестничные клетки), устанавливают запорную арматуру и трубопроводную обвязку и наносят теплоизоляцию. Затем после опрессовки и спуска из него опрессовочной жидкости, поднимают на фундамент.

При подъ­еме отдельных блоков в зависимости от выбранного способа мон­тажа разрабатывают конкретную технологию производства ра­бот, предусматривающую максимальное снижение объема работ, проводимых на высоких отметках.

Монтаж способом наращивания.Монтаж ведут с нижней ча­сти аппарата, последовательно наращивая отдельные царги. Монтаж ведут башенным и гусеничным кранами.

Способ наращивания применяют при монтаже колонных аппаратов укрупненными блоками. Укрупненную сборку от­дельных царг в блоки выполняют гусеничным краном. Блоки, собирают в зоне максимальной грузоподъемности башенного крана по несколько царг в блоке. Перед установкой в каждом блоке верхней царги привари­вают кронштейны для мостков, с которых соединяют блоки между собой.

Рисунок – Монтаж колонного аппарата способом наращивания

1 – башенный кран; 2 – гусеничный кран; 3 – фундамент;

4 – нижний блок в процессе установки; 5 – средний блок в процессе сборки;

6 – царги верхнего блока

Недостатком способа наращивания является то, что во время монтаж приходится вести работы на разной высоте, что усложняет сборку, увеличивает срок и стоимость монтажа.

Монтаж способом подращивания. Монтаж ведут на одной высоте, при нем не требуется установка лесов, но необходимы механизмы, грузоподъемность которых не меньше массы аппа­рата. Монтаж ведут порталом.

Портал может быть неподвижным (если монтаж ведут отдельными царгами) или качающимся (если монтаж ведут укрупненными блоками).

Рисунок – Монтаж колонного аппарата способом подращивания

А – отдельными царгами неподвижным порталом;

Б – блоками с помощью качающегося портала;

1 – неподвижный портал; 2 – царга; 3 – трактор; 4 – монтируемый аппарат;

5 – качающийся портал; 6 – гусеничный кран; 7 – нижний укрупненный блок;

8 – средний укрупненный блок; 9 – верхний укрупненный блок

При работе с неподвижным порталом монтаж ведут начинай с верхней части аппарата, которую затаскивают на фундамент трактором или лебедкой, затем поднимают на высоту, достаточную для установки под ней следующей части, стыкуют и соединяют их, поднимают на необходимую высоту и т. д. до окончания сборки всего аппарата.

При работе с качающимся порталом царги пред­варительно собирают гусеничным краном в блоки. Блоки распо­лагают так:

- нижний – на фундаменте;

- средний – слева от фундамента;

- верхний – справа от фундамента.

Затем портал наклоняют вправо; стропят его верхний блок, поднимают и, наклонив портал влево, переносят и устанавливают его на средний блок, соединяют и уже оба блока переносят и стыкуют с нижним блоком.

При изменении положения портала необходимо следить за натяжением всех вант, не допуская излишней слабины, особен­но при переходе портала через нейтральное положение, иначе возможен рывок, который может вызвать аварию.

Монтаж способом поворота вокруг оси шарнира.Монтаж ведут с помощью мачты, портала, стрелового крана и другого оборудования.

Рисунок – Монтаж колонного аппарата способом поворота вокруг оси шарнира

А – конструкция шарнира; Б – схема подъема; В – заводка анкерных болтов;

1 – ан­керный болт; 2 – колодец; 3 – лапы аппарата.

Потребная грузоподъемность механизмов может быть мень­ше массы аппарата, особенно если центр тяжести аппарата рас­положен близко к основанию.

На фундаменте крепят анкерными болтами специальный шарнир, на который укладывают и приваривают нижнюю часть аппарата, собранного в горизонтальном положении.

Затем устанавливают мачту на таком расстоянии от проектной оси аппарата, чтобы блоки полиспастов не сошлись в мо­мент установки аппарата в вертикальном положении минимум на 1,5 – 2 м.

При переходе центра тяжести аппарата через ось шарнира аппарат начинает самопроизвольно опускаться под действием силы тяжести. Чтобы предотвратить это, устанавливают поддер­живающую лебедку.

При установке аппарата на фундамент этим способом не следует заливать анкерные болты до его установки, так как по­пасть на них отверстиями лап почти невозможно.

Монтаж подъемом за верх с подтаскиванием нижней части.Монтаж выполняют неподвижным порталом и гусеничным трактором или лебедкой.

Рисунок – Монтаж колонного аппарата подъемом за верх

с подтаски­ванием нижней части

1 – монтируемый аппарат; 2 – неподвижный портал; 3 – фундамент; 4 – сани;

5 – трос от саней к лебедке; 6 – лебедка; 7 – трактор; 8 – полиспаст.

Аппарат собирают в горизон­тальном положении. Верхняя часть его находится на фундаменте, а нижняя укреплена на санях, но так, чтобы аппарат при подъеме мог поворачиваться вокруг узла крепления. Ап­парат стропят за верхнюю часть и начинают поднимать, одновременно подтаскивая сани. При этом следят, чтобы полиспаст находился в вертикальном положении. Когда сани прибли­зятся к фундаменту, их отвязывают, поднимают аппарат над фундаментом, совмещают отверстия в лапах с анкерными бол­тами и устанавливают на фундамент.

Монтаж способом подъема в горизонтальной плоскости с по­следующим поворотом.Монтаж ведут мачтой, высота которой может быть на 10 – 15 % меньше высоты аппарата. Колонну со­бирают в горизонтальном положении непосредственно на фун­даменте, стропят ее за ложные штуцера, приваренные на 40 – 50 см выше центра тяжести, а со стороны верхней части крепят трос уравновешивающей лебедки.

При подъеме уравновешивающая лебедка удерживает ко­лонну в горизонтальном положении. Колонну поднимают на вы­соту, большую на 1,5 – 2 м, чем расстояние от места строповки до основания, переводят ее в вертикальное положение и опус­кают на фундамент.

Рисунок – Монтаж колонного аппарата способом подъема в горизон­тальной

плоскости с последующим поворотом

А – схема подъема; Б – схема строповки

1 – внешняя ванта; 2 – внутренняя ванта; ЦТ – центр тяжести

Монтаж способом выжимания. Монтаж ведут специальным подъемником, изобретенным инженерами М. И. Васильевым и Е. В. Грузиновым.

Рисунок – Монтаж колонного аппарата способом выжимания

1 – тележка; 2 – полиспаст; 3 – лебедка; 4 – направляющие рельсы; 5 – короткая опора;

6 – длинная опора; 7 – шарнир; 8 – колонна; 9 – фундамент; 10 – тормозная система;

а – первоначальное положение аппарата;

б – выжимание аппарата корот­кой опорой;

в – выжимание аппарата длинной опорой.

На фундаменте крепят анкерными болтами специальный шарнир, на который укладывают и приваривают нижнюю часть колонны, собранной в горизонтальном положении. При­мерно к середине колонны крепят один конец сдвоенной опоры подъемника, второй конец сое­динен с тележками, установ­ленными на рельсах. Тележ­ки с помощью канатов соеди­нены с лебедками. При натя­жении канатов тележки дви­жутся, подтягивая дальний ко­нец опоры. При этом опора подъемника идет вверх, выжи­мая аппарат до установки его в вертикальное положение. Сначала работает одна тележ­ка с короткой штангой, она стоит к горизонту круче и под­тягивать ее легче. После того как она встанет вертикально, начинает работать более длин­ная опора, которая в этот мо­мент уже значительно подня­лась. Распределение сил в тре­угольнике «аппарат – рамная опора – канаты» таково, что на канаты приходится нагруз­ка всего 0,75 массы колонны, что позволяет применять стан­дартные канаты при большой массе колонны. Самое большое напряжение канаты испытыва­ют в начальный момент, когда поднимаемый аппарат лежит на земле, затем нагрузка посте­пенно снижается до нуля. Этот способ обеспечивает безопас­ность, позволяет выполнять работы в естественных условиях. Сборку подъемного устройства можно выполнить за несколько часов, а подъемник легко изготовить на монтажной площадке.

§ 2.3 Монтаж внутренних устройств колонных аппаратов

Монтаж насадок.Если по условиям работы аппарата насадка может лежать беспорядочно, ее загружают следующим образом. Аппарат наполняют водой до верхнего люка. Насадка (кольца Рашига, Палля и т.д.), поднятая на верхнюю площадку с помощью какого-либо такелажного устройства, высыпается из корзин или мешков в воду. По мере наполнения колонн излишняя часть воды спускается через нижний штуцер колонны.

Монтаж тарелок.Монтаж тарелок сводится главным образом к установке их в строго горизонтальное положение.

До начала установки тарелок необходимо проверить вертикаль­ность корпуса колонны.

В процессе монтажа тарелки должны быть проверены на соответ­ствие ее деталей конструктивным чертежам, отсутствие поврежде­ний, герметичность установки тарелки в корпусе колонны и пра­вильность установки деталей и тарелки в целом.

Собирают и устанавливают тарелки в колонну на заводе-изгото­вителе. Однако в отдельных случаях установить тарелки до монта­жа колонны нельзя, так как нужно проверить правильность уста­новки на барботаж. Это бывает при необходимости особо четкой ректификации или по другим технологическим требованиям. В этом случае при монтаже тарелок испытывают каждую установленную тарелку, начиная с нижней.

До начала установки тарелок колонну окончательно выверяют, закрепляют и испытывают гидравлическим способом, а также устанавливают обслуживающие площадки и лестницы. Детали таре­лок подают на площадку само­ходным краном или краном-уко­синой.

Порядок сборки таре­лок с туннельными кол­пачками.

Монтаж тарелок на­чинают с установки опорных угольников.

Рисунок – Установка опорных угольни­ков и полужелобов

1 – опорные угольники, 2 – полужелоб.

Проверяют установку уголь­ников уровнем, устанавливаемым на линейке. В пазы опорных угольников помещают полужело­ба, которые прихватывают электросваркой к глухим сегментам. Гребенка укрепляется к сливной перегородкетак, чтобы ее верхняя плоскость была горизонтальна и находилась на расстоянии 135 ммот верхней плос­кости опорного угольника. После приварки опорных угольников и полужелобов монтируют же­лоба и колпачки. Перед уста­новкой желобов в пазы опор­ных угольников для уплотне­ния укладывают набивочный материал. Правильность уста­новки желобов проверяют уровнем. Желоба крепят попарно с установкой специальных прижимных шайб. Колпачки крепят шпилькамитак, чтобы расстояние между верхом колпачка и опорным угольникомбыло равно 178 мм.

Рисунок – Установка переливной гребен­ки

1 – гребенка, 2 – шпилька, 3 – колпачок, 4 – желоб,

5 –опорный угольник, 6 – сливная перегородка

Рисунок – Проверка установки желобов

1 – желоба, 2 – рейка, 3 – шпилька, 4 – уровень, 5 – полужелоб, 6 – опорный угольник.

Горизонтальность установ­ки колпачков проверяют уров­неми линейкой.

Рисунок – Проверка горизонталь­ности колпачков

1 – линейка, 2 – уровень

Окончательно правильность установки колпачков контролируют при испытании на барботаж. Порядок испытания тарелок на барботаж следующий:

1) закрывают люки на той части колонны, которая находится ниже испытываемой тарелки;

2) тарелка заливается водой;

3) снизу колонны подается воздух под небольшим давлением от вентилятора или компрессора.

Для обеспечения равномерного гидравлического затвора по всей тарелке погружение колпачков в жидкость должно быть одинаковым. Равномерность гидравлического затвора проверяют по пузырь­кам воздуха на всей площадке тарелки.

Рисунок – Испытание тарелок с туннельными кол­пачками на барботаж

Порядок сборки тарелок с капсюльными колпач­ками.

До начала установки тарелок проверяют правильность их изготовления. Листы тарелок должны быть выправлены, местные вспучины и кривизна не должны превышать допускаемых величин. При наличии в листах тарелок ла­зов кромки отверстий необходимо зачистить.

Детали тарелки крепят к опор­ным деталям и соединяют на бол­тах. При сборке и установке тарелок необходимо следить за тем, чтобы верхние торцы ниппелей на­ходились в горизонтальной плоско­сти, а уровень верха прорезей колпачков относительно плоскости тарелки колебался в пределах +1 мм.Горизонтальное положение тарелки фиксируют штифтами, ввернутыми через борт тарелки в муфты, при­варенные к корпусу колонны. Пазы между корпусом колонны и тарелкой уплотняют набивкой. Под крышу люка-лаза устанавливают прокладку.

При проверке на барботаж капсюльных колпачков на каждый колпачок последовательно надевают отрезок трубы (оправку) диаметром на 45 – 55 ммбольше диаметра колпачка. Рав­номерность и интенсивность барботажа проверяют по окружности колпачка. Барботаж всех колпачков тарелки должен быть одинако­вой интенсивности; неравномерность его свидетельствует о перекосе колпачков. Один колпачок, отрегулированный на равномерность барботажа, рекомендуется принять за эталон и по нему регулиро­вать остальные колпачки тарелки. При испытании тарелок на бар­ботаж воздух должен проходить только через прорези колпачков. При пропуске воздуха в других местах неплотности необходимо уст­ранить.

Рисунок – Испытание тарелок с капсюльными колпачками на барботаж

1 – отрезок трубы, 2 – колпачок