姜楠
摘 要:石化工業(yè)不能缺少空冷器的重要設備,空冷式的換熱設備具有較長的使用壽命與較少的污染,同時也有利于節(jié)省能耗并且提高效益。近些年來,大跨度的新型空冷器正在受到更多企業(yè)的認可與接受,在動力生產、煉油和化工領域都可以運用大跨度的空冷器。在空冷器自身的結構中包括了鋼結構構架,這種類型的構架可以用來支撐空冷器,從而體現(xiàn)出良好的運轉效能。為此,對于大跨度的新式空冷器而言,有必要明確鋼結構的基本特征以及設計方式;結合現(xiàn)階段大跨度空冷器的應用現(xiàn)狀,探求完善空冷器設計的思路和對策。
關鍵詞:新型大跨度空冷器;鋼結構構架;具體應用;設計方式
空冷器設備包括了空冷器構架,鋼結構構架可以起到最基本的支撐作用,確保空冷器設備的持久和穩(wěn)定運行。從市場現(xiàn)狀來看,空冷器設備本身已經(jīng)接近成熟,然而與之相應的鋼結構構架卻并沒有達到完善,仍然有待加以改進。由此可見,對于空冷器內部的鋼構架有必要加以全面完善,通過技術改進的措施和手段來實現(xiàn)優(yōu)化設計[1]。在改進設計的過程中,運用了大跨度的新型構架作為基本支撐,這樣做符合了極端荷載的受力狀態(tài),同時也保留了空冷器必要的安全儲備。經(jīng)過全方位的設計優(yōu)化之后,大跨度空冷器就會具備良好的鋼構架,有利于延長空冷器的運行年限并且提高空冷器運行的綜合效益。
1 鋼結構構架的基本特征
相比于傳統(tǒng)的空冷器設備,大跨度空冷器在此基礎上擴大了底部空間,去掉了兩側支撐與中間立柱。經(jīng)過結構改進之后,新型空冷器就可以方便檢修并且易于操作。同時,設計人員去掉了空冷器結構中的立柱部分,對于平臺布置的局限進行了消除,有利于擺放下層設備并且優(yōu)化設計。大跨度新型空冷器相比于傳統(tǒng)空冷器來看,在空冷器結構內部增加了桁架橫梁、腹桿與立柱等支撐性結構,同時運用了型鋼的形式來提供支撐[2]。
由此可見,經(jīng)過設計改進后的新型空冷器確保了更少的焊接勞動量,因此也降低了綜合性的安裝強度。對于空冷器施工周期進行了適當縮短,對于工程造價予以適當?shù)慕档?。然而在此過程中,技術人員還需要面對鋼截面的防銹以及防腐問題。從日常維護角度來看,對于空冷器在進行防腐與防銹處理時不能缺少適當?shù)木S護。因此,新型空冷器更適合運用于腐蝕性較高的高溫環(huán)境下,例如煉化工廠的環(huán)境,進而體現(xiàn)了空冷器鋼構架的獨特優(yōu)勢。此外,雙角鋼本身的結構也變得更合理,即便遇到極端的設備荷載狀況也不至于突然塌陷,因而符合了最基本的抗震性規(guī)定。
2 具體設計與應用
設計人員具體在設計新型空冷器內部的鋼構架時,可以選擇STS的軟件用來輔助設計。這樣做有利于優(yōu)化最基本的設計流程和設計步驟,確保優(yōu)化結構分析。對于節(jié)點設計、模型輸入與施工圖繪制等系列環(huán)節(jié),運用這類軟件都可以進行全方位的優(yōu)化。此外,對于桁架支架與高層框架的結構而言,運用新型軟件都可以實現(xiàn)設計流程的優(yōu)化。STS軟件設有型鋼庫,其中包含了組合式的鋼結構截面,例如焊接截面等。運用二維的方法來構建精確模型,在此基礎上簡化了原本繁瑣的鋼構架模型。在條件允許時,軟件還可以用于支持三維模型,這種設計措施尤其適合復雜結構的鋼構架設計。具體而言,在優(yōu)化新型空冷器鋼構架的設計流程時,應當依照如下思路:
2.1 明確變形承載力
一般情況下,STS軟件都運用了二維建模的措施。在構建模型時,設計人員通??梢赃x擇互斥輸入的方式,確保優(yōu)化構件的橫截面。通過全面的計算,就能得到精準的長度與橫截面數(shù)據(jù),這樣做有利于明確空冷器的變形承載力。在選擇空冷器的具體形式時,也應當依照簡化的規(guī)則來進行篩選,確保滿足最基本的設計精度。STS設置了計算模塊與建模模塊,設計人員對于平面框架可以進行詳細設計。從桿件設計的角度來看,軟件模塊也考慮到了剪切變形以及彎曲變形的特殊情況,杜絕細節(jié)的設計誤差。
2.2 確定桿件長度與構架荷載
在確定桿件長度的前提下,才能明確鋼結構整體的承載力特征。對于這個環(huán)節(jié)而言,設計人員如果沒能給出精準的長度數(shù)值,那么桿件整體的安全性將會遭受破壞。設計軟件可以依照橫梁與立柱的剛度來自動確定桿件的基本長度,然后再去考慮額外的平面支撐。此外,設計軟件還可以輸入鋼構架的活動荷載與恒定荷載,密切結合不同類型的鋼構架荷載,然后依照節(jié)點的基本特征來輸入荷載量。
2.3 提高鋼構架的抗震性
化工生產中經(jīng)常運用空冷器來輸送物料,而化工生產所需的各類物料通常都具備易爆和易燃的特征。由此可見,在設計空冷器時就應當想辦法確保鋼構架的良好抗震性,杜絕突然發(fā)生設備爆炸災害。在提高鋼構架抗震性的過程中,設計人員首先就要構建精確的三維模型,在進行整體考慮的前提下再去輸入相應的抗震性參數(shù)。STS軟件會依照輸入的抗震性能參數(shù),經(jīng)過綜合運算獲得完整的鋼構架抗震模型。
3 結論
進入新時期后,石化行業(yè)的規(guī)模正在迅速擴大,這種現(xiàn)狀在客觀上需要投入更多的設備支持。對于空冷器設備而言,空冷器鋼結構通常包含了較復雜的內部構架,對此有必要運用綜合的技術手段和措施加以改進。只有從根源上改進空冷器的鋼構架設計,才能確??绽淦髟O備具有良好的運行穩(wěn)定性,杜絕突然發(fā)生安全故障的可能性。在進行優(yōu)化過程中,設計人員有必要密切結合空冷器在具體運行中的各種狀況,完成各項鋼結構指標的優(yōu)化。截至目前,關于空冷器鋼結構的具體設計思路并沒有達到完善。未來的實踐中,設計人員還應當摸索經(jīng)驗,在此基礎上服務于空冷器鋼構架整體質量的提高。
參考文獻
[1]王艷.新型大跨度空冷器鋼結構構架設計與應用[J].機械,2012,(12):30-33.
[2]高暉.國產INCOLOY825高壓空冷器的設計制造[J].石油化工設計,2015,(2):5-7,71.
(作者單位:哈爾濱空調股份有限公司)