یک بسته لوله ی بالدار، جزء اصلی انتقال گرما در یک مبادله گرما خنک کننده هوا (ACHE) است. این لوله شامل چندین ردیف لوله با باله های خارجی است که به سطح بیرونی متصل شده اند.که در هر دو طرف آن با ورق های لوله بسته شده اند.، و به جعبه های سر ورودی و خروجی متصل می شود. بسته در یک بخش ساختاری نصب می شود ، جایی که هوا محیطی توسط فن های محوری یا سانتریفیوژ از طریق سطوح بالدار فشار داده می شود یا کشیده می شود.جدا کردن گرما از مایع فرآیند که در داخل لوله ها جریان دارد.
این محصول مطابق با API 661 (مبادلات گرما خنک کننده هوا برای خدمات پالایشگاه عمومی) ، ISO 13706 و کلاس TEMA R یا B در صورت لزوم طراحی و تولید شده است.بسته به عنوان یک مجموعه کامل عرضه می شود، از جمله لوله ها، باله ها، ورق های لوله، جعبه های سر، قاب های جانبی و لوله های بلند، آماده نصب در یک بخش ACHE موجود یا جدید.
بسته لوله بالدار مطابق با نوع ACHE و الزامات محل تنظیم شده است:
بسته افقی: لوله ها افقی هستند؛ جریان هوا عمودی به سمت بالا (طوفان اجباری) یا به سمت پایین (طوفان تحریک شده) استفاده می شود. در خنک سازی فرآیند عمومی، خنک کننده های کمپرسور و تهویه های هیدروکربن استفاده می شود.
بسته A-frame: دو بسته مسطح در شکل V معکوس (قله در بالا) ، فن ها در پایین از طریق هر دو سطح شیبدار هوا را به سمت بالا می کشد. در تهویه کننده های بخار خنک شده با هوا (ACC) و واحدهای پتروشیمی بزرگ استفاده می شود.
بسته V-frame: دو بسته مسطح در شکل V (قله در پایین) ، فن ها در بالا هوا را به سمت بالا می کشند. در تهویه بخار با جریان تحریک شده برای محافظت از یخ استفاده می شود.
تنظیم جریان هوا:
کشش اجباری: فن های زیر بسته هوا را از طریق لوله ها فشار می دهند. دسترسی آسان تر به تعمیرات؛ هزینه نصب پایین تر.
کشش ایجاد شده: فن ها بالای بسته هوا را از طریق لوله ها می کشند. توزیع هوا بهتر؛ گردش مجدد کمتر؛ بسته را از باران و برف محافظت می کند.
لوله ها
OD لوله (پایین): 15.88 میلی متر ️ 50.8 میلی متر (5/8 "تا 2")
ضخامت دیواره لوله: 1.2 mm 5.0 mm (بدون درهم یا جوش داده شده، بر اساس ASTM یا معادل)
طول لوله (بین ورق های لوله): 2.0 m ️ 12.0 m (بر اساس استاندارد API 661)
ارتفاع لوله (از مرکز به مرکز):
قطبی (در جریان هوا): 1.5 * تا 2.5 * لوله OD
طولی (در امتداد جریان هوا): 1.5 * تا 2.5 * لوله OD
ترتیب لوله: در مرحله ای (سومبر) یا در خط (مربع). در مرحله ای انتقال گرما در سمت هوا بیشتر می شود؛ در خط اجازه می دهد تمیز کردن مکانیکی آسان تر شود.
مواد لوله (بر اساس شرایط سرویس)
| مواد | مشخصات | محدوده دما | محدوده کلوراید | درخواست |
|---|---|---|---|---|
| فولاد کربن SA-179 / SA-106 Gr.B | ASTM A179 / A106 | -20°C تا +425°C | قابل استفاده نیست | آب، نفت، هیدروکربن های تمیز، بخار |
| فولاد ضد زنگ 304L / 316L | ASTM A213 TP304L/316L | -196°C تا +600°C | ≤ 200 ppm | مایعات خوردنی، بخار تمیز، مواد غذایی/دارویی |
| دوپلیکس 2205 | ASTM A789 S32205 | -40°C تا +280°C | ≤ 300 ppm در 80°C | هیدروکربن های حاوی کلرید، در سواحل |
| تیتانیوم درجه ۲ (TA2) | ASTM B338 | -40°C تا +230°C | تا 20000 ppm | آب دریا، آب نمک، خنک کننده با کلورید بالا |
| مس نیکل C70600 | ASTM B111 | -40°C تا +200°C | < 500 ppm | خنک سازی دریایی، آب شور |
باله ها نوع و پارامترهای اتصال
روش های اتصال پنبه به لوله زیر در دسترس هستند که بر اساس دمای عملیاتی، محیط خوردگی و چرخه حرارتی انتخاب می شوند:
| نوع باله | روش اتصال | حداکثر دمای عملیاتی | مواد پرنده | کاربرد معمول |
|---|---|---|---|---|
| L-foot (جرح تنش) | زخم L شکل پا تحت تنش | ≤ 150°C | آلومینیوم 1100، مس C1100 | خنک کننده های گاز با دمای پایین، خنک کننده های بین المللی |
| KL-فوت (L) | سطح لوله های گره خورده + پای متصل به مکانیکی | ≤ 320°C | آلومینیوم 1100 | گاز فرعی متوسط دمایی، پس از خنک کردن |
| LL-فوت (L همپوشانی شده) | پای همپوشان به طور کامل پوشش می دهد لوله OD | ≤ 177°C | آلومینیوم 1100، مس C1100 | اتمسفر ساحلی/ دریایی، حفاظت از خوردگی |
| از مواد شیمیایی: | آستین بیرونی آلومینیومی که در باله ها بیرون کشیده شده است | ≤ 230°C | آلومینیوم 1100 (خارج) | محیط های دریایی، دریایی و دارای قابلیت خوردگی بالا |
| آهنگر با فرکانس بالا | قطعات فلزی با مقاومت جوشیده به لوله (بند فلزی) | ≤ 450°C | فولاد کربن، فولاد ضد زنگ | خنک سازی گاز با دمای بالا، بازیابی گرما ضایعات |
| برهنه (بدون باله) | ️ | تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد | به عنوان ماده لوله | گاز تمیز با دمای بالا، بخار، آلودگی کم |
هندسه باله (معمولاً بر اساس API 661)
| پارامتر | L-فوت / KL / LL | خارج شده | آهنگر با فرکانس بالا |
|---|---|---|---|
| ارتفاع باله (بالاتر از OD لوله) | 8 میلی متر 16 میلی متر | 8 میلی متر 16 میلی متر | 8 میلی متر 19 میلی متر |
| ارتفاع باله ها (باله ها در هر اینچ) | 7 ️ 115 | 7 ️ 11 | 2 7 |
| ضخامت باله | 0.25 میلی متر 0.5 میلی متر | یکپارچه (0.4 0.8 میلی متر معادل) | 0.8 میلی متر.3.2 میلی متر |
| نسبت مساحت سطحی (متمدید / برهنه) | 10 ¢ 23 | 10 ¢ 20 | 6 ¢ 15 |
در نظر گرفتن مقاومت بند بال
برای انواع باله های فشار (L-foot، KL-foot، LL-foot) ، پیوند مکانیکی بین باله و لوله مقاومت تماس حرارتی را ایجاد می کند.
برای دمای طرف لوله بالاتر از 120 °C، یک ارزش رسانایی پیوند 2000 5000 W / m2 K به طور معمول برای بسته های جدید اعمال می شود.
بسته های در حال استفاده ممکن است به دلیل چرخه حرارتی، رسانایی اتصال کاهش یافته باشند؛ سطح سطحی اضافی 3٪ در طراحی اغلب در نظر گرفته شده است (بسته به دمای کار و نوع پیوند).
باله های اکسترود شده و با فرکانس بالا هیچ مقاومت اتصال ندارند. باله یکپارچه یا متالورژیکی است که تماس حرارتی کامل را فراهم می کند.
ورق لوله
محل قرار گرفتن: انتهای جلو (خروجی) و عقب (خروجی) بسته
ضخامت: 15 میلی متر و 80 میلی متر، بر اساس ASME VIII-1 / TEMA RCB-4.3
ماده: فولاد کربن، فولاد ضد زنگ یا فولاد پوشش داده شده
میزان تحمل قطر سوراخ: H11 بر اساس ISO 286 (به عنوان مثال Ø25.2 mm +0.13/0)
پایان سوراخ: Ra ≤ 1.6 μm برای مفاصل گسترده؛ Ra ≤ 3.2 μm برای مفاصل جوشیده
نگه داشتن لوله: لوله ها گسترش می یابند، جوش داده می شوند یا ترکیب می شوند (لحام + گسترش) به ورق لوله
جعبه های عنوان (مجموعه های ورودی / خروجی)
انواع بر اساس API 661:
سر پلاگین (پلاک های رشته دار یا بولت شده) برای دسترسی به لوله؛ فشار پایین تا متوسط
سرپوش صفحه پوشش پوشه کامل برای دسترسی کامل به لوله؛ در سرویس آلودگی استفاده می شود
لوله دسته بندی سر ️ ساخت جوشکاری؛ فشار بالا، بدون دسترسی لوله
ساخت و ساز: قطعه مستطیل یا گرد؛ اتصالات فلنج بر اساس ASME B16.5 / B16.47
پارتیشن های گذرگاه: بافلهای داخلی برای پیکربندی گذرگاه های تک، دو یا چهار لوله
درجه فشار طراحی: 0.1 MPa
اتصالات تخلیه و تهویه هوا: لوازم گره دار NPT یا اتصال سوکت در نقاط پایین/بالا
فریم های جانبی و لوله های بلند
قاب ساختاری: کانال فولادی یا I-beam، طراحی شده برای حمایت از وزن بسته در طول بلند کردن، حمل و نقل و کار
لوله های بلند کننده: به فریم های جانبی یا ورق های لوله ای جوشیده شده اند که وزن 2* بسته (عامل ایمنی) را دارند
نقاط پشتیبانی: برای به حداقل رساندن خم شدن لوله و حفظ سطح بندی بسته در عرض ±3 میلی متر در کل طول قرار دارند.
| پارامتر | محدوده معمولی | یادداشت ها |
|---|---|---|
| سرعت سطح هوا (برقراری) | 1.5 ️ 4.0 m/s | بر اساس قدرت فن و محدودیت های سر و صدا انتخاب شده است |
| سرعت جرم هوا (از طریق بسته) | 2 ¢ 6 kg/m2·s | بر اساس ناحیه آزاد بین لوله ها و باله ها |
| HTC کنوکتوی طرف هوا (معادل لوله خالی) | 30 ️ 120 W/m2·K | بستگی به هندسه باله، سرعت و ماده داره |
| بهره وری بالاب | ۴۰٪ ۹۰٪ | محاسبه شده بر اساس روش های استاندارد (Kern / ESDU) |
| کل HTC (هوا به لوله، با توجه به ناحیه خالی) | 15 ️ 60 W/m2·K | نمونه ای از بسته های بالدار ACHE |
| کاهش فشار در سمت هوا (در سراسر بسته) | 100 ′′ 300 Pa | بر اساس محدودیت طراحی API 661؛ فن به همین ترتیب انتخاب شده است |
| دمای محیط طراحی شده | -40°C تا +55°C | بر اساس داده های هواشناسی محل |
| مساحت صورت بسته در واحد | 10 ️ 200 متر مربع | واحد واحد؛ تعرفه های بزرگتر از بخش های متعدد استفاده می کنند |
آماده سازی لوله: لوله ها به طول برش داده می شوند، انتهای آنها به صورت پیچ خورده (اگر جوش داده شده باشند) ، OD و ضخامت دیواره تأیید شده است.
استفاده از باله: باله های متصل به لوله ها برای هر نوع مشخص شده (طوفان، فشار دادن یا جوش دادن) ️ پارامترهای فرآیند ثبت شده (توجه، دمای، جریان جوش، فشار رول)
حفاری ورق لوله: حفاری CNC از ورق های لوله به تحمل H11؛ سوراخ ها را پاک و تمیز می کنند.
ورودی لوله: لوله ها از طریق ورق های لوله های جلو و عقب وارد می شوند.
اتصال لوله به لوله: گسترش یافته (هیدرولیک یا رول) ، جوش داده شده یا ترکیب شده
ضمیمه جعبه ی عنوان: سرپوش ها به ورق های لوله ای جوشیده یا پیچ خورده اند؛ جداکننده های عبور نصب شده است.
مجموعه ی فریم جانبی: پشتوانه های ساختاری و دستکش های بلند کننده متصل شده.
آزمایش های هیدروستاتیک: بسته کامل با فشار 1.3 * از طرف لوله بر اساس ASME VIII-1 UG-99 آزمایش شده است.
رنگ و پوشش: سطوح خارجی (چترها و سرپوش های فولاد کربن) که به Sa2 شسته شده اند.5، با اپوکسی غنی از روی و با پوشش بالایی پلی اورتان تکمیل شده است. حداقل ضخامت فیلم خشک 250 μm.
بازرسی ابعاد
| ماده | تحمل | روش |
|---|---|---|
| مصرف بیش از حد لوله | ±0.11 میلی متر | میکرومتر (نمونه) |
| ارتفاع باله | ±0.5 میلی متر | کالیپر / قالب |
| ارتفاع باله | ±0.2 mm در هر 100 mm طول | قالب / نوری |
| طول کل بسته | ±1.5 میلی متر | نوار اندازه گیری / لیزر |
| الگوی حفره ورق لوله | در هر نقشه | CMM / مقایسه کننده نوری |
| جهت گیری فلنج سر | طبق ASME B16.5 | قالب / پروترکتور |
بررسی غیر مخرب (NDE)
| بررسی | روش | دامنه | قبول |
|---|---|---|---|
| جوش های لوله به لوله | PT (شدید نفوذ کننده) | 100٪ (اگر جوش داده شده باشد) | بدون ترک، مسامیت ≤ 0.8 mm |
| جفت جوش (به صورت HF جوشیده) | دید + PT (نمونه) | 100٪ دید؛ 5٪ PT | هيچ شکافي، هيچ باله گشاده اي |
| جوش های سر | RT یا UT | طبق ASME VIII-1 UW-51 / UW-52 | در هر کد |
| وضعیت داخلی لوله | بوراسکوپ | 5 درصد از لوله ها (به صورت تصادفی) | بدون خراش > 0.1 میلی متر، بدون انسداد |
آزمایش هیدروستاتیک (بسته لوله)
فشار آزمایش: 1.3 * فشار طراحی * (S در دمای آزمایش / S در دمای طراحی) بر اساس ASME VIII-1 UG-99
محیط آزمایش: آب تمیز با مهار کننده خوردگی (کلورید ≤ 50 ppm برای فولاد ضد زنگ)
زمان نگه داری: ≥30 دقیقه
پذیرش: کاهش فشار صفر؛ هیچ نشت قابل مشاهده ای از مفاصل لوله، سر و یا پلگ
آزمایش نشت پنوماتیک (اگر مشخص شده باشد)
فشار آزمایش: 0.6 MPa هوا یا نیتروژن
تشخیص نشت: استفاده از حباب صابون بر روی تمام مفاصل و جوش ها
پذیرش: هیچ حباب وجود ندارد؛ نرخ نشت ≤ 1*10−5 Pa·m3/s در هر روش حفره معادل
کمپرسور Intercooler / Aftercooler
مایع لوله: هوا فشرده یا گاز طبیعی (پس از فشرده سازی)
دمای طرف لوله: ورودی 120°C 180°C، خروجی 40°C 60°C
فشار: 0.5 ∙ 10.0 MPa
مواد لوله: فولاد کربن (هوا) / 304L (گاز طبیعی با CO2 / H2O)
نوع باله: L-foot (≤ 150°C) یا KL-foot (150~180°C)
هندسه باله: OD 25.4 mm * 2.0 mm دیوار؛ ارتفاع باله 12.5 mm؛ 10 FPI
ردیف های بسته بندی: 4 ️ 6 ردیف
سرعت سطح هوا: 2.5 ∼ 3.5 m/s
ΔP در سمت هوا: ≤ 200 Pa
تهویه کننده بالا نفتخانه
مایع طرف لوله: بخار هیدروکربن + بخار (سرمایه تقطیر)
دمای طرف لوله: ورودی 100°C - 150°C (کوندانس) ، خروجی 40°C - 60°C
فشار: 0.1 MPa (از خلاء تا نزدیک به اتمسفر)
مواد لوله: فولاد کربن (غیر خوردنی) یا 316L (خدمات ترش)
نوع باله: L-foot یا KL-foot (Al 1100) برای سرویس H2S، با لوله 316L فشار داده شده است
هندسه باله: OD 25.4 mm * 2.0 mm؛ ارتفاع باله 12.5 mm؛ 10 FPI
ردیف های بسته بندی: 4 ردیف؛ منحنی 1:50 به سمت خروجی برای تخلیه مایع
خنک کننده گاز طبیعی (پس از تخلیه یا فشرده سازی)
مایع لوله: گاز طبیعی درمان شده
دمای طرف لوله: ورودی 60°C ∼ 100°C، خروجی 30°C ∼ 45°C
فشار: ۴٫۰ ۰٫۱۰ مپا
مواد لوله: 316L یا Duplex 2205 (در صورت وجود کلرید)
نوع باله: اکسترود شده (Al 1100 بیرونی) برای حفاظت از خوردگی در ساحل / سواحل
هندسه باله: OD 19.05 mm * 2.0 mm؛ ارتفاع باله 12.5 mm؛ 10 FPI
ردیف های بسته بندی: 2 ️ 3 ردیف (پایینی فشار پایین)
سرعت سطح هوا: 2.0 ️ 2.5 m/s
ΔP در سمت هوا: ≤ 150 Pa
کاندنسر بخار خنک شده با هوا (ACC) ️ نیروگاه
مایع طرف لوله: بخار (خرید توربین) که به آب متراکم می شود، حالت خلاء
دمای طرف لوله: ورودی 60°C - 100°C، خروجی 35°C - 45°C
فشار: خلاء (۱۰ ۰۵۰ kPa مطلق) ۰ طراحی فشار خارجی بر اساس ASME VIII-1 UG-28
مواد لوله: فولاد کربن (گالوانیزه یا پوشش داده شده) یا فولاد ضد زنگ (در صورت آمونیاک/کلورید)
نوع باله: با فرکانس بالا جوش داده شده (رابط فلزسازی) ️ باله های فولاد کربن گالوانیزه شده گرم
هندسه لوله: لوله های بیضوی یا مسطح بیضوی (کاهش ΔP در طرف هوا) با باله های صفحه یا باله های جوشیده شده با حلقه
جهت گیری بسته: فریم A یا V (معکوس 60 ° به افقی)
جریان هوا: جریان هوا (فانت ها در بالا)
ویژگی های خاص: بسته ها با شیب ۱:۸۰ به سمت سر جمع آوری گرده افشانی؛ محافظت از یخ زدن (پیوند بخار یا گرمایش الکتریکی برای کار زمستانی کمتر از ۰ درجه سانتیگراد)
آلودگی هوا ( گرد و غبار، گرده، رسوبات شیمیایی) کاهش فشار را افزایش می دهد و انتقال گرما را کاهش می دهد.
ΔP سمت هوا بیش از ΔP طراحی 30٪ (بر اساس API 661)
افزایش ΔP در سمت هوا به 50 Pa بالاتر از شروع اجرا می رسد (هر کدام زودتر رخ می دهد)
روش های تمیز کردن:
شستن آب: اسپری با فشار پایین (≤ 1.0 MPa) برای رسوب های محلول در آب
فشار هوا: هوا فشرده (≤ 0.6 MPa) برای گرد و غبار خشک
تمیز کردن شیمیایی: مواد شوینده قلیایی یا اسیدی (برای باله های آلومینیومی تایید شده؛ از محلول های بسیار قلیایی اجتناب کنید)
تمیز کردن طرف لوله: از نظر مکانیکی در یک بسته ثابت امکان پذیر نیست (لوله ها به صورت جداگانه قابل جدا شدن نیستند).یا استفاده از سیستم های پیگینگ آنلاین (برای لوله های قطر بزرگتر با خم های صاف).
گواهینامه های آزمایش مواد (EN 10204 3.1 یا 3.2)
ورق داده های API 661 (یا ورق داده های ISO 13706)
ورق داده های TEMA (در صورت لزوم کلاس R/B)
گزارش داده های ASME U-stamp (در صورت لزوم)
گزارش بازرسی ابعاد (طول بسته، طرح سوراخ ورق لوله، هندسه بالاب، OD لوله)
پارامترهای فرآیند اتصال باله (تکشان پیچ، فشار اکستروز، جریان جوش)
گزارش آزمایش هیدروستاتیک (با ثبت نمودار فشار)
گزارش آزمایش نشت پنوماتیک (اگر انجام شده باشد)
گزارش های NDE PT، UT، RT همانطور که انجام شده است
مشخصات روش جوش (WPS) و ثبت صلاحیت (PQR) for tube-to-tube sheet and header welds
لوله بسته به عنوان طراحی ساخته شده با تعداد لوله، پیکربندی عبور، ابعاد سر و مکان های بلند کردن لوله
مشخصات رنگ و پوشش و گزارش بررسی ضخامت
دستورالعمل های تمیز کردن و نگهداری (در صورت درخواست)
نوع ACHE ️ کشش اجباری / کشش محرک / چارچوب A / چارچوب V / افقی
جهت گیری بسته ️ افقی / شیب دار (زاویه)
مواد لوله و اندازه (OD، ضخامت دیوار)
نوع باله ها ️ L-foot / KL / LL / Extruded / HF-welded / Bare
مواد باله و هندسه (ارتفاع، پیچ/FPI، ضخامت)
فشار و دمای طراحی طرف لوله
ترکیب مایعات طرف لوله (تخمیر، کلرید، H2S)
کاهش فشار مجاز در طرف لوله
دمای ورودی هوا (طراحی تابستانی)
سرعت سطح هوا یا جریان کل هوا
کاهش فشار مجاز در سمت هوا (معمولاً 100 - 300 Pa)
نوع سرپوش ️ پلگ / صفحه پوشش / دسته لوله
تعداد گذرگاه های طرف لوله ️ تک / دو / چهار
تعداد لوله ها و طرح لوله ها (به هر بخش موجود یا جدید)
الزامات حفاظت از خوردگی (پوشش، گالوانیزاسیون یا مواد خاص باله/ لوله)
حفاظت از یخ زدن (برای سرویس ACC)
محدودیت های بلند کردن و حمل (حداقل وزن و ابعاد)
استانداردهای قابل استفاده ✅ API 661 / ISO 13706 / TEMA / مشخصات مشتری
بسته لوله های بالدار مشمول محدودیت های ذاتی زیر است:
این فقط برای فشار و دمای سمت لوله مشخص شده طراحی شده است؛ کار خارج از این محدودیت ها طراحی را باطل می کند.
عملکرد سمت هوا به دمای هوا و آلودگی محیط بستگی دارد؛ ظرفیت خنک کننده با افزایش دمای محیط کاهش می یابد.
تمیز کردن طرف لوله از نظر مکانیکی در یک بسته ثابت امکان پذیر نیست ✅ تمیز کردن شیمیایی یا پرگینگ آنلاین برای خدمات آلودگی مورد نیاز است.
آلودگی سمت هوا باعث کاهش فشار می شود و انتقال گرما را کاهش می دهد؛ برنامه های منظم تمیز کردن باید حفظ شود.
برای بسته های بالدار که در شرایط یخ زده کار می کنند، باید حفاظت مناسب از یخ زدن (ميل، تخلیه و گرمایش) برای خدمات فشرده سازی فراهم شود.
حداکثر دمای نوک باله نباید از محدوده های خاص ماده فراتر رود (به عنوان مثال، L-foot ≤ 150°C؛ extruded ≤ 230°C؛ HF-welded ≤ 450°C).
برای سرویس چرخه حرارتی (> 500 چرخه در سال) ، انواع باله های تنش (L، KL، LL) توصیه نمی شود.
بسته باید بر روی یک ساختار پشتیبانی سطح نصب شود؛ عدم تراز بیش از حد باعث تحریف ورق لوله و نشت مفصل می شود.
برای فشار بسیار بالا در طرف لوله (> 10.0 MPa) یا خلاء شدید، برای طراحی سر و ورق لوله سفارشی مراجعه کنید.
