Một gói ống có vây là thành phần chuyển nhiệt chính của một bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí (ACHE). Nó bao gồm nhiều hàng ống có vây bên ngoài gắn vào bề mặt bên ngoài,được bảo vệ ở mỗi đầu bằng tấm ống, và được kết nối với các hộp đầu đầu vào và đầu ra.loại bỏ nhiệt từ chất lỏng quy trình chảy bên trong ống.
Sản phẩm này được thiết kế và sản xuất theo API 661 (Sản phẩm trao đổi nhiệt làm mát bằng không cho dịch vụ lọc dầu chung), ISO 13706 và TEMA lớp R hoặc B khi áp dụng.Các gói được cung cấp như một tập hợp hoàn chỉnh, bao gồm các ống, vây, tấm ống, hộp đầu, khung bên và ống nâng, sẵn sàng để lắp đặt vào khoang ACHE hiện có hoặc mới.
Các gói ống có vây được cấu hình theo các yêu cầu về loại ACHE và vị trí:
Gói ngang: Các ống nằm ngang; luồng không khí theo chiều dọc lên (động lực ép) hoặc xuống (động lực gây ra).
Gói khung A: Hai gói phẳng nghiêng theo hình dạng V đảo ngược (đỉnh ở trên); quạt bên dưới thổi không khí lên qua cả hai bề mặt nghiêng. Được sử dụng trong máy ngưng tụ hơi nước làm mát bằng không khí (ACC) và các đơn vị hóa dầu lớn.
V-frame bundle: Hai gói phẳng nghiêng theo hình V (đỉnh ở phía dưới); quạt phía trên kéo không khí lên.
Định hướng lưu lượng không khí:
Đề xuất bắt buộc: Các quạt bên dưới gói đẩy không khí qua các ống.
Động lực kéo: Các quạt phía trên gói kéo không khí qua các ống. Phân phối không khí tốt hơn; lưu thông lại ít hơn; bảo vệ gói khỏi mưa và tuyết.
Các ống
Tube OD (base): 15,88 mm 50,8 mm (5/8 "đến 2")
Độ dày tường ống: 1,2 mm ∼ 5,0 mm (không may hoặc hàn, theo ASTM hoặc tương đương)
Chiều dài ống (giữa các tấm ống): 2,0 m × 12,0 m (theo tiêu chuẩn API 661)
Độ cao của ống (từ trung tâm đến trung tâm):
Xét ngang (trên dòng không khí): 1,5 * đến 2,5 * ống OD
Chiều dài (dọc theo luồng không khí): 1,5 * đến 2,5 * ống OD
Phân bố ống: Staggered (ba góc) hoặc in-line (phố vuông). Staggered cung cấp chuyển nhiệt phía không khí cao hơn; in-line cho phép làm sạch cơ khí dễ dàng hơn.
Vật liệu ống (theo điều kiện sử dụng)
| Vật liệu | Thông số kỹ thuật | Phạm vi nhiệt độ | Giới hạn clo | Ứng dụng |
|---|---|---|---|---|
| Thép carbon SA-179 / SA-106 Gr.B | ASTM A179 / A106 | -20°C đến +425°C | Không áp dụng | Nước, dầu, hydrocarbon sạch, hơi nước |
| Stainless 304L / 316L | ASTM A213 TP304L/316L | -196°C đến +600°C | ≤ 200 ppm | Chất lỏng ăn mòn, hơi nước sạch, thực phẩm / dược phẩm |
| Bộ đôi 2205 | ASTM A789 S32205 | -40°C đến +280°C | ≤ 300 ppm ở 80°C | Hydrocarbon chứa clorua, ngoài khơi |
| Titanium Gr.2 (TA2) | ASTM B338 | -40°C đến +230°C | Đến 20.000 ppm | Nước biển, nước muối, làm mát chloride cao |
| Đồng-nickel C70600 | ASTM B111 | -40°C đến +200°C | < 500 ppm | Làm mát biển, nước muối |
Vòng trượt ️ Loại và thông số gắn kết
Các phương pháp đính kèm vây vào ống sau đây có sẵn, được lựa chọn dựa trên nhiệt độ hoạt động, môi trường ăn mòn và chu kỳ nhiệt:
| Loại vây | Phương pháp gắn | Nhiệt độ hoạt động tối đa | Vật liệu vây | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|---|
| L-foot (bệnh căng thẳng) | Chấn thương chân hình chữ L dưới căng thẳng | ≤ 150°C | Nhôm 1100, đồng C1100 | Máy làm mát bằng khí nhiệt độ thấp, máy làm mát giữa |
| KL-foot (l) | Bề mặt ống nhăn + chân đệm kết nối cơ học | ≤ 320°C | Nhôm 1100 | Khí quá trình nhiệt độ trung bình, máy làm mát sau |
| LL-foot (overlapping L) | Chân chồng lên nhau bao phủ hoàn toàn ống OD | ≤ 177°C | Nhôm 1100, đồng C1100 | Không khí ven biển / biển, bảo vệ chống ăn mòn |
| Xăng (bimetal) | Vỏ nhôm bên ngoài được ép vào vây | ≤ 230°C | Nhôm 1100 (bên ngoài) | Môi trường ngoài khơi, biển, có khả năng ăn mòn cao |
| Đào tần số cao | Dải sợi vây được hàn chống lại ống (đối kết kim loại) | ≤ 450°C | Thép carbon, thép không gỉ | Làm mát khí nhiệt độ cao, phục hồi nhiệt thải |
| Trần truồng (không vây) | ️ | Tối đa 600°C | Như vật liệu ống | Khí sạch nhiệt độ cao, hơi nước, bẩn thấp |
Địa hình vây (thường theo API 661)
| Parameter | L-foot / KL / LL | Chất xả | Đào tần số cao |
|---|---|---|---|
| Chiều cao vây (trên ống OD) | 8 mm ️ 16 mm | 8 mm ️ 16 mm | 8 mm ️ 19 mm |
| Độ cao của vây (vây trên mỗi inch) | 7 115 | 7 ¢ 11 | 2 ¢ 7 |
| Độ dày vây | 0.25 mm 0.5 mm | Tích hợp (0,4 0,8 mm tương đương) | 0.8 mm 3.2 mm |
| Tỷ lệ diện tích bề mặt (mở rộng / trần) | 10 ¢ 23 | 10 ¢ 20 | 6 ¢ 15 |
Xét về sức đề kháng liên kết vây
Đối với các loại vây bị căng (L-foot, KL-foot, LL-foot), liên kết cơ học giữa vây và ống tạo ra sức đề kháng tiếp xúc nhiệt.
Đối với nhiệt độ phía ống trên 120 °C, một giá trị dẫn liên kết 2.000 W / m 2 K thường được áp dụng cho các gói mới.
Các gói đang sử dụng có thể có độ dẫn liên kết giảm do chu kỳ nhiệt; diện tích bề mặt bổ sung 3% ∼ 30% thường được bao gồm trong thiết kế (tùy thuộc vào nhiệt độ hoạt động và loại liên kết).
Vòng trượt được xát ra và dây hàn tần số cao không có khả năng kháng liên kết
Bàn ống
Vị trí: Đầu trước (đầu vào) và cuối sau (đầu ra) của gói
Độ mỏng: 15 mm ∼ 80 mm, theo ASME VIII-1 / TEMA RCB-4.3
Vật liệu: Thép carbon, thép không gỉ hoặc thép bọc phù hợp với chất lỏng và áp suất bên ống
Độ khoan độ đường kính lỗ: H11 theo ISO 286 (ví dụ, Ø25.2 mm +0.13/0)
Kết thúc lỗ: Ra ≤ 1,6 μm cho các khớp mở rộng; Ra ≤ 3,2 μm cho các khớp hàn
Lưu giữ ống: Các ống được mở rộng, hàn hoặc kết hợp (làn + mở rộng) thành các tấm ống
Hộp tiêu đề (những bộ sưu tập đầu vào / đầu ra)
Các loại theo API 661:
Đầu cắm (cắm có sợi hoặc cuộn cọc) để tiếp cận ống; áp suất thấp đến trung bình
Đầu trang tấm nắp ️ nắp đầy đủ đệm để truy cập toàn bộ ống; được sử dụng trong dịch vụ bẩn
Đầu máy ống dẫn ống dẫn ống dẫn ống dẫn ống dẫn ống dẫn ống dẫn ống dẫn
Xây dựng: Xét ngang hình chữ nhật hoặc tròn; kết nối vòm theo ASME B16.5 / B16.47
Phân cách đường: Phân cách bên trong để cấu hình một, hai hoặc bốn đường đi bên ống
Đánh giá áp suất thiết kế: 0,1 MPa (có sẵn cao hơn tùy chỉnh)
Các kết nối thoát nước và thông gió: NPT dây xích hoặc dây hàn ổ cắm ở các điểm thấp/cao
Khung bên và đệm nâng
Khung cấu trúc: Kênh thép hoặc I-beam, được thiết kế để hỗ trợ trọng lượng của gói trong khi nâng, vận chuyển và vận hành
Đẹp nâng: Được hàn vào các khung bên hoặc tấm ống ¢ được định giá với trọng lượng 2 * (tỷ lệ an toàn)
Các điểm hỗ trợ: Nằm để giảm thiểu đường ống và duy trì độ phẳng của bó trong vòng ± 3 mm trên toàn bộ chiều dài
| Parameter | Phạm vi điển hình | Chú ý |
|---|---|---|
| Tốc độ mặt không khí (đến gần) | 1.5 4.0 m/s | Chọn dựa trên công suất quạt và giới hạn tiếng ồn |
| Tốc độ khối lượng không khí (through bundle) | 2 6 kg/m2·s | Dựa trên diện tích tự do giữa ống và vây |
| HTC đối lưu trên mặt không khí (tương đương ống trần) | 30 120 W/m2·K | Tùy thuộc vào hình học vây, vận tốc và vật liệu |
| Hiệu suất vây | 40% 90% | Tính toán theo phương pháp tiêu chuẩn (Kern / ESDU) |
| HTC tổng thể (không khí đến ống, tham chiếu đến diện tích trần) | 15 60 W/m2·K | Thông thường đối với các gói vây ACHE |
| Giảm áp suất phía không khí (trên gói) | 100 300 Pa | Theo giới hạn thiết kế API 661; quạt được lựa chọn phù hợp |
| Nhiệt độ môi trường xung quanh thiết kế | -40°C đến +55°C | Dựa trên dữ liệu khí tượng địa điểm |
| diện tích mặt gói mỗi đơn vị | 10 ¢ 200 m2 | Khu vực duy nhất; thuế lớn hơn sử dụng nhiều khu vực |
Chuẩn bị ống: Các ống được cắt theo chiều dài, các đầu bị trục (nếu được hàn), OD và độ dày tường được xác minh.
Ứng dụng vây: Các vây được gắn vào ống theo loại xác định (lăn, ép hoặc hàn) Các thông số quy trình được ghi lại (năng lượng, nhiệt độ, dòng hàn, áp suất cán).
Xét khoan tấm ống: CNC khoan các tấm ống đến độ dung nạp H11; các lỗ được tháo và làm sạch.
Chèn ống: Các ống được đưa qua các tấm ống phía trước và phía sau.
Thợ kết nối ống-bảng: Mở rộng (điện thủy lực hoặc cuộn), hàn, hoặc kết hợp cho mỗi loại khớp.
Phụ lục hộp tiêu đề: Các đầu được hàn hoặc bót vào các tấm ống; lắp đặt các ngăn cách.
Bộ khung bên: Các hỗ trợ cấu trúc và các chân nâng được gắn.
Kiểm tra thủy tĩnh: Các gói hoàn chỉnh được thử nghiệm ở áp suất thiết kế phía ống 1,3 * theo ASME VIII-1 UG-99.
Sơn và sơn: Các bề mặt bên ngoài (hình khung và đầu thép carbon) được thổi cát đến Sa2.5, được làm bằng epoxy giàu kẽm và hoàn thành bằng lớp phủ polyurethane độ dày phim khô tối thiểu 250 μm.
Kiểm tra kích thước
| Điểm | Sự khoan dung | Phương pháp |
|---|---|---|
| Tiêu thụ quá mức ống | ±0,11 mm | Micrometer (mẫu) |
| Chiều cao vây | ±0,5 mm | Bộ đệm / mẫu |
| Vòng vây | ± 0,2 mm trên 100 mm chiều dài | Mô hình / quang học |
| Chiều dài tổng thể của gói | ±1,5 mm | Dây đo / laser |
| Mô hình lỗ tấm ống | Theo bản vẽ | CMM / máy so sánh quang học |
| Định hướng vòm đầu | Theo ASME B16.5 | Mô hình / máy kéo dài |
Kiểm tra không phá hủy (NDE)
| Kiểm tra | Phương pháp | Phạm vi áp dụng | Chấp nhận |
|---|---|---|---|
| Đào ống với ống tấm | PT (thâm nhập chất lỏng) | 100% (nếu hàn) | Không có vết nứt, độ xốp ≤ 0,8 mm |
| Phòng hàn (phòng hàn HF) | Hình ảnh + PT (mẫu) | 100% hình ảnh; 5% PT | Không có vết nứt, không có vây lỏng |
| Các dây hàn đầu | RT hoặc UT | Theo ASME VIII-1 UW-51 / UW-52 | Theo mã |
| Tình trạng bên trong ống | Borescope | 5% của ống (bất chọn) | Không bị trầy xước > 0,1 mm, không bị tắc |
Thử nghiệm thủy tĩnh (bên ống)
Áp suất thử nghiệm: 1.3 * áp suất thiết kế * (S ở nhiệt độ thử nghiệm / S ở nhiệt độ thiết kế) theo ASME VIII-1 UG-99
Phương tiện thử nghiệm: Nước sạch với chất ức chế ăn mòn (chloride ≤ 50 ppm đối với thép không gỉ)
Thời gian giữ: ≥ 30 phút
Chấp nhận: Không giảm áp suất; không có rò rỉ rõ ràng từ các khớp ống, đầu ống, hoặc phích cắm
Xét nghiệm rò rỉ khí nén (nếu được chỉ định)
Áp suất thử nghiệm: 0,6 MPa không khí hoặc nitơ
Khám phá rò rỉ: áp dụng bong bóng xà phòng trên tất cả các khớp nối và hàn
Chấp nhận: Không có bong bóng; tỷ lệ rò rỉ ≤ 1 * 10-5 Pa·m3/s cho phương pháp lỗ tương đương
Máy nén Intercooler / Aftercooler
Lỏng bên ống: Không khí nén hoặc khí tự nhiên (sau nén)
Nhiệt độ bên ống: Inlet 120°C ∼ 180°C, Outlet 40°C ∼ 60°C
Áp lực: 0,5 ∼ 10,0 MPa
Vật liệu ống: Thép carbon (không khí) / 304L (khí tự nhiên có CO2/H2O)
Loại vây: L-foot (≤ 150°C) hoặc KL-foot (150~180°C)
Địa hình vây: OD 25,4 mm * 2,0 mm tường; chiều cao vây 12,5 mm; 10 FPI
Các hàng gói: 4 6 hàng
Tốc độ mặt không khí: 2,5 ∼ 3,5 m/s
ΔP mặt không khí: ≤ 200 Pa
Bộ ngưng tụ trên máy lọc dầu
Chất lỏng bên ống: hơi hydrocarbon + hơi nước (chi phí chưng cất)
Nhiệt độ bên ống: Inlet 100°C ∼ 150°C (đóng tụ), outlet 40°C ∼ 60°C
Áp lực: 0,1 ∼ 0,5 MPa (từ chân không đến gần khí quyển)
Vật liệu ống: thép carbon (không ăn mòn) hoặc 316L (dịch vụ axit)
Loại vây: L-foot hoặc KL-foot (Al 1100)
Hình học vây: OD 25,4 mm * 2,0 mm; chiều cao vây 12,5 mm; 10 FPI
Các hàng gói: 4 hàng; nghiêng 1:50 về phía lối thoát để thoát nước
Máy làm mát bằng khí tự nhiên (sau khi mất nước hoặc nén)
Lỏng bên ống: Khí tự nhiên được xử lý
Nhiệt độ bên ống: Inlet 60°C ∼ 100°C, Outlet 30°C ∼ 45°C
Áp lực: 4,0 ∼ 10,0 MPa
Vật liệu ống: 316L hoặc Duplex 2205 (nếu có clorua)
Loại vây: Được ép (Al 1100 bên ngoài) để bảo vệ chống ăn mòn ngoài khơi / ven biển
Hình học vây: OD 19,05 mm * 2,0 mm; chiều cao vây 12,5 mm; 10 FPI
Các hàng bọc: 2 ∼ 3 hàng (giảm áp suất thấp)
Tốc độ mặt không khí: 2,0 m/s
ΔP mặt không khí: ≤ 150 Pa
Bộ ngưng tụ hơi nước làm mát bằng không khí (ACC)
Dầu bên ống: hơi nước (khử khí tua-bin) ngưng tụ thành nước, điều kiện chân không
Nhiệt độ bên ống: Inlet 60°C ∼ 100°C, Outlet 35°C ∼ 45°C
Áp lực: chân không (10 50 kPa tuyệt đối) thiết kế áp suất bên ngoài theo ASME VIII-1 UG-28
Vật liệu ống: thép carbon (được kẽm hoặc phủ) hoặc thép không gỉ (nếu có amoniac / clorua)
Loại vây: Phòng hàn tần số cao (đối kết kim loại)
Địa hình ống: ống hình elip hoặc hình bầu dục phẳng (giảm ΔP phía không khí) với vây mỏng hoặc vây hàn xoắn ốc
Định hướng gói: khung A hoặc khung V (mục nghiêng 60 ° theo chiều ngang)
Dòng không khí: Dòng không khí được kích thích (ventilator phía trên)
Tính năng đặc biệt: Các gói nghiêng 1: 80 về phía đầu bộ sưu tập ngưng tụ; bảo vệ đông lạnh (kiểm tra hơi hoặc sưởi ấm điện cho hoạt động mùa đông dưới 0 ° C)
Sự bẩn trong không khí (sát bụi, phấn hoa, các trầm tích hóa học) làm tăng giảm áp suất và làm giảm chuyển nhiệt.
ΔP phía không vượt quá ΔP thiết kế 30% (theo API 661)
Sự gia tăng ΔP phía không đạt 50 Pa trên mức bắt đầu chạy (điều xảy ra trước)
Phương pháp làm sạch:
Rửa bằng nước: phun áp suất thấp (≤ 1,0 MPa) cho các trầm tích hòa tan trong nước
Không khí: Không khí nén (≤ 0,6 MPa) cho bụi lỏng khô
Làm sạch hóa học: chất tẩy rửa dựa trên kiềm hoặc axit (được phê duyệt cho vây nhôm; tránh các dung dịch kiềm cao)
Làm sạch bên ống: Không thể thực hiện được trong một gói cố định (đường ống không thể tháo ra một cách riêng lẻ).hoặc sử dụng các hệ thống sợi dây (đối với các ống đường kính lớn hơn với các đường cong mịn).
Giấy chứng nhận thử nghiệm vật liệu (EN 10204 3.1 hoặc 3.2)
Bảng dữ liệu đầy đủ của API 661 (hoặc bảng dữ liệu ISO 13706)
Bảng dữ liệu TEMA (tầng lớp R/B, nếu có)
Báo cáo dữ liệu dấu U của ASME (nếu có)
Báo cáo kiểm tra kích thước (chiều dài gói, bố trí lỗ tấm ống, hình học vây, OD ống)
Các thông số quy trình gắn vây (căng thẳng cuộn, áp suất ép, dòng hàn)
Báo cáo thử nghiệm thủy tĩnh (với ghi lại biểu đồ áp suất)
Báo cáo thử nghiệm rò rỉ khí nén (nếu được thực hiện)
Báo cáo NDE PT, UT, RT được thực hiện
Thông số kỹ thuật quy trình hàn (WPS) và hồ sơ trình độ (PQR)
Các đường ống được xây dựng theo bản vẽ với số lượng đường ống, cấu hình thông qua, kích thước đầu và vị trí nâng.
Thông số kỹ thuật sơn/bọc và báo cáo xác minh độ dày
Hướng dẫn làm sạch và bảo trì (nếu yêu cầu)
Loại ACHE Chế độ ép buộc / Chế độ gây ra / Khung A / Khung V / Dọc
Định hướng gói Horizontal / nghiêng ( góc)
Vật liệu và kích thước ống (OD, độ dày tường)
Loại vây vây L-foot / KL / LL / Extruded / HF-welded / Bare
Vật liệu và hình học của vây (độ cao, độ cao/FPI, độ dày)
Áp suất và nhiệt độ thiết kế bên ống
Thành phần của chất lỏng bên ống (hạt ăn, clorua, H2S)
Giảm áp suất bên ống được phép
Nhiệt độ không khí vào (thiết kế mùa hè)
Tốc độ mặt không khí hoặc tổng luồng không khí
Giảm áp suất trên mặt không khí được phép (thường là 100 300 Pa)
Loại tiêu đề Plug / Cover-plate / Pipe manifold
Số lượng các đường đi bên ống ¢ đơn / hai / bốn
Số lượng ống và bố trí ống (mỗi khoang hiện có hoặc mới)
Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn (bọc, kẽm hoặc vật liệu vây / ống đặc biệt)
Bảo vệ đóng băng (đối với dịch vụ ACC) ️ theo dõi hơi nước, sưởi ấm điện hoặc quy định tái lưu thông
Các hạn chế nâng và vận chuyển (trọng lượng và kích thước tối đa)
Tiêu chuẩn áp dụng ✅ API 661 / ISO 13706 / TEMA / Thông số kỹ thuật của khách hàng
Dòng ống có vây phải tuân theo các hạn chế tự nhiên sau:
Nó chỉ được thiết kế cho áp suất và nhiệt độ bên ống được chỉ định; hoạt động ngoài giới hạn này làm vô hiệu hóa thiết kế.
Hiệu suất phía không khí phụ thuộc vào nhiệt độ không khí xung quanh và bẩn; Capacity làm mát giảm với nhiệt độ xung quanh tăng.
Làm sạch bên ống không thể thực hiện được trong một gói cố định ✅ làm sạch bằng hóa chất hoặc pigging trực tuyến là cần thiết cho các dịch vụ làm ô nhiễm.
Sự bẩn ở phía không khí làm tăng giảm áp suất và làm giảm chuyển nhiệt; phải duy trì lịch trình làm sạch thường xuyên.
Đối với các gói có vây hoạt động trong điều kiện đông lạnh, phải có bảo vệ đông lạnh thích hợp (đường nghiêng, thoát nước và sưởi ấm) cho các dịch vụ ngưng tụ.
Nhiệt độ đầu vây tối đa không được vượt quá giới hạn cụ thể của vật liệu (ví dụ, L-foot ≤ 150 °C; ép ra ≤ 230 °C; hàn HF ≤ 450 °C).
Đối với dịch vụ chu kỳ nhiệt (> 500 chu kỳ / năm), không nên sử dụng các loại vây kéo (L, KL, LL).
Các gói phải được lắp đặt trên một cấu trúc hỗ trợ cấp; sự sai lệch quá mức gây ra biến dạng tấm ống và rò rỉ khớp.
Đối với áp suất phía ống rất cao (> 10,0 MPa) hoặc chân không cực cao, hãy tham khảo thiết kế tiêu đề và tấm ống tùy chỉnh.
