СИСТЕМА ПРОМЫВКИ ОРЕБРЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕННЫХ ТРУБ АППАРАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК F28G1/16 F28G15/02 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для аппаратов воздушного охлаждения (АВО), применяемых в химической, металлургической, нефтяной, газовой и энергетической промышленности. В процессе работы внешняя поверхность оребрённых теплообменных труб АВО загрязняется пылью, пыльцой, семенами растений и другими органическими и неорганическими частицами, которые ухудшают теплообменные свойства АВО. Для восстановления паспортных характеристик аппаратов воздушного охлаждения необходимо периодически проводить очистку их наружной оребренной поверхности.

Известен способ очистки теплообменных труб аппаратов воздушного охлаждения компрессорных станций магистральных газопроводов, включающий продувку осевших на трубы частиц воздухом под давлением после предварительного снятия крупных отложений с нижних рядов теплообменных труб с помощью скребков (Патент РФ №2302912).

Недостатками известного аналога являются трудоемкость процесса и опасность повреждения оребрения теплообменных труб, обусловленные использованием скребков и ручного труда.

Известен способ очистки наружной поверхности из алюминия и алюминиевых сплавов аппаратов воздушного охлаждения, осуществляемый в три этапа, включающий на первом и третьем этапах струйную промывку поверхности нагретой водой или смесью воды с водяным паром при давлении струи 20-150 бар, а на втором этапе -струйную обработку поверхности 0,25-1,5% водным раствором нагретого кислотного моющего средства, с давлением струи 20-150 бар и выдержкой в течение 10-30 минут (Патент РФ №2520839).

Недостатком известного способа очистки является его высокая трудоемкость, обусловленная осуществлением струйной промывки в три этапа с использованием моющего средства на основе кислот.

Известна система наружной промывки (СНП) АВО газа, состоящая из: промывочного устройства для подготовки и подачи моющих жидкостей и коллектора для наружной промывки с форсунками для непосредственного распределения моющих жидкостей по поверхностям оребренных трубок. Промывка осуществляется в 2 этапа. На первом этапе подается моющий раствор. Давление перед форсунками при подаче моющего раствора - 1-2 бар.

На втором этапе бак заполняется водой и, по истечении времени выдержки, производится подача воды. Давление перед форсунками при подаче воды - 20-22 бар. В качестве моющих жидкостей используются слабощелочной моющий раствор и вода (Патент РФ №2656801).

Недостатком данной системы является зависимость от необходимости приобретения моющего средства, высокая трудоемкость, опасность повреждения оребрения теплообменных труб, так как технологией предусмотрено перемещение оператора по оребренной поверхности во время всего цикла промывки аппарата, а применение стационарных коллекторов с распыляющими форсунками значительно удорожает систему и АВО, в состав которого она входит.

Известна система промывки производства компании JNW Cleaning Solutions GmbH, Германия (сайт – www.jnw-cs.info.), где для съема отложений используется энергия струи воды высокого давления (водоструйная чистка). При водоструйной чистке вода, в зависимости от характера отложений, подается в аппарат под давлением от 4,0 до 10,0 МПа, что позволяет удалять практически любые отложения с наружной поверхности труб. Для чистки используют обычную холодную воду, подаваемую плунжерным насосом через шланги в автоматически перемещающуюся над оребренной поверхностью каретку, на которой закреплены сопла, формирующие плоскую струю, направленную параллельно ребрам теплообменных труб.

Недостатком данной системы является ее высокая стоимость, так как подвижное шасси с моющей кареткой и направляющими не могут быть достаточно быстро демонтированы и перенесены на другой блок аппаратов воздушного охлаждения и, следовательно, на каждую группу АВО необходима установка своей системы направляющих и подвижного шасси. К тому же, указанная система промывки не подходит для АВО с рециркуляцией подогретого воздуха.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является система водоструйной очистки оребренной поверхности теплообменных труб аппаратов воздушного охлаждения производства компании AX System, Франция (сайт www.ax-system.com.), состоящая из двух алюминиевых направляющих С-образной формы связанных в жесткую конструкцию, передвижной каретки с плоскоструйными форсунками, толкателя шланга с барабаном для намотки шланга, мобильной насосной установки высокого давления и системы управления.

Основными недостатками системы промывки оребренной поверхности АВО от компании AX System являются:

– необходимость перемещения операторов по оребренной поверхности теплообменных труб как при монтаже направляющих, так и при перестановке направляющих в поперечном направлении для следующего рабочего шага;

– тяжелый привод (толкатель) с катушкой для шланга, которые необходимо поднимать на площадку обслуживания АВО и перемещать вместе с направляющими после каждого рабочего прохода (для проведения очистки следующей группы труб);

– для перемещения направляющих требуется, как минимум 2 человека (по 1 на каждой стороне теплообменной секции);

– наличие двух С-образных направляющих требует повышенной точности сборки конструкции, так как в случае даже небольших отклонений от параллельности и плоскостности неизбежно заклинивание передвижной каретки;

– наличие направляющих на теплообменной поверхности секции увеличивает зоны оребренных труб, недоступные для мойки;

– отсутствие взрывозащищенного исполнения, что не позволит проводить чистку теплообменных поверхностей АВО газа во взрывопожароопасных зонах.

Технической задачей настоящего изобретения является сведение к минимуму передвижений обслуживающего персонала по оребренной поверхности аппаратов воздушного охлаждения, обеспечение возможности использования системы для промывки теплообменных поверхностей АВО с рециркуляцией подогретого воздуха,упрощение и удешевление конструкции, повышение надежности работы системы, сокращение мертвых зон и увеличение эффективности очистки оребренной поверхности АВО, а также, обеспечение возможности производить чистку оребренной поверхности АВО газа находящиеся во взрывоопасной зоне.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в системе промывки оребренной поверхности теплообменных труб аппаратов воздушного охлаждения, состоящей из мобильной насосной установки высокого давления на которой установлен барабан для намотки основного рукава высокого давления, подвижного шасси с моющей передвижной кареткой, на которой закреплены два коллектора с плоскоструйными форсунками для распыления воды под высоким давлением, двух направляющих для роликовых тележек подвижного шасси, привода перемещения шасси, механизма перемещения основного рукава высокого давления, пульта управления, новым является то, что мобильная насосная установка высокого давления, установлена на поворотные колеса, оснащённые тормозами, с возможностью перемещения и стопорения в удобное для работы место, при этом барабан для намотки основного рукава высокого давления расположен непосредственно на большегрузной тележке мобильной насосной установки возможностью подачи воды в рукав высокого давления через ось вращения барабана, причем насос высокого давления имеет предохранительный клапан, защиту от перегрузки и защиту от сухого хода в виде реле давления для контроля подачи воды на входе, при этом на входе в насос установлена двухступенчатая система фильтрации воды, компоненты системы располагающиеся для работы во взрывоопасной зоне имеют соответствующий вид взрывозащиты, а направляющие для роликовых тележек подвижного шасси установлены непосредственно на боковины теплообменных секций с помощью регулируемых по высоте опор закрепленных струбцинами или магнитами, причем одна из направляющих используемая для перемещения основного рукава высокого давления под действием механизма перемещения имеет С-образный профиль для ограничения перемещение роликовой ведущей тележки подвижного шасси в горизонталь-ном и вертикальном положении при помощи двух пар роликов в обоих плоскостях соответственно, а вторая направляющая имеет П-образный или С-образный профиль для ограничения перемещения опорной роликовой тележки шасси, имеющей ролики которые установлены в вертикальной плоскости на горизонтальной оси для препятствия перемещению в вертикальной плоскости, а основной рукав высокого давления подачи воды к распылительным форсункам выполнен с функцией для перемещения подвижного шасси и подачи воды, при этом плоско струйные распылительные форсунки ввернуты в ниппеля с накидными гайками для наворачивания на проходные угольники, которые крепятся к коллектору также посредством накидных гаек, причем механизм перемещения подвижного шасси состоит из приводного профилированного шкива с прижимными роликами, установленный на выходном валу взрывозащищенного привода перемещения шасси, закрепленного непосредственно на С-образной направляющей и установленного на передвижной тележке, привод перемещения шасси снабжен частотным преобразователем регулирования частоты вращения привода для изменения скорости перемещения шасси.

Технический результат заключается в сведении к минимуму передвижений обслуживающего персонала по оребренной поверхности аппаратов воздушного охлаждения, обеспечении возможности использования системы для промывки теплообменных поверхностей АВО с рециркуляцией подогретого воздуха, упрощении и удешевлении конструкции, повышении надежности работы системы, сокращении мертвых зон и увеличении эффективности очистки оребренной поверхности АВО, а также, обеспечении возможности производить чистку оребренной поверхности АВО газа находящиеся во взрывоопасной зоне.

На фигурах представлены: Фиг. 1 - схема системы промывки оребренной поверхности теплообменных труб, Фиг. 2 - мобильная насосная установка высокого давления, Фиг. 3 - подвижное шасси (вид сверху), Фиг. 4 - узел крепления форсунок, Фиг. 5 - передвижная тележка.

Система промывки оребренной поверхности теплообменных труб аппаратов воздушного охлаждения (Фиг.1), состоит из мобильной насосной установки высокого давления 1 с барабаном для намотки рукава высокого давления, подвижного шасси 2, моющей передвижной каретки 3, двух коллекторов 4 закрепленных на моющей передвижной каретке, форсунок 5 с плоскими струями для распыления воды под высоким давлением, направляющей 6 для роликовой тележки, роликовой тележки 7 подвижного шасси, привода 8 перемещения шасси (толкателя рукава высокого давления), пульта управления 9, передвижной тележки 10. При этом отличием от прототипа является то, что барабан для намотки рукава высокого давления располагается непосредственно на тележке мобильной насосной установки высокого давления 1, а сама мобильная насосная установка высокого давления 1 может быть выполнена во взрывозащищенном исполнении. Также система промывки оребренной поверхности теплообменных труб аппаратов воздушного охлаждения состоит из боковин теплообменных секций 11, регулируемых по высоте опор 12 направляющих 6 и 16, рукава 13 высокого давления который перемещается по направляющей 6, механизма перемещения 14, который перемещает рукав высокого давления и подвижное шасси (Фиг.3). Механизм перемещения устроен, как и у прототипа, по типу кабельного толкателя, но, в отличие от него, имеет другой движитель и размещение на аппарате; Двух пар роликов 15 которые позиционируют при движении роликовую тележку 7 в направляющей 6. Система имеет направляющую 16, которая удерживает подвижное шасси (Фиг.3) от перемещения в вертикальной плоскости, ролик 17 и накидные гайки 18, что позволяет ориентировать распыляемую струю воды параллельно ребрам. В отличие от прототипа, проходные угольники крепятся к коллекторам 4 посредством накидных гаек, чем обеспечивается возможность выставлять форсунки 5 под необходимым, для конкретного трубного пучка, углом. Также система содержит профилированный шкив 19, прижимные ролики 20 и направляющие роликов 21.

В отличие от прототипа, рукав высокого давления 13 подается через направляющие ролики 21 в С-образную направляющую 6 не приводными гусеницами, а приводом перемещения шасси 8 и механизмом перемещения 14 вдоль теплообменной секции АВО состоящего из профилированного шкива 19 с прижимными роликами 20, установленном на выходном валу взрывозащищенного мотор-редуктора, закрепленного непосредственно на С-образной направляющей 6 и установленном на специальной передвижной тележке 10. Ведущий шкив с прижимными роликами имеет конструкцию позволяющую быстро монтировать рукав высокого давления.

Мобильная насосная установка высокого давления (фиг. 2) смонтирована на большегрузной тележке 22 с передними поворотными колесами 23 и тормозом 24 с установленным на ней барабаном 25 для намотки рукава высокого давления 13, с возможностью подачи воды в рукав высокого давления 13 через ось вращения барабана 26. При такой компоновке на площадке обслуживания АВО размещается только пульт управления 9 (см.фиг.1) а на большегрузной тележке 22 размещается шкаф управления насосом высокого давления 27, что не загромождает проходы и сокращает время перехода с одного АВО на другой. При промывке мобильная насосная установка 1 располагается на уровне земли возле или на расстоянии длины рукава высокого давления от АВО. Через рукав высокого давления 13 она снабжает плоскоструйные форсунки достаточным объемом воды и давлением для очистки ребер теплообменных труб. Вода, используемая для очистки, не нуждается в нагреве и не требует чистящих добавок. Мобильная насосная установка высокого давления 1 может быть выполнена во взрывозащищенном исполнении, что позволит производить очистку АВО газа во взрывоопасной зоне.

Подвижное шасси (фиг. 3) представляет собой несущую балку 28 с ведущей 29 и опорной 30 роликовой тележкой, для движения вдоль теплообменных труб по направляющим 16, установленным на боковинах секции. Направляющие, закрепленные на боковинах секции, не закрывают собой теплообменные трубы от действия чистящих струй воды. Крепление направляющих к боковине секции с помощью регулируемых по высоте опор позволяет обеспечить перемещение шасси с моющей кареткой параллельно теплообменным трубам, располагаемых с уклоном в сторону выхода продукта, исключая при этом непараллельность плоских водяных струй ребрам теплообменных труб. Тем самым исключаются повреждения оребрения, обеспечивается отсутствие затенений межреберного пространства и гарантируется очистка нижних рядов теплообменных труб.

На балке 28 смонтирована моющая передвижная каретка 3, несущая на себе два коллектора 4 с плоскоструйными форсунками 5. Коллекторы с форсунками соединены с распределительным коллектором 31 через два рукава высокого давления 32. При очистке оребренной поверхности распределительный коллектор 31 соединяется с основным рукавом высокого давления 13, который выполняет две функции: подача необходимого количества воды под большим давлением на форсунки и перемещение подвижного шасси по направляющим с помощью привода перемещения шасси и механизма перемещения.

Ввертывание плоскоструйных форсунок 5 в ниппеля 33 с накидными гайками 34 и крепление проходных угольников 35 к ниппелям коллекторов 36 посредством накидных гаек 37 (Фиг. 4). позволяет оптимально адаптировать факел каждого сопла к геометрии трубного пучка, что обеспечивает качественную очистку межреберного пространства всех рядов труб.

Передвижная тележка (фиг. 5) состоит из взрывозащищенного привода перемещения шасси 8, ведущего шкива 19 с прижимными роликами 20. Взрывозащищенное исполнение позволит производить очистку оребренной поверхности АВО во взрывоопасной зоне. Конструктивная простата и легкость механизма позволяет закрепить его непосредственно на направляющей, тем самым не загромождает площадку или вместе с пультом управления 9 на передвижной тележке 10 рядом с С-образной направляющей, что упрощает перемещение привода от одной секции к другой при очистке блока АВО. Для изменения скорости перемещения шасси используется частотный преобразователь, который регулирует частоту вращения привода перемещения шасси. Скорость вращения привода перемещения шасси выбирается исходя из степени загрязнения оребренной поверхности АВО.

Пульт управления 9, смонтированный на передвижной тележке 10, имеет взрывозащищённое исполнение и защиту от пыли и воды IP 65. Пульт управления снабжен разъёмами для подключения съемных кабелей питания, управления мотор-редуктором: так же мобильной насосной станцией.

Пульт управления имеет следующие кнопки для выполнения функций:

- кнопки «вперед», «назад», «стоп» для управления перемещением подвижного шасси;

- кнопки «пуск» и «останов» для управления мобильной насосной установки высокого давления;

- кнопка аварийного останова для отключения перемещения подвижного шасси и мобильной насосной станции;

- регулятор скорости перемещения подвижного шасси;

Очистка оребренной поверхности с помощью предлагаемой системы промывки происходит следующим образом (фиг. 1).

На боковинах секции или внутри верхнего воздушного короба (для АВО с рециркуляцией подогретого воздуха) устанавливают направляющие для подвижного шасси. Причем для АВО с рециркуляцией подогретого воздуха направляющие установлены стационарно, то есть интегрированы в конструкцию верхнего короба.

На направляющие устанавливают подвижное шасси с моющей передвижной кареткой.

Передвижную тележку с расположенными на ней механизмом перемещения и пультом управления устанавливают напротив направляющей с ведущей роликовой тележкой подвижного шасси и скрепляют их между собой.

Мобильная насосная установки с размещенным на ней барабаном и основным рукавом высокого давления располагается на уровне земли рядом с блоком подлежащих чистке АВО. Далее производится подключение к электрической питающей сети и к системе местного водоснабжения, которые в свою очередь должны обеспечивать минимальные требования для нормального функционирования мобильной насосной установки.

Пульт управления при помощи съёмных кабелей подключают к приводу перемещения шасси и мобильной насосной установки.

Основной рукав высокого давления разматывают с барабана мобильной насосной станции, проводят через направляющие ролики, укладывают на ведущий шкив механизма передвижения, фиксируют прижимными роликами и соединяют с коллектором на ведущей роликовой тележке.

При включении мобильной насосной установки высокого давления вода под большим давлением через основной рукав высокого давления и распределительный коллектор подается к плоскоструйным форсункам моющей передвижной каретки, факелы распыления которых оптимально адаптированы к геометрии трубного пучка, обеспечивая, тем самым, качественную очистку межреберного пространства всех рядов труб теплообменной секции АВО.

При включении с пульта управления привода перемещения шасси, профилированный шкив равномерно, с заданной скоростью, подает основной рукав высокого давления, жестко связанный с ведущей роликовой тележкой шасси, в С-образную направляющую, тем самым осуществляя перемещение подвижного шасси с моющей передвижной кареткой вдоль оребренных труб теплообменной секции и очистку части трубного пучка который попадает в факел распыла форсунок. При достижении подвижного шасси крайнего положения в начале и в конце теплообменной секции АВО срабатывает конечный выключатель, который останавливает подвижное шасси.

После остановки подвижного шасси перемещают моющую передвижную каретку поперек теплообменных труб в следующую позицию и вновь включают привод перемещения шасси. Механизм перемещения равномерно, с той же заданной скоростью, будет вытягивать напорный рукав, жестко связанный с ведущей роликовой тележкой подвижного шасси, из С-образной направляющей, тем самым осуществляя обратное перемещение подвижного шасси с моющей передвижной кареткой вдоль теплообменных труб и осуществлять очистку следующей части трубного пучка. Перемещение подвижного шасси также происходит до срабатывания конечного выключателя.

Цикл повторяется до тех пор, пока не будет охвачена вся площадь теплообменной поверхности факелом распыла плоскоструйных форсунок.

При использовании копиров поперечное перемещение моющей каретки после каждого цикла может осуществляться автоматически.

Скорость перемещения шасси устанавливают переключателем с пульта управления в зависимости от степени загрязнения оребренной поверхности теплообменной секции АВО.

После завершения промывки теплообменной секции АВО, подвижное шасси вместе с передвижной тележкой, со съемными направляющими (не применимо к стационарным направляющим) перемещают на другую теплообменную секцию АВО.

Преимущества системы промывки оребренной поверхности теплообменных труб аппаратов воздушного охлаждения являются следующие:

- минимальное количество передвижений обслуживающего персонала по оребренной поверхности теплообменных труб АВО;

- возможность установки переносной системы на АВО, оснащенные коробами рециркуляции горячего воздуха;

- упрощение и удешевление конструкции;

- повышение надежности работы системы;

- устройство механизма перемещения подвижного шасси по типу кабельного толкателя, закрепленного непосредственно на С-образной направляющей или установленного на передвижной тележке, и состоящего из взрывозащищенного привода перемещения, позволяет производить очистку оребренной поверхности теплообменных секций АВО во взрывоопасной зоне;

- использование для удаления загрязнений энергии плоских водяных струй высокого давления;

- использование для очистки воды без ее нагрева и чистящих добавок;

- установка на боковину теплообменной секции регулируемых по высоте направляющих позволяющих исключить заклинивание подвижного шасси при перемещении вдоль теплообменных труб и обеспечивает параллельность плоских струй плоскости ребер, что исключает деформации последних;

- расположение направляющих непосредственно на боковине секций исключает зоны, недоступные для чистки подвижного шасси с моющей передвижной кареткой, на которой закреплен коллектор с форсунками, а способ их крепления позволяет максимально адаптировать факел сопла к геометрии оребрения трубного пучка, чтобы эффективно очищать области между ребрами всех рядов теплообменных труб;

- применение частотного преобразователя привода перемещения шасси позволяет устанавливать необходимые скорости перемещения подвижного шасси вдоль теплообменной секции АВО в зависимости от степени загрязнения оребренной поверхности трубного пучка.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для аппаратов воздушного охлаждения (АВО), применяемых в химической, металлургической, нефтяной, газовой и энергетической промышленности. В системе промывки оребренной поверхности теплообменных труб аппаратов воздушного охлаждения, состоящей из мобильной насосной станции на которой установлен барабан для намотки основного рукава высокого давления, подвижного шасси с моющей передвижной кареткой, на которой закреплены два коллектора с плоскоструйными форсунками для распыления воды под высоким давлением, двух направляющих для роликовых тележек подвижного шасси, привода перемещения шасси, механизма перемещения основного рукава высокого давления, пульта управления. Мобильная насосная станция установлена на поворотные колеса, оснащённые тормозами, с возможностью перемещения и стопорения в удобное для работы место, при этом барабан для намотки основного рукава высокого давления расположен непосредственно на большегрузной тележке мобильной насосной станции с возможностью подачи воды в рукав высокого давления через ось вращения барабана. Также имеется насос высокого давления, двухступенчатую систему фильтрации воды, направляющие с С-образным и П-образным профилями, основной рукав высокого давления подачи воды к распылительным форсункам. Преимуществами системы являются упрощение и удешевление конструкции, повышение надежности работы системы, очистка оребренной поверхности теплообменных секций АВО во взрывоопасной зоне. 5 ил.

Система промывки оребренной поверхности теплообменных труб аппаратов воздушного охлаждения, состоящая из мобильной насосной станции, на которой установлен барабан для намотки основного рукава высокого давления, подвижного шасси с моющей передвижной кареткой, на которой закреплены два коллектора с плоскоструйными форсунками для распыления воды под высоким давлением, двух направляющих для роликовых тележек подвижного шасси, привода перемещения шасси, механизма перемещения основного рукава высокого давления, пульта управления, отличающаяся тем, что мобильная насосная станция, установлена на поворотные колеса, оснащённые тормозами, с возможностью перемещения и стопорения в удобное для работы место, при этом барабан для намотки основного рукава высокого давления расположен непосредственно на большегрузной тележке мобильной насосной станции с возможностью подачи воды в рукав высокого давления через ось вращения барабана, причем насос высокого давления имеет предохранительный клапан, защиту от перегрузки и защиту от сухого хода в виде реле давления для контроля подачи воды на входе, при этом на входе в насос установлена двухступенчатая система фильтрации воды, компоненты системы, располагающиеся для работы во взрывоопасной зоне, имеют соответствующий вид взрывозащиты, а направляющие для роликовых тележек подвижного шасси установлены непосредственно на боковины теплообменных секций с помощью регулируемых по высоте опор, закрепленных струбцинами или магнитами, причем одна из направляющих, используемая для перемещения основного рукава высокого давления под действием механизма перемещения, имеет С-образный профиль для ограничения перемещения роликовой ведущей тележки подвижного шасси в горизонтальном и вертикальном положениях при помощи двух пар роликов в обеих плоскостях соответственно, а вторая направляющая имеет П-образный или С-образный профиль для ограничения перемещения опорной роликовой тележки шасси, имеющей ролики, которые установлены в вертикальной плоскости на горизонтальной оси для препятствия перемещению в вертикальной плоскости, а основной рукав высокого давления подачи воды к распылительным форсункам выполнен с функцией для перемещения подвижного шасси и подачи воды, при этом плоскоструйные распылительные форсунки ввернуты в ниппеля с накидными гайками для наворачивания на проходные угольники, которые крепятся к коллектору также посредством накидных гаек, причем механизм перемещения подвижного шасси состоит из приводного профилированного шкива с прижимными роликами, установленный на выходном валу взрывозащищенного привода перемещения шасси, закрепленного непосредственно на С-образной направляющей и установленного на передвижной тележке, привод перемещения шасси снабжен частотным преобразователем регулирования частоты вращения привода для изменения скорости перемещения шасси.