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摘要: 空分设备在冶金、化工等领域占有非常重要的地位,为生产提供必不可少的氧气、氮气以及氩气等气体产品。本文介绍了KDON-28000/20000型空分设备现场安装、焊接的特点及设备安装的施工方法及技术要求。
关键词:空分设备;安装技术;焊接
中图分类号：P755.1文献标识码： A
新形势下，随着现代化社会步伐的加快，以及科学技术的蓬勃发展，对于空分设备性能的研究工作也进一步得到人们的关注和重视。空分设备，作为一种依靠气体沸点差异进行深度冷冻筛选分子、预冷的机械装置，近年来的研究已趋于大型化、环保化、高效化、重载化以及高度的自动化等层面发展。为了确保空分设备能够高效运行，减少故障的发生，本文通过空分设备的现状、空分现场安装的部分工序的安装、焊接技术要点及相关内容，加深人们对空分设备的认识和了解，现具体分析如下。
一、设备配置
1.空气分离行业现状
近些年来，随着空分设备从高压流程逐渐转化为中压流程、高低压流程的技术革新，目前大多数空气分离行业的大、中型空分设备多是采用全低压流程，尤其是对超低压流程的空分设备的探索，更是有了进一步的发展。从我国空气分离行业现状来看，第一，流程重視对计算软件的开发，有利于进一步优化设计；第二，关键静态核心设备在设计制造上，也取得了突破性发展；第三，当今的空气分离行业几乎都采用计算机控制系统，自动化、智能化步伐加快；第四，通过工艺结构的调整和国外先进检测技术、高精度动平衡机等的引进，空分设备的装备水平有了进一步的提高。
2.从某种程度而言，整套空分设备的可靠性与先进性是由其工艺流程决定的。下文从几个方面对KDON-28000/20000型空分设备的配置进行说明：
第一，空压机：型号为EIZ100-4，三段四级压缩，采用系列化设计及先进的三元流叶轮、内置冷却器使得压缩机级与冷却器之间气流分布结构优化，无需外接管道，气流流动距离短，流动阻力小，具有高效、低耗的优势。第二，空气增压机：压缩机型号为RZ35-7，水平剖分式机壳，轴承箱与机壳采用分体式结构，便于检修；三段七级压缩。I段进气压力与排气压力分别为0.48 Mpa，和1.25MPa，进气量为49500Nm3/h；II段排气压力为2.8 MPa，Ⅲ段排气压力为7.0 Mpa，该压缩机设置有自动防喘振保护措施。第三，增压透平膨胀机。增压透平膨胀机组为国产，共两台，一台为正常使用，另一台备用，膨胀机组增压端的进出口压力分别为0.46MPa以及0.72 MPa，额定转速为17210 r/min；进出口的温度分别为-123℃和-173℃，正常生产时膨胀空气量为14900 Nm3/h；控制增压端旁通回流阀以及膨胀机入口导叶的喷嘴开度可以实现增压透平膨胀机的负荷调节。第四，离心氮压机，型号为MCL454，配套电机10 kV，功率在3500kW左右，进出口压力分别为14kPa和2.0MPa，利用出口防喘振阀和放空阀的开度，实现调节功能。
二.准备工作
2.1根据不同的母材、焊材、焊接方法等进行焊接工艺评定,进行焊工培训考试。
2.2焊接施工人员根据图纸和规范要求,编制焊接施工方案,明确施工措施、技术规范、验收规范和探伤方案,在施工前对所有焊工进行技术交底。
2.3交流氩弧焊机用冷却水给水点的布置及要求:预制场和安装现场要布置给水点,其中安装现场在辅冷箱顶和冷箱底部外面布置两个点。
为减少焊把的长度,增加电弧的稳定性,提高焊接质量,在辅冷箱顶和冷箱底部各放两台焊机,同时担负上、下部的焊接。
2.4管道预制,应尽量减少固定焊口,增加活动焊口,提高焊接质量,在保证吊装的前提下尽量进行地面预制。
2.5制订详细的安全技术措施并交底。
2.6材料物料准备
材料的型号、规格、材质应符合设计要求,质量应符合规范要求。吊装所用的机具,必须满足吊装施工要求以确保吊装安全。施工所用的水、电、气等应准备充分。
2.7根据现场实际情况,确定管道、设备的堆放及组装场地,制定施工车辆行走路线。
2.8 现场工序交接
施工前应对基础进行检查、验收。设备开箱、检查、验收。
三、空气预冷及纯化系统设备安装方法及技术要求
3.1 水泵的安装
水泵的安装、就位及调整主要利用滚杠、倒链、人力完成。
3.2 空气冷却塔的安装
3.2.1 塔体安装
空冷塔用汽车吊吊装就位,设备自带吊耳。
3.2.2 空冷塔梯子平台安装
空冷塔梯子、平台在空冷塔起吊之前,在地面安装到空冷塔上。
3.2.3空冷塔外壁保温
空冷塔塔体上段保温在塔外壁搭设工作平台,在平台上完成对塔外壁的保温。
3.2.4在安装过程中空冷塔塔体上严禁动火。起吊前,在地面切除管道封头,用机械切割法开好坡口,用吸尘器吸除切削,清洁切口并密封好开口以防杂物进入容器内。
3.3水冷塔的安装
3.3.1塔体的安装
水冷塔用汽车吊吊装就位,设备自带吊耳。
3.3.2 塔体上梯子平台的安装
塔体上的梯子、平台在地面安装,螺栓连接到塔体预先焊好的支架上。
3.3.3 塔内填料装填及塔体保温
塔内填料为聚丙烯鲍尔环填料。保温材料为矿渣棉,在塔外壁搭设工作平台进行填料的装填和塔体的保温。
3.3.4 安装技术要求
起吊前,在地面切除管道封头,用机械切割法开好坡口,用吸尘器吸除切削,清洁切口并密封好开口以防杂物进入容器内。
3.4分子筛吸附器的安装
3.4.1分予筛吸附器用汽车吊吊装就位。
3.4.2分子筛吸附器内吸附剂的装填顺序为:惰性氧化铝→活性氧化铝→分子筛吸附剂。
3.4.3分子筛吸附器的两个支座,一个为固定支座,另一个为活动支座,紧固活动支座时,活动支座地脚螺栓上的第一个螺母拧紧后,倒退一圈,然后用第二个螺母锁紧。
3.4.4分子筛吸附器外壁保温。保温工作通过搭设的工作平台进行。
3. 5 电加热器安装
电加热汽车吊吊装就位。保温工作通过搭设的工作平台进行。
3.6 消声器安装
消声器用汽车吊吊装就位。
四、上塔与冷凝蒸发器焊接
上塔与冷凝蒸发器的组对焊缝即俗称的主缝,其焊接质量直接影响塔的垂直度,最终影响产品的纯度。主缝焊接严格按编制好的作业指导书进行。首先按工艺要求打磨好主缝坡口并点焊,采用塔内千斤顶外顶法进行组对。焊接施工平台离焊缝高度1.4米为宜。人员分工:铝焊工4名,分2组进行双人双面横焊;电工2名,防止临时性的焊机故障,并配合焊工调节电流大小;钳工2名,配合焊工进行坡口打磨和测量垂直度;起重工2名,配合钳工调节垂直度;火焊工1名,对焊口进行预垫并给焊工传递焊丝;焊接施工员1名,协调各方工作,并根据焊缝间隙大小和塔体垂直度确定起焊点,以及处理焊接过程中出现的问题。焊前焊试板,厚度同主缝一致,探伤检验合格方可焊接主缝。实际焊接时将两焊机电流之和增大20~30A,氩气纯度必须达99.99%以上。主缝焊接时焊缝周围的相对湿度应小于80%,气温应高于5℃,风速应小于2m/s。 焊接坡口两端50mm内用打磨光洁,焊丝进行脱脂处理,焊接过程中两对人员焊接速度保持基本一致,塔内焊工电弧不能间断,外面焊工换焊丝时,要用氩气保护好熔池以免产生气孔。在焊接过程中要随时观察上塔垂直度的变化,随时调整焊接速度以保证垂直度。焊接结束待冷却后,进行100%X射线探伤。最后通过上塔拉架调节,同时配合加温方式进行垂直度精调。
参考文献:
[1]江代彬.小型空分设备运行状态的建模仿真分析与改进[D].国防科学技术大学，2003，（01）.
[2]现场设备、工业管道焊接施工及验收规范.GB50236-98
[3]李化治.制氧技术.北京:冶金工业出版社.1996
[4]现场设备、工业管道焊接施工及验收规范.GB50236-98
[5]张琼，郝迅.川空两套液体空分设备流程与性能比较[J].气体分离，2010，（05）.
[6]顾福民.空气制品公司空分设备性能优化采取三种方法[J].深冷技术，2011，（01）.
关键词:空分设备;安装技术;焊接
中图分类号：P755.1文献标识码： A
新形势下，随着现代化社会步伐的加快，以及科学技术的蓬勃发展，对于空分设备性能的研究工作也进一步得到人们的关注和重视。空分设备，作为一种依靠气体沸点差异进行深度冷冻筛选分子、预冷的机械装置，近年来的研究已趋于大型化、环保化、高效化、重载化以及高度的自动化等层面发展。为了确保空分设备能够高效运行，减少故障的发生，本文通过空分设备的现状、空分现场安装的部分工序的安装、焊接技术要点及相关内容，加深人们对空分设备的认识和了解，现具体分析如下。
一、设备配置
1.空气分离行业现状
近些年来，随着空分设备从高压流程逐渐转化为中压流程、高低压流程的技术革新，目前大多数空气分离行业的大、中型空分设备多是采用全低压流程，尤其是对超低压流程的空分设备的探索，更是有了进一步的发展。从我国空气分离行业现状来看，第一，流程重視对计算软件的开发，有利于进一步优化设计；第二，关键静态核心设备在设计制造上，也取得了突破性发展；第三，当今的空气分离行业几乎都采用计算机控制系统，自动化、智能化步伐加快；第四，通过工艺结构的调整和国外先进检测技术、高精度动平衡机等的引进，空分设备的装备水平有了进一步的提高。
2.从某种程度而言，整套空分设备的可靠性与先进性是由其工艺流程决定的。下文从几个方面对KDON-28000/20000型空分设备的配置进行说明：
第一，空压机：型号为EIZ100-4，三段四级压缩，采用系列化设计及先进的三元流叶轮、内置冷却器使得压缩机级与冷却器之间气流分布结构优化，无需外接管道，气流流动距离短，流动阻力小，具有高效、低耗的优势。第二，空气增压机：压缩机型号为RZ35-7，水平剖分式机壳，轴承箱与机壳采用分体式结构，便于检修；三段七级压缩。I段进气压力与排气压力分别为0.48 Mpa，和1.25MPa，进气量为49500Nm3/h；II段排气压力为2.8 MPa，Ⅲ段排气压力为7.0 Mpa，该压缩机设置有自动防喘振保护措施。第三，增压透平膨胀机。增压透平膨胀机组为国产，共两台，一台为正常使用，另一台备用，膨胀机组增压端的进出口压力分别为0.46MPa以及0.72 MPa，额定转速为17210 r/min；进出口的温度分别为-123℃和-173℃，正常生产时膨胀空气量为14900 Nm3/h；控制增压端旁通回流阀以及膨胀机入口导叶的喷嘴开度可以实现增压透平膨胀机的负荷调节。第四，离心氮压机，型号为MCL454，配套电机10 kV，功率在3500kW左右，进出口压力分别为14kPa和2.0MPa，利用出口防喘振阀和放空阀的开度，实现调节功能。
二.准备工作
2.1根据不同的母材、焊材、焊接方法等进行焊接工艺评定,进行焊工培训考试。
2.2焊接施工人员根据图纸和规范要求,编制焊接施工方案,明确施工措施、技术规范、验收规范和探伤方案,在施工前对所有焊工进行技术交底。
2.3交流氩弧焊机用冷却水给水点的布置及要求:预制场和安装现场要布置给水点,其中安装现场在辅冷箱顶和冷箱底部外面布置两个点。
为减少焊把的长度,增加电弧的稳定性,提高焊接质量,在辅冷箱顶和冷箱底部各放两台焊机,同时担负上、下部的焊接。
2.4管道预制,应尽量减少固定焊口,增加活动焊口,提高焊接质量,在保证吊装的前提下尽量进行地面预制。
2.5制订详细的安全技术措施并交底。
2.6材料物料准备
材料的型号、规格、材质应符合设计要求,质量应符合规范要求。吊装所用的机具,必须满足吊装施工要求以确保吊装安全。施工所用的水、电、气等应准备充分。
2.7根据现场实际情况,确定管道、设备的堆放及组装场地,制定施工车辆行走路线。
2.8 现场工序交接
施工前应对基础进行检查、验收。设备开箱、检查、验收。
三、空气预冷及纯化系统设备安装方法及技术要求
3.1 水泵的安装
水泵的安装、就位及调整主要利用滚杠、倒链、人力完成。
3.2 空气冷却塔的安装
3.2.1 塔体安装
空冷塔用汽车吊吊装就位,设备自带吊耳。
3.2.2 空冷塔梯子平台安装
空冷塔梯子、平台在空冷塔起吊之前,在地面安装到空冷塔上。
3.2.3空冷塔外壁保温
空冷塔塔体上段保温在塔外壁搭设工作平台,在平台上完成对塔外壁的保温。
3.2.4在安装过程中空冷塔塔体上严禁动火。起吊前,在地面切除管道封头,用机械切割法开好坡口,用吸尘器吸除切削,清洁切口并密封好开口以防杂物进入容器内。
3.3水冷塔的安装
3.3.1塔体的安装
水冷塔用汽车吊吊装就位,设备自带吊耳。
3.3.2 塔体上梯子平台的安装
塔体上的梯子、平台在地面安装,螺栓连接到塔体预先焊好的支架上。
3.3.3 塔内填料装填及塔体保温
塔内填料为聚丙烯鲍尔环填料。保温材料为矿渣棉,在塔外壁搭设工作平台进行填料的装填和塔体的保温。
3.3.4 安装技术要求
起吊前,在地面切除管道封头,用机械切割法开好坡口,用吸尘器吸除切削,清洁切口并密封好开口以防杂物进入容器内。
3.4分子筛吸附器的安装
3.4.1分予筛吸附器用汽车吊吊装就位。
3.4.2分子筛吸附器内吸附剂的装填顺序为:惰性氧化铝→活性氧化铝→分子筛吸附剂。
3.4.3分子筛吸附器的两个支座,一个为固定支座,另一个为活动支座,紧固活动支座时,活动支座地脚螺栓上的第一个螺母拧紧后,倒退一圈,然后用第二个螺母锁紧。
3.4.4分子筛吸附器外壁保温。保温工作通过搭设的工作平台进行。
3. 5 电加热器安装
电加热汽车吊吊装就位。保温工作通过搭设的工作平台进行。
3.6 消声器安装
消声器用汽车吊吊装就位。
四、上塔与冷凝蒸发器焊接
上塔与冷凝蒸发器的组对焊缝即俗称的主缝,其焊接质量直接影响塔的垂直度,最终影响产品的纯度。主缝焊接严格按编制好的作业指导书进行。首先按工艺要求打磨好主缝坡口并点焊,采用塔内千斤顶外顶法进行组对。焊接施工平台离焊缝高度1.4米为宜。人员分工:铝焊工4名,分2组进行双人双面横焊;电工2名,防止临时性的焊机故障,并配合焊工调节电流大小;钳工2名,配合焊工进行坡口打磨和测量垂直度;起重工2名,配合钳工调节垂直度;火焊工1名,对焊口进行预垫并给焊工传递焊丝;焊接施工员1名,协调各方工作,并根据焊缝间隙大小和塔体垂直度确定起焊点,以及处理焊接过程中出现的问题。焊前焊试板,厚度同主缝一致,探伤检验合格方可焊接主缝。实际焊接时将两焊机电流之和增大20~30A,氩气纯度必须达99.99%以上。主缝焊接时焊缝周围的相对湿度应小于80%,气温应高于5℃,风速应小于2m/s。 焊接坡口两端50mm内用打磨光洁,焊丝进行脱脂处理,焊接过程中两对人员焊接速度保持基本一致,塔内焊工电弧不能间断,外面焊工换焊丝时,要用氩气保护好熔池以免产生气孔。在焊接过程中要随时观察上塔垂直度的变化,随时调整焊接速度以保证垂直度。焊接结束待冷却后,进行100%X射线探伤。最后通过上塔拉架调节,同时配合加温方式进行垂直度精调。
参考文献:
[1]江代彬.小型空分设备运行状态的建模仿真分析与改进[D].国防科学技术大学，2003，（01）.
[2]现场设备、工业管道焊接施工及验收规范.GB50236-98
[3]李化治.制氧技术.北京:冶金工业出版社.1996
[4]现场设备、工业管道焊接施工及验收规范.GB50236-98
[5]张琼，郝迅.川空两套液体空分设备流程与性能比较[J].气体分离，2010，（05）.
[6]顾福民.空气制品公司空分设备性能优化采取三种方法[J].深冷技术，2011，（01）.