[发明专利]一种螺旋盘管固定组件及套装方法

说明书

技术领域

本发明属于机械部件的套装和固定技术领域，涉及一种用于套装和固定螺旋盘管的方 法，尤其是用于套装固定具备里外多层结构的，应用于反应堆蒸汽发生器、锅炉、余热回 收装置等结构的大型螺旋盘管。

背景技术

螺旋盘管是一种常见的结构，被广泛地用于管道运输、化学工业、电力工业等重要的 工业中，主要用于输运流体。同时，螺旋盘管也是换热器的一种常用设计形式，因此常被 用于反应堆蒸发器、锅炉、余热回收装置等设备结构中。

螺旋盘管，其形状特征如图1、图2所示，为表述清楚起见，定义一组盘管直径相同的 螺旋盘管为一层，某层中盘管的数量称为头数。其中图1-A为单层单头螺旋盘管8，只有一 层且单根管螺旋上升；图1-B为单层双头螺旋盘管9，由两根管螺旋缠绕上升，以此类推还 有单层多头螺旋盘管，由多根盘管螺旋上升；图2-A为双层单头螺旋盘管10，内外有两层， 每层均为单根螺旋盘管；2-B为双层双头螺旋盘管11，内外分别有两层，每层均由两根螺 旋盘管螺旋上升构成，以此类推还有双层多头螺旋盘管和多层多头螺旋盘管。

大型螺旋盘管的设计制造，必须考虑螺旋盘管的套装和固定问题，然而目前的设计方 案对这个问题的考虑存在缺陷。这些缺陷主要有两类：一是不作支承或是作非常松散的支 承，这样处理将有可能产生流致振动；二是作有强度的、紧密的支承，但其装配的紧密程 度是由固定件的制造精度实现，而不是由装配本身实现，这将导致固定件的制造困难，成 本过高，甚至使套装无法实施。

当螺旋盘管体积较大时，由于盘管自身重力也较大，由重力导致的盘管形变也相应增 大。例如，当采用密度为8g/cm³的材料制造盘管，采用Φ19mm×3mm的规格，上下两根盘管 之间的间隙为6mm，直径为1m，盘管总高为4m时，螺旋盘管重量约为2500kg，这样的自重 足以把最下方上下两根盘管之间的间隙压缩得很小。并且，当盘管具有如图2所示的里外 多层式结构时，还需要考虑每层盘管之间的错动，以及层与层之间的套装问题。而现有的 解决方案，一是强度不够，即使是较为简单的单层螺旋盘管，当盘管体积和自重过大时， 自重也足以将自身压弯或是将支承件压垮，二是装配精度均难以符合多层螺旋盘管的套装 需要，三是没有限制内外层之间的错动。

当螺旋盘管用于换热时，盘管内外的流体流动速度快，动量大，而且有循环加载的特 点。当流动的频率和多层螺旋盘管中某个部件或某一层的固有频率接近或相同时，就会产 生共振。剧烈的共振对螺旋盘管的寿命有极大的影响，极端情况下，甚至有可能导致螺旋 盘管多处同时破裂。当这类破管事件发生在工业锅炉中时，将会严重降低换热效率；而当 这类事件发生在反应堆蒸汽发生器中时，将导致二回路的水蒸气进入一回路，造成严重安 全事故。对几何特征复杂的物体进行固有频率的计算极其困难，因此螺旋盘管中某个部件 或某一层的频率不能确定，因此也无法保证单个部件或单层螺旋盘管不会发生流致振动。 在这样的前提下，有必要紧密地连接螺旋盘管各个部件，使其形成一个固定的整体。

使用紧密连接的方式，螺旋盘管和固定组件之间使用间隙很小的间隙配合或过渡配合， 可以减小螺旋盘管发生流致振动的风险，但这类方案大多对固定组件的制造精度的依赖性 太高，极有可能因零部件制造精度达不到而导致套装失败。因此有必要设计一种特定的套 装方法，既保证装配的紧密程度，又不对固定组件的制造精度作过高要求。

当螺旋盘管用于高温环境时，由于工作温度和装配温度的不同，装配好的螺旋盘管会 产生热膨胀。当没有任何约束时，螺旋盘管的轴向、环向和径向都将产生膨胀。一般螺旋 盘管的顶部和底部都与其他的管道或管板相连接，若这些部件位置已固定，那么螺旋盘管 轴向和环向的热膨胀都将导致这些部件的连接处受力。

发明内容

本发明的目的在于解决已有螺旋盘管固定装置强度不足、流致振动以及过高的零部件 制造精度要求等问题。提供一种螺旋盘管固定组件及套装方法，该组件制造装配工艺简单， 套装方法对组件制造精度要求较低，螺旋盘管固定装配的稳定性和强度都很高，适合大规 模推广并进行标准化。

本发明提出的一种螺旋盘管固定组件，其特征在于，该组件主要由内套筒、内筒承重 条、承重条、固定条、固定螺钉和外套筒所组成，各部件的具体结构如下：