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      立式灰罐排空緩沖裝置的設(shè)計與應(yīng)用

      2021-08-27 09:15:50高亞寧韓號東
      設(shè)備管理與維修 2021年11期
      關(guān)鍵詞:砂眼膠皮排空

      高亞寧,韓號東

      (中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長慶固井公司,陜西西安 710018)

      1 研究背景

      近年來,隨著固井干混站的改造建設(shè),干混站的自動化程度不斷提高,散裝水泥的大量應(yīng)用,大大減輕了工人的工作強度,提高了干混站的混配效率。由于干混站主要加裝的是水泥,產(chǎn)生的粉塵對人和環(huán)境都有較大危害。干混站管線輸灰是借助氣力輸送,管線會承受一定的壓力,隨著干混站輸灰管線的長期使用,管線就會頻頻磨損、出現(xiàn)砂眼,水泥在氣壓的作用下從砂眼處噴出,不僅造成資源浪費,而且對環(huán)境也有一定的影響(圖1)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),砂眼的頻發(fā)區(qū)主要是與立式灰罐排空口連接的排空主管線,刺漏后往往會造成環(huán)境污染(圖2)。

      圖1 被沖刷表面

      圖2 管壁上產(chǎn)生的沙眼

      2 現(xiàn)狀分析

      故障主要是由于立式灰罐在排空時,罐內(nèi)的微小顆粒物在氣壓的作用下從排空口排出,經(jīng)膠管線直接擊打在排空主管線的內(nèi)壁上。長時間的擊打造成擊打處管線越來越薄,致使管線出現(xiàn)砂眼,水泥灰從砂眼處噴出。對立式灰罐排空口進(jìn)行加裝改造,將管線的沖刷面轉(zhuǎn)換到排空裝置的膠皮面上,解決排空主管線出現(xiàn)砂眼的問題。

      3 設(shè)計過程

      3.1 設(shè)計目標(biāo)

      保證設(shè)計在使用中起到保護(hù)管線的作用,確保緩沖裝置在使用過程中拆裝、檢修方便,零配件易就地解決,壽命長,并且有很好的緩沖效果。

      3.2 設(shè)計原理

      本設(shè)計主要利用了動量定理。由于膠皮墊子具有一定的彈性,表面受到物體沖擊時,會產(chǎn)生彈性變形,延長了物體的接觸時間,根據(jù)動量定理Δmv=Ft,可以確定產(chǎn)生的沖擊力減小了。從立式灰罐排出的小顆粒物擊打到膠皮上,受到緩沖,使沖擊力減小,對排空主管線基本沒有沖擊力,減少了鋼管因沖擊而產(chǎn)生的砂眼。

      3.3 材料選擇

      由于金屬材料是脆性材料,很容易被立式灰罐所排出小顆粒物沖擊而產(chǎn)生砂眼,而橡膠是塑性材料,受到?jīng)_擊產(chǎn)生可恢復(fù)性變形,可以減小對橡膠的沖擊影響,體現(xiàn)了橡膠材料的抗磨性和抗沖擊性,因此選擇橡膠皮墊子作為抗沖擊的主要材料。

      根據(jù)橡膠材料及鋼管材料的性質(zhì),鋼管材料固定性強,選擇鋼結(jié)構(gòu)作為主要支架,內(nèi)部以橡膠皮墊作為主要抗沖擊面。這樣不僅起到了保護(hù)管線的作用,又使緩沖裝置的使用壽命得到延長。

      3.4 選擇加工工藝及連接方式

      由于立式灰罐排空口采用的是2 英寸球閥作為控制開關(guān),此處的連接需選擇2 英寸鋼管,并且一端帶與球閥牙型相同的外螺紋,采用螺紋連接(圖3)??紤]到立式灰罐排出的氣壓一般在0.2~0.3 MPa,因此排空緩沖裝置必須有一定的承壓能力,經(jīng)多次選擇試用,決定選用4 英寸的無縫鋼管,長度為250 mm,與2 英寸鋼管之間采用轉(zhuǎn)換接口,通過焊接連接。排空裝置底端采用法蘭盤做堵頭,考慮到橡膠墊子長時間使用后的更換需求,底部采用容易拆裝的螺桿連接,將法蘭盤與4 英寸管線連接。法蘭盤內(nèi)部墊膠皮墊子,考慮到密封的原因,所墊的膠皮墊子必須略大于鋼管直徑。緩沖裝置與排空主管線之間采用膠皮管線連接,由于排空立式灰罐排空口直徑為2 英寸的球閥,為保證排空時氣壓平穩(wěn),緩沖裝置出口也采用2 英寸的管線,順著氣流方向與豎直方向夾角為40°。

      圖3 連接方式

      4 使用效果對比

      4.1 使用壽命

      該排空裝置經(jīng)干混站1 年的使用,將法蘭盤堵頭拆卸后檢查膠皮墊,發(fā)現(xiàn)膠皮墊幾乎沒有磨損,檢查排空主管線也沒有出現(xiàn)砂眼;而傳統(tǒng)的排空接法,排空口直接對著主管線,使用3 個多月管壁就會出現(xiàn)麻點。由此可見,該緩沖裝置對排空主管線防治砂眼起到了作用,達(dá)到了預(yù)期效果。

      4.2 維保操作

      本設(shè)計緩沖裝置在使用中,磨損最嚴(yán)重的是膠皮墊,只需拆下法蘭堵頭就可更換膠皮墊。而傳統(tǒng)的排空接法,磨損的主要是排空主管線,在管線出現(xiàn)砂眼刺漏后,其修復(fù)和更換非常困難。因此,該排空設(shè)計在使用上和拆裝更換上都大大優(yōu)于傳統(tǒng)的排空接法。

      4.3 經(jīng)濟(jì)性

      緩沖裝置在加裝前,排空主管線使用1 年后陸續(xù)會出現(xiàn)刺漏現(xiàn)象,檢修時需要補焊主管線,當(dāng)管線刺漏嚴(yán)重時需要將主管線隔斷重新補裝新管線,耽誤生產(chǎn),影響配灰,產(chǎn)生的直接及間接成本高。加裝緩沖裝置后,排空作業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低了對排空主管線的磨損,只需定期更換膠皮墊,材料及維護(hù)成本低,不影響生產(chǎn)配灰作業(yè),使用的經(jīng)濟(jì)性好。

      5 結(jié)論

      通過本裝置的設(shè)計及應(yīng)用,解決了干混站排空管線磨損問題,節(jié)約了大量材料費用,降低了粉塵污染,日常維護(hù)保養(yǎng)方便,降低了勞動強度,創(chuàng)造了良好的效益,推廣應(yīng)用價值高,目前在其他固井干混站立式灰罐排空管線進(jìn)行加裝和應(yīng)用,使用效果較好。

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