管束干燥机蒸汽泄漏的故障机理及其解决101

管束干燥机蒸汽泄漏的故障机理及其解决

摘要：在管束干燥机内部的构件当中，管束内件的作用非常重要，在具体应用中，该结构可以使物料实现流动，同时也可以容许蒸汽通过，从而在物料的通过

过程中，实现烘干，蒸干水分。分析其工作过程和原理，不难发现，其主要功能

的实现不仅仅在于烘干物料，同时也需要传递结构来发挥作用。本文总结了管束

干燥机蒸汽泄漏的故障机理，并且提出了一些可行的维修对策，希望可以给相关

工作的开展提供一些参考。

关键词：蒸汽泄漏；焊接应力；筋板连接；液力俩合器

管束干燥机的应用越来越广泛，现在已经成为了大多数国家的首选，和过去

应用的传统干燥设备相比，管束干燥机的功耗较低，同时可以实现对更多类型的

物料的干燥，从结构上看，其布局紧凑，安装难度低，操作简便。自从上个世纪90年代开始管束烘干机的应用就开始向轻工业、化工业和电力、建材等等领域推广，对于各种松散类型的颗粒状和粉状物料都非常适用。但是在使用过程中较容

易出现蒸汽泄漏问题，所以物料无法顺利干燥，大大降低了使用效果。本文针对

其成因和具体维修对策进行了分析和总结。

一、故障机理分析

从具体的工作原理来看，电机会经过传动装置来带动管束内件来实现运动和

旋转。物料则由进料绞龙输人机内。装在管束内件上的料铲一面将物料扬起，使

其落人换热管的间隙中，一面推动物料前进，直到其从出料口输出为止；同时，

燕汽从一端蒸汽接头进入，加热换热管，使从换热管间隙中通过的物料得以逐步

烘干，而冷凝水则由另一端燕汽接头排出。因而，它不但是烘干物料的主体，还

是传递运动或动力的主体。由于故障就出在它身上，所以，对管束内件的受力分

析及对其内部主要结构的剖析，就是我们从根本上解决蒸汽泄漏的焦点和关键所在。

二、解决方案

（一）连接式管束干燥机

针对产生故障的成因，提出了如下的解决方案：

（1）外层换热管加上一个加强管套，管套间用筋板联结并与管板一起焊住，将换热管热影响区上所受的应力转移或减小。依据如下：

a.如前所述，由于制造的需要，管板上的管孔肯定稍大于换热管的外径，造

成换热管热影响区不仅要承受焊接应力，同时还要承受弯扭组合交变应力，加快

了该处的管裂，从而造成燕汽泄翻。由图9可见，加强管套与管板焊接后相当于

延长了管板的管孔，由于加强管套是在收紧后再与管板焊接的，因此与换热管之

间没有间隙，严丝合缝，这就使换热管热影响区只承受单一的扭矩，而将受交变

弯曲应力处转移到了加强管套的外端、换热管母材强度未变且又没有焊接应力的

位置。

b.加强管套之间用筋板焊连接，它们又与管板焊接成一体，而换热管与加强

管套之间又是零间隙，可以等同认为，这段换热管与管板基本上是一体的。因此，当设备启动时，管板与装了加强管套和筋板的外层换热管可视为是同时动作的，

滞后性非常小。这不仅意味着外层换热管热影响区的扭矩负担大大减小，而且由

于外层换热管承受了设备工作中的大部分扭矩，因而也大大减轻了内层换热管的

扭矩负担。

（2）在大中型管束干燥机的电机与减速机之间增设液力偶合器，既能使设备

启动平缓，免遭冲击力，又可保证设备不超负荷运转，延长其使用寿命。

（3）以气体保护焊取代传统的手工电弧焊；焊接电流尽量小，以尽量减小焊接热对焊缝的影响；制定合理的焊接工艺，严格控制焊接过程，尽量控制焊接应力；两道焊缝之间及焊完后，采取消除焊接应力的措施，尽量消除焊接应力。

（4）对大型管束千燥机，应考虑适当增加换热管的壁厚。

（二）焊接式管束干燥机

焊接式管束干燥机仅适用于小型管束干燥机（大约150平方米以下），大、

中型管束干燥机应尽量做成联接式，以从根本上解决管板的外凸变形。实际上，

焊接式与联接式相比，虽然节省了原材料成本、密封件和标准件成本，但焊接成

本和装配成本等制造工艺成本却提高了，这使得制造周期大大延长。当然，国内

劳动力成本的低廉，订货合同（如交货期限）执行的不严，使装配成本在一些企

业中常常将其忽略。

三、设备选用要点

（一）考虑设备使用寿命

在设备的采购环节中，工艺设计人员就需要对设备的使用寿命加以关注，具

体来说，主要包括以下两个方面：

（1）确定合理管径与长度

管束干燥机的规格主要是基于直径为单位来进行划分的，在相同的系列当中，又结合换热管的长度为标准来分成若干种规格。工艺技术人员在设计以及设备选

型过程中，也需要及时考虑这些问题，结合实际应用情况来看，如果可以满足热

交换比，即可选用长度以及直径之间的比值较小的设备。举例来说，在实际应用中，150m2和210m2这两个类型的管束干燥机是属于相同的系列的产品，在规格上有一定区别，对比长度和直径之间的比值，后者比前者要大。某淀粉厂在使用

过程中并未应用蒸汽泄漏解决方案进行处理，在三年的使用后，后者已经有部分

换热管无法使用。结合用户的普遍反馈情况来看，也普遍认为，长径比较小的较

为实用，可以在多年的使用中维持稳定运行。

（2）选择规格合理的设备

在设备选型过程中，也要避免盲目选择大规格的管束烘干机设备。在使用以

及调查中不难发现，大型管束烘干机的蒸汽泄漏问题是非常常见，其成因在于我

国自产的设备大多为焊接方式来实现连接的，所以体现出了焊接应用较高、管板

形变较为明显的情况；其二，现在我国所生产的大型管束烘干设备在设计上大多

是模仿国际同类产品的成果，由于技术条件上的不足，无法实现自主设计。由此，也因为实验手段的不足，无法全面保证结构设计的合理性。加之大型设备和小型

设备的设计要求本身就是有所区别的，如果没有注意其中的细节问题，则必然会

在后续使用时出现隐患。

（二）重视细节部位的检查

不少管束烘干机生产厂商出于降低成本的考虑，可能会在用料上出现问题，

同时也不会设置检修孔，导致无法及时检修大型设备。所以在设计过程中，为了

给用户提供便利，可以在后续使用中顺利开展检修工作，需要设置合理的检修孔，尤其是在大型管束干燥机设备，更需要在两端封头上设置检修孔。以往在出现蒸

汽泄漏问题时，需要检修，只能用户结合需要自行开孔，这种行为对于压力设备

的检修来说是非常危险的。

四、总结

在前文的分析中，本文针对管束干燥机当中存在的蒸汽泄漏问题的机理进行