《装备制造技术））２０１３年第４期 原油加热炉清灰装置的研制及应用 刘王卫，成文峰，孙庆辉 （中石化管道储运公司，江苏徐州２２１００８） 摘要：针对原油加热炉运行一段时间后密集炉管处燃烧产物凝结积聚，造成加热炉炉效大幅度降低、硫化长期腐蚀炉 管、减少加热炉使用寿命等问题，研制出了一种远程控制自动清灰装置。主要介绍了该清灰装置的主要部件的结构设 计、功能、现场测试情况。依据该设计实施后加热炉运行状况明显提高。 关键词：原油加热炉；装置；实时监控；远程控制 中图分类号：ＴＥ９７４ 文献标识码：Ｂ 文章编号－１６７２—５４５Ｘ（２０１３）０４—０１７３—０２ 原油加热炉广泛应用于原油长输管道中，属于高 能耗高污染设备。其核心部件对流室内炉管密集、空 间狭小、运行条件十分恶劣。加热炉运行一段时间后， 密集炉管常常成为燃油燃烧产物粉尘积聚平台，在严 重时，产物粉尘完全淹没２５ ｍｍ高的炉管密集钉头， 大面积粉尘积聚不仅严重影响了加热炉炉效，而且积 图１加热清灰系统示意图 灰中的硫化物对炉管形成长期腐蚀，降低加热炉使用 ２．１自动清灰装置结构设计 寿命，为加热炉长期高效安全运行埋下安全隐患，因 （１）清灰装置结构组成及功能 此研制一种高效自动清灰装置十分必要。 该装置各功能构件分别由摄像头、喷枪、驱动系 统、导轨系统、升降机、水平仪、转动系统和喷枪传动 １ 清灰系统技术要求 系统组成，如图２所示。其中，监控装置监控喷枪的 位置，驱动系统和导轨系统负责ｘ向运动，升降机负 责ｚ向运动，转动系统负责在水平平面内Ｏ向转动， 通过查阅文献［１—２］，并根据长输管道各加压站现 喷枪传动系统负责Ｙ向运动。 役原油加热炉技术特性及站场情况，高效清灰装置 要具备以下性能： （１）清灰装置喷枪能够上下移动（ｚ向）； （２）清灰装置喷枪能够左右移动（ｘ向）； 一一 １．摄像头２．喷枪３．驱动系统４．导轨系统５．升降机 （３）清灰装置喷枪能够前后移动（Ｙ向）； ６．水平仪７．转动系统和喷枪传动系统 （４）清灰装置具有远程控制和实时监控性能。 图２ 清灰装置结构图 （２）清灰装置ｚ向升降 ２加热炉清灰系统概述 现役加热炉技术参数，清灰装置在３．６ ｍ～１０．６ ｍ 之间ｚ移动，采用升降系统来满足ｚ方向移动（见图 加热炉清灰系统由软化水装置、高温高压蒸汽 ３），升降机起升高度实行远距离控制，升降距离精度 发生器、控制装置、耐高温高压金属软管、喷枪和高 高（±２ ｒｎｌＴ１），参数如表ｌ所示。 空作业车组成，如图１所示。其工作流程为：启动清 灰系统，蒸汽发生器产生高温高水蒸气，施工人员操 作喷枪对加热炉炉管表面进行清灰。 收稿日期：２０１３—０１－０４ 图３升降机 基金项目：加热炉自动清灰装置研制与应用（编号：２０１０管储科基金字０３号） 作者简介：刘王卫（１９７９一），男，工程师，学士学位，现从事设备制造及管理工作。 １７３ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．４，２０１ ３ 表１升降机参数 额定载荷 １ 起升速度 ｌ最大起升高度ｌ 电机功率 １５０ ｋｇ ｌ ６—２０ｎｄｍｉｎ ｌ １１ ｎｌ Ｉ ２相５ ｋｗ （３）Ｘ方向移动 清灰装置ｘ方向移动主要由沿轨道行驶自行小 字脉冲信号来实现。控制系统主要由步进电动机、驱 动器、变压器、控制面板组成（见图５），在清灰装置运 行中，由控制面板给步进电动机提供持续的脉冲信 号，电机就能够连续运行。 车进行，自行小车内步进电机驱动在ｘ方向移动（见 图４）。导轨固定在升降机上，带动导轨和小车在ｚ向 移动，从而实现了ｚ—ｘ方向移动。导轨长度为４ ｍ， 自行小车运行参数如表２所列。 图５清灰装置控制系统图 １．端档板２．限位杆３．移动小车４．导轨副５．齿条 ２．３清灰装置性能测试 （１）监视系统测试 摄像头安装在小车顶部，位于喷枪正上方，随小 图４ Ｘ方向移动机构图 表２自行小车运行参数 序号 项目 说明 电机驱动 双向 牵引重量８０ ｋｇ以内 ２５０×４５０×１５０ｈｉｍ ６—２Ｏ ｎｄｍｉｎ 序号 项目 说明 １ 驱动方式 ２ 行走方式 ３ 驱动能力 ４ 整车尺寸 ６ 运行速度 ７ 停止精度 ±２ ｈｉｍ ８ 相应时间 Ｏ．５ ｓ ９ 停止时间 ２一ｌＯｍｉｎ ｔＯ 工作时间 Ｏ一３０ｍｉｍ １２ 运行范围 Ｏ一４ｍ 车同步运动。在小车运动过程中，电脑显示画面上能 够清楚的显示炉管表面状况和喷枪相对炉管的位 置，画面稳定未出现抖动现象。 （２）ｘ、Ｙ、Ｚ和Ｏ向运动和控制系统测试 根据监视画面调节升降机，控制升降速度，由下 向上调节，将喷枪移动到合适的高度，再经过几次微 调喷枪准确移动到位。将控制箱上ｘ、Ｙ、ｚ“调速”钮 调节到较低值，分别按“正转”和“反转”按钮，观察小 车运行情况。在ｘ向小车移动到端部时，齿轮触碰到 端部挡板，电动机限位功能触发，停止转动，再按反 向按钮，电动机转动反向移动。按“Ｙ反转”按钮，喷 枪后退，电机正常运行。 ５ 障碍探测方法 机械式／光电双层防护 １１ 供电方式 ２相１．２ ｋＷ （４）Ｙ向移动 在Ｙ方向上的移动，主要由小车内部机构驱动 喷枪来完成。由于现役加热炉密集炉管间隙分别为 ５７ ｉｎｌｎ、４５ ｎｌｌｎ和３２ １１１１１１，考虑通用性能及流体力学 公式，计算出最佳内管径和最佳喷孔大小分别为 １５ ｍｉｌｌ、 ｍｍ；考虑到喷枪的强度要求，喷枪选择 ４）２２×３．５ ｍｍ型号的不锈钢无缝钢管，以满足对流 室清灰的要求。喷枪Ｙ向移动主要由步进电动机驱 动下滚轮，上滚轮压紧喷枪，从而由上下滚轮的转动 驱动喷枪Ｙ向移动。 ２．２实时监视和远程控制 （１）采用监控系统进行远程数据输入 清灰装置采用监控装置连接远端电脑来实现实 时监控数据输入，主要监控内容有：一是喷枪移动位 置确定；二是监控粉尘积灰清理效果。 （２）控制系统 加热炉清灰过程主要就由控制步进电动机的数 ３结束语 使用该用清灰装置进行现役２０１２年加热炉清 灰后，对加热炉运行参数进行观察，加热炉炉效等参 数得到明显改善。 参考文献： 【１钱家麟，于遵宏，１］王玉兰，等．管式加热炉【Ｍ］．北京：烃加工 出版社，１９８７． ［２］王晓敏．机电控制技术【Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００９． Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｕｓｔ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｃｒｕｄｅ Ｏｉｌ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｌ［Ｕ Ｗａｎｇ－ｗｅｉ，ＣＨＥＮＧ Ｗｅｎ－ｆｅｎｇ，ＳＵＮ Ｑｉｎｇ—ｈｕｉ （Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｘｕｚｈｏｕ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２１００８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ａ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｆｕｒｎａｃｅ ｔｕｂｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｂｕｉｌｄｕｐ，ｃａｕｓｉｎｇ ｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ，ｓｕｌｉｆｄｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｅ ｆｕｒｎａｃｅ ｔｕｂｅ ｏｆ １ｏｎｇ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ０ｆ ｔｌ１ｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｈｅ ｔｄｅｓｉｎ ｇａｆｔｅｒ ｈｅ ｔｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｉｎ ｉｍｐｒｏｖｅ・ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ；ｄｅｖｉｃｅ；ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ １７４