槳葉式干燥機是一種以熱傳導為主的臥式攪拌型連續(xù)干燥設備。由于該設備干燥時所需的熱量依靠熱傳導間接加熱，因此干燥過程不需或只需少量氣體以帶走濕分，極大地減少了被氣體帶走的這部分熱量損失，提高了熱量利用率，是一種節(jié)能型干燥設備。它適合對顆粒狀和粉末狀物料進行干燥，也能對膏狀物料進行干燥。近年來，隨著國內(nèi)技術的逐步成熟，該設備已廣泛應用于化工、農(nóng)產(chǎn)品加工等行業(yè)。

1 槳葉式干燥機

槳葉式干燥機主要由機體、上蓋、空心轉(zhuǎn)軸、楔形槳葉、夾套、金屬軟管以及傳動裝置等部件組成。其工作原理為：將加熱介質(zhì)（蒸汽）通入槳葉軸、槳葉和殼體夾套中；物料由進料口加入，充滿楔形葉片的空隙，在槳葉軸的轉(zhuǎn)動下，物料一邊被蒸汽間接加熱，一邊向前移動，干燥后的物料從出料口送出。金屬軟件主要用來輸送蒸汽進入空心轉(zhuǎn)軸中，并輸出部分蒸汽和蒸汽冷凝液。

2 金屬軟管

金屬軟管是由波紋管、編織網(wǎng)套、管接頭和活套法蘭4部分組成的。波紋管是軟管的本體，用很薄的不銹鋼帶材經(jīng)成形、焊接等工藝制成。波紋管橫向受力時，由于濾紋幾何形狀的改變產(chǎn)生較大的彎曲變形，使金屬軟管具有較大的撓性。網(wǎng)套由相互交叉的若干硬鋼絲以一定的順序編織而成，是軟管的重要組成部分。它不僅要分擔軟管軸向、徑向上的靜負荷和流體產(chǎn)生的脈動負荷，而且要保護波紋部分不受外來的機械損傷。只有編織網(wǎng)套完好，波紋管才能承受較高的壓力。網(wǎng)套和波紋管通過接頭用釬焊的方法聯(lián)為一體，以便與其他管件聯(lián)接。

3 金屬軟管泄露原因分析

3.1 工藝方面

3.1.1 金屬軟管設計壓力選擇

干燥機的金屬軟管輸送介質(zhì)為S6蒸汽和蒸汽冷凝液，實際工作壓力在0.2～0.6MPa之間調(diào)節(jié)。金屬軟管在高溫下的工作壓力為：Po=K×PN。K：溫度修正系數(shù)；Po：工作壓力，MPa；PN：公稱壓力，MPa。

已知，Po≥0.6MPa；波紋管、網(wǎng)套材料的溫度修正系數(shù)為K=0.75，即PN=Po/K≥0.6/0.75≥0.8MPa。根據(jù)壓力等級劃分，PN=1.0MPa較合適。原裝金屬軟管設計壓力為1.0MPa，滿足使用要求。

3.1.2 水擊現(xiàn)象

干燥機金屬軟管輸送的蒸汽進入干燥機后由于傳熱作用，部分蒸汽迅速冷卻成水，管道內(nèi)一部分是水，一部分是蒸汽，使得流動不均勻，造成管道受力不均，必然產(chǎn)生管道振動，即發(fā)生水擊。水擊現(xiàn)象是由于介質(zhì)流動狀態(tài)忽然改變，管內(nèi)流體動量發(fā)生變化而產(chǎn)生的壓力瞬變過程，是管內(nèi)不穩(wěn)定流動所引起的一種特殊振蕩現(xiàn)象。急劇升降的壓力波通過管路傳遞時產(chǎn)生一種猶如用錘子敲擊管路時發(fā)出的噪音，因此亦稱為水錘。當水擊發(fā)生時，會對管道與其相連設備的安全產(chǎn)生危害，特別對管道的彎管段，受到的沖擊力相當強烈，而金屬軟管本身比較薄弱，彎道又比較多，即使選用不銹鋼，也很容易引起金屬軟管泄露。所以，水擊現(xiàn)象是造成金屬軟管破損泄露的主要原因之一。

3.2 設備方面

3.2.1 金屬軟管的實際彎曲半徑

金屬軟管的實際彎曲半徑R=K×Rs，Rs為軟管許用彎曲半徑，K為經(jīng)驗系數(shù)。若K值選得太小，軟管經(jīng)反復彎曲，易產(chǎn)生疲勞破壞和應力集中；若K值太大，則會引起材料浪費并給布置帶來困難，因此，K值一般在1.0～2.2范圍內(nèi)選取。針對無振動、無反復彎曲的狀況，可選Rs=Rj（靜態(tài)彎曲半徑）；或者對于無振動、有反復彎曲的情況，可選Rs=fRj（f=1.5～2.0，f為安全系數(shù)）；或者對于有振動、無反復彎曲的情況，可選Rs=Rd（動態(tài)彎曲半徑）；再或者對于有振動、有反復彎曲的情況，可選Rs=fRd（f=1.5～2.0）。

DN65mm的金屬軟管其靜態(tài)彎曲半徑Rj≥390mm，動態(tài)彎曲半徑Rd≥845mm；并根據(jù)現(xiàn)場的工作條件，金屬軟管基本無振動，只存在偶然卡料振動的情況，干燥機轉(zhuǎn)軸跳動幅度不超過3mm，即金屬軟管的伸縮幅度不超過6mm。針對這種條件，金屬軟件的許用彎曲半徑Rs=Rj=390mm就能滿足要求。經(jīng)驗系數(shù)K取中間值1.6即可，實際彎曲半徑R=K×Rs=1.6×390=624mm。原裝金屬軟管的彎曲半徑為動態(tài)彎曲半徑845mm。所以，金屬軟管的實際彎曲半徑滿足要求。

3.2.2 金屬軟管公稱長度

金屬軟管的長度取得太長，不僅會增加不必要的投資，而且會增加流動阻力，還有可能引起附加振動；而長度不夠，又易在接頭焊縫處彎曲，不能保證軟管在自然彎曲狀態(tài)下工作，縮短軟管使用壽命。

如果金屬軟管的彎曲半徑和長度選擇不合理，極易造成金屬軟管疲勞損壞。對縱向移動的軟管來說，其長度可按下式確定：L=R+l1+l2+△S。式中L：金屬軟管長度，mm；l1：金屬軟管外螺紋接頭端剛性長度，mm，現(xiàn)場尺量l1=127mm；l2：金屬軟管法蘭端剛性長度，mm，現(xiàn)場尺量l2=90mm；R：金屬軟管實際彎曲半徑，mm，計算出R=624mm；△S：位移量，即中心軸轉(zhuǎn)動時，軸中心點到軟管固定端的極大距離與極小距離之差，干燥機轉(zhuǎn)軸徑向跳動為3mm，則△S=6mm。

由此，L=847mm，應取整數(shù)，即L=900mm，而實際設計的金屬軟管長度為800mm，所以金屬軟管的公稱長度選擇不合理。

3.2.3 金屬軟管結(jié)構

目前金屬波紋管可分為環(huán)形波紋管和螺旋波紋管兩種。為補償管道位移、安裝偏差、基礎沉降、吸收振動及降低噪聲等，宜選用環(huán)形波紋管金屬軟管；對壓力較高但不頻繁發(fā)生位移和振動的場合，宜選用螺旋波紋管金屬軟管；槳葉式干燥機金屬軟管的主要作用是為了補償管道位移和吸收振動，所以這里選擇環(huán)形波紋管。由此可知，金屬軟管的結(jié)構選擇合理。

3.2.4 金屬軟管的連接方式

原裝金屬軟管為普通金屬軟管，該金屬軟管一端采用波紋管和編織網(wǎng)套直接與剛性翻邊焊接連接，使用過程中在焊接接口處時常出現(xiàn)破損，引起蒸汽泄漏，而泄漏點大都出現(xiàn)在波紋管和編織網(wǎng)套與翻邊的連接處。由此，起初只改變了波紋管和編織網(wǎng)套與法蘭的連接方式，采用波紋管口直接與法蘭連接，消除焊縫，該方式經(jīng)安裝試運行后發(fā)現(xiàn)效果并不明顯。所以，金屬軟管的連接方式合理。

通過上述原因分析得出，造成金屬軟管容易破裂，引起蒸汽泄漏的主要原因有兩點：一是金屬軟管的設計長度不合適；二是因為產(chǎn)生水擊現(xiàn)象造成金屬軟管破壞。

4 處理措施

4.1 金屬軟管的長度不足處理措施

由于干燥機進出口與管道接口已經(jīng)安裝好，為了不用對工藝管道進行改管，只有通過對兩端剛性連接尺寸進行縮短，增加波紋管的長度。

改進前金屬軟管的必要長度L=847mm，取整數(shù)L=900mm才能滿足設計要求。改進后金屬軟管的必要長度L=777mm，取整數(shù)L=800mm即可滿足設計要求。通過此種改進方式，不僅不用增加金屬軟管的總長度，就能滿足設計長度計算要求，而且還減少了焊縫數(shù)量，減少了泄漏點。

4.2 水擊現(xiàn)象的處理措施

因為蒸汽進入干燥機內(nèi)必然會有部分蒸汽發(fā)生相變，并且干燥機空心軸上安有很多楔形空心葉片，很難杜絕水擊現(xiàn)象產(chǎn)生，所以只要采取措施盡量降低水擊現(xiàn)象對金屬軟管的影響。因此通過在不銹鋼金屬軟管內(nèi)壁再襯一層聚四氟乙烯波紋管便可以增加金屬軟管的抗水擊性。

聚四氟乙烯（PTFE）具有極好的耐高低溫性能，溫域范圍廣，在-260℃時仍有韌性，250℃以下長時間加熱均保持優(yōu)良的力學性能。并且聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)很小，減少了流體的阻力。通過在內(nèi)壁襯聚四氟乙烯環(huán)形波紋管，相當于達到了雙重保護的功能，即使里面聚四氟乙烯發(fā)生泄漏，外面金屬軟管自身還是能防止泄漏。

5 結(jié)束語

通過此次改進，某廠干燥機金屬軟管的平均年消耗量由98根降為11根，造成非計劃停車次數(shù)由42次降為5次，改進效果顯著，金屬軟管的使用壽命明顯提高，干燥機的運行周期大大提升，裝置也得到了穩(wěn)定運行。