桨叶式干燥机是一种以热传导为主的卧式搅拌型连续干燥设备。由于该设备干燥时所需的热量依靠热传导间接加热，因此干燥过程不需或只需少量气体以带走湿分，极大地减少了被气体带走的这部分热量损失，提高了热量利用率，是一种节能型干燥设备。它适合对颗粒状和粉末状物料进行干燥，也能对膏状物料进行干燥。近年来，随着国内技术的逐步成熟，该设备已广泛应用于化工、农产品加工等行业。

1 桨叶式干燥机

桨叶式干燥机主要由机体、上盖、空心转轴、楔形桨叶、夹套、金属软管以及传动装置等部件组成。其工作原理为：将加热介质（蒸汽）通入桨叶轴、桨叶和壳体夹套中；物料由进料口加入，充满楔形叶片的空隙，在桨叶轴的转动下，物料一边被蒸汽间接加热，一边向前移动，干燥后的物料从出料口送出。金属软件主要用来输送蒸汽进入空心转轴中，并输出部分蒸汽和蒸汽冷凝液。

2 金属软管

金属软管是由波纹管、编织网套、管接头和活套法兰4部分组成的。波纹管是软管的本体，用很薄的不锈钢带材经成形、焊接等工艺制成。波纹管横向受力时，由于滤纹几何形状的改变产生较大的弯曲变形，使金属软管具有较大的挠性。网套由相互交叉的若干硬钢丝以一定的顺序编织而成，是软管的重要组成部分。它不仅要分担软管轴向、径向上的静负荷和流体产生的脉动负荷，而且要保护波纹部分不受外来的机械损伤。只有编织网套完好，波纹管才能承受较高的压力。网套和波纹管通过接头用钎焊的方法联为一体，以便与其他管件联接。

3 金属软管泄露原因分析

3.1 工艺方面

3.1.1 金属软管设计压力选择

干燥机的金属软管输送介质为S6蒸汽和蒸汽冷凝液，实际工作压力在0.2～0.6MPa之间调节。金属软管在高温下的工作压力为：Po=K×PN。K：温度修正系数；Po：工作压力，MPa；PN：公称压力，MPa。

已知，Po≥0.6MPa；波纹管、网套材料的温度修正系数为K=0.75，即PN=Po/K≥0.6/0.75≥0.8MPa。根据压力等级划分，PN=1.0MPa较合适。原装金属软管设计压力为1.0MPa，满足使用要求。

3.1.2 水击现象

干燥机金属软管输送的蒸汽进入干燥机后由于传热作用，部分蒸汽迅速冷却成水，管道内一部分是水，一部分是蒸汽，使得流动不均匀，造成管道受力不均，必然产生管道振动，即发生水击。水击现象是由于介质流动状态忽然改变，管内流体动量发生变化而产生的压力瞬变过程，是管内不稳定流动所引起的一种特殊振荡现象。急剧升降的压力波通过管路传递时产生一种犹如用锤子敲击管路时发出的噪音，因此亦称为水锤。当水击发生时，会对管道与其相连设备的安全产生危害，特别对管道的弯管段，受到的冲击力相当强烈，而金属软管本身比较薄弱，弯道又比较多，即使选用不锈钢，也很容易引起金属软管泄露。所以，水击现象是造成金属软管破损泄露的主要原因之一。

3.2 设备方面

3.2.1 金属软管的实际弯曲半径

金属软管的实际弯曲半径R=K×Rs，Rs为软管许用弯曲半径，K为经验系数。若K值选得太小，软管经反复弯曲，易产生疲劳破坏和应力集中；若K值太大，则会引起材料浪费并给布置带来困难，因此，K值一般在1.0～2.2范围内选取。针对无振动、无反复弯曲的状况，可选Rs=Rj（静态弯曲半径）；或者对于无振动、有反复弯曲的情况，可选Rs=fRj（f=1.5～2.0，f为安全系数）；或者对于有振动、无反复弯曲的情况，可选Rs=Rd（动态弯曲半径）；再或者对于有振动、有反复弯曲的情况，可选Rs=fRd（f=1.5～2.0）。

DN65mm的金属软管其静态弯曲半径Rj≥390mm，动态弯曲半径Rd≥845mm；并根据现场的工作条件，金属软管基本无振动，只存在偶然卡料振动的情况，干燥机转轴跳动幅度不超过3mm，即金属软管的伸缩幅度不超过6mm。针对这种条件，金属软件的许用弯曲半径Rs=Rj=390mm就能满足要求。经验系数K取中间值1.6即可，实际弯曲半径R=K×Rs=1.6×390=624mm。原装金属软管的弯曲半径为动态弯曲半径845mm。所以，金属软管的实际弯曲半径满足要求。

3.2.2 金属软管公称长度

金属软管的长度取得太长，不仅会增加不必要的投资，而且会增加流动阻力，还有可能引起附加振动；而长度不够，又易在接头焊缝处弯曲，不能保证软管在自然弯曲状态下工作，缩短软管使用寿命。

如果金属软管的弯曲半径和长度选择不合理，极易造成金属软管疲劳损坏。对纵向移动的软管来说，其长度可按下式确定：L=R+l1+l2+△S。式中L：金属软管长度，mm；l1：金属软管外螺纹接头端刚性长度，mm，现场尺量l1=127mm；l2：金属软管法兰端刚性长度，mm，现场尺量l2=90mm；R：金属软管实际弯曲半径，mm，计算出R=624mm；△S：位移量，即中心轴转动时，轴中心点到软管固定端的极大距离与极小距离之差，干燥机转轴径向跳动为3mm，则△S=6mm。

由此，L=847mm，应取整数，即L=900mm，而实际设计的金属软管长度为800mm，所以金属软管的公称长度选择不合理。

3.2.3 金属软管结构

目前金属波纹管可分为环形波纹管和螺旋波纹管两种。为补偿管道位移、安装偏差、基础沉降、吸收振动及降低噪声等，宜选用环形波纹管金属软管；对压力较高但不频繁发生位移和振动的场合，宜选用螺旋波纹管金属软管；桨叶式干燥机金属软管的主要作用是为了补偿管道位移和吸收振动，所以这里选择环形波纹管。由此可知，金属软管的结构选择合理。

3.2.4 金属软管的连接方式

原装金属软管为普通金属软管，该金属软管一端采用波纹管和编织网套直接与刚性翻边焊接连接，使用过程中在焊接接口处时常出现破损，引起蒸汽泄漏，而泄漏点大都出现在波纹管和编织网套与翻边的连接处。由此，起初只改变了波纹管和编织网套与法兰的连接方式，采用波纹管口直接与法兰连接，消除焊缝，该方式经安装试运行后发现效果并不明显。所以，金属软管的连接方式合理。

通过上述原因分析得出，造成金属软管容易破裂，引起蒸汽泄漏的主要原因有两点：一是金属软管的设计长度不合适；二是因为产生水击现象造成金属软管破坏。

4 处理措施

4.1 金属软管的长度不足处理措施

由于干燥机进出口与管道接口已经安装好，为了不用对工艺管道进行改管，只有通过对两端刚性连接尺寸进行缩短，增加波纹管的长度。

改进前金属软管的必要长度L=847mm，取整数L=900mm才能满足设计要求。改进后金属软管的必要长度L=777mm，取整数L=800mm即可满足设计要求。通过此种改进方式，不仅不用增加金属软管的总长度，就能满足设计长度计算要求，而且还减少了焊缝数量，减少了泄漏点。

4.2 水击现象的处理措施

因为蒸汽进入干燥机内必然会有部分蒸汽发生相变，并且干燥机空心轴上安有很多楔形空心叶片，很难杜绝水击现象产生，所以只要采取措施尽量降低水击现象对金属软管的影响。因此通过在不锈钢金属软管内壁再衬一层聚四氟乙烯波纹管便可以增加金属软管的抗水击性。

聚四氟乙烯（PTFE）具有极好的耐高低温性能，温域范围广，在-260℃时仍有韧性，250℃以下长时间加热均保持优良的力学性能。并且聚四氟乙烯的摩擦系数很小，减少了流体的阻力。通过在内壁衬聚四氟乙烯环形波纹管，相当于达到了双重保护的功能，即使里面聚四氟乙烯发生泄漏，外面金属软管自身还是能防止泄漏。

5 结束语

通过此次改进，某厂干燥机金属软管的平均年消耗量由98根降为11根，造成非计划停车次数由42次降为5次，改进效果显著，金属软管的使用寿命明显提高，干燥机的运行周期大大提升，装置也得到了稳定运行。