螺纹锁紧环换热器结构原理分析
螺纹锁紧环换热器学习总结
七、螺纹锁紧环换热器常见故障处理
螺纹锁紧环换热器运行过程中常见故障与处理
序号 1 处理方法 紧固内圈压紧螺栓或更换盘根( 两种介质互串（内漏） 螺纹锁紧环式换热器瞥板密封漏 垫片) 垫片承压不足、腐蚀、变质 紧固螺栓更换垫片 螺栓材质升级、紧固螺栓或更换 螺栓强度不足，松动或腐蚀 螺栓 法兰处密封泄漏 法兰刚性不足与密封面缺陷 更换法兰、或处理缺陷 法兰不平行或错位 垫片质量不好 换热管结垢 3 传热效果差 水质不好、油污与微生物多 隔板短路 4 5 阻力降超过允许值 振动严重 过滤器失效 重新组对或更换法兰 更换垫片 化学清洗或射流清洗垢物 加强过滤、净化介质，加强水质 管理 更换管箱垫片或更换隔饭 清扫或更换过滤器 故障现象 故障原因
螺纹锁紧环换热器浅述
王干
一、螺纹锁紧环换热器特点
对于H-H型螺纹锁紧环换热器，它具有耐高温、耐高压、密封可靠 、结构紧凑、高换热效率的特点。 它常在加氢裂化、加氢精制等装置上使用，这些大都是高温高压 并且含有氢和硫化氢介质的换热场合。
二、螺纹锁紧环换热器简介
高压换热器
应用在高温高压含有氢和硫化氢介质的换热器形式并不多。由于随着 装置的大型化，所需换热器的尺寸也越来越大，因此给解决在如此苛刻条 件下的密封问题带来更大的困难。另外，在这类装置上通常所加工或处理 的物料中都含有腐蚀性介质，换热器需要定期抽芯进行检查，这就要求管 束的拆装要比较容易和方便。普通大法兰型换热器，虽具有结构简单等优 点，但却难以满足上面要求。 特别是大型化后，这种形式换热器的紧固螺栓将很大，给紧固和拆卸 带来相当的困难，既不便维修又难以保证不泄漏。同时管壳程的大法兰、 螺栓也随之变大、变厚，既不易加工，又使金属耗量增加，从而使制造成 本上涨。
1－管板；2－壳程垫片；3－分程隔板；4－（密封圈）填料；5－填料压盖；6－内法兰 ；7－三合承切环；8－内法兰螺栓；9－管程垫片；10－密封压板；11－外压环；12－外圈 压紧螺栓；13－外圈顶梢（内压杆）；14－螺纹锁紧环；15－管箱盖板；16－内圈压紧螺栓 及顶梢（内压杆）；17－内压环；18－（固定环）支撑圈；19－内套筒。 补： 18（固定环 ）左侧带有两颗螺栓凸起的一小截为分程隔板盖。
螺纹锁紧环换热器学习总结
优化方法和实例
总结词
优化方法和实例是螺纹锁紧环换热器设计和应用的关 键，需要掌握其基本原理和方法，并能够根据实际情 况进行应用。
详细描述
螺纹锁紧环换热器的优化方法主要包括实验优化和数 值模拟优化。实验优化是通过实验测试和数据分析， 对换热器的结构参数进行调整和改进，以提高其性能 。数值模拟优化则是利用数值模拟软件，对换热器的 内部流动和传热过程进行模拟和分析，找出最优的设 计方案。实例包括对某型号的螺纹锁紧环换热器进行 优化设计，以提高其传热效率和压力降性能。
螺纹锁紧环换热器是一种高效换 热设备，通过旋转的螺纹锁紧环
实现对流体的加热或冷却。
螺纹锁紧环换热器利用了传热学 原理，通过金属表面间的温差产 生热量传递，从而实现热量的交
换。
传热过程主要依靠金属表面间的 接触和摩擦，通过热传导、对流
和辐射等方式进行热量传递。
结构特点分析
01
螺纹锁紧环换热器由多个紧密排列的螺纹锁紧环组成，每个锁 紧环都具有独特的传热表面。
该换热器具有结构紧凑、传热效率高、压力损失小等优点，但也存在制造难度大、 成本高等缺点。
学习目标和意义
学习目标
掌握螺纹锁紧环换热器的结构、工作 原理、性能特点及设计计算方法。
学习意义
为今后从事石油、化工、制药等领域 的工作打下基础，提高解决实际问题 的能力。
02
螺纹锁紧环换热器的基本原理
工作原理介绍
检查管路连接
定期检查管路连接是否完 好，有无泄漏现象，及时 处理发现的问题。
常见故障排除及维修
换热效率下降
检查设备是否堵塞、结垢，及时 清洗或更换堵塞、结垢的部件。
泄漏
检查管路连接和紧固件是否松动 或损坏，及时紧固或更换部件。
螺纹锁紧环换热器
螺纹锁紧环换热器文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）螺纹锁紧环换热器摘要本文结合检修过程，简要阐述了高压螺纹锁紧环换热器的拆装程序，着重分析了检修中存在的几个主要问题及可采取的相应措施；并计算了如何确定管、壳程垫片螺栓预紧力。
关键词高压螺纹锁紧环换热器结构特点问题对策1概述在炼油厂使用的换热器结构形式较多，但最常用的是普通大法兰联接型式的换热器。
该换热器具有结构简单、拆卸方便、易于密封等优点。
但随着装置的大型化，所需换热器的尺寸也越来越大，尤其是在加氢裂化、加氢脱硫等装置上用于高温高压并含有氢和硫化氢介质场合的换热器，首先要解决在如此苛刻条件下的密封问题。
为了解决密封问题，这种形式的换热器管、壳程法兰将变得很厚，其紧固螺栓也随之明显增大，这不仅给紧固、拆卸带来了很大的困难，既不便于维修，又难以保证不漏，并且大大增加了金属材料的耗量。
所以，具有密封可靠、结构紧凑、维护简单而且又能及时解决运行中出现的泄漏问题的螺纹锁紧环式换热器应运而生，并广泛地应用在加氢裂化和加氢脱硫等装置中。
2螺纹锁紧环换热器的结构特点螺纹锁紧环换热器的密封结构最早是由美国Chevron公司和日本千代田公司共同开发研究成功的，我国已有十几套加氢装置使用这种换热器。
此换热器的管束多采用U形管式，它的独到结构在于管箱部分。
该换热器可分为两类：即H-H型和H-L型，H-H型适用于管壳程均为高压的场合；H-L型适用于壳程为低压而管程为高压的场合［1］。
本文重点介绍H-H型螺纹锁紧环换热器，它的基本结构如图1所示。
图1H-H型螺纹锁紧环换热器基本结构图管箱中：1、管板；2、壳程垫片；3、隔板箱；4、填料；5、填料压盖；6、内法兰；7、三合环；8、内法兰螺栓；9、管程垫片；10、垫片压板；11、外压环；12、外圈压紧螺栓；13、外圈顶梢；14、螺纹锁紧环；15、管箱盖板；16、内圈压紧螺栓；17、内压环；18、支撑圈；19、内套筒。
~~Yin-螺纹锁紧环换热器结构特点及受力分析-赵平
螺纹锁紧环换热器结构特点及受力分析赵萍洛阳石油化工工程公司（河南省洛阳市）摘要：就高压换热器中螺纹锁紧环结构及大法兰连接结构作了比较。
螺纹锁紧环换热器具有密封性能可靠，拆装方便，换热面积的利用率高，结构紧凑，占地面积小等特点。
分析了主要承载构件的受力情况，为今后此方面的设计提供一些参考。
主题词：加氢裂化装置加氢脱硫装置换热器结构应力分析在加氢裂化、加氢脱硫装置中，由于反应部分的设备大都在高温高压且介质含氢、含硫化氢的条件下操作，因此无论是对结构设计还是制造安装都提出了很高的要求。
高压换热器是仅次于反应器的关键设备，尤其是随着装置的大型化，所需换热器的尺寸也越来越大，给其密封带来更大的困难。
在炼油厂中使用较多的为普通大法兰型换热器，其结构简单，用于中低压操作，能很好地保证管壳程的密封性能，但在高压高温下，特别是设备大型化后，这种型式换热器的大法兰连接螺栓将承受很大的载荷，难以保证管壳程的密封，而且紧固螺栓将很大，给紧固和拆卸带来相当的困难，不便于安装维修。
所以，多年来，在加氢裂化、加氢脱硫装置中使用较多的是独特的螺纹锁紧环式的高压换热器。
作者曾参与镇海炼油化工股份有限公司蜡油加氢脱硫装置的高压螺纹锁紧环式换热器设计工作。
本文将结合该装置中的反应流出物反应进料换热器（，）探讨此类设备的结构特点，分析主要承载件的受力情况并对设计过程中出现的问题提出一些看法，供参考。
螺纹锁紧环式换热器的结构特点螺纹锁紧环式换热器的结构独到之处在于管箱部分，可分为管壳程均为高压（型）和管程高压壳程低压（型）两种型式，其基本原理是一致的，即由管程内压引起的轴向力通过管箱盖和螺纹环而由管箱本体承受，管程的主密封是通过拧紧螺纹锁紧环上的主密封螺栓来压紧管箱垫片以达到密封目的。
本文讨论型。
以镇海炼油化工股份有限公司的为例，其设计条件为：直径：；管程：设计温度T，设计压力P；壳程：设计温度T，设计压力P；管箱主体材质：锻，堆焊。
密封垫片采用型缠绕垫片：垫片系数m ，垫片比压y。
122-镇海炼化-高压螺纹锁紧环换热器结构分析及泄漏处理-卜敬伟-820-823
高压螺纹锁紧环换热器结构分析及泄漏处理卜敬伟（中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司浙江宁波 315000）摘要：本文介绍了加氢裂化装置高压螺纹锁紧环换热器的结构和工作原理，分析了气密阶段换热器泄漏的原因，并对改进后的安装方案做了详细介绍。
关键词：高压螺纹锁紧环换热器泄漏密封原理处理方法高压螺纹锁紧环换热器因其可靠的密封性能被广泛用于石油化工行业。
加氢裂化换热器E304为典型的H-H型螺纹锁紧环换热器。
2013年8月加氢裂化装置检修结束，进入开工氮气气密阶段，当压力升至0.4MPa时，该换热器附近发出刺耳的气流声，经现场排查发现换热器检漏孔处氮气大量泄漏，气密被迫停止，系统泄压，换热器打开检修。
1 E304内部结构及主要技术参数加氢裂化换热器E304为H-H型螺纹锁紧环换热器，其内部结构和密封原理见图1。
1-管板；2-壳程垫片；3-管板；4-外壳；5-分程箱；6-垫环；7-内法兰；8-三合环；9-内法兰螺栓；10-支撑圈；11-管程垫片；12-密封盘；13-外压环；14-内压环；15、16-顶销；17-外圈压紧螺栓；18-内圈压紧螺栓；19-螺纹锁紧环；20-检漏孔；21-内套筒；22-隔板箱；23-填料函；24-分程箱盖板表1 E304技术参数表设备位号设备名称介质设计压力/MPa 设计温度/℃壳程管程壳程管程壳程管程E304 反应流出物/冷原料油换热器原料油反应流出物19.6617.90215 240 2 H-H型高压螺纹锁紧环换热器的密封原理（1）管壳程之间密封图1 E304换热器头部结构图管箱的密封是通过壳程垫片2、管板3、隔板箱22、内法兰7、三合环8、内法兰螺栓9来实现的。
内法兰7上有许多丝孔，每个丝孔都有一颗单头螺栓。
当把螺栓向里拧紧时，顶在隔板箱22上，当继续拧紧螺栓时，内法兰7会产生一个向后退的趋势。
但后退趋势被三合环8顶住，由于三合环8被卡在槽内不能后退，便会给内法兰螺栓9一个向前的力。
螺纹锁紧环式加氢换热器在煤层气利用中的应用研究
螺纹锁紧环式加氢换热器在煤层气利用中的应用研究摘要：煤层气是一种重要的清洁能源资源，在能源转型中具有巨大的潜力。
然而，煤层气的利用还面临诸多技术难题，其中之一是如何高效地进行加氢处理以提高甲烷气质量。
因此，本文针对煤层气利用中的加氢换热过程，进行了螺纹锁紧环式加氢换热器的应用研究，探讨其在加氢反应器中的性能优势和应用前景。
1. 引言煤层气是一种在煤矿中形成、贮存在煤层中的天然气，其主要成分为甲烷。
随着全球对清洁能源的需求不断增加，煤层气作为一种低碳环保的能源资源，受到了广泛关注。
然而，在煤层气的加工利用过程中，甲烷气质量的提高是一个关键问题。
加氢换热是常用的一种提高甲烷气质量的方法，而螺纹锁紧环式加氢换热器作为一种高效的换热设备，在煤层气加氢反应器中具有广阔的应用前景。
2. 螺纹锁紧环式加氢换热器的原理和结构螺纹锁紧环式加氢换热器是一种新型的换热设备，其原理是通过螺纹将壳程和管程固定在一起，形成流体的换热通道。
该换热器结构简单紧凑，换热效果好，利用率高，适用于高温高压的加氢反应过程。
螺纹锁紧环式加氢换热器的结构由壳体、内管束、螺纹锁紧环等部件组成，内管束和壳体之间形成复杂的螺纹通道，使流体在换热过程中能够充分接触，提高换热效果。
3. 螺纹锁紧环式加氢换热器在煤层气中的应用优势螺纹锁紧环式加氢换热器在煤层气加氢反应器中具有以下几个优势：3.1 高效换热螺纹锁紧环式加氢换热器的设计使得流体能够在复杂的螺纹通道中充分接触，实现了高效换热。
相比传统的换热设备，螺纹锁紧环式加氢换热器的换热效果更好，可以提高甲烷气质量的同时降低能耗。
3.2 紧凑结构螺纹锁紧环式加氢换热器的结构紧凑，占地面积小，适用于空间有限的加氢反应器。
其紧凑的结构还有利于提高系统的稳定性和可靠性。
3.3 高温高压适应性强螺纹锁紧环式加氢换热器由于采用了特殊的螺纹设计和材料选择，能够适应高温高压环境，不易发生泄漏和故障。
这使得它能够在煤层气加氢反应器的复杂工况下稳定运行，保证反应器的安全性和稳定性。
螺纹自锁紧换热器内漏分析及检修
（ ） 下螺纹锁 紧环上压 紧螺栓 、观察孔丝 堵 ，螺栓 在拆卸后 ２ 卸 要对 螺栓进行清洗 、 修理并防腐 。 （ ） 卸螺纹锁 紧环 ，先 在观察孔 内注入 润滑油 ，以便旋动螺 ３ 拆 纹锁紧环 。用 吊车配合 来 吊起螺纹锁紧环拆 卸工装 ，按工作 图将 连接 螺纹 锁紧环 的拆 卸工装组 装好 ，将Ａ 用链条与其它 支架连接起来 ， 点 Ｂ 点的平衡重 块视需要增加或减少 ， 点（ ｃ 拨齿盘） 为转动扳手扳手 管 ，
１ 安 装 内件 和 分 程 箱 ． ２
螺纹锁紧环换热器具有结 构紧凑 、耐高温 、许 多炼油厂 的高压加 氢裂化装置广泛采用 。大 庆炼化 公司 加氢 改质装置现有螺纹锁 紧环式 换热器两台 。该换热器 自２ ０ 年ｌ 月 ０１ １ 使 用以来运行状况 良好 ，２ ０ 年为了保障高压临氢设 备安 全使用 ，对 ０７ 其进 行首次检修 ，以下是在检 修高压换热器过程 中的一些 心得和经验
置。
１４ 旋舍 螺 纹 承 压 环 ．
该 台换热器是 典型的Ｈ Ｈ ，主体材料 为２２ Ｃ 一 Ｍｏ 堆焊 ，密 —型 ． ｒ１ ＋ ５ 封面连接形式 为Ｉ 形式 。Ｈ Ｈ （ 程 、壳程高压式 ） 以下特 点 ： ｕ —型 管 有 ①管箱 与壳体 组焊 为一体 ；②管板是按 压差设计的 ，因此管板厚 度较 小 ；③管程 密封和壳程密封均在管箱 上 ；④有两圈压紧螺栓 ； 管箱 ⑤ 侧 内件较 多 ； ⑥管 柬可单独抽出 。 我 们请 来了生产厂家 的专业技术 人员指导换热器 的拆装 及拆 卸工 装的使 用。经 过三方多次协商 ，制定 了行之有效 的检 修方 案并实施 。
１１ 锁 紧环 拆 卸 ．
在拆卸工装前 端时联 接好联接架 ，将联接板ｌ 除去换上联接板２ ， 将螺纹承压环 、内外压 杆 、内外压环和压盖组装到一起后 ，用工装 的 加长螺栓 把联接板２ 与压盖拧 紧 ，利用螺纹 承压环上 的螺孔 及匹配相 对应 的螺 栓将 联接 板 ２ 拧紧 ，彻 底清洗 内外螺 纹 。由 吊车 吊起 组装 件 ，慢慢靠近螺纹 端口 ，搬动前面的搬手让螺纹承压环能顺利旋入壳 体的 内螺纹 ， 并在 此时要经常调整 吊车和手动葫芦位置 以保持设 备中 心轴线与螺纹承压 环的同心度 ，当旋合到预定位置后 ，松开加长 螺栓
螺纹锁紧环换热器结构特点及受力分析
的设计提供一些 参考。
的反 应 流 出物 ／ 应 进 料 换 热 器 （ ３ ０ Ａ， 探 讨 特 点 ， 析 主 要 承 载 件 的 受 力 情 分 况并 对 设 计 过 程 中 出 现 的 问题 提 出 一 些 看 法 ， 供
参考 。
１ ｂ＾
ｒ
－ｌ 厂 ｑ ＝ ＿ Ｊ
１ ． ３ ＭＰ １０ ａ：
装 都 提 出 了很高 的 要求 。高 压 换 热 器 是 仅 次 于 反
应 器 的关键 设 备 ， 其 是 随 着 装 置 的大 型 化 ， 需 尤 所
换热 器 的尺 寸 也 越 来 越 大 ， 其 密 封 带 来 更 大 的 给
困 难 。在 炼 油厂 中使 用 较 多 的 为 普 通 大 法 兰 型 换
式 的高 压换 热 器 。作 者 曾参 与 镇 海 炼 油 化 工 股 份 １ １ １ 法 兰式 换 热器 ．． 有 限公 司 １ ８Ｍｔａ 油加 氢脱 硫 装 置 的 高压 螺 纹 ． ／ 蜡 在 法 兰式 换 热 器 （ 图 １ 中维 持 操作 条 件 下 如 ） 锁 紧环 式换 热 器设 计 工 作 。本 文 将 结 合 该 装 置 中 密 封所 需 的螺 栓载 荷 为 ：
壳 程 ： 计 温 度 Ｔ＝４５Ｃ， 计 压 力 Ｐ 设 ０ｏ 设 ＝
ｌ ２ ２． ９ ＭＰａ：
热 器 ， 结构 简单 ， 于 中低 压 操 作 ， 很 好 地 保 其 用 能 证 管壳 程 的 密封 性能 ， 在 高 压 高 温下 ， 别 是 设 但 特 备 大 型化 后 ， 种 型 式 换 热 器 的大 法 兰 连 接 螺 栓 这
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螺纹锁紧环换热器结构分析
为满足现有催化混合柴油产品质量升级的需要，我厂新建35万吨/年柴油加氢改质装置，采用加氢改质、异构降凝组合工艺技术，在降低柴油凝点的同时，降低柴油硫含量和密度，提高十六烷值，并保证较高的柴油收率，以期效益最大化。
但是柴油加氢工艺具有高温、高压、临氢、易燃、易爆和腐蚀性强的特点，为保证装置“安、稳、长、满、优”的运行目标，设备运行的可靠性显得尤为重要。
加氢装置苛刻的操作条件下，设备的密封问题至关重要。
在高压条件下的换热器，如果采用普通的法兰式换热器，其管壳程法兰将变得非常厚，紧固螺栓直径也随之增加很大，给设备的紧固、拆卸带来了很大的困难，既不便于维修，又难以保证不漏，并大大增加昂贵金属材料的消耗。
为了解决这些问题，加氢装置高压部位通常选择螺纹锁紧环式换热器。
它具有密封合理，结构紧凑、维护简单的特点，其管箱用大型螺纹锁紧环承担全部压力，压紧垫片的螺栓只提供垫片压紧力，改变了普通换热器两个大法兰和一套螺栓、螺母组成的密封结构。
而且在运行过程中如果出现泄漏时，也不必停车，只需紧固外面的压紧螺栓即可达到密封要求。
其最大优点是可在带压的情况下排除泄漏，实现密封力和内压力由不同零部件承担。
1、设备结构特点及密封原理
螺纹锁紧环换热器有两种结构形式，为H-L型（高-低）和H-H 型（高-高）。
两种换热器结构立体图如下：
图1 H-L型管箱结构图2 H-H型管箱结构1）、H-L型，即高-低压型，是指管程为高压，壳程为低压型螺纹锁紧环换热器。
由于管壳程压差通常较大，将管板与管箱壳体制成一体，使得管壳程之间的密封由焊接而形成，确保密封的可靠性。
注：1-管箱壳体；2-螺纹锁紧环（承压环）；3-防护罩；4-密封盘；5-波齿垫；6-压环；7-管箱盖板（压盖）；8-顶销；9-压紧螺栓；10-定位销。
H-L型换热器管箱结构主要包括螺纹锁紧环、管箱盖板、密封盘、防护罩、顶销、压紧螺栓、压环组成。
从其结构上我们可以看出，管程高压介质所带来的轴向力通过防护罩3、密封盘4、和管箱盖板7
传递给螺纹锁紧环2。
螺纹锁紧环上的外螺纹与管箱壳体上的内螺纹咬合，同时通过螺纹锁紧环和管箱盖板（压盖）共同承担管程的压力。
而其管程密封是这样实现的：通过拧紧压紧螺栓9，将力通过顶销8、压环6、密封盘4，传递至波齿垫5。
而压紧螺栓只需给波齿垫提供垫片所需的初始预紧力既能达到密封要求，所以压紧螺栓的直径通常都比较小。
其管程介质所带来的高压则由螺纹锁紧环和盖板来承担。
2）H-H型，即高-高压型，是指管壳程压力都很高的锁紧环换热器，其管箱结构较H-L型复杂的多。
由于其管壳程压力都很高，所以将管箱与壳体焊接为一个整体，而通常其管壳程之间压差较小，所以采用U型管式管束，以便于抽装检修。
注：1-外圈压紧螺栓；2-外圈顶销；3-外圈压环；4-外圈定位销；5-管箱波齿垫；6-压环；7-内部螺栓；8-定位环；9-分层箱盖板；10-支承板；11-套筒；12-分层隔板；13分层箱螺栓；14-内圈压紧螺栓；15-螺纹锁紧环（承压环）；16-管箱壳体；17-内圈顶销；18-管箱盖板（压盖）；19-密封盘；20-内圈压环；21-分层箱螺栓；22-内套筒；23-分合环；24-支撑环；25-管板；26-管箱波齿垫；27-管箱侧波齿垫。
H-H型换热器的密封在于两处：一、管程与外界的密封；二、管壳程之间的密封。
管程与外界的密封原理与H-L相似，通过拧紧外圈压紧螺栓1、将力经外圈顶销2、外圈压环3、密封盘19传递至外圈波齿垫5实现密封的。
由于外圈压紧螺栓仅需提供波齿垫初始预紧力，因此其螺栓直径较小。
而管壳程之间的密封是通过内圈压紧螺栓14、内圈顶销17、内圈压环20、密封盘19、压环6、内套筒22、支撑环24、套筒11、管箱波齿垫26、管板25将力传递至管箱侧垫片27，
最终实现密封。
而内圈压紧螺栓仅需提供垫片的初始预紧力和管壳程之间压差产生的力，由于管壳程压差较小，所以内圈压紧螺栓的直径也很小。
2、泄漏原因分析及解决措施
1）H-L型换热器泄漏原因
H-L型换热器的泄漏可分为内漏和外漏两类，其中内漏是指管壳
程之间物料互串，由于H-L型换热器管箱与管板为一体，管壳程之间的密封是通过焊接来实现的，出现内漏的原因只能是换热管焊缝或管束上出现漏点，这种情况只能停工处理。
而外漏是指管箱与外界之间的物料泄漏。
外漏产生的原因可能是因为操作过程中因温度、压力的变化，导致密封垫片预紧力降低而产生的泄漏，这种情况我们可以通过拧紧紧固螺栓来提高垫片预紧力，实现密封。
2）H-H型换热器泄漏原因
H-H型换热器的泄漏也分为内漏和外漏两类。