哈雷釬焊板式換熱器
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                2D5.5-40/8-I型后冷卻器故障分析及改進措施

                點擊:1495 日期:[ 2014-04-26 22:21:09 ]
                                        2 D5.5—4O/8一I型后冷卻器故障分析及改進措施                                北京理工大學(北京100081) 鄭君蘭                             太原氣體壓縮機廠 (山西030006) 吳國安    【摘要】 針對2D5.5—4o/8一I型空氣壓縮機后冷卻器在使用過程中出現的換熱面結垢,管板與管子連接處發生泄漏的問題,做出了原因分析,找出問題在,并提出了修復措施。     【關鍵詞】 換熱器結垢泄漏原因分析修復措施     一 前言     2D5.5—140/8一I型后冷卻器是2D5.5—40/8一I型空氣壓縮機相配套的壓力容器。該換熱器為臥式固定管板式換熱器,屬間壁式換熱器的一種。其冷、熱流體被固體壁面隔開,不相混合,通過問壁實現熱量的交換。它具有結構簡單,制造材料范圍較廣,操作彈性比較大的優點。某用戶使用該換熱器幾年來運行情況基本良好,但在檢修過程中發現換熱器換熱面結垢,管板與換熱管連接處發生小面積泄漏的問題。傳熱效率降低,對此進行了原因剖析,并提出了相應的故障修復措施。2D5.5—40/8一I型后冷卻器主要性能參數下表。                        二、后冷卻器結構原理     2D5.5_40/8一I型后冷卻器結構為固定管板式,即兩端管板與殼體連接成一體。其冷卻介質為水,走管程,被冷卻介質為空氣,走殼程。水和空氣由鋼管壁面相隔,通過壁面釋放或吸收熱量。殼體進氣口空氣的溫度達150~C,流量、流速也較高。由于空氣在進入設備時會對換熱管產生較大的沖擊,使得此處換熱管彎曲變形較嚴重。為此,在進氣口處安裝了防沖板,以減緩沖擊,保護換熱管不變形或不被拉斷。為使流體更好沖刷換熱壁面,在管與殼之間按等間距布置了折流板,管束兩端的折流板位置略靠近殼程進出口接管。后冷卻器結構示意見圖1。                       后冷卻器的換熱管選用20鋼鋼管,其換熱性好,耐腐蝕性優。換熱管與管板接頭連接方式的選擇一般有脹接、焊接和脹焊并用三種形式。因脹焊并用方式綜合了脹接和焊接的優點,具有密封性能好,承受動載荷、疲勞載荷以及抗間隙腐蝕能力較強等特點,本換熱器選用了脹焊并用形式。換熱管與管板連接方式及尺寸見圖2。                       三、故障原因分析     1.結垢原因分析     因用戶所用換熱介質為工業水,其中含有礦物質、有機物和氣體等各種雜質。同時又了解到,用戶以停車檢修影響經濟利益為由,并未嚴格按技術要求定期檢修、清洗換熱器。換熱面結垢屬正?,F象,對換熱器清洗后應能提高傳熱效率。結垢機理:硬水中含有的溶解度較小的過飽和的鈣、鐵鹽類容易形成水垢。當冷卻水中溶解的重碳酸鹽較多時,水流經過溫度較高的換熱面時,就會分解,在換熱面上形成水垢。其次,水中含有的溶解氧與鋼鐵也會發生化學反應而形成銹垢。此外,微生物群體及其排泄物與化學污染物、泥漿等也易形成生物垢。由于污垢的形成,使換熱器運行操作、維修費用大大增加,降低了傳熱效能,增加了能耗。     2.泄漏原因分析     換熱器換熱管與管板接頭焊接質量要求較高,必須保證接頭的密封性能和抗拉脫強度。采用焊接加脹接的雙重工藝時,強度主要靠脹接來保證,密封性主要由焊接來保證。如果在焊接操作中,焊接工藝不當,焊縫根部沒有焊透,焊縫中很容易存在氣孑L、裂紋等缺陷。若在水壓試驗時未被發現,那么在運行過程中受交變應力的作用,缺陷會發生擴展,直至導致泄漏。在制造過程中,鉚焊車間在焊接操作中可能存在焊接工藝不當,使得焊縫存有氣孑L、裂紋等缺陷,由此引起日后的泄漏。泄漏可能存在兩處:①管板產生裂紋引起泄漏。②換熱管脹接部分蠕變,引起換熱管與管板接頭處松動,導致泄漏。     四、相應措施     1.消除結垢措施     用化學清洗液對換熱器進行清洗。也可用機械清洗技術,把管束取出,沉浸在不同的液體里,使污垢泡軟、松動,然后用機械方法對換熱器清洗。     2.修復泄漏措施     先檢查管板。經檢驗管板無裂紋,故泄漏原因發生在換熱管上。檢查換熱管。通過試壓確定換熱管無裂紋。檢驗后,結果表明,換熱管與管板焊縫處有氣孑L等缺陷。由于氣孔存在于焊縫深處,在著色和水壓試驗時均難以發現,在設備運行較長時間后,氣孑L壁破裂,這才導致泄漏。氣孑L缺陷如圖3所示。找出原因之后,將管板上所有焊縫重新堆焊了一遍,并適當增加了焊縫的有效厚度。堆焊層厚度為2 3ram,寬度蓋過原焊縫。                     3.效果     進行水壓試驗(殼程試驗壓力為1.125MPa),保壓30rain,然后將壓力降至0.9MPa(試驗壓力的80%),并保持較長時間對所有焊接接頭和連接部位進行檢查。經檢驗無泄漏,合格。修復后,換熱器傳熱系數得到顯著提高。結果表明上述措施是行之有效的。由于采取修復措施得當,避免了用戶被迫全線停車,造成重大經濟損失的不利后果。改造后該設備經較長時間運行,效果良好。     五、結論     (1)換熱器不得在超過規定條件下運行,應經常對換熱器的管、殼程介質的溫度、壓降進行監督。當壓降增大和傳熱系數降低超過一定數值時,應根據介質和換熱器結構,選擇有效方法進行清洗。     (2)用戶在操作運行、維修過程中,應積極采取防垢措施,按技術要求及時清除垢層,以減小垢層熱阻,降低能耗。     (3)設計單位在設計時應綜合各種因素,選用合理結構,便于用戶維修使用。制造單位要采用先進工藝,保證較高焊接質量,提高制造水平。     參考文獻     [1]天津大學化工原理教研室.化工原理[M].天津:天津科學技術出版社,1993.     [2]李萬鋒.管板式換熱器泄漏原因及修復[J].焊接,1997(3).     [3]趙本興.換熱器結垢原因分析及阻垢防腐蝕措施的設計[J].全面腐蝕控制,1997(1).
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