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2D5.5-40/8-I型后冷却器故障分析及改进措施点击：1742 日期：[ 2014-04-26 22:21:09 ] |
| 2 D5．5—4O／8一I型后冷却器故障分析及改进措施 北京理工大学(北京100081) 郑君兰 太原气体压缩机厂 (山西030006) 吴国安 【摘要】 针对2D5．5—4o／8一I型空气压缩机后冷却器在使用过程中出现的换热面结垢，管板与管子连接处发生泄漏的问题，做出了原因分析，找出问题在，并提出了修复措施。 【关键词】 换热器结垢泄漏原因分析修复措施 一 前言 2D5．5—140／8一I型后冷却器是2D5．5—40／8一I型空气压缩机相配套的压力容器。该换热器为卧式固定管板式换热器，属间壁式换热器的一种。其冷、热流体被固体壁面隔开，不相混合，通过问壁实现热量的交换。它具有结构简单，制造材料范围较广，操作弹性比较大的优点。某用户使用该换热器几年来运行情况基本良好，但在检修过程中发现换热器换热面结垢，管板与换热管连接处发生小面积泄漏的问题。传热效率降低，对此进行了原因剖析，并提出了相应的故障修复措施。2D5．5—40／8一I型后冷却器主要性能参数下表。 二、后冷却器结构原理 2D5．5_40／8一I型后冷却器结构为固定管板式，即两端管板与壳体连接成一体。其冷却介质为水，走管程，被冷却介质为空气，走壳程。水和空气由钢管壁面相隔，通过壁面释放或吸收热量。壳体进气口空气的温度达150~C，流量、流速也较高。由于空气在进入设备时会对换热管产生较大的冲击，使得此处换热管弯曲变形较严重。为此，在进气口处安装了防冲板，以减缓冲击，保护换热管不变形或不被拉断。为使流体更好冲刷换热壁面，在管与壳之间按等间距布置了折流板，管束两端的折流板位置略靠近壳程进出口接管。后冷却器结构示意见图1。 后冷却器的换热管选用20钢钢管，其换热性好，耐腐蚀性优。换热管与管板接头连接方式的选择一般有胀接、焊接和胀焊并用三种形式。因胀焊并用方式综合了胀接和焊接的优点，具有密封性能好，承受动载荷、疲劳载荷以及抗间隙腐蚀能力较强等特点，本换热器选用了胀焊并用形式。换热管与管板连接方式及尺寸见图2。 三、故障原因分析 1．结垢原因分析 因用户所用换热介质为工业水，其中含有矿物质、有机物和气体等各种杂质。同时又了解到，用户以停车检修影响经济利益为由，并未严格按技术要求定期检修、清洗换热器。换热面结垢属正常现象，对换热器清洗后应能提高传热效率。结垢机理：硬水中含有的溶解度较小的过饱和的钙、铁盐类容易形成水垢。当冷却水中溶解的重碳酸盐较多时，水流经过温度较高的换热面时，就会分解，在换热面上形成水垢。其次，水中含有的溶解氧与钢铁也会发生化学反应而形成锈垢。此外，微生物群体及其排泄物与化学污染物、泥浆等也易形成生物垢。由于污垢的形成，使换热器运行操作、维修费用大大增加，降低了传热效能，增加了能耗。 2．泄漏原因分析 换热器换热管与管板接头焊接质量要求较高，必须保证接头的密封性能和抗拉脱强度。采用焊接加胀接的双重工艺时，强度主要靠胀接来保证，密封性主要由焊接来保证。如果在焊接操作中，焊接工艺不当，焊缝根部没有焊透，焊缝中很容易存在气孑L、裂纹等缺陷。若在水压试验时未被发现，那么在运行过程中受交变应力的作用，缺陷会发生扩展，直至导致泄漏。在制造过程中，铆焊车间在焊接操作中可能存在焊接工艺不当，使得焊缝存有气孑L、裂纹等缺陷，由此引起日后的泄漏。泄漏可能存在两处：①管板产生裂纹引起泄漏。②换热管胀接部分蠕变，引起换热管与管板接头处松动，导致泄漏。 四、相应措施 1．消除结垢措施 用化学清洗液对换热器进行清洗。也可用机械清洗技术，把管束取出，沉浸在不同的液体里，使污垢泡软、松动，然后用机械方法对换热器清洗。 2．修复泄漏措施 先检查管板。经检验管板无裂纹，故泄漏原因发生在换热管上。检查换热管。通过试压确定换热管无裂纹。检验后，结果表明，换热管与管板焊缝处有气孑L等缺陷。由于气孔存在于焊缝深处，在着色和水压试验时均难以发现，在设备运行较长时间后，气孑L壁破裂，这才导致泄漏。气孑L缺陷如图3所示。找出原因之后，将管板上所有焊缝重新堆焊了一遍，并适当增加了焊缝的有效厚度。堆焊层厚度为2 3ram，宽度盖过原焊缝。 3．效果 进行水压试验(壳程试验压力为1．125MPa)，保压30rain，然后将压力降至0．9MPa(试验压力的80％)，并保持较长时间对所有焊接接头和连接部位进行检查。经检验无泄漏，合格。修复后，换热器传热系数得到显著提高。结果表明上述措施是行之有效的。由于采取修复措施得当，避免了用户被迫全线停车，造成重大经济损失的不利后果。改造后该设备经较长时间运行，效果良好。 五、结论 (1)换热器不得在超过规定条件下运行，应经常对换热器的管、壳程介质的温度、压降进行监督。当压降增大和传热系数降低超过一定数值时，应根据介质和换热器结构，选择有效方法进行清洗。 (2)用户在操作运行、维修过程中，应积极采取防垢措施，按技术要求及时清除垢层，以减小垢层热阻，降低能耗。 (3)设计单位在设计时应综合各种因素，选用合理结构，便于用户维修使用。制造单位要采用先进工艺，保证较高焊接质量，提高制造水平。 参考文献 [1]天津大学化工原理教研室．化工原理[M]．天津：天津科学技术出版社，1993． [2]李万锋．管板式换热器泄漏原因及修复[J]．焊接，1997(3)． [3]赵本兴．换热器结垢原因分析及阻垢防腐蚀措施的设计[J]．全面腐蚀控制，1997(1)． |
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