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管殼式換熱器泄漏的分析及設(shè)計思路的改進

發(fā)布時間:2021-06-01瀏覽次數(shù):161

管殼式換熱器泄漏原因分析及改進設(shè)計思路


       冷卻器中冷卻水進口溫度在25—32℃之間(冬夏季有所差異),出口溫度小于38℃,壓縮空氣出口溫度在160—175℃之間,I級壓縮出口壓力在2bar左右,Ⅱ級出口壓力在7.0—7.5bar之間。




       (2)故障調(diào)查


       通過對發(fā)生泄漏的2臺換熱器進行檢漏,發(fā)現(xiàn)泄漏點多分布在換熱器上部,即靠近壓縮空氣進口側(cè)位置(如圖1所示),共計有5處漏點,其中1位置處有2根管有漏點,2位置處有2根管有漏點,3位置處有1根管有漏點。進一步檢查發(fā)現(xiàn),漏點基本都分布在折流板與銅管接觸的地方,5處漏點中有3處為局部穿孔泄漏,2處為局部裂紋泄漏,用手對換熱銅管施加外力,發(fā)現(xiàn)上部的銅管有輕微的松動,銅管與折流板之間有擦痕,下部的銅管無此現(xiàn)象。




3泄漏原因分析


       (1)發(fā)生泄漏的部位多發(fā)生在冷卻器的上部,此處是壓縮空氣出口與換熱器接觸的位置。由于壓縮空氣的出口溫度(160—175℃)較高,因此換熱器上部的銅管外壁溫度也最高,機組長期運行特別是重載運行的時候,容易造成銅管受熱,機械強度下降。但管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了這種情況是難以克服的。具體機械強度的影響有多大,難以準(zhǔn)確判斷,這里只能作定性分析。筆者認(rèn)為對于本案例,這只是導(dǎo)致泄漏的一個次要原因。


       (2)管殼式換熱器在加工工藝中,換熱銅管被穿過兩頭的管板和中間的折流板,然后用機械漲管的方法將銅管與管板固定。折流板和銅管之間為了穿管方便,一般折流板的孔洞都會留有公差配合,這就使得折流板與銅管之間存在一定的間隙(見圖


       (3)也就是說折流板和銅管之間實際上是松動的。當(dāng)空壓機重載運行時,被壓縮的高溫(160—175℃)高速(查設(shè)備手冊,壓縮空氣出口速度在10.6m/s)空氣進入換熱器后持續(xù)的沖刷銅管,由于銅管兩端是固定的,壓縮空氣的沖擊力作用在銅管上,導(dǎo)致銅管受力擾動變形;當(dāng)空壓機空載運行時,空氣進口閥門關(guān)閉,沒有壓縮空氣進入冷卻器,銅管的受力消失,銅管恢復(fù)原狀;當(dāng)空壓機頻繁加卸載時,銅管就會交替出現(xiàn)受力變形和恢復(fù)原狀的變化過程,這就會引起銅管與折流板之間的不停的碰撞和摩擦。長時間的剛性碰撞和摩擦導(dǎo)致與折流板接觸部位的銅管壁逐漸變薄,從而導(dǎo)致局部穿孔或裂縫,使泄漏現(xiàn)象產(chǎn)生。因此折流板與銅管之間碰撞、摩擦是造成換熱管局部泄漏的主要原因。


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