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管壳式换热器泄漏的分析及设计思路的改进

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管壳式换热器泄漏的分析及设计思路的改进

发布日期:2016-08-04 00:00 来源:http://www.futsi-movies.com 点击:

1故障现象

       压缩空气是卷烟生产企业的必要动力之一东升彩票最新官网,某卷烟厂动力中心站房内安装使用压空设备是4台水冷式BOGESO340无油螺杆空压机。设备于2006年投用,状态一直比较平稳,但近期却多次发生冷却器内漏的情况。其中一台冷却器漏水,由于发现不及时,导致冷却水进入了压缩机腔体东升彩票最新官网东升彩票最新官网,造成Ⅱ级转子抱死的严重情况,由于故障出现的较有规律性,因此对其进行了相关的调查和分析,并提出了一些改进建议,供同行借鉴。


2泄漏原因调查

        (1)冷却器的基本结构及有关参数BOGESO340无油螺杆空压机为两级压缩,配置的冷却器为两回程管壳式换热器(结构见图1),冷却水走管程,压缩空气走壳程东升彩票最新官网,换热器主要部件为紫铜管,管径8mm,壁厚1mm,共计232根换热管。

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管壳式换热器泄漏原因分析及改进设计思路

       冷却器中冷却水进口温度在25—32℃之间(冬夏季有所差异),出口温度小于38℃,压缩空气出口温度在160—175℃之间,I级压缩出口压力在2bar左右,Ⅱ级出口压力在7.0—7.5bar之间。


       (2)故障调查

       通过对发生泄漏的2台换热器进行检漏,发现泄漏点多分布在换热器上部,即靠近压缩空气进口侧位置(如图1所示),共计有5处漏点,其中1位置处有2根管有漏点,2位置处有2根管有漏点,3位置处有1根管有漏点。进一步检查发现东升彩票最新官网东升彩票最新官网,漏点基本都分布在折流板与铜管接触的地方,5处漏点中有3处为局部穿孔泄漏东升彩票最新官网,2处为局部裂纹泄漏东升彩票最新官网,用手对换热铜管施加外力,发现上部的铜管有轻微的松动,铜管与折流板之间有擦痕东升彩票最新官网,下部的铜管无此现象东升彩票最新官网。


3泄漏原因分析

       (1)发生泄漏的部位多发生在冷却器的上部,此处是压缩空气出口与换热器接触的位置东升彩票最新官网。由于压缩空气的出口温度(160—175℃)较高东升彩票最新官网,因此换热器上部的铜管外壁温度也最高东升彩票最新官网,机组长期运行特别是重载运行的时候东升彩票最新官网,容易造成铜管受热东升彩票最新官网,机械强度下降。但管壳式换热器的结构形式决定了这种情况是难以克服的东升彩票最新官网。具体机械强度的影响有多大,难以准确判断,这里只能作定性分析。笔者认为对于本案例东升彩票最新官网东升彩票最新官网,这只是导致泄漏的一个次要原因。

       (2)管壳式换热器在加工工艺中,换热铜管被穿过两头的管板和中间的折流板,然后用机械涨管的方法将铜管与管板固定东升彩票最新官网。折流板和铜管之间为了穿管方便,一般折流板的孔洞都会留有公差配合,这就使得折流板与铜管之间存在一定的间隙(见图

       (3)也就是说折流板和铜管之间实际上是松动的。当空压机重载运行时,被压缩的高温(160—175℃)高速(查设备手册,压缩空气出口速度在10.6m/s)空气进入换热器后持续的冲刷铜管东升彩票最新官网,由于铜管两端是固定的,压缩空气的冲击力作用在铜管上,导致铜管受力扰动变形东升彩票最新官网东升彩票最新官网;当空压机空载运行时,空气进口阀门关闭东升彩票最新官网,没有压缩空气进入冷却器,铜管的受力消失,铜管恢复原状;当空压机频繁加卸载时,铜管就会交替出现受力变形和恢复原状的变化过程东升彩票最新官网,这就会引起铜管与折流板之间的不停的碰撞和摩擦东升彩票最新官网。长时间的刚性碰撞和摩擦导致与折流板接触部位的铜管壁逐渐变薄,从而导致局部穿孔或裂缝,使泄漏现象产生。因此折流板与铜管之间碰撞、摩擦是造成换热管局部泄漏的主要原因。

管壳式换热器泄漏原因分析及改进设计思路

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4改进设计思路

       通过上面分析,我们知道折流板与铜管接触的地方是受力比较集中的地方东升彩票最新官网,其刚性的碰撞和摩擦是导致泄漏的主要原因,因此解决泄漏问题的关键是降低或避免折流板和铜管之间的刚性接触。根据上述思路,本文提出在换热铜管与折流板接触的地方增加一层耐摩擦的?;ぬ坠艿纳杓扑悸?,一方面可以将折流板与铜管隔离开来(见图3)东升彩票最新官网,减少了金属之间的直接接触,另外由于?东升彩票最新官网;ぬ坠芪苄圆牧?东升彩票最新官网,也可以减少铜管和折流板之间的间隙,从而实现?;せ蝗韧艿哪康?。

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管壳式换热器泄漏原因分析及改进设计思路

       在加工工艺上,宜对折流板的孔洞做倒角钝化处理,以减少其棱边对?;ぬ坠艿哪Σ?。在套管材料的选择上,可以考虑用聚四氟乙烯材料,因为其满足了以下一些条件:

       (1)具有足够的强度和耐磨性,能够满足正常使用的需要;

       (2)能够耐受高温东升彩票最新官网,在冷却水断水的极限情况下,铜管壁温度可能达到200oC,而聚四氟乙烯材料可以在250oC以下温度时保证强度和性能不下降东升彩票最新官网;

       (3)成型性好,加工方便。综匕所述,采用套管?;さ姆椒ㄔ诩际跎鲜强尚械?,可作为管壳式换热器的一种改进设计方法加以参考。

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