Предисловие: Кожухотрубные теплообменники в настоящее время являются наиболее широко используемым типом теплообменного оборудования. По сравнению с другими настенными теплообменниками площадь теплопередачи, обеспечиваемая оборудованием единичного объема, намного больше, а эффект теплопередачи также лучше. Благодаря компактной и прочной конструкции оборудования, а также возможности использовать несколько материалов для изготовления, оно обладает высокой адаптируемостью и широко используется в больших устройствах, таких как высокая температура и высокое давление.

1. Знакомство с трубчатыми теплообменниками.

В течение многих лет среди различных неисправностей теплообменника подачи воды на заводе доля утечек в трубопроводе является самой высокой. Давление воды на стороне поверхностного регенеративного теплообменника превышает давление на стороне пара. В случае утечки в системе трубопроводов питательная вода устремится в корпус, в результате чего паровая часть заполнится водой. Вода может течь обратно в турбину по отводящему трубопроводу, вызывая такие аварии, как деформация цилиндра турбины, изменение разницы расширения, вибрация агрегата и даже поломка лопаток.

Подобные аварии, вызванные течью теплообменника, неоднократно происходили на заводе, что приводило к остановке всего устройства и попаданию воды в турбину. Поэтому очень важно проанализировать причины протечек теплообменника и найти меры противодействия, позволяющие максимально минимизировать протечки.


2. Анализ причин утечек.
Утечки во внутренней системе трубопроводов трубчатого теплообменника в основном делятся на утечки самой трубки и утечки порта.

1. Причины протечек в патрубке трубы

1.1 Чрезмерные термические нагрузки

В процессе эксплуатации кожухотрубных теплообменников из-за разной температуры холодной и горячей жидкостей возникают различия в температурах кожухотрубных стенок. Эта разница приводит к различному термическому расширению между оболочкой и трубкой. Когда разница температур между ними велика, трубка может перекрутиться или вытянуться из цветочной доски, или даже может быть поврежден весь теплообменник. В связи с этим необходимо конструктивно учитывать влияние теплового расширения и применять различные методы компенсации.

В процессе пуска и остановки теплообменника скорость подъема и падения температуры превышает нормативные значения, вызывая значительные термические напряжения на трубах и трубных решетках подогревателя высокого давления, вызывая повреждение сварных швов или компенсаторов между трубы и трубные решетки и вызвать утечку в портах. Когда нагрузка меняется слишком быстро во время пикового бритья, а главный двигатель или теплообменник выходит из строя и внезапно отключает теплообменник, если паровая сторона прекращает подачу пара слишком быстро или если паровая сторона перестает подавать пар, водяная сторона все равно продолжает работать. попадание в питательную воду. Из-за тонкой стенки трубы, быстрой усадки, толстой трубной доски и медленной усадки это часто приводит к повреждению сварного шва или компенсационного шва между трубой и трубной доской. Вот почему указанная допустимая скорость падения температуры составляет всего 1,7 ℃/мин - 2,0 ℃/мин, что более строго, чем допустимая скорость повышения температуры 2 ℃/мин -5 ℃/мин.


1.2 Деформация трубной доски

Основной деформацией является деформация трубной доски при обработке и деформация, возникающая во время обработки. Трубка соединена с трубной доской, и деформация трубной доски может вызвать утечку на конце трубки.

Давление и температура на стороне воды трубчатой ​​пластины нагревателя высокого давления высоки, в то время как давление и температура на стороне пара низкие, особенно для тех, у кого есть встроенные секции дренажного охлаждения, разница температур еще больше.

Если толщина трубной доски недостаточна, произойдет некоторая деформация трубной доски. Центр трубной доски будет выпирать в сторону пара при низком давлении и высокой температуре. Со стороны воды трубная решетка имеет центральное углубление.

При изменении нагрузки главного двигателя соответственно изменяются давление и температура на стороне пара. Особенно, когда пиковая амплитуда бритья велика, пиковая скорость бритья слишком высока или нагрузка внезапно меняется, при условии использования подающего насоса с постоянной скоростью давление на стороне воды также претерпит значительные изменения и может даже превысить номинальное значение. давление питательной воды нагревателя высокого давления: эти изменения могут вызвать деформацию трубной пластины, что приведет к утечке в трубном отверстии или необратимой деформации трубной пластины.

Если во впускном клапане подогревателя высокого давления имеется внутренняя утечка, остановка подогревателя высокого давления во время работы главного двигателя приведет к нагреву водяной стороны подогревателя высокого давления и повышению давления до постоянного объема. Если предохранительный клапан на стороне воды отсутствует или предохранительный клапан выходит из строя, давление может подняться очень высоко и трубная пластина может деформироваться.


1.3 Неправильный процесс закупорки

Для закупоривания труб обычно используется сварка конической пробки. Применяйте умеренную силу при вставке конической заглушки; Если сила удара слишком велика, это может вызвать деформацию отверстия трубы, повлиять на соединение между соседними трубами и трубной пластиной и вызвать повреждение, что приведет к новым утечкам. В процессе сварки неправильный предварительный нагрев, неправильное положение и размер сварного шва могут привести к повреждению соседних трубных соединений с трубными пластинами. Использование других методов закупорки, таких как расширение и взрыв, также может вызвать утечку из соседних отверстий труб, если процесс выполнен неправильно. Поэтому следует соблюдать строгие методы закупоривания.

2. Причины протечки самой трубы

2.1 Эрозия и эрозия

Одна из причин заключается в том, что при высокой скорости потока пара и наличии в потоке пара крупных капель воды наружная стенка трубы смывается двухфазным потоком пара и воды, становясь тоньше, вызывая перфорацию или разрыв из-за давления питательной воды. Основными причинами образования двухфазного пароводяного потока внутри теплообменника являются: во-первых, пар внутри секции охлаждения перегретого пара и ее выхода из-за перегрева не может соответствовать проектным требованиям; Вторая причина заключается в том, что уровень дренажной воды теплообменника остается слишком низким или уровень воды отсутствует, температура дренажа намного выше расчетного значения, сопротивление дренажному потоку велико или внезапно снижается давление отбора, что приводит к дренаж прошить. Когда дренаж попадает на следующую ступень теплообменника, он несет с собой пар, который промывает трубки теплообменника и приводит к его повреждению; В-третьих, при повреждении или протечке определенной трубы в водонагревателе высокого давления подача воды под высоким давлением с большой скоростью вырвется из места утечки, в результате чего соседняя труба или перегородка будет промыта и повреждена. Другая причина – прямое воздействие пара или гидрофобных материалов. Из-за неподходящего материала и метода крепления противоударной пластины. Сломан или отсоединен во время эксплуатации, потеряв функцию защиты от эрозии; Площадь противоударной пластины недостаточно велика, и капли воды движутся с высокоскоростным потоком воздуха, попадая на пучок труб снаружи противоударной пластины; Расстояние между кожухом и трубным пучком слишком мало, что приводит к высокой скорости потока пара на входе.

2.2 Вибрация труб.

Когда температура питательной воды слишком низкая или установка перегружена, а расход пара и расход между трубками теплообменника значительно превышают расчетное значение, упругий пучок труб будет вибрировать под действием жидкости. возмущающая сила со стороны оболочки. Когда частота силы возбуждения совпадает с собственной частотой колебаний трубного пучка или кратной ей, это вызывает резонанс трубного пучка, значительно увеличивая амплитуду. Соединение между трубкой и трубной доской подвергается повторяющимся усилиям, в результате чего при повреждении пучка труб. Механизм вибрационного повреждения пучка труб обычно включает в себя:

① из-за вибрации напряжение в месте соединения трубы или трубки с трубной доской превышает предел усталостной выносливости материала, что приводит к усталостному разрушению трубы;

② Вибрирующая трубка трется о металл в отверстии трубки, поддерживающем перегородку, в результате чего стенка трубки становится тоньше и в конечном итоге приводит к разрушению;

③ Когда амплитуда вибрации велика, соседние трубы в середине пролета будут тереться друг о друга, вызывая износ труб или усталостное разрушение.


2.3 Эрозия на входном конце трубы водоснабжения

Эрозионное повреждение на конце впускной трубы происходит только в теплообменниках из углеродистой стали, что представляет собой комбинированный процесс эрозии и коррозии. Его механизм заключается в том, что оксидная пленка, образующаяся на поверхности металла стенки трубы, разрушается и уносится высокотурбулентной подачей воды, что приводит к постоянной потере металлических материалов. В конечном итоге это привело к повреждению трубы. Иногда поврежденная поверхность может распространяться на торцевой шов трубы или даже на трубную пластину: значение pH питательной воды низкое (менее 9,6), высокое содержание кислорода (более 7 мкК г/л), температура низкая (менее 260 ℃) и высокая турбулентность, склонна к эрозии.