管殼式換熱器泄漏原因分析及改進設計思路

       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)故障調查

       通過對發生泄漏的2臺換熱器進行檢漏，發現泄漏點多分布在換熱器上部，即靠近壓縮空氣進口側位置(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。進一步檢查發現，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，發現上部的銅管有輕微的松動，銅管與折流板之間有擦痕，下部的銅管無此現象。

3泄漏原因分析

       (1)發生泄漏的部位多發生在冷卻器的上部，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構形式決定了這種情況是難以克服的。具體機械強度的影響有多大，難以準確判斷，這里只能作定性分析。筆者認為對于本案例，這只是導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。當空壓機重載運行時，被壓縮的高溫(160—175℃)高速(查設備手冊，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，導致銅管受力擾動變形；當空壓機空載運行時，空氣進口閥門關閉，沒有壓縮空氣進入冷卻器，銅管的受力消失，銅管恢復原狀；當空壓機頻繁加卸載時，銅管就會交替出現受力變形和恢復原狀的變化過程，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致與折流板接觸部位的銅管壁逐漸變薄，從而導致局部穿孔或裂縫，使泄漏現象產生。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。