换热器的安装与修理

换热器的安装与修理 换热器是化工生产中用来传递热量的一种静止设备。两种不同的介质在换热器中进行热量的传递，使较大的温差值趋于减小。换热器在化工生产中常作加热器，冷却器，蒸发器等来使用。制作换热器的材质可以是金属材料（如铜，铝，碳钢，不锈钢等），也可以是非金属材料（如石墨，玻璃，塑料，陶瓷等）。化工生产中常用的换热器有列管式换热器，夹套式换热器，蛇管式换热器，套管式换热器，波纹板式换热器，螺旋板式换热器，翅板式换热器，石墨换热器及新型的换热器-热管等。换热器的类型很多，本课题主要介绍列管式换热器的结构形式及常见故障的修理方法。换热器安装的基础知识 列管式换热器是化工生产中应用最为广泛的一种换热器，他的结构比较简单，换热效率高，适应性强（在高温或 低温，高压或低压的条件下都能使用）。列管式换热器的主要结构是在一个圆筒形的壳体内，设置许多平行排列的管子组成的管束所构成。壳体的两端与端盖装有法兰，利用螺栓将端盖与壳体连接起来。壳体与端盖上分别设有两种介质的出入口小法兰，以便于相应的管路连接。化工生产中常用的列管式换热器有固定管板式，浮头式,U形管式和壳体具有热补偿作用的几种。固定管板式管壳式换热器的主要结构组成：封头；换热管；折流板；壳体；支座；管板 管板（也叫花板）与壳体两端形成不可拆卸的固定连接。管子的两端采用胀接焊接的方法与管板相连接，为了改变管间介质的流动方向，提高换热效率，在壳体的内壁上设置折流板若干块。两端的端盖与壳体用法兰形式连接起来。管内和管间分别流动着两种不同的介质。为了提高换热器的换热效率，有时在封头内设置隔板，形成流体分配室，即构成所谓的双管式列管式换热器或四程列管式换热器。1、 安装前的准备 充分做好换热器安装前的准备工作，可以使安装工作顺利进行，达到安装各项技术指标，确保安装质量。（1）施工的现场准备 根据施工的现场平面布置图，对现场的其他各方面进行实际勘查，测量确定运输路线，停车位置，卸车位置及周围环境是否影响设备的运输和安装，协同有关方面满足吊装的工况要求。疏通运输道路，必须保证道路平整坚实，使车辆能平稳通过，安全的将换热器运至现场。安装宽度应满足安装要求。(2)换热设备的验收 安设备的图纸进行认真仔细的检查，包括设备的型号，质量，几何尺寸，管口方位，技术特性等。查阅出厂合格证，说明书，质量保证书等技术文件。检查设备是否有损坏，缺件（包括垫铁，螺栓，垫片，附件等）。做好检查，验收记录。（3）基础的验收 换热器安装前必须对基础进行认真的检查和交接验收。基础的施工单位应提交质量证明书，测量记录及有关施工技术资料。基础上应有明显的标高线和纵横中心线，基础应清理干净，如有缺陷应进行处理。（4）吊装的准备 吊装部门应该准备好全部机索具，如吊车，抱杆，钢丝绳，滑轮组，倒链和卡环等，并按安全规定认真做好检查工作。对大型换热器，因直径大，加热管多，起吊重量大，因此起吊捆绑部位应选在壳体支座有加强垫板处，并在壳体两侧设木方用于保护壳体，以免壳体在起吊时被钢丝绳压瘪产生变形。（5）编写施工方案 为了使安装工作有序进行，安装前应编写施工方案，施工方案的内容应包括编制说明，编制依据，工程概况，施工准备，施工方法和措施，技术措施和技术要求，施工用机具，施工用料，施工人员调配，施工计划进度图等。2、 换热器的安装（1）换热器的安装顺序 安装一般按下列顺序和要求进行。1）检查换热器各部位尺寸的偏差是否符合标准的要求，国家标准GB151规定的 换热器标准：换热器的允差见培训资料。2）基础上活动支座一侧应预埋滑板，地脚螺栓两侧均有垫铁。设备找平后，斜垫铁可以和 设备底座板焊劳，但不得与下面的平垫铁或滑板焊死，且垫铁必须 光滑，平整，以确保活动支座的 自由伸缩。3）活动支座的 地脚螺栓应安装两个缩紧的螺母，螺母与底板间应留有13MM的间隙，使底板能自由滑动。4）换热器安装后的允许偏差应符合下列要求：a.标高3MMb垂直度(立式)1/1000且不大于5MM，水平度（卧式）1/1000且不 大于5MMc中心位移5MM。5）与换热器相连接的管线，为 避免强力装配，应在不 受力的 状态下连接，并应不 妨碍换热器的热膨胀。3压力试验换热器的压力试验（以固定管板式为 例），不同类型的换热器，其试验方法略有差异。首先拆下换热器的封头，对壳程进行液压(一般采用水)试验。当达到试验压力时，除了检查换热器壳体之外，应重点检查换热管与管板的连接接头（一下简称接头,）检查接头胀接或焊接处是否有渗漏。若少数接头有渗漏，可以 做好标记，卸压后进行重新胀接获焊接，然后再做压力压力试验，直到合格为止。管程试压合格后，加垫片安装封头，再进行管程压力试验。4附件的安装换热器经安装找正，找平固定以后，可进行管道，阀门和安全附件等的安装。其安装方法可参照管路的安装。列管式换热器的检修 列管式换热器在使用过程中，最容易发生故障的零件是管子。介质对管子的冲涮，腐蚀等作用都可能造成管子的损坏，因此经常对换热器进行检查，以便及时发现故障，并采取相应的措施进行修理。列管式换热器最常见的故障有管壁积垢，管子泄露和振动等。 一管壁积垢的清除在列管式换热器管子的内外壁上，由于介质的经常存在，很容易形成一层积垢。积垢的形成会直接降低换热器的效率，因而应及时进行清除。对管子内壁积垢的清除方法，可采用机械法和化学除垢法进行修理（详见塔类设备工作表面积垢的清除方法）。二泄露的修理列管式换热器的管束是由许多管子排列而成的，介质的冲刷腐蚀时管子泄露的主要原因。对管子进行修理之前，必须做好管子泄露情况的检查。常用的检查管子泄露的方法是：在冷却水的低压出口端设置取样管口，定期对冷却水进行取样分析化验。如果冷却水中含有被冷却介质的成分，则说明管束中有泄漏。然后再用试压法来检查管束中哪些管子在泄露。检查时，先将管束的一端加盲板，并将管束浸入水池中，然后使用压力不大于1100000 Pa的压缩空气，分别通入各个管口进行试验。当压缩空气通入某个管口时，如果水池中有气泡冒出，则说明这个官子有泄漏，即可在管口上作上标记。此方法对所有管子进行检查，最后根据管子损坏的多少，运用不同的修理方法。1对少量管子泄漏的修理方法如果管束中仅有一根或几根管子泄漏时，考虑到对换热器的换热效率影响不大，可以采用堵塞的方法对泄露的管子进行修理。用锥形金属塞在管子的两端打紧焊牢，将损坏的管子堵死不用。锥形金属塞得锥度以3-5为宜，塞子大端直径应稍大于胀管部分的内径。2对较多管子泄露的修理方法 如果产生泄露的管子较多，采用堵赛的方法进行修理，将会大大降低换热器的换热效率（通常情况下，堵塞管子得数量不能超过总管数的10）。这时，则采用更换管子的方法进行修理，操作步骤如下;（1）拆除泄露的管子 管子的拆除就是将管子从管板上抽出的过程。拆除管子时，对于薄壁的有色金属管子可采用钻孔或绞孔的方法，也可以用尖錾对管口进行錾削得方法来拆除。使用钻孔或绞孔的方法拆除管子时，钻头或绞刀的直径应等于管板上孔口的内径。钻孔或绞孔时，把管子在管板孔口内胀接部分的基本金属切削掉，则管子即可从管板中拆除出来利用錾削的方法拆除管子时，可使用尖錾把胀接部分的管口向里收缩，使管子与管板脱开，将管子从管板的孔口中拆除下来。对于壁厚较大的管子，可利用氧-乙炔火焰切割法拆除管子，即先在管子的胀接部分切割出2-4个豁口，并把管口向里敲击收缩，使管子与管板上的孔口脱开，然后用螺旋千斤顶将管子顶出或用牵拉工具拉出。无论使用哪种方法拆除管子，应将管子的两端都拆除，并注意，在拆除时不要损坏管板的孔口，以便更换新管子的时候，使管子与管板有较严密的连接。（2）更换新管并进行胀接 损坏的管子从管子从管板中抽出来之后，就可将新管子插入管板的孔中。更换上新的管子，规格应与材质与原来的管子相同。穿入管子时，应对正相应的管板孔口，使管子位于正确的位置上。然后就可以把管子与管板连接起来。管子与管板的连接方法有胀接法和焊接法。1）胀接法 胀接法是利用胀管器，对伸入管板孔内的管端部分进行滚压，使管壁扩胀，管径增大，管子外径完全贴合在管板孔内壁上，管板孔把管端紧紧抱住，从而大大两者严密不漏和牢固连接的目的。管子胀接前后的示意图如培训教材。对换热器的管子进行修理性胀接时，通常使用斜柱式手动胀管器，其结构如培训教材。其主要零部件有胀杆，外壳和滚柱三部分组成。有时为了使管子胀接得更加牢固，还要把伸出管板的管端部分进行翻边，这时可以使用带翻边滚柱的胀管器。带翻边滚柱的胀管器比斜柱式手动胀管器多了三个翻边滚柱。对管子进行胀接前，应先将管板孔内壁及管端外经清理干净，使其露出金属光泽，并对壁端进行退火处理对管子外径和管板孔口内径进行尺寸检查，其尺寸应符合下表所示的数值范围：管子外径与管板孔口内经的对应数值范围管子外径/MM管板孔口内径/MM管子外径/MM管板孔口内径/MM1414.40-14.553232.50-32.801919.40-19.603835.80-38.502525.40-25.605757.70-58.10胀管时的工作温度应不低于-10，胀管操作时，先在管端内壁上涂机油少许，把胀管器放入管端口内，锥形胀杆插入三个滚柱之间，使滚柱与管内踏靠紧，将带方孔的手柄套在胀杆头部的方 ，在双手轻压得同时，按顺时针方向转动手柄，并带动滚柱旋转，随着胀杆的推进，滚柱对管子内壁加强滚压使管壁胀大。紧贴于管板孔口的内壁上，胀接操作完成后，应先检查管口有无歪斜，过渡部分是否圆滑，翻边处有无裂纹等。如有严重缺陷，应更换管子，进行重新胀接。最后用水压试验法进行全面检查，作水压试验时，应将管束装入壳体内，把管间注满水后进行充压，检查各胀接口有无陷漏现象，如果有漏水或冒汗现象，对胀接口进行重新胀接。胀接法通常用于压力在25100000Pa以下，温度不大于300的场合。2）焊接法 当介质温度和压力较高或者要求更严格时，可采用焊接法把管子固定在管板上。管子与管板的焊接结构有如下几种结构：详见培训教材。在管子与管板的连接要求严格的情况下，可采用先胀接后焊接两者并用的方法进行。由于对管子县进行了胀接，减小了管子与管板孔口内壁之间的间隙，因而可以减小或消除间隙腐蚀，提高焊接质量，延长使用寿命。3）爆炸胀管 爆炸胀管是管子与管板孔口连接的一种新工艺。其原理是利用高能源的炸药，使其在极端的时间内爆炸，产生很高的压力，使管端在高压气体和冲击波的作用下，迅速发生塑性变形，牢固地贴合在管板孔口上。爆炸胀管的装置如培训教材。操作时先将管端的外圆及管板孔口的内圆清除干净，使其漏出金属光泽，并将管子传入管板孔口中，然后将装有雷管的炸药包放入管端，炸药包与雷管的放置位置必须与管子同轴，以保证爆炸时的胀接力均匀。炸药包在管端的轴向位置，如培训教材。靠前时可能使管口破裂，靠后时可能使管子中间破裂或管端收口。最后通电起爆，在爆炸时巨大压力的作用下，使管端紧紧地胀接在管板孔口上，爆炸胀管一次可以同时胀接多根管子，每次必须使用同批号的雷管，每个雷管的导线材料要相同，以便使使管端的起爆时间统一，保证爆炸胀接的质量。一根管子的两端不能同时爆炸，要先爆完一端再爆另一端。炸药的用量的多少是胀接质量的关键，炸药多时易将管子胀坏，炸药少时不能保证胀接质量。施工前最好经过模拟试验，来确定炸药的用量。爆炸胀管的方法成本低，操作简单，工人劳动量小，但在操作时必须十分小心，注意安全。三管子振动的修理方法列管式换热器中管子产生振动是常见故障的另一种形式。管子的振动，将使管端的胀接处松动，使管子与折流板的接触处产生磨损，降低管束的使用寿命。因而，应对管子的振动及时采取措施进行修理，以免造成不应有的事故。管子产生振动，不外乎是由于管子与折流板之间的间隙过大，加上介质脉冲性的流动而引起的。对于管端胀接处的松动，可以用焊接的方法来修理。