空冷式换热器的使用与维护

本文节选自 《管壳式换热器的维修》

　　空冷式换热器的使用与维护
　　（1）空冷器的使用   
　　每台空冷器有其特定的设计条件，在使用中应按设计条件规定的参数（如：热负荷、压力、温度、气象条件、风机转速、叶片角度、百叶窗开度等）运行，不能随意更动。如需更动操作条件或移作他用时，需要另行核算。以下对空冷器重要部件的使用、操作与维护要求进行说明。
　　① 管束的使用与维护
    a．管内介质、温度、压力、均应符合设计条件，严禁超压、超温操作。
    b．管内升压、升温时，应缓慢逐级递升，以免因骤热冲击而损坏设备。
    c．空冷器正常操作时，应先开启风机，再向管束内通人介质。停止操作时，应先停止
　　向管束内通入介质，然后停止风机。在冬季操作容易凝结的介质时，与上述过程相反。
　　d．定期清除翅片上尘垢以减少空气阻力，保持冷却能力。清除方法为用高压水或压缩空气或热蒸汽加水冲刷。
   　 e．汽轮机凝汽空冷器、减压蒸馏塔顶空冷器等处于负压操作的空冷器在开机时，应先开启抽汽器，管内达到规定真空度时再启动风机，然后通人管内介质；停机时，按相反程序操作。冬季操作时，开启抽汽器达到规定真空度后，先通入管内介质，再启动风机，以免管内冻结无法进行。
　　f．定期维护时，应在管束外表面（不包括铝翅片表面）涂一层银粉漆。
    　g．停车时，应用低压蒸汽（不超过原有介质温度）吹扫并排净凝液，以免冻结或腐蚀。
　　② 风机的操作
　　a．叶片角的调整
　　叶片角应根据工况按说明书中y一Φ中关系曲线确定，并核对N一Φ中曲线（V、Φ、N分别为风量、叶角、功率）。叶片角不得超过设计规定的最大叶片角（Φmax），否则将烧毁电机。尤其在自动调角风机反向安装时，操作中尤应注意。
　　b．调速风机的转速应根据设计工况按设计说明书中V—n（转速）关系曲线确定。不得超过设计规定的最大转速（nmax）。调速器操作一般分启动、运行操作程序两大步。调节方法一般都设有“调速投入”、“调速切除”（恒速运行）、“自动调速”、“手动调速”等选择开关。各种调速类型操作程序不完全相同，因此操作时首先必须：
　　（a）检查电源相位正确无误；
    　（b）盘面信号灯、指示仪表、选择开关位置正确：
    　（c）自控仪表、电机、风机均正常，具备开车条件；
　　（d）严格按随机说明书及现场操作规程的操作程序执行。
　　c．自动调节（调角或调速）风机，可由自动仪表系统根据介质出口温度（或压力）控制。但对叶片角（由信号压力）或转速（由电压）的实际值应作定期检测。
　　d．开车前应检查：
　　（a）风机及其周围设备（风箱、管束）是否紧固良好，有无异物。
    （b）认真检查叶片根部与轮毂是否连接紧固。紧固件若是涨环（或半圆挡环），则应检查该件是否全部位于环形槽内，紧定螺钉是否拧紧。
    （c）手动盘车（转动叶轮）检查，叶尖问隙是否足够，最大叶片角时是否与风筒安全网碰撞。
　　e．开车后应检查：
　　（a）有无过大振动或异响（允许振幅为150μm），否则应立即停车检查：
    （b）若为自动调节风机，应手动给定信号，检查风机是否可以在全调节行程内工作，即叶片角或转速可自最小值至最大值。自动调角风机，尚需检查其安装方式（正向或反向）是否符合设计规定。
　　③ 百叶窗的操作
　　a．百叶窗的操作应根据空冷器的设计要求确定。作调节风量之用时，应根据工况控制其叶片开启度；若是自动调角式，则应由自动仪表系统控制。作为抵御特殊气象干扰（如暴雨）或热风再循环运行之用时，应控制其叶片于全开、全闭位置。
 　　b．调节风量用的百叶窗的叶片开启度，可根据说明书V一Φ关系曲线确定(V、Φ分别为风量、开启角)。
　　④ 喷淋系统的操作
　　a．喷淋系统于环境气温超过空冷器干式运行的设计气温时启用。该气温在设计时确定，一般在25～30℃之间。
　　b．喷淋水水质的要求见表4-3 规定，并应定期检验。喷淋水并应经过滤。

　　c．喷水压力应符合设计要求，水压应稳定。
　　d．喷水应成雾状，不得有线状水柱；喷射锥度不应低于设计值。有不良现象产生时，应即检修或更换喷头。
　　e．采用脉冲喷水法喷淋时，其喷、停时间的调节应按设计规定值，或经调节试验。
　　（2）空冷器的维护
　　① 管束的维护
　　a．检查管束各密封面，不得有泄漏现象。如有泄漏时，丝堵式管箱可将丝堵适当拧紧，仍无效果时，应停机更换垫圈或更换丝堵；盖板式管箱可将连接螺栓柱适当拧紧，如仍有泄漏，则停机更换垫片。高压管箱的螺栓拧紧时，应遵守相应的操作规程。凡需要更换垫片或螺栓紧固件时，应先停机并将油品放空，然后进行。
　　b．翅片管管端泄漏时，允许将管子重胀。重胀次数不得超过2次，并注意不得过胀。无法用胀接修复时应更换翅片管。作为临时措施，也允许用金属塞堵塞，堵管一般不得超过单管程管子总数的10%。
　　c．如需到管束表面上做检查时，应在翅片管上垫上木板或橡胶板，一面损坏翅片。
　　d．铝翅片如被碰到时，应用专用工具（扁口钳）扶直。
　　e．检查管束热补偿装置工作是否正常。热位移导向螺柱、支架、挡块等是否浮动灵活。
　　f．检查空气流道密封片是否固定紧密。如有不适合处，应予以矫形修复。
　　g．定期维护时，应用蒸汽（温度不超过100℃）及水冲刷管束内部，无比将污垢除净。并应检查腐蚀厚度，其值不应超过规定值（碳素钢为3mm）。检查后重新安装时，应更换丝堵垫片及法兰垫片。
　　② 风机的维护
　　a．所有润滑部位（减速器、轴承座）应按期注油。减速器按说明书规定，油面应在油位指示器指示范围内。轴承用纳基黄油润滑。
　　b．皮带传动机构的皮带应保持一定的张紧力。如有松弛，应拧紧调整螺栓。如松弛至无法张紧，或多根三角皮带张力相差过大，则应成组更换。
　　c．应定期清洗叶片表面，将污垢全部除净，并重新涂漆。
　　d．风机经定期维护后，应按照说明书规定重新装配完好。并应特别检查：
　　（a）叶片若非互换件时，应按出厂编号安装，否则应重作静平衡检查；
　　（b）叶片角应符合规定：4个（或6个）叶片的叶片角应一致，允差为－0.5°；
　　（c）叶片间隙应符合规定；
　　（d）旋转方向应符合规定；
　　（e）叶轮旋转平面应与主轴垂直，允许叶尖的轴向跳动不大于10mm，否则应调整，调整部位为其锥形轴套上的调整螺钉；
　　（f）试车时应无超过规定的振动（于底座测量不超过150μm）及异响，轴承应无松动或过热。底座安装螺栓亦无松动。
　　e．自动调角风机定期维护时，经重新装配后尚应特别检查：
　　（a）安装方式（正装、反装）应符合设计要求；
　　（b）作气密检查，应无泄漏
　　（c）信号气压至0.02MPa时，叶片开始转动，否则应调节定位器上的调节螺钉；
　　（d）信号气压为0.02～0.1MPa时，叶片角为Φmin～Φmax（或Φmax～Φmin）；
　　（e）机械密封应无泄漏。
　　③ 空冷器调速装置的定期维护
　　a．检查电动机，应无异响、无焦味，定子温度不超过允许规定。绕线式电动机碳刷火花正常，接地线完整。
　　b．控制柜盘面信号灯、仪表指示正常，对应量正确，并保持盘面整洁。
　　c．自控仪表、调节器输出量、速度指示于调速柜对应指示符合。
　　d．调速范围不得超过设计范围。
　　e．对可控硅类的调速柜应备有一定数量的快速熔断器等易损件备件。
　　定期维护时，应特别注意：要注意检查主轴承的磨损程度，并作定期更换；齿轮减速器应按使用说明书规定检修，其易损件（如垫圈）应及时更换，装配时应调整齿隙至规定值，轴承配合亦应适度。
　　④ 百叶窗的维护
　　a．百叶窗应转动灵活，叶片在转动时应同步（同位），不得有松动或迟滞现象。
　　b．手动操作柄（杠杆或螺杆等减速机构）应动作灵活。
　　c．叶片与框架间隙：管箱端不超过6mm，侧隙不超过3mm，否则应重新调整。
　　d．对开式百叶窗相邻两片应互有滞后，不得互相干扰导致无法紧闭。
　　e．气动执行机构应作检查，保证叶片可作0°～90°全行程转动。
　　⑤ 喷淋系统的维护
　　a．经常检查水压与水质是否符合操作规定。
　　b．定期清洗过滤器。
　　c．定期清洗喷嘴。有雾化不良、喷水锥度过小、喷水出现水柱等现象的喷嘴应予以修理或更换。
　　⑥ 空冷器翅片的清洗
　　空冷器翅片管外表面长时间使用后聚集了灰垢，特别时湿式空冷器翅片表面容易生长绿藻。这些污垢、灰尘、绿藻等传热效率极低，只有碳钢的几十分之一。同时，还容易产生垢下腐蚀，加大腐蚀速率。因此，根据空冷器的结垢、腐蚀情况，在运行一定时间后及时进行化学除垢清洗，既可以提高换热效率，又能达到延长设备使用寿命的目的。翅片管清洗方法如下：
　　a．通常可直接用压力水（压力5～40MPa）冲洗翅片，主要清除表面积尘及附着不太牢固的腐蚀产物或其他污垢物，清洗时应注意防止翅片变形、倒伏。
　　b．如现场环境允许，可按规定配方在清洗槽中加入一定的化学药剂或专用清洗剂配成的清洗液，如加入0.5%~1%洗衣粉或其他专用清洗剂配成清洗液。然后，通过高压泵进行翅片的表面冲洗。清洗剂冲洗后应再用工业水冲洗出去残余的清洗剂。
　　对空冷器翅片管的清洗，如果采用干冰清洗新技术进行，可能会取得更理想的效果，也不会对环境造成任何污染，但费用估计会更高。
空冷器清洗效果的检查验收，可参照HG/T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》执行。

　　空冷式换热器的检修
　　（1）检修周期与检修内容
　　空冷器的检修周期应根据生产装置的特点、介质性质、腐蚀速度、运行周期等情况自行决定，或参考《SHS 04522—2004空气冷却器维护检修规程》中的相关规定。一般小修周期为6~12月，大修为1~2年。
　　检修内容主要包括：
　　① 清扫、检查管箱及管束
　　② 更换腐蚀严重的管箱丝堵、管箱法兰联结螺栓、法兰垫片等。
　　③ 检查修复风筒、百叶窗及喷水设施。
　　④ 处理泄漏的管子
　　⑤ 校验安全附件
　　⑥ 整体更换管束
　　⑦ 对管束进行试压
　　⑧ 检查、修理轴流风机
　　（2）检修质量标准
   ① 管箱丝堵垫片应符合技术要求，其表面不得有贯穿纵向的沟纹及影响密封性能的
缺陷。
   ② 管箱、管内应清洁。
   ③ 胀管不宜在气温低于0~C条件下进行。管子胀接后，其胀接处及过渡部分应圆滑。
   ④ 管束同一管程内，堵管一般不得超过单一管程管子总数10％。
   ⑤ 如在管箱上进行扩孔等修理，应符合GB 150一1998《钢制压力容器》有关规定。
   ⑥ 喷水设施应畅通无泄漏，风筒、百叶窗应严密，框架不得有缺损，其连接螺栓不松
动，焊接牢固。
   ⑦ 安全附件应灵敏可靠。
   ⑧ 空冷整体更换时，吊装不得损坏翅片。
（3）检修过程
　　① 检修前的准备
　　a．掌握设备运行情况，备齐必要的资料。
　　b．备齐检修工具、配件及材料
　　c．切断风机电源，将空冷器内介质排净并吹扫置换干净，符合安全检修条件。
　　② 设备基本检查
　　a．检查管箱法兰，检查管箱上丝堵的泄漏及其垫片腐蚀情况；
　　b．检查管束的腐蚀及翅片损坏情况；
　　c．检查管箱、管内部腐蚀及结垢的情况；
　　d．检查风筒、百叶窗等腐蚀及是否严密，检查喷水设施是否畅通；
　　e．检查框架及其它构件的腐蚀和紧固件是否稳固。
　　③ 空冷器管束检修
　　a．换垫 
　　检查空冷器管箱丝堵垫片泄漏情况，泄漏时可采用把紧丝堵或更换垫片消漏。垫片更换，应根据介质选用合适的垫片，一般选用08钢垫、紫铜垫或不锈钢垫。更换时，应清除垫片槽中的杂物和消除垫片槽缺陷。
　　b．清垢
    空冷器经过使用后，会在干式空冷翅管表面积垢或在湿式空冷翅管表面生长绿藻，影响冷却效果，应清除干净。清垢可采用人工机械除垢、压力水除垢和化学除垢。当采用压力水除垢时，应防止翅片倒伏。
c．换热管堵漏
    空冷器管束经过一段时间的运行后，由于腐蚀等原因造成穿漏，可以采用化学粘补、打卡注胶和堵管等修理方法处理。当换热管泄漏量小时，可在不停车的情况下将管外的翅片除去，然后再进行化学粘补包扎或打卡注胶堵漏；如果不能用上述方法消漏，则应停车将管束吹扫干净，拆开管箱上的丝堵，在换热管两端用角度3°～5°的金属圆锥体堵塞，以达到消漏。
d．换管
    当空冷器管束非均匀腐蚀或制造缺陷而泄漏时，可采用换管消漏。首先将要更换的管子拆下，清洗管箱管孔。更换新管时，将管子中间稍拉弯曲，即可从两端管板孔穿入，穿入后进行胀接或焊接。
e．消除其他缺陷。
④ 轴流风机检修 
a． 消除气体通道泄漏点等缺陷。
b． 检查并紧固各地脚螺栓。
c． 检查机组对中及皮带张紧程度。
    d． 清扫积垢，特别是各叶片上的积垢一定要清除。
    e． 检查并紧固叶片组的背帽和各紧固螺栓，检查并调整叶片角度。
f． 检查联轴器状况。
g． 调校减速箱振动开关或振动、油温在线状态监测报警装置。
    h． 解体检查减速箱，检查修理齿轮轴及传动轴并找正，查看减速箱齿轮磨损情况。
    i． 检查各润滑部位的油位、油质情况，视情况加油、加脂或更换。
j． 拆卸并检查叶片、轮毂；检查、调整叶顶与风筒的间隙；叶片称重并对整个叶轮作静平衡校验。
k．检查轴承及O形橡胶圈等易损件。
    l． 检查空冷器风机传动系统，调校半自调、自调风机的操纵系统。
m． 检查、修补机座和基础，检查或更换地脚螺栓，校验机体水平度。
n． 对电机进行检查、修理与加油，并对风机机组进行必要的防腐处理。
　　⑤ 构架、壁板防腐
  　构架、壁板防腐可与设备停车检修同时进行。湿式空冷器的壁板容易产生腐蚀穿孔，设
　　备检修应注意检查，当发现穿孔时，应及时更换构架壁板。
　　⑥ 喷淋系统检修
　　喷淋系统检修主要检查喷嘴是否堵塞，更换损坏部件；检查过滤器，更换损坏过滤网；
　　清扫喷淋水内循环系统的回水罐或水池。
　　⑦ 压力试验与验收
　　a．压力试验
　　在进行压力试验前，要保证检修记录齐全准确，施工单位确认质量合格且具备压力试验条件。空冷器在检修后要进行耐压试验（压力试验），试压值采用下列公式中较大值。
　　液压试压值：PT＝1.25P[σ]／[σ]t
　　气压试压值：PT＝1.15P[σ]／[σ]t
　　式中：
  　　PT—耐压试验试压值，MPa：
    　　P—管程或壳程最高操作压力，MPa：
    　　[σ]—试验温度下材料的许用应力，MPa；按GB 150选取：
    　[σ]t—操作温度下材料的许用应力，MPa；按GB 150选取。
　　试压时，应缓慢升压至规定压力值，保存压10Hlin，管箱、胀口（焊口）、法兰等无泄漏，设备无变形等异常现象为合格。
　　b．验收
　　空冷器经检修后应达到完好标准，试运行一周，满足生产要求。并提交下列技术资料：
　　（a） 材料材质、零部件合格证。
　　（b） 检修记录：焊缝质量检验(包括处观检验和无损探伤等)报告；试验报告。