板式换热器教材杨龙龙.docx

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板式换热器教材杨龙龙

课程编码：

YMM培训课程

教材

课程名称：

板式换热器

专业：

静止机械

编写：

杨龙龙

校核：

李松

审查：

王进

批准：

邹付余

阳江核电有限公司

初版及升版记录

版本

日期

编写

校核

审查

批准

升版目的

1

2015-10

杨龙龙

李松

王进

邹付余

初版

目录

第1章板式换热器的应用1

第2章板式换热器的原理及结构2

第3章板式换热器的常见故障分析及处理8

板式换热器的应用

板式换热器作为一种高效、紧凑的换热设备，广泛应用于机械、化工、石化、冶金、食品、供热与空调、船舶、轻工、电力等领域。

由于其传热系数高、结构紧凑，易于拆洗维护，在许多方面优于管壳式换热器，因此在国内外核电站中得到了大量的应用。

目前在核电站主要有如下系统中普遍使用板式换热器：

1、设备冷却水系统（RRI）

2、安全厂用水系统（SEC）

3、反应堆换料水池和乏燃料换料水池冷却和处理系统（PTR）

4、辅助给水系统（ASG）

而在核岛的主要辅助系统中，设备冷却水系统（RRI）/重要厂用水系统（SEC）/反应堆换料水池和乏燃料换料水池冷却和处理系统（PTR）作为把热量从具有放射性介质的系统传输到外界环境的中间冷却环节，所采用的大中型板式换热器的设计与制造要求比其它非核岛系统（ASG）更为严格、苛刻。

板式换热器的原理及结构

板式换热器由许多压制成型的波纹金属薄板片按一定的间隔，四周通过垫片密封，并通过框架和夹紧螺栓副进行压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体进行自由导流分配，通过板片进行热传递达到热量交换的目的。

板式换热器的基本元件构成（见下图），其中板片是热量传递元件，决定板式换热器的传热速率、阻力损失、承压能力、适用流体和使用寿命等；垫片决定板式换热器的承压能力、适用流体和维检周期等。

1、板片的结构

一种型号的板式换热器分二种板片，外形尺寸及垫片尺寸相同，仅波纹的人字形夹角不同，因为人字形夹角对换热效率、流体阻力都有明显的影响。

人字形夹角大，换热效率、流体阻力大，我们把其称之为大角度板；反之称之为小角度板。

板式换热器垫片结构采用的独特的三角形屋顶设计（见下图）,其密封型式为线密封，线接触密封作为密封领域公认的最佳的可靠型式被用于板式换热器的垫片结构上。

这种结构可以保证板片在夹紧受力时垫片中间受力最大，在较小的夹紧力作用下实现较大的密封作用力，从而保证了良好的密封性能并使垫片在较小的作用力下工作，多次拆装后垫片永久变形小，同时对垫片槽的弯曲应力也很小，不会产生永久变形，达到装配精确，如右图所示。

垫片槽采用封闭式设计，使垫片在夹紧时不会接触到大气，垫片与外界空气及内部介质接触较少，减缓了垫片的老化和腐蚀，延长了垫片的使用寿命，从而实现了板式换热器长期安全可靠运行。

以往已淘汰的产品采用平板式面密封，接触面很大，在施加较大夹紧力的情况下才能实现密封，垫片永久变形大，板片垫片槽变形也较大，同时垫片槽为开放式设计，垫片与介质及空气接触较多（如下图），垫片更容易老化，难以保证设备长期稳定运行。

垫片槽采用封闭式设计，有效隔离垫片与大气及介质的接触，从而减缓垫片老化和腐蚀；另外在垫片的二道密封处开设了四个检查泄漏孔与大气相通，能够检查出介质泄漏情况，并排出大气。

2、胶条与板片的连接方式

垫片与板片的连接方式：

免粘接方式、固化粘接方式。

免粘接方式一般适用于中小板型，突出特点是检修方便，减轻腐蚀。

固化粘接方式适用于大板型粘接密封形式的胶垫，其能够实现密封胶垫与板片高强度结合，减少了密封胶垫更换频次，一般适用于介质相对清洁的场合。

其中固化粘接是采用3M胶粘结剂（牌号4799，属于固化胶）均匀地涂在已经清洁过的垫片槽内，把干净的新垫片粘贴在板片上，注意垫片与垫片槽的位置。

粘接后在用手抚平，保证垫片全部粘接上。

贴好垫片的板片要放在平坦、阴凉、通风的地方自然风干固化24h后才可安装使用。

3、夹紧装置

板式换热器的夹紧系统采用世界上最为先进的快装机构（如图），前夹紧螺母通过锁紧栓与螺杆联为一体，下面安有轴承盒，后夹紧螺母通过独特的锁紧套来防止松动，拆装板式换热器时只需拧紧或松开前夹紧螺母即可完成。

检修板式换热器时拆装更为方便快捷。

4、滚轮装置

板式换热器活动压紧板上均装有滚轮装置，一般小板型可以采用单滚轮结构（如下图左所示），这种结构相对简单，制造较为方便。

但由于核电项目的换热器单板面积较大，如果采用一个滚轮机构则在推动活动板时会发性倾斜甚至卡住，极为不方便，因此对于大板型设计时我们在换热器的可移动压板板上设有对称的活动滚轮装置，其效果要远远优于单滚轮结构，这种活动板滚轮结构详见下图右所示：

此结构保证了活动夹紧板在移动的过程中能够自由滑动、不倾斜，避免上导杆的磨损并大大方便维修。

5、流体进入角孔的方式

当今国际换热器板式换热器均采用单边流设计方式，设计的优点有：

Ø单边流可以同侧布管，对角流需要交叉布管，单边流可以只使用一种垫片；对角流必须要使用两种垫片及两种板片。

Ø只有一种板形及一种胶垫；同一组板片中板片统一，旋转180º得到另一面板.

Ø所以单边流减少配件需求；给检修带来很大便利；避免管道交叉，使工艺设计简便许多；单边流可以避免流动停滞区。

板式换热器的常见故障分析及处理

Ø故障现象一：

换热板片与夹紧板之间发生介质泄漏

Ø故障分析：

1、最后一块板片上的垫片及连接处存在错位、杂物、裂痕或其他损伤；

2、活动板受力不均或密封面上有杂物附着；

3、换热板本身出现裂纹或孔眼。

Ø处理措施：

1、在发生泄漏的位置做好标记，然后打开换热器；

2、排除杂物；

3、更换损坏的垫片；

4、更换有裂纹或孔眼的板片；

5、重新安装板片。

Ø故障现象二：

法兰与框架之间有介质泄漏

Ø故障分析：

1、两法兰接口未对中；

2、法兰垫片错位或损坏；

3、垫片或法兰表面有杂物。

Ø处理措施：

1、拆除管道，清除法兰密封面上的异物；

2、更换损坏的垫片；

3、重新安装管道、以消除应力及校直，注意法兰与接口对中。

Ø故障现象三：

换热板之间的介质外漏

Ø故障分析：

1、胶垫松脱、错位或损坏；

2、压紧力不够或者过压；

3、板片不对中；

4、板片上有孔眼（如腐蚀孔）；

5、密封面存在异物。

Ø处理措施：

1、标记发生泄漏的两块换热板，并记录固定板和活动版之间的距离A值；

2、更换破损的胶垫，重新粘接新胶垫；

3、清理密封面上的异物；

4、更换破损的换热板，并重新组装。

若带有四个角孔的普通换热板破损，将破损的换热板和其前面或者后面的带四个孔的换热板拆下来，只要换热器重新组装后的新尺寸比图纸上的尺寸小两块板的距离，换热器重新组装后便可以投入运行。

对换热面积的影响很小，换热器在短时间内可以投入运行。

Ø故障现象四：

介质间发生混淆

Ø故障分析：

1、管道接口位置错误；

2、胶垫破损导致介质串流；

3、板片有孔眼。

Ø处理措施：

1、将一侧下部检查孔打开并排空，提高另一侧的压力，观察打开的接口，看是否有介质连续流出，并记录泄漏的位置，然后拆开换热器检查；

2、如果不能确定泄漏的位置，则可按照下述任意一种方法对每块换热板进行检查确认是否有孔眼，并更换有孔眼的换热板。

a、在换热板一侧使用强光束照射，看是否有透光的孔眼或者裂纹；

b、用放大镜检查可疑的地方；

c、将换热板清洗干净后，使用化学试剂进行检查。

Ø故障现象五：

换热器压差高

Ø故障分析：

1、取压管线堵塞；

2、压力表故障；

3、换热器真实堵塞。

Ø处理措施：

1、检查取压管线是否堵塞；

2、校验压力表；

3、解体对换热板进行清洗。

一般使用刷子和高压水清洗，严禁使用钢丝、铜丝等金属刷子清洗板片。

刷子清洗高压水清洗