管壳式换热器泄漏原因分析及改进设计思路

       冷却器中冷却水进口温度在25—32℃之间(冬夏季有所差异)，出口温度小于38℃，压缩空气出口温度在160—175℃之间，I级压缩出口压力在2bar左右，Ⅱ级出口压力在7．0—7．5bar之间。

       (2)故障调查

       通过对发生泄漏的2台换热器进行检漏，发现泄漏点多分布在换热器上部，即靠近压缩空气进口侧位置(如图1所示)，共计有5处漏点，其中1位置处有2根管有漏点，2位置处有2根管有漏点，3位置处有1根管有漏点。进一步检查发现，漏点基本都分布在折流板与铜管接触的地方，5处漏点中有3处为局部穿孔泄漏，2处为局部裂纹泄漏，用手对换热铜管施加外力，发现上部的铜管有轻微的松动，铜管与折流板之间有擦痕，下部的铜管无此现象。

3泄漏原因分析

       (1)发生泄漏的部位多发生在冷却器的上部，此处是压缩空气出口与换热器接触的位置。由于压缩空气的出口温度(160—175℃)较高，因此换热器上部的铜管外壁温度也最高，机组长期运行特别是重载运行的时候，容易造成铜管受热，机械强度下降。但管壳式换热器的结构形式决定了这种情况是难以克服的。具体机械强度的影响有多大，难以准确判断，这里只能作定性分析。笔者认为对于本案例，这只是导致泄漏的一个次要原因。

       (2)管壳式换热器在加工工艺中，换热铜管被穿过两头的管板和中间的折流板，然后用机械涨管的方法将铜管与管板固定。折流板和铜管之间为了穿管方便，一般折流板的孔洞都会留有公差配合，这就使得折流板与铜管之间存在一定的间隙(见图

       (3)也就是说折流板和铜管之间实际上是松动的。当空压机重载运行时，被压缩的高温(160—175℃)高速(查设备手册，压缩空气出口速度在10．6m／s)空气进入换热器后持续的冲刷铜管，由于铜管两端是固定的，压缩空气的冲击力作用在铜管上，导致铜管受力扰动变形；当空压机空载运行时，空气进口阀门关闭，没有压缩空气进入冷却器，铜管的受力消失，铜管恢复原状；当空压机频繁加卸载时，铜管就会交替出现受力变形和恢复原状的变化过程，这就会引起铜管与折流板之间的不停的碰撞和摩擦。长时间的刚性碰撞和摩擦导致与折流板接触部位的铜管壁逐渐变薄，从而导致局部穿孔或裂缝，使泄漏现象产生。因此折流板与铜管之间碰撞、摩擦是造成换热管局部泄漏的主要原因。