درمان نشت مبدل های حرارتی پوسته و لوله

مبدل حرارتی پوسته و لوله یکی از پرکاربردترین تجهیزات تبادل حرارتی در حال حاضر است.در مقایسه با سایر مبدل‌های حرارتی بین دیواری، تجهیزات حجم واحد می‌توانند ناحیه انتقال حرارت بسیار بزرگ‌تر و اثر انتقال حرارت بهتر را ارائه دهند.با توجه به ساختار جمع و جور، قوی، و می توانید انواع مواد را برای ساخت انتخاب کنید، بنابراین سازگاری قوی، به خصوص در مقیاس بزرگ دستگاه 4 و دمای بالا، فشار بالا به طور گسترده ای استفاده می شود.

اول، معرفی مبدل حرارتی لوله ای

برای سال‌های متمادی، نشت سیستم لوله‌کشی بیشترین نسبت را در بین انواع خطاهای مبدل حرارتی منبع آب در کارخانه به خود اختصاص می‌دهد.فشار سمت آب مبدل حرارتی سطحی بیشتر از فشار سمت بخار است.هنگامی که سیستم لوله نشت می کند، آب تغذیه به داخل پوسته سرازیر می شود و باعث می شود سمت بخار پر از آب شود.این امکان وجود دارد که آب در طول لوله استخراج به داخل توربین بخار برگردد و باعث تغییر شکل سیلندر توربین بخار، تغییرات انبساط دیفرانسیل، لرزش واحد و حتی شکستگی تیغه و حوادث دیگر شود.

این نوع نشت مبدل حرارتی ناشی از کل مجموعه تجهیزات و حوادث خاموش شدن توربین بخار در نیروگاه رخ داده است.بنابراین، تجزیه و تحلیل دلایل نشت مبدل حرارتی و یافتن اقدامات متقابل برای کاهش نشت تا حد امکان بسیار مهم است.

دوم، تجزیه و تحلیل دلیل نشت

نشتی سیستم لوله داخلی مبدل حرارتی لوله عمدتاً به نشتی خود لوله و نشتی انتهایی تقسیم می شود.

1.علت نشتی درگاه لوله

1.1 استرس حرارتی بیش از حد

در عملکرد مبدل های حرارتی پوسته و لوله، به دلیل دمای متفاوت سیالات سرد و گرم، دمای دیواره پوسته و لوله با یکدیگر متفاوت است.این تفاوت باعث می شود انبساط حرارتی پوسته و لوله متفاوت باشد، زمانی که اختلاف دما بین این دو ممکن است لوله بزرگی پیچ خورده باشد یا لوله از سقف شل شود یا حتی کل مبدل حرارتی را از بین ببرد.بنابراین لازم است اثر انبساط حرارتی در سازه را در نظر گرفت و روش های جبرانی مختلف را اتخاذ کرد.در هنگام راه اندازی و توقف مبدل حرارتی، نرخ افزایش و افت دما از حد مجاز فراتر رفت، به طوری که لوله و ورق لوله Gawga تحت تنش حرارتی بیشتری قرار گرفتند و جوش یا اتصال انبساط لوله و تیوب ورق آسیب دید و باعث پورت شد. نشتی: اوج بار خیلی سریع تغییر می کند و موتور اصلی یا مبدل حرارتی با خاموش شدن ناگهانی مبدل حرارتی خراب می شود، اگر طرف بخار خیلی سریع تامین بخار را متوقف کند یا طرف بخار متوقف شود، سمت آب همچنان وارد آب تغذیه می شود، زیرا دیواره لوله نازک است، انقباض سریع، ضخامت لوله، انقباض آهسته، اغلب منجر به جوش لوله و صفحه لوله یا آسیب مفصل انبساط می شود.به همین دلیل است که نرخ افت دما مورد نیاز فقط 1.7 ℃ / دقیقه -2.0 ℃ / دقیقه است و نسبت نرخ افزایش دما 2 ℃ / دقیقه -5 ℃ / دقیقه است.

1.2 تغییر شکل ورق لوله

این عمدتاً تغییر شکل صفحه لوله و تغییر شکل ایجاد شده در طول پردازش است.لوله با صفحه لوله متصل می شود.تغییر شکل ورق لوله باعث نشتی انتهای لوله می شود.فشار بالا و دمای پایین در سمت آب ورق لوله، فشار کم و دمای بالا در سمت بخار، به خصوص قسمت خنک کننده تخلیه داخلی، اختلاف دما بیشتر است.اگر ضخامت ورق لوله کافی نباشد، ورق لوله مقداری تغییر شکل خواهد داشت.مرکز ورق لوله فشار کم، بخار با دمای بالا برآمده خواهد بود.در سمت آب، یک فرورفتگی مرکزی در صفحه لوله رخ می دهد.هنگامی که بار اصلی موتور تغییر می کند، فشار سمت بخار و دما مطابق با آن تغییر می کند.به خصوص هنگامی که دامنه تنظیم اوج زیاد است، سرعت تنظیم اوج خیلی سریع است یا بار ناگهانی است، در شرایط استفاده از پمپ تغذیه سرعت ثابت، فشار سمت آب نیز بسیار تغییر می کند، حتی ممکن است از فشار نامی تجاوز کند. آب تغذیه بالا: این تغییرات می تواند باعث تغییر شکل صفحه لوله شود که منجر به نشتی در انتهای لوله یا تغییر شکل دائمی ورق لوله شود.اگر سوپاپ ورودی Gawga نشتی داشته باشد، پس از خاموش شدن موتور اصلی، فشار بالا در سمت پر آب گرم می شود.اگر سوپاپ اطمینان در سمت آب وجود نداشته باشد یا شیر اطمینان از کار بیفتد، فشار ممکن است بسیار زیاد شود و همچنین صفحه لوله را تغییر شکل می دهد.

1.3 فرآیند اتصال نامناسب

لوله پلاگین جوشکاری پلاگین مخروطی که معمولاً استفاده می شود.هنگامی که دوشاخه مخروطی به داخل رانده می شود، نیرو باید متوسط ​​باشد.نیروی چکش بیش از حد زیاد است که باعث تغییر شکل سوراخ لوله می شود و روی اتصال لوله و لوله مجاور تاثیر می گذارد و باعث آسیب و نشتی جدید می شود.در طول فرآیند جوشکاری، مانند پیش گرم کردن، محل و اندازه درز جوش مناسب نیست، باعث آسیب اتصال لوله و لوله مجاور می شود.سایر روش های بستن لوله مانند بستن لوله انبساط، بستن لوله انفجاری مانند فرآیند نامناسب نیز باعث نشتی منافذ لوله مجاور می شود.بنابراین، فرآیند بستن لوله باید به شدت دنبال شود.

2. علت نشتی خود لوله

2.1 فرسایش

یکی از دلایل این است که وقتی سرعت جریان بخار زیاد است و قطرات بزرگ آب در جریان بخار وجود دارد، دیواره بیرونی لوله توسط جریان دو فاز آب بخار شسته و نازک می شود.دلایل اصلی جریان دو فازی بخار آب در مبدل حرارتی به شرح زیر است: اولاً بخار فوق گرم در بخش خنک کننده بخار فوق گرم و خروجی آن نمی تواند الزامات طراحی را برآورده کند.مورد دیگر این است که سطح آبگریز مبدل حرارتی خیلی پایین نگه داشته می شود یا سطح آب وجود ندارد یا دمای آبگریز بسیار بالاتر از مقدار طراحی شده است یا مقاومت جریان آبگریز بزرگتر است یا فشار مکش ناگهان کاهش می یابد و غیره. تخلیه به مرحله بعدی مبدل حرارتی با بخار، شستشوی آسیب لوله مبدل حرارتی.منبع آب با فشار بالا از نشت با سرعت زیاد از لوله مجاور یا آسیب فرسایش دیافراگم خارج می شود.دلیل دیگر تاثیر مستقیم بخار یا آب آبگریز است.زیرا مواد صفحه ضد ضربه و راه ثابت معقول نیست.در حین کار، می شکند یا می افتد و عملکرد محافظت در برابر فرسایش را از دست می دهد.مساحت صفحه ضد فرسایش به اندازه کافی بزرگ نیست و قطرات آب با جریان هوای پرسرعت حرکت می کنند و بر بسته نرم افزاری لوله در خارج از صفحه ضد فرسایش تأثیر می گذارد.فاصله بین پوسته و دسته لوله خیلی کم است، جریان بخار را در ورودی بسیار زیاد می کند.

ترک خوردگی تنشی (SCC) ترک خوردگی فلز یا آلیاژ ناشی از عمل ترکیبی تنش کششی و محیط خوردگی خاص است.مشخصه آن این است که بیشتر سطح آسیب ندیده است و تنها بخشی از ترک های ریز به داخل فلز یا آلیاژ نفوذ می کنند.ترک خوردگی ناشی از تنش می تواند در محدوده تنش طراحی معمولی رخ دهد، بنابراین عواقب آن جدی است.عوامل مهمی که باعث ایجاد ترک خوردگی تنشی می شوند عبارتند از دما، ترکیب محلول، ترکیب فلز یا آلیاژ، تنش و ساختار فلز.

2.2 لرزش لوله

هنگامی که دمای آب خیلی پایین است یا دستگاه بیش از حد بارگذاری می شود، هنگامی که سرعت و سرعت جریان بخار بین لوله های مبدل حرارتی از مقدار طراحی شده بیشتر شود، لوله ها با خاصیت ارتجاعی خاصی تحت تأثیر نیروی مزاحم سیال به ارتعاش در می آیند. از طرف پوسته، زمانی که فرکانس نیروی تحریک کننده با فرکانس طبیعی دسته لوله یا چند برابر آن منطبق باشد، باعث طنین انداز شدن دسته لوله و افزایش دامنه بسیار می شود، مکانیسم آسیب ارتعاشی دسته لوله به شرح زیر است:

(1) به دلیل ارتعاش، تنش لوله یا اتصال بین لوله و ورق لوله از حد تحمل خستگی مواد فراتر می رود که باعث شکستگی خستگی لوله می شود.

(2) لوله ارتعاشی در سوراخ لوله پشتیبان بافل با فلز بافل ساییده می شود، به طوری که دیواره لوله نازک می شود و در نهایت منجر به پارگی می شود.

(3) هنگامی که دامنه ارتعاش زیاد است، لوله های مجاور در وسط دهانه با یکدیگر ساییده می شوند، لوله را فرسوده یا خسته می کنند.

2.3 فرسایش آب ورودی لوله

آسیب خوردگی انتهای لوله ورودی فقط در مبدل حرارتی فولاد کربنی رخ می دهد که یک فرآیند ترکیبی از خوردگی و فرسایش است: مکانیسم به این صورت است که فیلم اکسیداسیون تشکیل شده روی سطح فلز دیواره لوله از بین می رود و توسط دستگاه از بین می رود. منبع آب آشفتگی بالا، مواد فلزی در حال از دست دادن است.در نهایت لوله شکست.گاهی اوقات سطح آسیب را می توان به جوش انتهای لوله و حتی به صفحه لوله گسترش داد: هنگامی که مقدار pH آب تغذیه کم است (کمتر از 9.6)، محتوای اکسیژن زیاد است (بیش از 7μg/L)، دما پایین است. (کمتر از 260 درجه سانتیگراد)، و درجه تلاطم زیاد است، فرسایش به راحتی رخ می دهد.

2.4 خوردگی

هنگامی که لوله مبدل حرارتی کم فشار مسی است، لوله مسی کم اضافه اغلب به دلیل نشتی جدی مجبور به تعویض می شود.نرخ خوردگی مس در pH 8.5 ~ 8.8 کمترین میزان است.فولاد کربنی به pH حداقل 9.5 نیاز دارد.PH بالای آب تغذیه دیگ بخار منجر به خوردگی لوله مسی می شود.عوامل اصلی مؤثر بر خوردگی بسته‌های لوله فولادی کربنی عبارتند از: محتوای اکسیژن و مقدار pH آب خوراک: زمانی که اکسیژن محلول در آب خوراک بیش از حد بالا باشد یا مقدار pH بسیار پایین باشد، دیواره داخلی لوله فشار بالا خواهد بود. خورده شده، بنابراین، غلظت اکسیژن محلول در آب خوراک نباید از 7 pg/L تجاوز کند و مقدار pH باید بین 9.3 و 9.6 حفظ شود.اگر در طرف پوسته اکسیژن وجود داشته باشد، باعث خوردگی اکسیژن در دیواره بیرونی باندل لوله می شود.رسوب مس: می تواند باعث خوردگی حفره ای، حفره ای شود.دما بر تشکیل فیلم اکسید FE3O4 روی سطح فولاد کربنی تأثیر می گذارد.به طور کلی در نظر گرفته می شود که فیلم اکسید FE3O4 زمانی که دمای بالای 260 درجه سانتیگراد باشد نسبتاً پایدار است.در زیر این دما، درجه حفاظت از فیلم اکسید FE3O4 به pH آب خوراک و سایر عوامل محیطی بستگی دارد.هنگامی که PH بالاتر از 9.6 است، ایمن است.

2.5 مواد و طرز کار ضعیف

جنس لوله خوب نیست، ضخامت لوله یکنواخت نیست، لوله قبل از مونتاژ دارای نقص است، دهانه انبساط بیش از حد باد شده است، قسمت بیرونی لوله آسیب کششی دارد و غیره.

سوم، مقابله با اقدامات متقابل

1.پس از وقوع اقدامات درمان نشت

هنگامی که نشتی رخ می دهد، فشار آب تغذیه کاهش می یابد و آب تغذیه دیگ کاهش می یابد.بنابراین، هنگامی که نشتی سیستم لوله مبدل حرارتی پیدا شد، مبدل حرارتی باید بلافاصله متوقف شود تا تعداد آسیب های لوله کاهش یابد و میزان آسیب کاهش یابد.خاموش شدن واحد، باید بررسی کند که آیا نشت GAWGA، و راه هایی برای از بین بردن آن پیدا شود.

برای نشتی انتها، فلز جوش اصلی باید قبل از جوشکاری تعمیری خراشیده شود و عملیات حرارتی مناسب برای از بین بردن تنش حرارتی انجام شود: برای نشتی خود لوله، شکل و محل نشتی لوله باید مشخص شود. بسته نرم افزاری لوله باید ابتدا بررسی شود و فرآیند اتصال لوله مناسب را انتخاب کنید و دو انتهای لوله را وصل کنید.مهم نیست که از چه فناوری اتصال استفاده می شود، برای اطمینان از کیفیت اتصال، انتهای لوله مسدود شده باید به خوبی درمان شود تا ورق و سوراخ لوله گرد و تمیز شود و سطح تماس خوبی با دوشاخه داشته باشد.در صورت ترک یا فرسایش در محل اتصال لوله و ورق لوله، مواد اولیه لوله و فلز جوش باید در انتها حذف شوند تا پلاگین در تماس نزدیک با ورق لوله قرار گیرد.

2. اقدامات پیشگیرانه

2.1 اقدامات احتیاطی نشت بندر

مبدل حرارتی باید دارای ورق لوله با ضخامت کافی باشد، پردازش سوراخ لوله خوبی داشته باشد، جوشکاری سطحی، انبساط لوله، فرآیند جوشکاری، عملکرد مبدل حرارتی در شروع و توقف سرعت افزایش دما، نرخ افت دما از مقررات تجاوز نکند، سمت آب باید دارای شیر اطمینان برای جلوگیری از فشار بیش از حد، تعمیر و نگهداری برای داشتن فرآیند صحیح وصل کردن لوله.

2.2 اقدامات پیشگیرانه برای نشت خود لوله

(1) اقداماتی برای جلوگیری از فرسایش، محدود کردن سرعت جریان بخار یا زهکشی در سمت پوسته و جلوگیری از فلش در بخش خنک کننده.برای اطمینان از گرمای بیش از حد باقیمانده بخار در خروجی بخش خنک کننده بخار؛برای اطمینان از اینکه صفحه به طور ایمن ثابت و دارای مساحت کافی است.مواد خوب بودن؛سطح آب سمت پوسته را نرمال نگه دارید، سطح آب پایین یا بدون عملیات سطح آب را ممنوع کنید.

(2) اقدامات پیشگیرانه در برابر لرزش لوله، نصب درب ایمنی سمت بخار در سمت پرفشار، محدودیت سرعت جریان بخار یا زهکشی در سمت پوسته، و فاصله کافی لوله برای کاهش سرعت جریان در سمت پوسته از سوی دیگر، احتمال برخورد لوله و آسیب اصطکاک را کاهش می دهد: طول بخش آزاد بسته لوله را محدود می کند.

(3) اقدامات جلوگیری از خوردگی در ورودی لوله تامین آب، سرعت جریان سیال در سمت لوله یا در سمت لوله، نه تنها بر مقدار ضریب انتقال حرارت همرفتی تأثیر می گذارد، بلکه بر مقاومت حرارتی خاک نیز تأثیر می گذارد. به طوری که بر ضریب انتقال حرارت کل تأثیر بگذارد.به خصوص برای سیال حاوی رسوب و سایر ذرات به راحتی رسوب می‌شوند، دبی کم ممکن است حتی منجر به انسداد لوله شود که به طور جدی استفاده از تجهیزات را تحت تأثیر قرار می‌دهد.با این حال، افت فشار به طور قابل توجهی با افزایش سرعت جریان افزایش می یابد.بنابراین، انتخاب دبی مناسب بسیار مهم است.هنگامی که سرعت جریان آب تغذیه محدود است، سرعت جریان در لوله به وضوح افزایش می یابد زمانی که یک ردیف مبدل حرارتی متوقف شود یا تعداد لوله های مسدود شده زیاد باشد. محتوای اکسیژن آب خوراک 7 میکروگرم در لیتر کنترل می شود. و مقدار pH آب خوراک 9.2-9.6 کنترل می شود.

(4) اقدامات پیشگیری از خوردگی

برای از بین بردن تنش، تنش می تواند از منابع مختلفی مانند تنش خارجی، تنش پسماند، تنش جوشکاری و تنش ناشی از محصولات خوردگی ناشی شود.هنگامی که مواد انتخاب می شود، واحد به سیستم بدون مس تبدیل می شود که برای ضد خوردگی کل واحد و کنترل کیفیت بخار و کریستال مفید است تا از گاز غیر متراکم در گرمای فشار کمتر جلوگیری شود. تجمع مبدل، برای اطمینان از کار طبیعی سیستم هوا دریچه، در راه اندازی، سمت آب، سمت بخار باید هوای تمیز، کیفیت آب به واجد شرایط تخلیه شود.برای جلوگیری از خوردگی در حین نگهداری و حمل و نقل باید قبل از خروج از کارخانه اقدامات ضد خوردگی خوبی انجام شود.روش‌های ضد خوردگی پر از نیتروژن معمولاً برای مبدل‌های حرارتی لوله فولادی کربنی، هم طرف بخار و هم طرف آب، به کار می‌روند، اقدامات ضد خوردگی پر کردن آب، پر کردن گاز یا پر کردن نیتروژن به ترتیب اتخاذ می‌شوند و مقدار pH آب هوازدایی به‌طور مناسب تنظیم می‌شود. در کنار آب نقش محافظتی ایفا کند.

(5) اقدامات پیشگیرانه برای نشت لوله ناشی از مواد و تکنولوژی ضعیف

دیواره لوله باید حداقل 2.0 میلی متر باشد تا مقاومت در برابر فرسایش بهبود یابد.قبل از مونتاژ، هر لوله باید با استفاده از تشخیص عیب و آزمایش فشار آب بررسی شود، بسته لوله باید بدون نقص بصری تحت عملیات حرارتی قرار گیرد، و سوراخ‌های لوله روی ورق لوله باید با زبری، تحمل و درجه متحدالمرکز خاصی حفظ شود. سوراخ لوله پخ یا گرد باید صاف و بدون فرز باشد.

(6) وصل شدن پیشگیرانه

اتصال پیشگیرانه را انجام دهید.پیشنهاد می‌شود در حین مسدود کردن قسمتی از لوله، اندازه مشخصی از سوراخ بای پس روی ورق لوله ایجاد شود تا سرعت جریان آب تغذیه کاهش یابد و خوردگی کاهش یابد.این روش در بسیاری از نیروگاه های داخل و خارج از کشور مورد استفاده قرار گرفته است و ثابت شده است که می تواند طول عمر مبدل های حرارتی را به طور مناسب افزایش داده و تعداد نشتی ها را کاهش دهد.

(7) انتخاب فرآیند

در یک مبدل حرارتی که سیال از سمت لوله و کدام سیال از سمت پوسته جریان دارد، اصل کلی انتخاب ممکن است در نظر گرفتن موارد زیر باشد:

الف) موادی که نجس هستند یا به راحتی تجزیه می شوند و رسوب دارند باید از سمتی که تمیز کردن آن آسان است جریان یابد.برای بسته نرم افزاری لوله مستقیم، مواد ذکر شده در بالا باید به طور کلی به داخل لوله بروند، اما هنگامی که بسته لوله را می توان برای تمیز کردن خارج کرد، می تواند به خارج از لوله نیز برود.

ب) سیالاتی که برای افزایش ضریب انتقال حرارت همرفتی خود نیاز به افزایش دبی دارند، باید از طریق لوله عبور کنند، زیرا سطح مقطع لوله معمولاً کوچکتر از سطح بین لوله ها است و استفاده از چندین طول لوله برای افزایش آسان است. نرخ جریان

ج) مواد خورنده باید در داخل لوله حمل شود تا پوسته از مواد معمولی ساخته شود، فقط لوله، لوله و هد باید از مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته شوند.

د) مواد پرفشار داخل لوله می رود تا محفظه نتواند فشار زیاد را تحمل کند.

ه) مواد در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین باید از طریق لوله عبور داده شوند تا اتلاف حرارت کاهش یابد.البته، اگر به منظور خنک سازی بهتر، می توانید اجازه سفر پوسته مواد با دمای بالا را نیز بدهید.

و) بخار به طور کلی از سمت پوسته عبور می کند، زیرا تخلیه میعانات راحت است و بخار تمیزتر است و ضریب انتقال حرارت همرفتی آن ارتباط کمی با سرعت جریان دارد.

g) سیال چسبناک به طور کلی در سمت پوسته جریان دارد، زیرا مقطع و جهت جریان کانال به طور مداوم در حال تغییر است که سیال در سمت پوسته با بافل جریان می یابد، و جریان موجی را می توان در عدد Re کم به دست آورد. Re＞100) که برای بهبود ضریب انتقال حرارت همرفتی سیال در خارج از لوله مفید است.نکات فوق را نمی توان در یک زمان رعایت کرد و گاهی اوقات متناقض است، باید بر اساس شرایط خاص، جنبه های اصلی را درک کرد، تصمیمات مناسب گرفت.