板式換熱器壓差高影響因素的研究

李灼南

摘 要：板式換熱器憑借諸多優勢成為了食品、冶金、石油化工等領域的主導換熱設備。在作業期間，如果換熱器出現壓差升高報警問題，則會影響設備的正常運作，嚴重威脅機組的安全運行。主要分析了板式換熱器壓差的影響因素及壓差升高的原因，以期為此類問題的防治研究提供支持。

關鍵詞：板式換熱器；壓差升高；SEC流量；影響因素

中圖分類號：TK172 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.132

板式換熱器具有占地面積小、換熱效率高、壓力低、結構緊湊和容易維修等優點，是熱力系統中的常見設備，被廣泛應用于動力工程、石油化工等行業。近些年來，板式換熱器在電廠的海水淡化處理工藝和冷卻水系統中也得到了廣泛的應用，并取得了良好的經濟效益和社會效益。但是，設備在運行過程中難免會出現一些問題，板式換熱器也不例外。在板式換熱器運行的過程中，如果出現壓差偏高問題，則會影響換熱效果，對機組的安全運行造成嚴重威脅。基于此，為保障機組的安全運行，基于機組系統的簡介，從設備運行、設備制造和設計方面闡述影響換熱器壓差的因素，繼而從設備問題檢查、壓差測點位置的影響和設計計算方面對板式換熱器壓差高的原因進行探析，以期在換熱器壓差升高的異常情況下做到正確處理。

1 系統簡介

如圖1所示，每臺機組RRI/SEC系統由2列組成，互為備用。每列又由2臺水泵、2臺熱交換器、若干閥門和管道組成。循環水過濾系統（CFI）的主要功能是為應急生水系統（SEC）提供過濾后的海水。SEC從CFI系統取水，然后與冷卻水系統（RRI）進行熱量交換。板式換熱器的熱工參數如表1所示。

2 影響換熱器壓差的因素

2.1 設備運行問題

設備運行問題主要有以下幾個：①設備堵塞。當海水中泥沙含量高，管線安裝后吹掃不徹底或有異物進入管道時，設備流道堵塞，使得流道截面積減小，從而使設備壓降值升高。②測量儀表出現問題。當測量儀表出現問題時，測量數值出現偏差，致使壓差出現測量誤差。③受物性參數差異的影響。介質溫度會對介質的黏度產生影響。當介質溫度降低時，其黏度就會增大，從而在相同的流速下壓降值升高。④測量部分包括管線等的沿程損失。提供的流體計算的阻力值只是板式換熱器本身，而如果測量部分包括管線等的沿程損失，則壓差值就會偏大。

2.2 設備制造問題

常見的設備制造問題主要有以下2個：①流道截面積變化。板片的流道截面積與波紋深度、波紋節距和板片寬度有關。流道截面積越大，流體速度越小，流體阻力就越小，壓差也就越小。②板片角孔尺寸偏差。當板片的角孔尺寸存在偏差時，流動阻力就會發生變化，角孔的壓降就會偏離設計值。

2.3 設計問題

在板式換熱器壓降設計計算的過程中，如果相關阻力計算公式、參數選擇、設計余量設計等不合適，就會造成換熱器的運行阻力超過設計值。板式換熱器壓降包括角孔壓降和板間壓降兩部分。

2.3.1 角孔壓降設計計算

角孔壓降是流體流過角孔流道時為克服其流動阻力而形成的壓降，其計算公式為：

3 原因分析

3.1 設備問題檢查

對換熱器板片的結構尺寸進行測量，并與原設計值及設計結構進行對比，排除了設備制造方面對壓降值偏大的影響。

對設備進行檢查，未發現內部有污物。現場使用的壓差變送器均已校驗，且在校驗合格期內，可以排除設備堵塞和測量儀表對壓降的影響。

由于給定海水溫度為30.2 ℃，而實際溫度為26.2 ℃，對此進行了溫度差異的壓降計算，結果見表2.

通過兩種溫度下的計算對比，可以確定溫度的差異對換熱器的壓降影響很小，可以忽略不計。

3.2 壓差測點位置的影響

現場測量儀表測量的壓降值包括了板式換熱器壓降值和管道、彎頭、閥門、變徑管和軟接頭等沿程阻力損失值，而提供的流體阻力計算值只是板式換熱器本身。因此，在對換熱器壓降測試數據與計算值進行比較時，需要減去沿程損失部分。根據現場測試的不同流量提供的沿程阻力數據，我們對測量壓降進行了分析和歸納，得出了如圖2所示的單臺換熱器A列設備壓降與流量的關系。

從圖2可以看出，實測壓降減去沿程阻力部分所得的值比計算的理論壓降還要高。由此得知，設備外的沿程損失是導致壓降偏高的原因之一，且隨著冷卻水流量的增加，實測壓降與理論壓降間的誤差呈增大的趨勢。

3.3 設計計算方面

所用的壓降計算公式一般是通過實驗的測試數據，并經過數據回歸處理后獲得的，其本身就存在一定的誤差。

在實際運行時，換熱器的運行條件與實驗條件存在差異，再加上公式中相關參數的選定都有一定的經驗性，因此，實際

壓差超過設計值也就可以理解了。

目前，板式換熱器SEC側實測壓降值比設計值偏高約50%，主要原因有以下兩點：①因測點布置位置的原因，壓差測量值中包含了換熱器外的部分管道的流動阻力。這部分占偏高值的36%～46%.因此，在考慮這部分阻力后，可以適當提高實際測量的換熱器壓差報警值。②設計計算換熱器壓差時，應該對設計誤差予以足夠的重視，并考慮裕度系數。

4 結束語

綜上所述，板式換熱器在運行過程中難免會出現一些問題。通過分析板式換熱器壓差問題，我們認為該換熱器壓差高的原因是壓差測點布置不當或存在設計誤差。筆者建議，可以適當提高換熱器的壓差報警值，對設計誤差予以足夠的重視，并考慮一定的裕度系數。此外，對于可能出現的板式換熱器壓差升高的異常情況，筆者建議相關管理人員制訂應急處理預案，加強對操作人員的培訓和演練，防患于未然，確保出現緊急情況時做到正確處理，從而提升板式換熱器的運行效果。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕