船用板式冷卻器兩種常見故障形成的原因及預防對策

喻健康+王永寧+張振峰

摘要：本文分析了板式冷卻器的工作原理和結(jié)構特點，對兩種常見故障的形成原因進行了詳細的分析，并說明了如何預防以及如何進行日常維護。

關鍵詞：板式冷卻器 堵塞 泄露

1 概述

冷卻器是指冷卻系統(tǒng)中兩種不同溫度的流體進行熱量交換的設備。按照其結(jié)構原理的不同分為管式和板式兩種。目前，板式冷卻器的應用較為普遍。它是以波紋板為換熱元件的高效換熱器， 由于其傳熱系數(shù)大、換熱效率高（一般比管式換熱器約高2～4 倍），同時還具有結(jié)構緊湊、體積小、零件通用性大、拆洗方便、安全可靠等優(yōu)點，逐步被推廣使用，現(xiàn)已取代原有的管式冷卻器。但由于板式冷卻器密封周邊較長，容易泄漏，不能承受高壓；再者板式換熱器流通截面較小，結(jié)垢后容易產(chǎn)生堵塞，使板式冷卻器的換熱效率降低，影響設備的正常使用。因此，解決好板式冷卻器的泄漏和水垢處理問題，將成為我們管理者必不可少的一個重要內(nèi)容。

2 板式冷卻器工作原理及結(jié)構特點

板式冷卻器是由許多波紋形的傳熱板片，按一定的間隔，通過橡膠墊片壓緊組成的可拆卸的換熱設備。板片組裝時，兩組交替排列，板與板之間用黏結(jié)劑把橡膠密封條固定好，其作用是防止流體泄漏并使兩板之間形成狹窄的網(wǎng)形流道，換熱板片壓成人字形波紋，以增加換熱板片的面積和剛性，并能使流體在低流速下形成湍流，以達到強化傳熱的效果。板上的四個角孔，形成了流體的分配管和泄集管，兩種換熱介質(zhì)分別流入各自流道，形成逆流或并流通過每個板片進行熱量的交換。板式冷卻器的冷卻水和被冷卻水在波紋板的兩側(cè)對流，這些傳熱板的波紋斜交，即在相鄰的傳熱板上具有傾斜角相同而方向不同的波紋，沿流動方向橫截面積是恒定的，但是由于流動方向不斷變化致使流道形狀改變，而引起湍流。一般傳熱板的波紋深度為3～5 mm，湍流區(qū)流速約為0.1～1.0 m/s，波紋板很薄，厚度為0.6～1 mm，相鄰板間有許多接觸點，以承受正常的工作壓力，相鄰的板有相反方向的人字形溝槽，兩種溝槽的交叉點就形成接觸點，這樣可消除振動，并且在促進湍流和熱交換的同時，消除了由于疲勞裂縫引起的內(nèi)部泄漏。人字形波紋板湍流度較高，高湍流還能充分發(fā)揮清洗作用，可以特別有效地將沉積污垢減至最小。

3 堵塞、泄露的成因與危害

3.1堵塞

3.1.1雜物堵塞原因

板式冷卻器大多是以水為載熱體的換熱系統(tǒng)，在使用過程中，由于波紋板的接觸點較多，當液體水質(zhì)差，含有懸浮的固體顆粒、雜物和水草等時，因板板之間的間隙很窄，所以要盡可能地保證將所有2 mm以上顆粒在進入冷卻器之前，都要過濾掉，一旦濾網(wǎng)不能有效地發(fā)揮其作用，就容易發(fā)生雜物堵塞。

3.1.2水垢堵塞原因

如果水質(zhì)控制不達標，將不合格的軟化水注入系統(tǒng)中，使水中的鈣、鎂、碳酸鹽遇熱后分解為碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀物黏結(jié)在換熱器的受熱表面上，久而久之，就會形成堅硬的水垢。此外，當流體所含的機械雜質(zhì)或有機物較多、而流體的流速又較小時，部分機械雜質(zhì)或有機物也會在冷卻器內(nèi)沉積，這樣就極易形成疏松或膠狀污垢，從而引起堵塞。

3.1.3堵塞危害

堵塞會導致板片導熱性能變差，造成冷卻器換熱效率的降低以及熱能的嚴重浪費。

3.2泄漏

3.2.1泄漏原因

（1）冷卻器密封墊老化失效；

（2）在安裝上固定螺栓沒有按規(guī)定力矩上緊；

（3）擰緊力矩不均勻，使墊片壓偏；

（4）墊片槽粘接或墊片卡扣不到位；

（5）墊片上和墊片內(nèi)存有砂子、油污、鐵屑和焊劑等雜物，上緊壓板后，就會使密封墊凹凸不平或使密封墊斷裂損壞；

（6）板片變形。

3.2.2泄漏危害

一旦出現(xiàn)泄漏，輕則影響冷卻效果，重則影響到設備的使用壽命和船舶航行安全。

4 預防措施

4.1 防止堵塞的措施

（1）加強管理，設備運行保持壓力、溫度等參數(shù)在規(guī)定范圍之內(nèi)，確保管內(nèi)海水流速、溫度在合理范圍內(nèi)。

（2）運行中嚴把水質(zhì)關，必須對系統(tǒng)中的水和膨脹水箱的軟化水進行嚴格的水質(zhì)化驗，合格后才能注入系統(tǒng)中。

（3）新的系統(tǒng)投入運行時，應將集中冷卻器與系統(tǒng)分開，循環(huán)一段時間的后，再將冷卻器并入系統(tǒng)中.以避免系統(tǒng)中的雜質(zhì)進入集中冷卻器。

（4）在冷卻系統(tǒng)中，過濾器除了不定期的反沖洗和人工清理外，還應當保持管系中的清潔，以防止冷卻器堵塞。

4.2 防止泄漏的措施

（1）向墊片槽粘接或卡扣墊片時，應確保墊片上和板片的墊片內(nèi)無砂子、油污、鐵屑和焊劑等雜物，以免損壞密封，引起泄漏。

（2）擰緊螺栓時用力要均勻，并不斷地測量兩壓緊板內(nèi)側(cè)的距離，保證兩壓緊板間平行度偏差不大于3mm，夾緊到規(guī)定尺寸后，平行度偏差不大于1mm，以免墊片被壓偏或滑出墊片槽，同時，一邊夾緊一邊細查，觀察是否有墊片、板片發(fā)生錯位等現(xiàn)象。

（3）液壓試驗的液體一般采用水，水溫不應低于5度，試驗時應緩慢升壓，試驗完成后，適當?shù)厮砷_壓緊螺母，放出積水，然后再擰緊螺母，夾緊至原尺寸，待用。

（4）嚴格執(zhí)行設備保養(yǎng)條例，切勿使用斷裂、老化或變質(zhì)以及厚度不均的密封墊。寒冷冬季，應及時放空冷卻器中的冷卻水，防止墊片凍裂。

（5）提高修理質(zhì)量，裝復管路接頭時不能產(chǎn)生過大的應力，防止蓋板平行度偏離。

5 結(jié)束語

對冷卻器的管理，關鍵是要從結(jié)構、原理著手，認真保養(yǎng)，加強維護，做到防患于未然。一旦故障出現(xiàn)，則應正確處理，這樣才能確保設備更可靠，更安全。

參考文獻

[1] 陳冠國.機械設備維修.大連機械工業(yè)出版社.2005年.

[2] 馬世寧.現(xiàn)代設備維修技術.北京中國計劃出版社.2006年.

[3] W?RTSIL?公司.板式冷卻器使用手冊. 2007年.endprint