管壳式油冷器的常见故障处理方法

发布时间:2025-05-21 13:58

  管壳式油冷器是一种常见的热交换设备,主要用于冷却润滑油、液压油等液体介质。然而,仪器在长期运行中可能因介质腐蚀、流体冲刷、安装不当或维护不足等原因出现故障,以下是管壳式油冷器的故障类型、原因及处理方法:
  一、换热效率下降
  1.故障现象
  油出口温度升高,冷却介质(如水)进出口温差减小,系统需增大冷却流量才能维持油温。
  传热系数(K)降低,相同工况下传热量(Q)明显减少。
  2.主要原因
  -换热管内外结垢
  油侧:润滑油长期高温运行产生氧化沉积物、积碳或机械杂质(如金属碎屑),附着在管外壁形成油泥。
  水侧:冷却水中钙镁离子形成水垢(碳酸钙、硫酸钙),或微生物繁殖形成生物黏泥,堵塞管内壁。
  -流体流速过低
  油泵或水泵故障导致流量不足,油或水在管壳内呈层流状态,传热系数(h)显著降低。
  -内部短路或旁流
  折流板松动、管束与壳体间隙过大,油流未充分冲刷管束,通过 “旁流通道” 直接流出,有效换热面积减少。
  -介质泄漏混合
  换热管破裂或管板焊缝泄漏,油与水互窜,一方面污染介质,另一方面导致两侧流体温差减小(如油中进水后比热容增大,温降变慢)。
  3.处理方法
  清洗除垢:油侧用化学清洗剂(如碱性除油剂)循环冲洗,水侧用酸洗(如柠檬酸)或高压水射流清除垢层;
  检查流速与压力:修复或更换泵,确保油速≥0.5m/s、水速≥1.5m/s,维持湍流状态;
  修复内部结构:紧固折流板、更换磨损管束,或在壳体与管束间加装密封条减少旁流。
  二、设备泄漏
  1.故障现象
  油侧压力下降、水侧出现油花(油漏入水),或冷却水从放油口排出(水漏入油);
  壳体或管程法兰、焊缝处可见液体渗漏。
  2.主要原因
  -换热管损坏
  固定管板式结构中,油与水温差过大(如 ΔT>50℃),管束与壳体膨胀量不一致,导致管板与管子连接处拉脱或管体开裂。
  冷却水入口未加装防冲挡板,高速水流直接冲击管束,导致管端磨损减薄(尤其 U 形管弯管处);
  油中携带金属颗粒(如轴承磨损碎屑),长期冲刷管外壁形成沟槽。
  水侧:冷却水中氯离子(Cl?)超标,导致不锈钢管发生点蚀或应力腐蚀(如 304 不锈钢在 Cl?>25ppm 时易腐蚀);
  油侧:酸性油(氧化变质后酸值升高)腐蚀铜管或钢管内壁。
  管板与换热管胀接或焊接处松动(如胀接应力松弛、焊接裂纹);
  壳体法兰、管箱法兰垫片老化(如橡胶垫片高温碳化),或螺栓紧固力不均匀。
  3.处理方法
  堵漏或换管:
  单根管子泄漏时,可用金属堵头(胀接或焊接)封堵管口,但堵管数量不宜超过总管数的 10%,否则需整体更换管束;
  大面积腐蚀或磨损时,需更换管束(如选用耐蚀的钛管、双相不锈钢管)。
  修复密封:
  重新胀接或补焊泄漏的管头,必要时采用强度焊 + 贴胀工艺;
  更换耐油、耐高温垫片(如金属缠绕垫),对称均匀紧固法兰螺栓。
  结构改进:
  对固定管板式,增设膨胀节缓解热应力;对浮头式,检查浮头盖密封面是否磨损。
  三、压力降异常
  1.故障现象
  油侧或水侧压降(ΔP)突然增大,超过设计值(如 ΔP>0.15MPa);
  泵出口压力升高,系统流量下降,可能伴随异常振动或噪音。
  2.主要原因
  -管路堵塞
  换热管内被垢层、杂物(如焊渣、纤维)堵塞,尤其是多管程结构中某一程堵塞,导致局部流速激增、压降骤升。
  -折流板变形或移位
  长期振动导致折流板螺栓松动、脱落,或折流板厚度不足被油流冲弯,改变流道截面积,增加流动阻力。
  -介质黏度异常
  油温过低(如启动时)导致油黏度急剧升高,壳程流动阻力增大;
  冷却水中混入油污形成乳浊液,管程黏度增加、流动性变差。
  3.处理方法
  疏通管路:拆开管箱,用通球法(直径略小于管径的橡胶球)清理堵塞的管程;壳程可通过反冲法(从出口通入高压油或水)清除杂物。
  加固折流板:更换加厚折流板,或增加折流板数量(缩短间距),减少振动变形风险。
  预热或过滤介质:启动前预热润滑油至适宜温度(如 40℃以上),冷却水管路加装过滤器(精度≤50μm)拦截杂质。
  四、振动与噪音
  1.故障现象
  壳体或管路发出异常振动(频率与流体流速相关),伴随 “嗡嗡” 或 “咔嗒” 声;
  长期振动可能导致管束断裂、法兰松动或壳体疲劳裂纹。
  2.主要原因
  流体诱导振动
  壳程油速或管程水速接近临界流速,引发卡门涡街(Vortex Shedding),导致管束横向振动;
  折流板间距过大(如超过管径 12 倍),管束 unsupported span 过长,固有频率与流体激励频率共振。
  机械安装问题
  管束与壳体不同心,部分区域间隙过大,油流通过时产生湍流脉动;
  管路支架松动或刚度不足,无法抑制流体脉动引发的振动。
  3.处理方法
  调整流速:通过阀门调节流量,使油速 / 水速远离临界流速(经验公式:临界流速 u_c≈St?d?f,其中 St 为斯特劳哈尔数,d 为管径,f 为固有频率)。
  优化折流板:
  减小折流板间距,增加管束支撑点,提高固有频率;
  采用消振杆或阻尼杆(插入管束之间的金属杆),吸收振动能量。
  加固管路:增设刚性支架,缩短管路悬臂长度,避免共振。

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