板式换热器压差高影响因素的研究

李灼南

摘 要：板式换热器凭借诸多优势成为了食品、冶金、石油化工等领域的主导换热设备。在作业期间，如果换热器出现压差升高报警问题，则会影响设备的正常运作，严重威胁机组的安全运行。主要分析了板式换热器压差的影响因素及压差升高的原因，以期为此类问题的防治研究提供支持。

关键词：板式换热器；压差升高；SEC流量；影响因素

中图分类号：TK172 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.132

板式换热器具有占地面积小、换热效率高、压力低、结构紧凑和容易维修等优点，是热力系统中的常见设备，被广泛应用于动力工程、石油化工等行业。近些年来，板式换热器在电厂的海水淡化处理工艺和冷却水系统中也得到了广泛的应用，并取得了良好的经济效益和社会效益。但是，设备在运行过程中难免会出现一些问题，板式换热器也不例外。在板式换热器运行的过程中，如果出现压差偏高问题，则会影响换热效果，对机组的安全运行造成严重威胁。基于此，为保障机组的安全运行，基于机组系统的简介，从设备运行、设备制造和设计方面阐述影响换热器压差的因素，继而从设备问题检查、压差测点位置的影响和设计计算方面对板式换热器压差高的原因进行探析，以期在换热器压差升高的异常情况下做到正确处理。

1 系统简介

如图1所示，每台机组RRI/SEC系统由2列组成，互为备用。每列又由2台水泵、2台热交换器、若干阀门和管道组成。循环水过滤系统（CFI）的主要功能是为应急生水系统（SEC）提供过滤后的海水。SEC从CFI系统取水，然后与冷却水系统（RRI）进行热量交换。板式换热器的热工参数如表1所示。

2 影响换热器压差的因素

2.1 设备运行问题

设备运行问题主要有以下几个：①设备堵塞。当海水中泥沙含量高，管线安装后吹扫不彻底或有异物进入管道时，设备流道堵塞，使得流道截面积减小，从而使设备压降值升高。②测量仪表出现问题。当测量仪表出现问题时，测量数值出现偏差，致使压差出现测量误差。③受物性参数差异的影响。介质温度会对介质的黏度产生影响。当介质温度降低时，其黏度就会增大，从而在相同的流速下压降值升高。④测量部分包括管线等的沿程损失。提供的流体计算的阻力值只是板式换热器本身，而如果测量部分包括管线等的沿程损失，则压差值就会偏大。

2.2 设备制造问题

常见的设备制造问题主要有以下2个：①流道截面积变化。板片的流道截面积与波纹深度、波纹节距和板片宽度有关。流道截面积越大，流体速度越小，流体阻力就越小，压差也就越小。②板片角孔尺寸偏差。当板片的角孔尺寸存在偏差时，流动阻力就会发生变化，角孔的压降就会偏离设计值。

2.3 设计问题

在板式换热器压降设计计算的过程中，如果相关阻力计算公式、参数选择、设计余量设计等不合适，就会造成换热器的运行阻力超过设计值。板式换热器压降包括角孔压降和板间压降两部分。

2.3.1 角孔压降设计计算

角孔压降是流体流过角孔流道时为克服其流动阻力而形成的压降，其计算公式为：

3 原因分析

3.1 设备问题检查

对换热器板片的结构尺寸进行测量，并与原设计值及设计结构进行对比，排除了设备制造方面对压降值偏大的影响。

对设备进行检查，未发现内部有污物。现场使用的压差变送器均已校验，且在校验合格期内，可以排除设备堵塞和测量仪表对压降的影响。

由于给定海水温度为30.2 ℃，而实际温度为26.2 ℃，对此进行了温度差异的压降计算，结果见表2.

通过两种温度下的计算对比，可以确定温度的差异对换热器的压降影响很小，可以忽略不计。

3.2 压差测点位置的影响

现场测量仪表测量的压降值包括了板式换热器压降值和管道、弯头、阀门、变径管和软接头等沿程阻力损失值，而提供的流体阻力计算值只是板式换热器本身。因此，在对换热器压降测试数据与计算值进行比较时，需要减去沿程损失部分。根据现场测试的不同流量提供的沿程阻力数据，我们对测量压降进行了分析和归纳，得出了如图2所示的单台换热器A列设备压降与流量的关系。

从图2可以看出，实测压降减去沿程阻力部分所得的值比计算的理论压降还要高。由此得知，设备外的沿程损失是导致压降偏高的原因之一，且随着冷却水流量的增加，实测压降与理论压降间的误差呈增大的趋势。

3.3 设计计算方面

所用的压降计算公式一般是通过实验的测试数据，并经过数据回归处理后获得的，其本身就存在一定的误差。

在实际运行时，换热器的运行条件与实验条件存在差异，再加上公式中相关参数的选定都有一定的经验性，因此，实际

压差超过设计值也就可以理解了。

目前，板式换热器SEC侧实测压降值比设计值偏高约50%，主要原因有以下两点：①因测点布置位置的原因，压差测量值中包含了换热器外的部分管道的流动阻力。这部分占偏高值的36%～46%.因此，在考虑这部分阻力后，可以适当提高实际测量的换热器压差报警值。②设计计算换热器压差时，应该对设计误差予以足够的重视，并考虑裕度系数。

4 结束语

综上所述，板式换热器在运行过程中难免会出现一些问题。通过分析板式换热器压差问题，我们认为该换热器压差高的原因是压差测点布置不当或存在设计误差。笔者建议，可以适当提高换热器的压差报警值，对设计误差予以足够的重视，并考虑一定的裕度系数。此外，对于可能出现的板式换热器压差升高的异常情况，笔者建议相关管理人员制订应急处理预案，加强对操作人员的培训和演练，防患于未然，确保出现紧急情况时做到正确处理，从而提升板式换热器的运行效果。

参考文献

[1]寇大成.重整焊接板式换热器压差升高原因和处理[J].广州化工，2013（16）.

[2]张伟，李进.重整板换压差上升的原因分析与处理[J].城市建设理论研究（电子版），2015（11）.

〔编辑：刘晓芳〕