（广东红海湾发电有限公司 516600）
摘要:本文简单介绍了板式换热器的基本结构组成及其主要特点，通过实例对板式换热器微变形特性进行分析，解释了工业水压力波动导致润滑油压力波动的原因，并提出相应的改进措施，以避免由此产生的异常运行工况。
关键词:板式换热器；结构特性；压力波动；改进措施
1 板式换热器的基本结构及特点
板式换热器是由换热板片、密封圈、框架压紧板、夹紧螺栓、框架固定板等主要部件组成（如图1）。换热板片是由不锈钢板压制成型，它上面开有4个流道孔，中部压成人字形波纹，四周压有密封槽。密封槽内粘有密封胶垫。换热板片通过两导杆定位对齐，两夹紧板通过夹紧螺栓将各板片压紧，从而形成换热器内腔换热流道。换热板片表面压制成为波纹型或槽型，以增加板的刚度，增大流体的湍流程度，提高传热效率。工作介质分别在板片间形成的窄小而曲折的通道中交错流过，进行换热。由于板片相互倒置安装，波纹交叉所形成的数千个触点错列均布，使流体绕这些触点回绕流动，产生强烈扰动，形成极高的换热系数。
图1板式换热器内部结构
与管壳式换热器相比，板式换热器具有：传热系数高，传热有效度可达85%—90%以上；结构紧凑，占地面积小，耗材少；适应性大，可通过增减板片达到所需要的换热面积；重量轻，仅为管壳式换热器的1/5左右；污垢系数低，由于流体的剧烈湍流，杂质不易沉积，容易清洗；可使用较低温度的热源等优点，但是由于板式换热器的板片厚度较薄，易变形，因此其工作介质的压力品质受到了一定限制。
2 板式换热器微变形特性实例分析
2.1设备简介
采用不锈钢板片的板式换热器因其换热效率高、耐腐蚀被新电厂普遍采用。广东红海湾发电有限公司3号机组主汽轮机润滑油冷却器就采用了两台板式换热器，一台运行，一台备用，采用工业水作为冷却水源。工业水系统是一个闭式循环系统，工业水补水采用两路补水，水质正常时采用凝结水补水，工业水PH值偏高时，采用凝补水进行补排，凝补水取自补给水箱（PH值较低），经补给水泵升压后进入工业水箱。
图2工业水/补给水系统的原理简图
3号机组的工业水/补给水系统的原理简图如图2所示。下面给出主要设备的额定参数。
工业水泵电动机：功率500 kW ,电压6 kV ,电流58.6 A ,转速991 r/min；工业水泵：功率500 kW,扬42m ,流量3300m3/h,转速980 r/min。
补给水泵电动机：功率90 kW ,电压380V,电流167A ,转速1480 r/min；补给水泵：功率 90kW,扬程60m,流量340m3/h,转速1480 r/min。
板式换热器：换热功率12024kW,流量1530.25 m3/h,换热面积385 m2,最大工作压力1/1 MPa,最大试验压力1.3 /1.3MPa,工作温度0～110℃。
2.2主机润滑油压波动的现象
由于3号机组工业水PH值偏高，启动补给水泵对工业水系统进行补排，在启停补给水泵的同时，发现润滑油压有波动现象，在调取润滑油压、工业水压力、补给水泵电流等参数进行对比时，发现几个参数在启停补给水泵的同时均有变化，如图3曲线。
图3过程回放的历史曲线
从曲线可以看出：启动补给水泵后，在将补给水至工业水箱的电动门开到一定开度的过程中，工业水压力先上升后下降，最后恢复正常，主机润滑油压同步有一个先升后降，最后恢复正常压力的过程。在此过程中，主机润滑油压最高达到0.183 Mpa，最低达到0.121 Mpa，均超出润滑油压的正常范围0.137～0.181 Mpa，若低于0.115 Mpa将联启交流润滑油泵。在关电门的过程中，同样出现了主机润滑油波动的现象，不难看出，润滑油压的波动和工业水压力的变化是有关的。
2.3 原因分析
工业水和主机润滑油有关联的只有主机的润滑油冷却器。现象发生后，就地对主机油箱油位及冷油器进行检查，确认冷油器没有发生泄漏现象，经过分析，冷油器的结构特性可能是造成这个异常现象的原因。板式换热器核心元件换热板为不锈钢材质，厚度约0. 5mm。通常用模具将板片压制成各种槽型或波纹形，既可以增大板片的刚度，又可防止波纹板受压变形，增强了流体的湍流程度及换热面积，同时又能承受两侧的压差。因此，板片结构形式是保证板式换热器高效换热的管件。由于板式换热器的板片较薄，当冷却介质和被冷却介质存在一定的压差时，板式换热器膜片在压差的作用下必然有一定的变形，换热器两侧内的容积会随之发生轻微的变化，该特性易被忽视。因此，当工业水压力变化时，其换热板片变形是必然的，如图4所示：
图4工业水压力变化时对润滑油压影响示意图
由图4可以看出：启动补给水泵后，在将补给水至工业水箱的电动门开到一定开度的过程中，工业水压力升高，板式冷却器油侧原空
间ABCD由于AD和BC凹向变形而变小，润滑油空间受到挤压后润滑油瞬间有一个升高的压力波，当工业水压力稳定后，压力波消失，润滑油压也趋于稳定。当关电动门时，工业水压力下降，板式冷却器油侧原空间ABCD由于AD和BC凸向变形而变大，润滑油空间扩张后润滑油瞬间有一个降低的压力波，当工业水压力稳定后，压力波消失，润滑油压也趋于稳定。
2.4 改进措施
从图3的曲线可以看出，由于工业水压力变化是瞬时的，因此，引起板式换热器轻微变形也是瞬时的。所以，为了防止润滑油压波动，必须在板式换热器的实际应用中，考虑一侧压力变化引起另一侧压力变化的因素，建议采取的措施有：
通过对历史曲线进行分析，大致判断机组在工业水压力波动时对润滑油压的影响程度，从而使热工在进行定值校验时进行参考，避开这个低油压峰值。或者增加一个延时，因为这种情况下造成的润滑油压波动毕竟是瞬时的，和正常情况下的润滑油系统本身故障造成的压力波动有一定的区别。
由于板式换热器微变形导致润滑油压力低仅为瞬时波动，系统油压短时间可恢复，因此可考虑在润滑油系统供油管道安装储能器，可有效缓解润滑油压力波动对系统影响。
由于工业水补水电动门有中停功能，操作此门时应尽可能减小操作幅度，且开度不应过大，维持补给水泵的电流在110A以内，降低对润滑油压力的影响。
在改造前，运行人员要注意：当工业水压力波动时，要及时检查主机润滑油系统的运行工况，如因工业水压力波动造成润滑油压力低而联启主机交流润滑油泵，应及时恢复原运行方式。
3 结束语
板式换热器比传统的管壳式换热器传热效率高、能耗低、体积小、质量轻和便于拆装等优点，是一种节能、高效的设备，已经广泛应用于各种领域，但它在实际应用中存在一个特性：换热板片的微变形能力，在应用中往往被忽视，而这对设备的安全运行有一定影响。因此，在采用了板式换热器的系统中，尤其是较为重要的油系统，在设计及运行中要加以重视。
参考文献
[1]盛晓茜，柯正东，姜峰等.板式换热器微变形试验研究[J].机械制造与自动化.2011年第2期.
[2]蓝少健，朱冬生，钟家淞，赵强等.波纹板式换热器的数值模拟[J].化工工程.2010年第8期.
[3]段和国等.板式换热器介绍[J].山西建筑.2011年第14期.
论文作者:陈学明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
标签：工业论文; 油压论文; 水压论文; 板式换热器论文; 润滑油论文; 压力论文; 水泵论文; 《电力设备》2017年第12期论文;