摘要：在火力发电厂中高压给水加热器（以下简称为高压）主要是利用汽轮机的抽汽油加热给水装置，其可以有效的提升火电厂的热效率并节约燃料，同时可以保证机组的运行安全。高压加热器是在高压高温的环境下运行工作的，所以结构比较紧凑，在制造的过程中对技术有着较高的要求，尤其是U形管管板式高加需要使用更加专业的技术来完成。
关键词：高压加热器；原理；制造
1高压加热器工作原理阐述
热力学第二定律：热量必然自然地从高温物体转移到低温物体。高压加热器为表面式加热器，以管子作为传热面，热气再由汽轮机抽汽进入到壳内，加热在管子外部，给水在管子内部。蒸汽可以实现凝结放热，蒸汽放热量可以通过传热面的金属管壁传递热量给管内给水，在此基础上提升管内给水温度。
图1为典型的高压加热器，其工作流程为：给水从进水口进入水室，因分程隔板的阻挡，迫使给水转弯向下流入管板上的管口进入管子，加热蒸汽即抽汽的热量通过管壁传给管内给水，给水流经U形管被加热后进入水室的出口侧，经出水口流出加热器被送往锅炉。加热蒸汽在壳体内被冷却凝结成疏水，从壳体底部的疏水出口流出。从汽轮机中抽出一定数量的做过一部分功的蒸汽用来加热锅炉给水的回热过程，可提高机组循环热效率。
图1正置立式U形管式高加
2高压加热器制造的关键点
2.1液压胀管
液压胀管是一种新的胀管方法（图2）。液压胀管的优点在于可精确计算和精确调节液压介质的工作压力，可得到重复过程所需的均匀性。胀头能伸入管内而又不损坏管子，且胀管产生的内应力小。目前国内已有制造厂把液压胀管法引用到高压加热器制造过程。
管子受到具有一定压力的液体作用，在高液压下，管材产生屈服变形，直至碰到管孔壁为止；压力继续升高，管子压向管孔壁，压力一直升高直至管孔壁达到一定程度的变形，在液压降低并消失后，管板由于弹性反向变形而把管子紧紧夹住。
在开始胀管之前，必须先向二次区充压，即在增压器3的出口端加压（一次压力），该过程是由操纵分配阀7实现的。为了把胀头从已胀好的管子中抽出来，必须卸压，操纵分配阀7，使二次区和液压容器之间的压力达到平衡。
图2 液压胀管装置简图
1-胀头；2-泵；3-增压器；4-压力表；
5-旁路阀；6-液压容器；7-分配阀
2.2管口焊接
管口焊缝能否密封不漏是高加制造成败的关键之一，必须由持有合格证的技术高超的焊工施焊。
国内部分厂家以手工焊法作管口密封焊，焊条宜采用62.5mm以内的小直径焊条。焊完一圈形成一道焊缝以后，应把焊缝表面熔渣清理干净，并用放大镜作外观检查、焊缝和热影响区表面不得有裂纹、气孔、夹渣、未熔合等缺陷，最理想的是进行气密试验，然后在它上面焊第一道。
自动焊是未来的发展趋向，部分高压加热器制造厂已使用自动焊，它的优点在于能达到各焊缝质量的稳定性，消除手工焊因人的因素造成的质量不稳定，焊缝外形美观，管口焊缝缩口率小，仅为3%左右，有利于降低管口水速。
2.3管板
管板是高压加热器的主要部件，由重型机器厂或钢厂锻制饼形大锻件供给高加制造厂，一般采用高强度低合金钢材质，它必须作调质处理，锻件按机械部标准JB4726-94要求进行超声波探伤及验收，是质量控制的关键。
高压机组以上的高加的管板很厚，如果没有深孔钻专用钻床，可在横臂钻床上钻削管孔，采用长钻头，管孔尺寸往往在φ16~19mm，钻孔最深能达到不超过300mm。钻孔分数步钻成，举个例子：钻孔616.3mm：①放上并固定半圆形钻模板；②钻定位孔φ10mm；③将孔扩大，钻到φ15.5mm；④长钻头钻φ15.5，至100mm以上深度；⑤用φ15.5特长钻头钻穿；⑥用φ16.3扩孔钻铰孔成型；⑦管板转180°后仍按以上作业法钻其余一半管孔；⑧倒角。
300MW及以上机组，管板厚度超过300mm，必须用数控深孔钻床，一般为多头钻同时钻。该钻床以油冷枪式钻头一次将孔钻成，钻孔后不需铰孔或磨孔。钻孔工具是用碳化物制成的钻头钎焊在一根合金钢管的凹槽内，4.5~4.8MPa的高压油进入管内，经钻头上一小孔流到被钻孔的表面进行冷却、润滑并携带钻屑一起从钻头的螺旋形槽内压出来，当钻完一个孔以后，由数字控制装置自动把钻头移位到下一个钻孔位置。
2.4管子、隔板与集箱
2.4.1管子空爆试验
爆炸胀接的管子在爆胀后若发现裂纹，则是由于管子本身质量不能适应爆炸胀接工艺，受到爆轰力以后变形开裂而造成的。因此对采用爆胀工艺的管子在投料制造前须作空爆试验。该试验应按制造时的相应爆胀工艺规定，试样的抽样数量可为每箱或每捆管子的1%。试验后应作外观检查，内、外表面不得有裂纹。空爆试验不合格时，应从相应的管子中取双倍试样重复试验，若复试仍不合格，则这批管子不得使用爆胀工艺。
2.4.2隔板加工
隔板外圆应机械加工，不宜用气割等冷作法。多块隔板宜叠在一起钻孔，以保持管孔间距一致。隔板的管孔在钻孔后应两面都倒角，并清理除去毛刺，以避免装配后运行中损伤管子。隔板等内件宜作喷砂处理，清除脏污。
2.4.3集箱管加工
对子螺旋管集箱式高加等的集箱管，可参照标准JB1610-83《锅炉集箱制造技术条件》，在集箱上钻孔，除注意各集箱之间的管孔相互间距尺寸之外（可按照JB1623-83锅炉管孔中心距尺寸偏差》），钻孔内口边缘应倒圆，至少应倒角，以改善水流进入的工况。钻孔后的毛刺应清理干净可碱少水流阻力。
2.5水室和壳体
高压机组以上的高压加热器属三类容器。水室等件从原材料直到制造完工应严格按照GB150-89等一系列有关的技术条件进行制造。水室、管板等材质往往属高强度低合金钢，需注意焊缝的预热、焊接、消氢、热处理等工作。水室焊缝与进、出水接管角焊缝等还需作液体渗透探伤或磁粉的表面探伤。汽侧壳体作100%的射线探伤。
全焊封闭式高压加热器的汽侧壳体与管板之间的这条环焊缝往往是壳体装配的最后焊缝，需尽量保证焊缝质量，争取一次就合格。
2.6总装与防腐
总装前需清理内部杂物脏污。为把管系装入壳体内、用立装法把汽侧壳体直立，将管系从上往下插入壳体内。立式高加一般都用立装法，较大型的高加，管系高度加上壳体高度可能超过吊车的吊钩高度，需挖掘深坑，把壳体放入坑内才能把管系吊入。完成总装后，以钝化液作水压试验，如果环境温度不能符合要求，应把钝化液加温后灌入高加体内，即时水压试验。试验后应放空剩液。
碳钢管传热面易于生锈，高加管子在制造和存放过程中产生的锈蚀将会缩短使用寿命，并在启动运行开始阶段需冲洗高加管子，冲洗量大且大量丢弃疏水造成经济损失，因此管子防腐措施显得十分必要。碳钢管传热面最常用的防腐措施是“钝化充氨”法。管侧和壳侧的水压试验用水均应使用掺入化学钝化剂的水称为“钝化液”，它与金属接触发生化学反应在金属表面产生一层钝化膜，能防止管壁锈蚀。
结语：综上所述，高压加热器的使用越来越广泛，除了不断提高加热器的传热性能以外，还应当从专门制造技术方面考虑提高高加的生产质量，基于上述要点的阐述，希望可以给实践工作带来参考价值。
参考文献：
[1]胡建娟.大型卧式高压加热器结构特点浅谈[J].中国设备工程，2018（19）：177-178.
[2]刘继欣，王琦.高压加热器轻量化设计方法及探讨[J].电站辅机，2018，39（03）：10-12+25.
作者简介：
张琴（1986）女，助理工程，从事压力容器的制造及工艺设计的技术工作
论文作者:张琴,俞鹏,叶娟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/3
标签：加热器论文; 高压论文; 钻孔论文; 壳体论文; 钻头论文; 隔板论文; 液压论文; 《电力设备》2018年第36期论文;