船用板式冷却器两种常见故障形成的原因及预防对策

喻健康+王永宁+张振峰

摘要：本文分析了板式冷却器的工作原理和结构特点，对两种常见故障的形成原因进行了详细的分析，并说明了如何预防以及如何进行日常维护。

关键词：板式冷却器 堵塞 泄露

1 概述

冷却器是指冷却系统中两种不同温度的流体进行热量交换的设备。按照其结构原理的不同分为管式和板式两种。目前，板式冷却器的应用较为普遍。它是以波纹板为换热元件的高效换热器， 由于其传热系数大、换热效率高（一般比管式换热器约高2～4 倍），同时还具有结构紧凑、体积小、零件通用性大、拆洗方便、安全可靠等优点，逐步被推广使用，现已取代原有的管式冷却器。但由于板式冷却器密封周边较长，容易泄漏，不能承受高压；再者板式换热器流通截面较小，结垢后容易产生堵塞，使板式冷却器的换热效率降低，影响设备的正常使用。因此，解决好板式冷却器的泄漏和水垢处理问题，将成为我们管理者必不可少的一个重要内容。

2 板式冷却器工作原理及结构特点

板式冷却器是由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间用黏结剂把橡胶密封条固定好，其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，换热板片压成人字形波纹，以增加换热板片的面积和刚性，并能使流体在低流速下形成湍流，以达到强化传热的效果。板上的四个角孔，形成了流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。板式冷却器的冷却水和被冷却水在波纹板的两侧对流，这些传热板的波纹斜交，即在相邻的传热板上具有倾斜角相同而方向不同的波纹，沿流动方向横截面积是恒定的，但是由于流动方向不断变化致使流道形状改变，而引起湍流。一般传热板的波纹深度为3～5 mm，湍流区流速约为0.1～1.0 m/s，波纹板很薄，厚度为0.6～1 mm，相邻板间有许多接触点，以承受正常的工作压力，相邻的板有相反方向的人字形沟槽，两种沟槽的交叉点就形成接触点，这样可消除振动，并且在促进湍流和热交换的同时，消除了由于疲劳裂缝引起的内部泄漏。人字形波纹板湍流度较高，高湍流还能充分发挥清洗作用，可以特别有效地将沉积污垢减至最小。

3 堵塞、泄露的成因与危害

3.1堵塞

3.1.1杂物堵塞原因

板式冷却器大多是以水为载热体的换热系统，在使用过程中，由于波纹板的接触点较多，当液体水质差，含有悬浮的固体颗粒、杂物和水草等时，因板板之间的间隙很窄，所以要尽可能地保证将所有2 mm以上颗粒在进入冷却器之前，都要过滤掉，一旦滤网不能有效地发挥其作用，就容易发生杂物堵塞。

3.1.2水垢堵塞原因

如果水质控制不达标，将不合格的软化水注入系统中，使水中的钙、镁、碳酸盐遇热后分解为碳酸钙和氢氧化镁沉淀物黏结在换热器的受热表面上，久而久之，就会形成坚硬的水垢。此外，当流体所含的机械杂质或有机物较多、而流体的流速又较小时，部分机械杂质或有机物也会在冷却器内沉积，这样就极易形成疏松或胶状污垢，从而引起堵塞。

3.1.3堵塞危害

堵塞会导致板片导热性能变差，造成冷却器换热效率的降低以及热能的严重浪费。

3.2泄漏

3.2.1泄漏原因

（1）冷却器密封垫老化失效；

（2）在安装上固定螺栓没有按规定力矩上紧；

（3）拧紧力矩不均匀，使垫片压偏；

（4）垫片槽粘接或垫片卡扣不到位；

（5）垫片上和垫片内存有砂子、油污、铁屑和焊剂等杂物，上紧压板后，就会使密封垫凹凸不平或使密封垫断裂损坏；

（6）板片变形。

3.2.2泄漏危害

一旦出现泄漏，轻则影响冷却效果，重则影响到设备的使用寿命和船舶航行安全。

4 预防措施

4.1 防止堵塞的措施

（1）加强管理，设备运行保持压力、温度等参数在规定范围之内，确保管内海水流速、温度在合理范围内。

（2）运行中严把水质关，必须对系统中的水和膨胀水箱的软化水进行严格的水质化验，合格后才能注入系统中。

（3）新的系统投入运行时，应将集中冷却器与系统分开，循环一段时间的后，再将冷却器并入系统中.以避免系统中的杂质进入集中冷却器。

（4）在冷却系统中，过滤器除了不定期的反冲洗和人工清理外，还应当保持管系中的清洁，以防止冷却器堵塞。

4.2 防止泄漏的措施

（1）向垫片槽粘接或卡扣垫片时，应确保垫片上和板片的垫片内无砂子、油污、铁屑和焊剂等杂物，以免损坏密封，引起泄漏。

（2）拧紧螺栓时用力要均匀，并不断地测量两压紧板内侧的距离，保证两压紧板间平行度偏差不大于3mm，夹紧到规定尺寸后，平行度偏差不大于1mm，以免垫片被压偏或滑出垫片槽，同时，一边夹紧一边细查，观察是否有垫片、板片发生错位等现象。

（3）液压试验的液体一般采用水，水温不应低于5度，试验时应缓慢升压，试验完成后，适当地松开压紧螺母，放出积水，然后再拧紧螺母，夹紧至原尺寸，待用。

（4）严格执行设备保养条例，切勿使用断裂、老化或变质以及厚度不均的密封垫。寒冷冬季，应及时放空冷却器中的冷却水，防止垫片冻裂。

（5）提高修理质量，装复管路接头时不能产生过大的应力，防止盖板平行度偏离。

5 结束语

对冷却器的管理，关键是要从结构、原理着手，认真保养，加强维护，做到防患于未然。一旦故障出现，则应正确处理，这样才能确保设备更可靠，更安全。

参考文献

[1] 陈冠国.机械设备维修.大连机械工业出版社.2005年.

[2] 马世宁.现代设备维修技术.北京中国计划出版社.2006年.

[3] W?RTSIL?公司.板式冷却器使用手册. 2007年.endprint