2020-05-21
2110
В кожухотрубчатом теплообменнике с плавающей головкой одна из трубных решеток аппарата не прикреплена к корпусу. Вследствие подвижности решетки все температурные деформации воспринимаются корпусом и трубным пучком самостоятельно. Устройство этих теплообменников сложнее жестких: кожух (корпус) и пучок труб с решетками и поперечными перегородками разъемны, а свободная трубная решетка имеет своеднище и вместе с ним составляет так называемую плавающую головку. Подготовка теплообменника к ремонту и его промывка, способы очистки внутренних поверхностей труб и устранения обнаруженных дефектов такие же, как и для теплообменников жесткой конструкции. Специфична лишь методика определения дефектов.
Опрессовывая межтрубное пространство на контрольное давление, проверяют герметичность корпуса и днища, а также их сопряжений. После спуска опрессовочной воды при открытой спускной муфте на днище корпуса проверяют трубное пространство, выявляя дефекты распределительной камеры и сопряжений. Появление воды на днище корпуса указывает наналичие дефекта в трубном пучке. Характер этого дефекта может быть выяснен только после разборки днища корпуса при повторной опрессовке трубного пространства. Визуально можно установить только пропуск в сопряжении крышки плавающей головки с подвижной решеткой и нарушение соединения труб с этой решеткой. Такие дефекты устраняют прежде всего путем смены прокладки на крышке (подтяжки болтов без смены прокладки следует избегать) и перевальцовки или сварки концов труб. Если после этого при опрессовке вода все же проникнет в межтрубное пространство, значит нарушена герметичность соединения труб с неподвижной трубной решеткой или износились одна или несколько труб.
Для точного установления дефекта разбирают крышку распределительной камеры и плавающей головки и со стороны подвижной решетки к корпусу прикрепляют приставную головку. По течи на торцах решеток при опрессовке корпуса судят о неплотной вальцовке (сварке); при износе трубы в ней появляется опрессовочная вода.
При наличии большого числа поврежденных труб трубный пучок извлекают из корпуса и заменяют новым. Смена трубных пучков – операция трудоемкая, поэтому для ее выполнения должны быть приготовлены средства механизации. Практикуется применение специальных экстракторов (их жестко крепят к корпусу аппарата), они поддерживают направление пучка и не допускают его защемления в корпусе в результате провисания под влиянием собственного веса.
В тех случаях, когда пучок трудно извлечь из корпуса, применяют лебедку или трактор, тросы которых крепят к неподвижной решетке. Для этого на ней должны быть предусмотрены отверстия с нарезкой под рамы. Используют также самоходные краны, если возможен их беспрепятственный въезд на территорию установки.
Для смены пучков вертикально расположенных теплообменников обычно пользуются специальной металлоконструкцией с монобалкой или мостовым краном, которые могут перемещаться вдоль фронта теплообменника.
Чтобы облегчить извлечение и установку пучков на место, к трубным решеткам приваривают ребра жесткости, которыми они опираются на внутреннюю поверхность корпуса. Этому же способствуют катки, имеющиеся у пучков труб в горизонтально расположенных крупных теплообменных аппаратах. Ребра жесткости и катки предотвращают заклинивание и защемление при перемещении пучка вдоль корпуса.
На одном из предприятий разработано переносное устройство для установки трубных пучков в корпусы аппаратов. Принцип его работы состоит в том, что усилие втягивания трубного пучка в корпус компенсируется взаимодействием корпусов теплообменника и устройства, благодаря чему отпадает необходимость в прочных фундаментах.
Устанавливают трубные пучки в корпусы теплообменников следующим образом (рис. 61). Переносное устройство 4 располагают рядом с корпусом теплообменника 3. Трос 2 соединяют с крюком 1 и включают привод устройства. Корпус устройства под действием силы втягивания трубного пучка плотно прилегает к корпусу теплообменника. Происходит ввод трубного пучка в корпус теплообменника. Трубный пучок во избежание его деформации при установке в корпус аппарата поддерживают мостовым краном, что обеспечивает равномерный зазор между пучком и корпусом.
Для установки трубных пучков в корпусы диаметром 1000 мм кроме переносного устройства используют приставку. Она состоит из переходника 2 (рис. 62) с приваренной к нему обечайкой 1. Длина обечайки должна быть больше выступающего из корпуса конца трубного пучка. Переходник с обечайкой закреплен на основании 3, на которое монтируется и переносное устройство. Основание компенсирует разницу высот переносного устройства и корпуса теплообменника.
Пучки извлекают из корпуса, если необходима чистка наружных поверхностей теплообменных труб и внутренних поверхностей корпуса. Чистка поверхности корпуса трудностей не представляет, чистка же наружных поверхностей труб пучка очень сложна. В зависимости от степени загрязненности и состава отложений применяют промывку, пескоструирование и механическую чистку. При промывке пучок труб помещают в ванну с керосином, соляровым маслом или кислотой. Смесь подогревается паром и при помощи насоса подается в ванну с раствором. По окончании промывки циркуляция жидкости прекращается, грязь осаждается в сборнике, из которого она затем спускается.
Твердые отложения удаляются при помощи пескоструйного аппарата или чистилок. В первом случае отложения предварительно высушиваются пропариванием или при нагревании горячим воздухом. Этими способами хорошо очищаются пучки труб, расположенные по вершинам квадрата (корридорно). При шахматном расположении труб таким способом можно чистить только поверхности периферийных труб. Поэтому когда теплообменные трубы по выбранной схеме теплообмена омываются загрязненной жидкостью, трубы пучка должны быть расположены только по вершинам квадрата. Механическая чистка наружных поверхностей труб невозможна, если пучок составлен из получивших широкое распространение ребристых труб.
Очищенный пучок труб перед установкой в корпус следует опрессовать. Для этого собирают плавающую головку, а к неподвижной решетке на болтах подсоединяют специально изготовленное днище.
Пучок должен быть снабжен защитным отбойным листом (рис. 63), что позволяет предотвратить интенсивный эррозионный износ на участках входа среды в корпус теплообменника. Отбойный лист (козырек) обеспечивает также более полное омывание средой начальных участков труб. Изношенные козырьки заменяют новыми, надежно прикрепляемыми к трубам. В некоторых конструкциях их приваривают с одной стороны к неподвижной решетке, а с другой – к первой поперечной трубной перегородке.
Плавающая головка работает в сложных условиях: ее крепежные детали постоянно находятся в жидкости, заполняющей корпус. У нормализованных теплообменников крышки плавающей головки плотно прижимаются к подвижной решетке трубного пучка нажимными винтами, ввернутыми в специальные полукольца – фланцевые скобы (рис. 64). Эти скобы надевают с тыльной стороны на трубную решетку, снабженную для этой цели выточкой. Такая конструкция хотя и обеспечивает компактность, но обладает существенным недостатком: при разборке и сборке нажимные винты часто ломаются, особенно при циркуляции в межтрубном пространстве загрязненной или агрессивной жидкости. Извлечение же поломанных винтов связано со значительными затратами времени.
Этих недостатков лишены конструкции, в которых крышки плавающих головок крепят накидными фланцами и накидными полукольцами.
В первом случае трубная решетка имеет на цилиндрической поверхности выточку, в которую закладываются два полукольца прямоугольного сечения. Полукольца служат заплечиками (упорами) для накидного фланца, соединяемого шпильками с крышкой плавающей головки. В результате длительной работы в условиях высоких температур или загрязненной жидкости полукольца пригорают (прилипают) к поверхности выточки. Поэтому для извлечения полуколец в них предусмотрены отверстия с нарезкой, в которые вворачивают отжимные винты. При сборке перед установкой накидных фланцев эти отверстия заполняют асбестом с графитом, что позволяет сохранять резьбу при эксплуатации.
Во втором случае для накидных полуколец с тыльной стороны подвижной решетки делают соответствующие выточки. Полукольца и крышки стягивают шпильками.
В зависимости от условий эксплуатации в качестве прокладки при сопряжении подвижной решетки с крышкой применяют асбестовый картон в оболочке из алюминия марки АД, латуни, хромистых и нержавеющих сталей. При установке прокладки необходимо про 
следить за ее целостностью, совпадением с областью сопрягаемых поверхностей и равномерностью затяжки болтов (равномерной деформацией прокладки).
Степень затяжки шпилек определяют в зависимости от температуры смывающей их среды. Если эта температура существенно превышает температуру в трубном пространстве, то шпильки затягивают несколько сильнее обычного, учитывая их удлинение при нагревании.
Распределительная камера предназначена для распределения жидкости по трубам пучка. Она снабжена плоскими перегородками и имеет плоское или эллиптическое (при диаметрах аппарата более 600 мм) днище. Неподвижная решетка пучка зажимается шпильками между фланцами камеры и корпуса. Наличие крышек на распределительной камере позволяет осматривать и ремонтировать перегородки и полость неподвижной решетки без снятия всей камеры.
В тех случаях, когда камеру приходится снимать для ремонта, удобна конструкция крепления, в которой две шпильки, снабженные заплечиками (буртами), проходят через проушины в неподвижной решетке и обеспечивают неподвижность сопряжения пучка с корпусом, а следовательно, и сохранность прокладки. Перед ослаблением на этих шпильках гаек со стороны камеры необходимо проверить, зашплинтованы ли гайки с противоположной стороны. В противном случае их дополнительно подтягивают.
Осуществление плотного сопряжения плоских перегородок распределительной камеры с одной стороны с неподвижной трубной решеткой, а с другой стороны с крышкой самой камеры требует от исполнителя высокой квалификации. Путем опрессовки трудно установить, насколько плотны эти сопряжения, поэтому обычно данный узел остается бесконтрольным. Вместе с тем в ряде случаев проверка плотности сопряжения перегородок совершенно необходима. Искривленные перегородки в камерах заменяют новыми, пропуски в сварных швах заваривают заново, качество сварных швов проверяют обмазкой меловым раствором и керосином.
