Особенности ремонта аппаратов воздушного охлаждения

Аппараты воздушного охлаждения (АВО) применяют в качестве конденсаторов и холодильников и по сравнению с водяными конденсаторами-холодильниками получили широкое применение. Этим аппаратам не требуется охлаждающая вода и соответствующие насосные станции, сохраняется чистота рек и водоемов, практически отсутствует загрязнение наружных поверхностей труб, что сохраняет эффективность теплосъема и сокращает затраты на ремонтные работы; снижается расход электроэнергии (потребности в электроэнергии вентиляторов ниже потребностей насосов).

Замена водяных конденсаторов-холодильников на воздушные позволяет снизить эксплуатационные расходы на 30% и уменьшить капитальные затраты на строительство объектов водоснабжения, канализации, очистных сооружений.

По назначению и конструкции различают следующие стандартные аппараты: горизонтальные (АВГ), зигзагообразные (АВЗ), горизонтальные трехконтурные (АВГ-Т), а также малопоточные горизонтальные и вертикальные (АВМ-Г и АВМ-В), для вязких (АВГ-В) и высоковязких (АВГ-ВВП) продуктов. Стандартные АВО общего назначения применяют для конденсации паров и охлаждения жидких сред с температурой от -40^оС до 300^оС и давлением от 0,6 до 6,4 МПа.

Основными элементами аппаратов воздушного охлаждения являются трубные секции и вентилятор с приводом. Трубные секции включают 4, 6 или 8 рядов оребренных труб длиной от 1,5 до 12 м, расположенных по вершинам равносторонних треугольников. Наружное оребрение труб служит для повышения коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха. Коэффициент оребрения, т.е. отношение поверхности оребренной трубы к поверхности гладкой трубы диаметром по основанию ребер, составляет 9,6, 14 или 22.

Трубы могут быть монометаллическими из алюминиево-магниевого сплава и биметаллическими. Наибольшее распространение получили биметаллические трубы с внутренней несущей трубой размером 25х2 мм из углеродистой или легированной стали (стали марок 10, 20, 15Х5М, 15Х8, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т), либо из латуни и наружной оребренной трубой из легкодеформируемого алюминиевого сплава АД1. Оребрение обычно выполняют спиральной накаткой обжимными роликами на специальных станках, а также методом навивки лентой или запрессовкой ребер.

Концы труб развальцовывают или приваривают к трубным решеткам с последующей развальцовкой. Распределительные камеры стандартных аппаратов выполняют разъемной конструкции со съемными крышками (при условии Р_у £ 6,4 МПа).

Вентилятор включает рабочее колесо и привод. Лопасти рабочего колеса закреплены на втулке, выполняются из алюминия или стеклопластиков с несущим стержнем из стали. Диаметры рабочих колес стандартных аппаратов от 0,8 (АВМ) до 5 м. Число оборотов рабочего колеса принимается в зависимости от величины окружной скорости концов лопастей, которая определяет уровень шумов, надежность, срок службы рабочего колеса и принимается в пределах 50 - 70 м/с. Привод рабочих колес значительных диаметров выполняют с применением понижающих редукторов или же тихоходных электродвигателей. Рабочие колеса малого диаметра (D=0,8 м) устанавливают непосредственно на валу электродвигателя с частотой вращения 1440 мин^-1. Мощность электродвигателей от 3 кВт (АВМ: D = 0,8 м) до 90 кВт ( D = 5 м ).

Для регулировки количества подаваемого воздуха лопасти могут устанавливаться с различными углами атаки вручную при остановленном вентиляторе или же автоматически при работающем вентиляторе. К другим способам регулирования интенсивности теплосъема относятся: изменение числа оборотов рабочего колеса, отключение части или всех вентиляторов при низкой температуре окружающего воздуха, увлажнение воздуха впрыскиванием воды в воздушный поток, применением жалюзи, рециркуляции или дренирование части воздуха в атмосферу.

Аппараты воздушного охлаждения часто работают в условиях повышенной коррозионной активности со стороны хлористого водорода. В сухом состоянии хлористый водород не разъедает углеродистую, а тем более легированную сталь. Однако при конденсации паров, отходящих с верха ректификационных колонн. хлористый водород растворяется в капельках воды, в результате чего образуется слабая соляная кислота, сильно разъедающая углеродистые и хромистые стали, а также алюминий. Хорошую сопротивляемость хлористоводородной коррозии имеют, высоколегированные хромоникелевые стали и латунь.

При наличии в продукте хлористого водорода в трубных секциях АВО обычно используют биметаллические трубы с внутренними трубами из латуни, трубные решетки выполняют биметаллическими с защитным слоем латуни толщиной 8 мм, а крышки распределительных камер покрывают изнутри тонким слоем латуни или бакелитовым лаком. При наличии в продукте сернистых соединений для защиты от коррозии применяют монометаллические трубы из алюминиево-магниевого сплава (при температуре до 200^оС) или биметаллические с внутренними трубами из высоколегированных хромистых и хромоникелевых сталей.

У аппаратов воздушного охлаждения подвержены износу в основном трубные секции, редуктор и вентилятор. Основными причинами нарушения работоспособности трубных секций являются коррозионно-эрозионный износ труб, штуцеров и нарушение плотности соединений труб с трубными решетками.

В связи с тем, что аппараты воздушного охлаждения имеют значительные габариты и массу и расположены высоко над уровнем земли, монтажно-демонтажные работы по снятию (установка) трубных секций, двигателей, редукторов, рабочих колес вентиляторов в условиях стесненного рабочего пространства являются весьма трудоемкими операциями.

Трубные секции АВО ремонтируют теми же способами, что и трубные пучки кожухотрубчатых теплообменных аппаратов.

Основную сложность при ремонте дефектных секций представляет выявление мест течи труб и развальцованных соединений труб с решетками.

Для прессовки трубной секции АВО по межтрубному пространству секцию устанавливают в прессовочную камеру, герметизируют стыки боковых стенок камеры с трубными решетками, заполняют камеру водой и поднимают давление до прессовочного. Появление воды из трубы свидетельствует о дефекте трубы, а из зазора между трубой и гнездом - о дефекте развальцовочного соединения.

При отсутствии прессовочной камеры для выявления дефектов трубных секций проводят последовательное испытание труб и развальцованных соединений труб с решетками с помощью испытательных головок (пистолета).

Дефектные трубы заглушают с обеих сторон коническими пробками, а дефектные развальцованные соединения подвальцовывают или обваривают. Возможна замена труб, расположенных в наружных рядах секции, для чего трубу отрезают от трубных решеток, оставшиеся в гнездах обрезки труб сминают и выбивают из гнезд, со стороны межрешеточного пространства устанавливают новую трубу.

Чистку внутренних поверхностей труб из-за умеренной интенсивности образования отложений выполняют достаточно редко. В зависимости от природы отложений чистку труб выполняют механическим способом с помощью ершей, а также физико-химическими методами - промывкой водой или растворителями, продувкой сжатым воздухом или воздействием на отложения химических реагентов. Наружные поверхности оребренных труб очищают струей сжатого воздуха, пара, воды или воды в смеси с мелким песком без вывода АВО из технологической цепи. После чистки и ремонта секцию собирают и опрессовывают на полуторакратное внутреннее рабочее давление.

Одной из основных причин выхода АВО из строя является поломка редуктора из-за неправильного регулирования зацепления конической пары и перегрузок при пуске вентилятора с максимальным углом атаки лопастей. При регулировании зацепления шестерен конической пары необходимо, чтобы боковой зазор между зубьями составлял 0,2 - 0,4 мм (у широкой части зубьев). Боковой зазор определяют по толщине свинцовой пластины, пропущенной между зубьями. Правильность зацепления шестерен после установки проверяют пробой на краску. Для этого на зубья ведущей шестерни наносят тонкий слой краски, шестерни проворачивают и по пятнам контакта на зубьях ведомой шестерни судят о правильности зацепления. Пятно контакта должно располагаться примерно по центру зуба (его высоте и ширине), одинаково перемещаясь к узкому его концу при вращении в обе стороны.

При смещении пятна контакта влево-вправо, вверх-вниз, необходимо переместить одну из шестерен (ведущую или ведомую) в осевом направлении до получения зазора требуемой величины. Шестерни передвигают путем изменения числа и толщины регулировочных прокладок. При поломке зубьев одной или обеих шестерен обе шестерни заменяют новыми. После ремонта редуктора выполняют центровку валов электродвигателя и входного вала редуктора.

Рабочие колеса вентиляторов должны быть отбалансированы, а все лопасти установлены с одинаковым углом атаки, чтобы избежать динамической неуравновешенности.

Выверку углов атаки лопастей выполняют с помощью специального приспособления. Мелкие трещины на лопастях из стеклопластика заделывают эпоксидной смолой с последующим контролем статической уравновешенности рабочего колеса. После ремонта вентилятор обкатывают в течение 8 ч. Первоначально лопасти устанавливают с малым углом атаки (10^о), затем каждые 2 ч угол увеличивают до максимума (обычно не более 22^о). Лопасти рабочих колес малых диаметров устанавливают с постоянным углом атаки в соответствии с инструкцией завода- изготовителя.