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u形管1 概述
某化工公司共设置有2台蒸汽甲醇换热器，主要作用是将饱和气相甲醇进行过热，确保出口气相甲醇满足工艺生产所需的温度，进而保证催化反应正常进行。结构为U形管卧式换热器，采用并联形式，管程介质为中 图1 蒸汽甲醇换热器简图
设备工艺参数详见表1。
表1 蒸汽甲醇换热器设计及操作参数
项目壳程管程备注
工作压力/Mpa 0.3 3.3设计压力/Mpa 4.28 5.35工作温度/℃258250设计温度/℃270285介质
甲醇
中压蒸汽
2 故障现象
自2016年该换热器投用以来，发现其存在较大振动并伴随异响，换热器在运行期间管板法兰多次出现泄漏。2017年检修期间对该换热器进行检查发现换热器管束出现泄漏，管束U形结构位置出现局部变形。 2017年运行期间对换热器振动及噪音进行检测分析认为换热器振动及异响原因是，换热器壳程入口防
冲板刚性支撑强度不够，流体冲击防冲板和所在的支撑拉杆而产生颤动，导致振动及异响的发生。检修期间对该换热器壳程入口增加防冲板结构，振动及异响没有得到有效解决。 3 原因分析
3.1 换热器结构设计存在隐患。
壳程入口防冲挡板强度不足。换热器壳程工艺介质设计流量240t/h，介质走向如图1结构图所示，换热器管束U形结构位于壳程入口位置，当设备正常投用时工艺介质正对防冲挡板，对防冲挡板产生冲刷。运行期间对换热器入口法兰监测发现，2台换热器壳程入口位置振动分别为1.0mm/s、1.1mm/s，与2017年换热器检修检查结果对照发现，管束变形位置主要集中在U形弯处，印证了防冲挡板强度不足。
壳程入口线速过高。查换热器设计入口流速为35.72m/s，大流量高流速工艺介质对管束产生较大的冲击。从管束与流体的相互作用分析，因上述已经分析了换热器变形和振动较大位置集中在U形弯处，此处也同时存在弹性不稳定现象，从而导致工艺介质发生弹性不稳定，诱发了换热管之间、换热管与折流板之间产生振动相互碰撞。因为壳体介质为气相，结合本条因素得出异响的原因所在，即壳程介质发生“声共鸣”和共振，从对换热器进行噪音监测和个别换热管破坏形式可以得到印证。
3.2 两相横向流诱发产生振动和异响。
在换热器的运行过程中，由于换热介质的流动产生的动态力作用在换热管上，从而引起管子振动，这是换热管内流体诱发的振动。壳程介质入口管径DN800mm，出口管径DN900mm，气相夹带部分液相进入换热器，在管束U形结构位置产生冲击，由于此时流体处于弹性不稳定性状态，换热管受到横向流体的作用，其周围流场稳定性发生改变，继而导致相邻换热管上的受力不均使其产生位移，诱发振动。同时，由于气相夹带液相，在换热管周围也存在漩涡脱落或湍流抖动，一旦漩涡脱落或湍流抖动频率与换热器内气相驻波频率接近时，就会在换热器内部发生声共振，导致异响和噪音的发生。
4 改进措施
换热器的振动存在两面性，轻微的振动不但不会造成设备损坏，而且有助于强化传热和降低结垢，提
U形管式换热器振动原因分析及应对措施
高婷 王冬冬
神华新疆化工有限公司 新疆 乌鲁木齐 831400
摘要：本文主要介绍某化工公司换热器自开工以来长期存在较大振动及异响，导致换热器多次泄漏等情况，对产生振动和异响的原因进行分析，并从设备结构、设备操作和使用等方面出发，出了解决这些故障切实可行的方法，以延长换热器的使用寿命，确保换热器安全平稳高效运行。
关键词：换热器 振动 异响 结构设计
Vibration analysis and Countermeasures of U-tube heat exchanger
Gao Ting，Wang Dongdong
Shenhua Xinjiang Chemical Co.，Ltd. ，Urumqi ，Xinjiang 831400
Abstract：This paper mainly introduces the large vibration and abnormal noise of the heat exchanger in a chemical company，which has resulted in the leakage of the heat exchanger for many times，In this paper，the causes of vibration and abnormal noise are analyzed，From the aspects of equipment structure，equipment operation and use，etc，In order to prolong the service life of the heat exchanger and ensure the safe，stable and efficient operation of the heat exchanger，the practical methods are found out.
Keywords：heat exchanger；Vibration；Abnormal sound；Structural design
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