管殼式油冷器的常見故障有哪些？

一、換熱效率下降

故障現象

• 油出口溫度升高，冷卻介質（如水）進出口溫差減小，系統需增大冷卻流量才能維持油溫。

• 傳熱系數（K）降低，相同工況下傳熱量（Q）明顯減少。

主要原因

1. 換熱管內外結垢

• 油側：潤滑油長期高溫運行產生氧化沉積物、積碳或機械雜質（如金屬碎屑），附著在管外壁形成油泥。

• 水側：冷卻水中鈣鎂離子形成水垢（碳酸鈣、硫酸鈣），或微生物繁殖形成生物黏泥，堵塞管內壁。

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2. 流體流速過低

• 油泵或水泵故障導致流量不足，油或水在管殼內呈層流狀態，傳熱系數（h）顯著降低。

3. 內部短路或旁流

• 折流板松動、管束與殼體間隙過大，油流未充分沖刷管束，通過 “旁流通道” 直接流出，有效換熱面積減少。

4. 介質泄漏混合

• 換熱管破裂或管板焊縫泄漏，油與水互竄，一方面污染介質，另一方面導致兩側流體溫差減小（如油中進水后比熱容增大，溫降變慢）。

處理方法

• 清洗除垢：油側用化學清洗劑（如堿性除油劑）循環沖洗，水側用酸洗（如檸檬酸）或高壓水射流清除垢層；

• 檢查流速與壓力：修復或更換泵，確保油速≥0.5m/s、水速≥1.5m/s，維持湍流狀態；

• 修復內部結構：緊固折流板、更換磨損管束，或在殼體與管束間加裝密封條減少旁流。

二、設備泄漏

故障現象

• 油側壓力下降、水側出現油花（油漏入水），或冷卻水從放油口排出（水漏入油）；

• 殼體或管程法蘭、焊縫處可見液體滲漏。

主要原因

1. 換熱管損壞

• 固定管板式結構中，油與水溫差過大（如 ΔT＞50℃），管束與殼體膨脹量不一致，導致管板與管子連接處拉脫或管體開裂。

• 冷卻水入口未加裝防沖擋板，高速水流直接沖擊管束，導致管端磨損減薄（尤其 U 形管彎管處）；

• 油中攜帶金屬顆粒（如軸承磨損碎屑），長期沖刷管外壁形成溝槽。

• 水側：冷卻水中氯離子（Cl?）超標，導致不銹鋼管發生點蝕或應力腐蝕（如 304 不銹鋼在 Cl?＞25ppm 時易腐蝕）；

• 油側：酸性油（氧化變質后酸值升高）腐蝕銅管或鋼管內壁。

• 腐蝕穿孔：

• 沖刷磨損：

• 熱應力破裂：

2. 密封失效

• 管板與換熱管脹接或焊接處松動（如脹接應力松弛、焊接裂紋）；

• 殼體法蘭、管箱法蘭墊片老化（如橡膠墊片高溫碳化），或螺栓緊固力不均勻。

處理方法

• 堵漏或換管：

• 單根管子泄漏時，可用金屬堵頭（脹接或焊接）封堵管口，但堵管數量不宜超過總管數的 10%，否則需整體更換管束；

• 大面積腐蝕或磨損時，需更換管束（如選用耐蝕的鈦管、雙相不銹鋼管）。

• 修復密封：

• 重新脹接或補焊泄漏的管頭，必要時采用強度焊 + 貼脹工藝；

• 更換耐油、耐高溫墊片（如金屬纏繞墊），對稱均勻緊固法蘭螺栓。

• 結構改進：

• 對固定管板式，增設膨脹節緩解熱應力；對浮頭式，檢查浮頭蓋密封面是否磨損。

三、壓力降異常

故障現象

• 油側或水側壓降（ΔP）突然增大，超過設計值（如 ΔP＞0.15MPa）；

• 泵出口壓力升高，系統流量下降，可能伴隨異常振動或噪音。

主要原因

1. 管路堵塞

• 換熱管內被垢層、雜物（如焊渣、纖維）堵塞，尤其是多管程結構中某一程堵塞，導致局部流速激增、壓降驟升。

2. 折流板變形或移位

• 長期振動導致折流板螺栓松動、脫落，或折流板厚度不足被油流沖彎，改變流道截面積，增加流動阻力。

3. 介質黏度異常

• 油溫過低（如啟動時）導致油黏度急劇升高，殼程流動阻力增大；

• 冷卻水中混入油污形成乳濁液，管程黏度增加、流動性變差。

處理方法

• 疏通管路：拆開管箱，用通球法（直徑略小于管徑的橡膠球）清理堵塞的管程；殼程可通過反沖法（從出口通入高壓油或水）清除雜物。

• 加固折流板：更換加厚折流板，或增加折流板數量（縮短間距），減少振動變形風險。

• 預熱或過濾介質：啟動前預熱潤滑油至適宜溫度（如 40℃以上），冷卻水管路加裝過濾器（精度≤50μm）攔截雜質。

四、振動與噪音

故障現象

• 殼體或管路發出異常振動（頻率與流體流速相關），伴隨 “嗡嗡” 或 “咔嗒” 聲；

• 長期振動可能導致管束斷裂、法蘭松動或殼體疲勞裂紋。

主要原因

1. 流體誘導振動

• 殼程油速或管程水速接近臨界流速，引發卡門渦街（Vortex Shedding），導致管束橫向振動；

• 折流板間距過大（如超過管徑 12 倍），管束 unsupported span 過長，固有頻率與流體激勵頻率共振。

2. 機械安裝問題

• 管束與殼體不同心，部分區域間隙過大，油流通過時產生湍流脈動；

• 管路支架松動或剛度不足，無法抑制流體脈動引發的振動。

處理方法

• 調整流速：通過閥門調節流量，使油速 / 水速遠離臨界流速（經驗公式：臨界流速 u_c≈St?d?f，其中 St 為斯特勞哈爾數，d 為管徑，f 為固有頻率）。

• 優化折流板：

• 減小折流板間距，增加管束支撐點，提高固有頻率；

• 采用消振桿或阻尼桿（插入管束之間的金屬桿），吸收振動能量。

• 加固管路：增設剛性支架，縮短管路懸臂長度，避免共振。

五、其他典型故障

預防措施與維護建議

1. 定期監測與記錄：

• 每日記錄油溫和冷卻水溫、進出口壓力、流量等參數，建立趨勢分析表，及時發現異常波動。

2. 制定清洗周期：

• 對易結垢的冷卻水系統，每 3~6 個月化學清洗一次；對潤滑油系統，結合大修周期（如每年一次）進行油側清洗。

3. 介質品質控制：

• 冷卻水控制 Cl?＜50ppm、pH=6.5~8.5，定期投加緩蝕阻垢劑；潤滑油定期過濾（精度≤10μm），監測酸值、黏度等指標。

4. 備用設備輪換：

• 對雙臺并聯的油冷器，定期切換運行，避免單臺長期負荷運行導致部件老化不均。