【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳感信號(hào)管和調(diào)節(jié)器兩部分組成，見圖24, 圖中，1為信號(hào)管，2為入口節(jié)流閥，3為調(diào)節(jié)閥，4為旁路閥種裝置摒棄了目前一般液位控制系統(tǒng)采用的機(jī)械式和電氣式元件，它依據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)原理，利用汽液兩相變化的自調(diào)節(jié)特性，達(dá)到控制加熱器疏水的流量，從而保持水位穩(wěn)定，具有原理新、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，無活動(dòng)機(jī)構(gòu)原件，無電氣控制元件，自調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，調(diào)節(jié)部件耐沖蝕力強(qiáng)，體積小，一般不需要維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。圖24 傳感信號(hào)管和調(diào)節(jié)器（2）工作原理。該裝置是由漸縮和漸擴(kuò)兩個(gè)噴咀組成，中間部分是環(huán)形空隙，信號(hào)管提供的調(diào)節(jié)汽就由此進(jìn)入和加熱器內(nèi)凝結(jié)的出口疏水在這里混合后排出，當(dāng)液位下降，疏水量減小， 則信號(hào)管內(nèi)有關(guān)通道面積發(fā)生變化, 使進(jìn)入調(diào)節(jié)閥的汽量增加, 排擠疏水的流動(dòng)使疏水流通能力下降, 保證液位穩(wěn)定在一定的正常水位位置，反之，疏水量增加時(shí)，則通過信號(hào)管的調(diào)節(jié)流量減小，疏水經(jīng)過調(diào)節(jié)閥的流動(dòng)能力增加，以達(dá)到控制水位，滿足工況變化的要求，原理示意如圖25[2]。圖25 汽液兩相流控制裝置原理圖 U型管及拉桿定距管設(shè)計(jì) U型管設(shè)計(jì)（1）高加換熱管國(guó)內(nèi)、外大容量火電機(jī)組加熱器管束通常采用SA556GRC2碳鋼管材，也有個(gè)別電站采用TP304奧氏體不銹鋼管束，相比核電站采用的TP304L與TP439鐵素體不銹鋼，由于材料中加熱鉻、鎳元素從而提升了材料的抗腐蝕性與沖蝕性能。寧德核電高加采用SA803TP439以防止?jié)裾羝h(huán)境對(duì)管束的沖蝕與損害，確保設(shè)備40年服役期間的安全運(yùn)行。鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼管的強(qiáng)度高，導(dǎo)致性能好，抗汽蝕和焊接性能優(yōu)良，并且由于含鎳元素少，比TP304L奧氏體不銹鋼的成本低。換熱管的長(zhǎng)度推薦采用：,,,。根據(jù)工藝要求。U型管彎管段的彎曲半徑圖26 U型管彎曲半徑大小示意圖U型管彎管段的彎曲半徑R應(yīng)不小于兩倍的換熱管外徑，常用換熱管的最小彎曲半徑可按表22選。表22 換熱管外徑與彎曲半徑對(duì)照表換熱管外徑1012141619202225303235384550555720243032404045506065707690100110115 U型管彎管段彎曲前的最小壁厚按下式計(jì)算：式中：——換熱管外徑，mm；取16 ——彎管段的彎曲半徑，mm； ——彎曲前換熱管的最小厚度，mm； ——直管段的計(jì)算壁厚，mm。圖27 換熱管標(biāo)準(zhǔn)排列形式（2）換熱管排列形式換熱管標(biāo)準(zhǔn)排列形式見圖27。 （3）換熱管中心距，常用的換熱管中心距見表23。，對(duì)應(yīng)的中心距為22mm，考慮在管板上均勻布管，取21mm。表23 常用換熱管中心距 拉桿定距管設(shè)計(jì)① 拉桿結(jié)構(gòu)a. 常用拉桿結(jié)構(gòu)有：拉桿定距管結(jié)構(gòu)，用于換熱管外徑的管束，如圖28。拉桿與折流板點(diǎn)焊，用于換熱管外徑的管束，如圖29[13]。圖28 拉桿定距管結(jié)構(gòu)圖29 拉桿折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)由于換熱管，所以兩種拉桿結(jié)構(gòu)都可以采用，在殼程盡量減少焊接連接，應(yīng)多可拆裝連接可以方便維修，避免焊縫受到高速汽液沖蝕損壞，故采用拉桿定距管結(jié)構(gòu)。b. 拉桿直徑和尺寸根據(jù)換熱管外徑，選取拉桿直徑，其結(jié)構(gòu)連接尺寸見裝備圖。② 拉桿數(shù)量根據(jù)換熱器直徑和換熱管外徑，選取拉桿數(shù)量為26。③ 定距管采用與換熱管相同的管子結(jié)構(gòu)。 折流板和支撐板設(shè)計(jì) 折流板設(shè)計(jì)安裝折流板是為了加大殼程流體的湍流速度，使湍流程度加劇，提高殼程流體的對(duì)流傳熱系數(shù)，還能器到支撐管束的作用，工程師可通過改變折流板的間距來改變殼程速度, 從而改變, 傳熱系數(shù)及壓降。常用的折流板弓形（或稱圓缺形）和圓盤—圓環(huán)形兩種，弓形折流板有單弓、雙弓形和三弓形三種，如圖210[13]。設(shè)計(jì)采用弓形折流板，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良，弓形折流板切去弓形高度為殼體內(nèi)直徑的10%~40%，通常取20%。寧德核電高壓加熱器采用雙弓形折流板，其優(yōu)點(diǎn)是：a) 在折流板間距和缺口相同的情況下，雙弓形折流板比單弓形折流板對(duì)流體壓降明顯減小；b） 允許折流板間距減小，提高管子固有頻率，更好的防止因流體誘導(dǎo)振動(dòng)引起的失效。折流板一般應(yīng)按照等間距布置，管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)、出口接管。在寧德核電高加的疏冷段，殼程為單相清潔流體，折流板缺口應(yīng)水平上下布置因液體中含有少量空氣等不凝性氣體，應(yīng)在缺口朝下折流板最高處開通氣孔，但為了更好的排氣以及緩沖熱應(yīng)力，采用折流板頂端與疏冷段頂板留出28mm間隔的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，如圖211所示。(1) 折流板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要尺寸如下：折流板與殼體之間的間隙：折流板名義外直徑： 切去弓形高度： (2) 折流板間距① 折流板最小間距取殼體內(nèi)徑的1/5或中的較大者。＞，圓整后取最小間距為② 折流板最大無支撐間距換熱管無支撐跨距為。(3) 折流板厚度查得折流板最小厚度為，取厚度為。(4) 支持板管孔直徑：(5) 折流板數(shù)量 取整得防沖擋板a． 擋板外表面到圓筒內(nèi)壁的距離，應(yīng)不小于接管外徑的1/4。b． 防沖擋板的直徑或邊長(zhǎng)，應(yīng)大于接管外徑50mm。示意圖見圖212。 管板的設(shè)計(jì) 管板與殼程圓筒、管箱連接方式選型 本高加管板與殼程圓筒、管箱的連接方式為GB1511999《管殼式換熱器》管板計(jì)算一節(jié)中的b型連接方式，如圖213。圖213 管板與殼程圓筒、管箱連接方式6種連接方式適用情況如表24所示。表24 管板與殼程圓筒、管箱連接方式a型管板通過墊片與殼體法蘭和管箱法蘭連接；b型管板直接與殼程圓筒和管箱圓筒形成整體結(jié)構(gòu)；c型管板與殼程圓筒連為整體，其延長(zhǎng)部分形成凸緣被夾持在活套環(huán)與管箱法蘭之間；d型管板與管程圓筒連為整體，其延長(zhǎng)部分形成凸緣被夾持在活套環(huán)與殼體法蘭之間；e型管板與殼程圓筒連為整體，其延長(zhǎng)部分兼作法蘭，與管箱用螺柱、墊片連接f型管板與管箱圓筒連為整體，其延長(zhǎng)部分兼作法蘭，與殼體法蘭用螺柱、墊片連接；核電常規(guī)島高壓加熱器設(shè)計(jì)使用壽命40年，設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格，實(shí)際情況使得應(yīng)盡量避免打開筒體檢修，采用整體連接形式更加安全，選b型連接方式。管板的布管方式為如圖214的三角形排列。圖214 核電高加管板布管方式管板材料選擇性能考慮，寧德核電高加管板材料采用低合金鍛鋼20MnMoⅣ,其物理和化學(xué)性能要比火電嚴(yán)格。核電選材還有一個(gè)特點(diǎn)需關(guān)注，對(duì)于受侵蝕與沖蝕的管道材料要求其耐抗氧化性和耐沖蝕性好，從而減輕流體沖蝕影響，保證核電設(shè)備的安全使用年限。管板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管板上壓力載荷主要為三種情況：管程壓力單獨(dú)作用；殼程壓力單獨(dú)作用；管程壓力和殼程壓力同時(shí)作用，這些作用力為一次應(yīng)力。由殼體和管子的溫度膨脹差在管板中引起的應(yīng)力為二次應(yīng)力。以GB151常規(guī)設(shè)計(jì)方法計(jì)算管板。計(jì)算過程如表25所示。表25 管板應(yīng)力分析計(jì)算過程序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1管板壁厚計(jì)算—按按公式計(jì)算型連接方式a未被換熱管支撐的面積沿隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)取定51換熱管中心距取定21隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距取定100管板布管區(qū)面積2382114Ｕ形管根數(shù)取定3004管板布管區(qū)當(dāng)量直徑布管區(qū)當(dāng)量直徑比值管板內(nèi)直徑取定b假設(shè)管板厚度取定420c管板開孔前抗彎剛度+12管板材料的彈性模量查GB150197000管板材料取　　定20MnMoⅣ管板材料泊松比取　　定管板邊緣旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)殼程圓筒與凸緣的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)系數(shù)和′查GB151圖26殼程圓筒厚度取定32殼程圓筒直徑取定2164殼程圓筒材料彈性模量查ASMEⅡD篇197000殼程圓筒材料取定SA516GR70管程圓筒與凸緣的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)系數(shù)和，查GB151圖26管程圓筒厚度取定75管程圓筒直徑取定1000管程圓筒材料彈性模量查ASMEⅡD篇197000管程圓筒材料取定SA516GR70旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)d按和查圖按和查圖按和查圖e管殼程壓力同時(shí)作用時(shí)管板設(shè)計(jì)壓力管程設(shè)計(jì)壓力已知?dú)こ淘O(shè)計(jì)壓力已知管板強(qiáng)度削弱系數(shù)取定管板中心處布管區(qū)周邊處邊緣處設(shè)計(jì)溫度下管板材料的許用應(yīng)力查177計(jì)算結(jié)果應(yīng)滿足滿足2僅管程壓管板設(shè)計(jì)壓力管板強(qiáng)度削弱系數(shù)取定管板中心處布管區(qū)周邊處邊緣處設(shè)計(jì)溫度下管板材料的許用應(yīng)力查177計(jì)算結(jié)果應(yīng)滿足滿足核電高壓加熱器要求具有較高的密封性、管板有換熱管連接處承受一定的振動(dòng)和疲勞載荷、管板水側(cè)堆焊不銹鋼，這些特性決定了采用脹焊并用是最佳的連接方式。用先脹后焊連接時(shí), 脹接的目的主要在于消除管與管孔之間的縫隙，以避免發(fā)生縫隙腐蝕。所以，脹接時(shí)只要保證管子剛與管板貼上即可，因而，脹管率要控制在較小的范圍之內(nèi)，以防因脹接產(chǎn)生過