【文章內容簡介】 傳感信號管和調節(jié)器兩部分組成，見圖24, 圖中，1為信號管，2為入口節(jié)流閥，3為調節(jié)閥，4為旁路閥種裝置摒棄了目前一般液位控制系統(tǒng)采用的機械式和電氣式元件，它依據(jù)氣體動力學原理，利用汽液兩相變化的自調節(jié)特性，達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)簡單，無活動機構原件，無電氣控制元件，自調節(jié)能力強，調節(jié)部件耐沖蝕力強，體積小，一般不需要維護等優(yōu)點。圖24 傳感信號管和調節(jié)器（2）工作原理。該裝置是由漸縮和漸擴兩個噴咀組成，中間部分是環(huán)形空隙，信號管提供的調節(jié)汽就由此進入和加熱器內凝結的出口疏水在這里混合后排出，當液位下降，疏水量減小， 則信號管內有關通道面積發(fā)生變化, 使進入調節(jié)閥的汽量增加, 排擠疏水的流動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，則通過信號管的調節(jié)流量減小，疏水經(jīng)過調節(jié)閥的流動能力增加，以達到控制水位，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計 U型管設計（1）高加換熱管國內、外大容量火電機組加熱器管束通常采用SA556GRC2碳鋼管材，也有個別電站采用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)境對管束的沖蝕與損害，確保設備40年服役期間的安全運行。鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼管的強度高，導致性能好，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； ——直管段的計算壁厚，mm。圖27 換熱管標準排列形式（2）換熱管排列形式換熱管標準排列形式見圖27。 （3）換熱管中心距，常用的換熱管中心距見表23。，對應的中心距為22mm，考慮在管板上均勻布管，取21mm。表23 常用換熱管中心距 拉桿定距管設計① 拉桿結構a. 常用拉桿結構有：拉桿定距管結構，用于換熱管外徑的管束，如圖28。拉桿與折流板點焊，用于換熱管外徑的管束，如圖29[13]。圖28 拉桿定距管結構圖29 拉桿折流板點焊結構由于換熱管，所以兩種拉桿結構都可以采用，在殼程盡量減少焊接連接，應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構。b. 拉桿直徑和尺寸根據(jù)換熱管外徑，選取拉桿直徑，其結構連接尺寸見裝備圖。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構。 折流板和支撐板設計 折流板設計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]。設計采用弓形折流板，其結構簡單，性能優(yōu)良，弓形折流板切去弓形高度為殼體內直徑的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流體壓降明顯減?。籦） 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振動引起的失效。折流板一般應按照等間距布置，管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進、出口接管。在寧德核電高加的疏冷段，殼程為單相清潔流體，折流板缺口應水平上下布置因液體中含有少量空氣等不凝性氣體，應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力，采用折流板頂端與疏冷段頂板留出28mm間隔的設計結構，如圖211所示。(1) 折流板結構設計設計主要尺寸如下：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壁的距離，應不小于接管外徑的1/4。b． 防沖擋板的直徑或邊長，應大于接管外徑50mm。示意圖見圖212。 管板的設計 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構；c型管板與殼程圓筒連為整體，其延長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)島高壓加熱器設計使用壽命40年，設計要求嚴格，實際情況使得應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,其物理和化學性能要比火電嚴格。核電選材還有一個特點需關注，對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，保證核電設備的安全使用年限。管板結構復雜，管板上壓力載荷主要為三種情況：管程壓力單獨作用；殼程壓力單獨作用；管程壓力和殼程壓力同時作用，這些作用力為一次應力。由殼體和管子的溫度膨脹差在管板中引起的應力為二次應力。以GB151常規(guī)設計方法計算管板。計算過程如表25所示。表25 管板應力分析計算過程序號項目符號計算公式計算結果1管板壁厚計算—按按公式計算型連接方式a未被換熱管支撐的面積沿隔板槽一側的排管根數(shù)取定51換熱管中心距取定21隔板槽兩側相鄰管中心距取定100管板布管區(qū)面積2382114Ｕ形管根數(shù)取定3004管板布管區(qū)當量直徑布管區(qū)當量直徑比值管板內直徑取定b假設管板厚度取定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　　定管板邊緣旋轉剛度參數(shù)殼程圓筒與凸緣的旋轉剛度參數(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管殼程壓力同時作用時管板設計壓力管程設計壓力已知殼程設計壓力已知管板強度削弱系數(shù)取定管板中心處布管區(qū)周邊處邊緣處設計溫度下管板材料的許用應力查177計算結果應滿足滿足2僅管程壓管板設計壓力管板強度削弱系數(shù)取定管板中心處布管區(qū)周邊處邊緣處設計溫度下管板材料的許用應力查177計算結果應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和疲勞載荷、管板水側堆焊不銹鋼，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, 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，以防因脹接產生過