一、概述
随着我国石油、化工、冶金、纺织、电力工业的发展，大型冷却循环水系统的使用越来越广泛，由此引起循环水在系统中的腐蚀、结垢的矛盾越来越突出。为保证大型循环冷却水系统的正常运转和连续生产，必须有效地对循环系统的结垢、腐蚀等情况进行监测，从而评定出最佳的水处理方案。由于大规模冷却循环水的水质稳定剂配方的好坏直接影响到换热器的换热效率及管道的腐蚀状况、维修周期、能源消耗等诸多方面，因此使用监测换热器就具有特别重要的意义。它不仅可以直观地反应出现场的水质实际情况，而且可以对现场水质稳定剂的配方筛选进行指导。
由我公司研制并生产的QYH-125型、QYH-125Z型等系列监测换热器，经过几年的厂家使用得到证明，是一种较理想的水质监测设备。它能在大型冷却水系统不停工的情况下，利用冷却水旁路，对其传热面上的腐蚀、结垢、蒸汽温度、循环水进水温度、循环水出水温度等参数进行有效监测。其测试效果对于冷却水化学处理方案的确认和调整以及药剂效果的评定是可靠而有效的。由于监测换热器装置是模拟生产装置换热器的工况条件设计的，因此它具有较好的相关性。同时它还具有结构简单、规格较小、独家设计试管方便拆卸的特点，被广泛运用于循环冷却水化学处理的现场监测。
监测换热器直接对现场水质的监测可以：
（1）对循环水现场管理做到有据可依，有据可查。
（2）为实验人员配置符合实际的水质稳定剂提供可靠依据。
（3）迅速发现现场的异常，为及时处理赢得时间。
QYH-125型系列监测换热器由于安装使用方便、性能稳定可靠，数据准确，可对循环冷却水化学处理工艺进行准确评价和监测，对冷却水系统腐蚀、结垢等进行综合评估，受到众多客户的好评。
二、设备用途
本设备用于循环水系统的腐蚀、结垢等状况的监测。
三、技术条件
●设备使用条件：-10℃~50℃；
●空气相对湿度：＜85%；
●日操作时数24小时，年操作时数大于8000小时；
●一般工作状态下，循环水流量≤3000L/h； 蒸汽消耗量：≤35Kg/h
四、技术指标
（一）、热源蒸汽：
厂供蒸汽压力：0.2~1.3Mpa
蒸汽温度（进壳侧）：100±3℃
蒸汽压力：<0.11Mpa
换热面积：0.055m2/根
蒸汽进口管径：DN20法兰
（二）、循环水：
进水温度：现场循环水温度(32±3℃)
水流量：1.908±0.05m3/h
水流速：1.0±0.01m/s
换热器进、出口温差：不大于12℃
进水口管径：DN25 法兰
出水口管径：DN25 法兰
排空口管径：DN15
（三）、监测换热管：
材质：碳钢 、铜、不锈钢（用户也可选其它材质）
尺寸：φ19×2×1250 （mm）
（四）、挂片：
材质：碳钢 、铜、不锈钢或其它材质
尺寸：（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型）由用户决定
五、主要监测参数：
● 循环水进口温度
● 循环水出口温度
● 蒸气温度
● 循环水流量
● 蒸气压力
六、工作原理和测试装置
（一）、工作原理
监测换热器安装在冷却循环水旁路上进行测试，用低压饱和蒸汽作介质。冷却介质的流量、温度、压力都可以测试，根据获取的参数计算出冷却水的污垢热阻。
由于换热器本身是可拆卸的，旁路安装方法又便于把试验系统从运行着的冷却水系统中隔离出来，因试验周期可以根据试验要求而灵活决定。
取出的试管根据观察和称重测取腐蚀、结垢和积污数据。此外，还可以在监测换热器的进、出水口放挂片和安装电极探头，以测试冷却水的腐蚀情况。
（二）、测试装置
1、结构设计为列管式正三角形排列，管心距31mm。
2、换热管管径采用φ19×2mm的无缝钢管，有效长度为1177毫米，外壁采用抛光镀铬（厚度50微米）处理，以消除壳侧流体腐蚀的影响；每根试管的有效传热面积为0.055平方米，流经每根试管的冷却水流量为636升/小时（试管内水的流速为1.0米/秒）。材质采用碳钢，也可采用其它材质（如不锈钢、铜）。
3、热介质为低压蒸汽。现场蒸汽经过减压后进入饱和器进行稳压，使监测换热器能得到一定压力的平稳蒸汽，从而消除由于现场蒸汽不平稳而造成测试数据无规律的状况。
4、通过对监测换热器有关部件的观测、对挂片的分析化验，经简单计算能较准确地得出循环冷却水的腐蚀率、污垢热阻等数据。
七、操作条件
操作条件见表
流 程 | 介 质 | 操 作 压 力 | 温度℃ | 流量 | 流速 | 有效换热长度 | 换热面积 |
Pa | Kg/cm | 进口 | 出口 | L/h | m/s |
壳程 | 饱和蒸气 | 1.2×10 | 1.2 | 104.5 | 100 | 35 | -- | 1177 m m | 0.055 m/根 |
管程 | 冷却水 | （2.9×3.9）×10 | 3.0-4.0 | 332 | 442 | 11908 | 11.0 |
根据试验目的的需要，也可以对操作条件做适当的调整。
八、测试步骤
1、试管的准备
（1）、《按冷却水分析和试验方法》书中“试件的制备、处理和评价方法”及本说明书的有关规定和要求准备好试验用管。
（2）、将已编号和处理好的试管用5000克精密天平称重（准确到0.02克），并做好记录。
2、监测换热器的组装。
（1）、将换热器各部件（试管除外）清洗干净。
(2)、可借助辅助棒小心地将各试管安装在管板上，两端套上“0”型密封圈，放上垫片，旋紧螺栓使壳体与进出口水路紧密连接。
（3）、装好压力表、温度计等附件。
（4）、如同时做挂片和QYFS-I型腐蚀速率测试仪，应按相应方法进行安装。
3、试验旁路的启用
（1）、冷却水系统和热介质系统应处于正常运行状态。
（2）、打开旁路排污阀，排除积水后关闭。
（3）、打开旁路供水阀，观察流量计，调整到所需流量。
（4）、开启热介质进出阀门，调节到所需压力后流量。
（5）、各项参数调整到规定指标，并稳定运行后记录所有测试点的温度、压力和流量等原始数据。
4、正常试验
（1）、换热器启动后第一、第二天应注意调整各项操作参数，每隔4小时记录一次温度、压力、流量数据。运行平稳后，每天检查和记录次数可减少到2-3次。
（2）、试验过程中，冷却水不允许中断。
（3）、如果运行中需要清洗流量计，可将冷却水切换到换热器备用的流量计上继续运行。
5、停止试验程序
（1）、记录完最后一次原始数据后，关闭热介质进入换热器的阀门。
（2）、约30分钟后关闭换热器与冷却水系统之间的进、出口阀门。
（3）、放净换热器中的积水。
（4）、拆下换热器上各种易损件和仪表，并洗净备用。
（5）、如有挂片应按相应方法取下和处理。
（6）、取出试管，观察、记录外貌。
（7）、擦净试管外壁后，干燥、称重和记录。取污垢样品供进一步分析。然后按《冷却水分析和试验方法》书中“试件的制备、处理和评价方法”清洗内壁干燥、称重和记录。
（8）、做进一步剖视检查。
九、评价方法
1、试验连续运行时间至少30天，中途故障停运或条件变化应在报告中说明。
2、传热面的腐蚀测试
（1）、传热面的平均腐蚀速度可按下式计算：
F= C (W-W) / AT p
式中：C—计算常数：F为mdd时，C=2.4×10
F为mm/y时，C=8.76×10
(W-W)—试管的腐蚀失重（克/根）
A—试管试验前的内表面积（厘米/根）(A=550厘米/根）
T—试验时间（小时）
p—试管材料的密度（碳钢为7850千克/米）
（2）、剖开试管观察腐蚀情况，如有明显点蚀，应按《冷却水分析和试验方法》书中“试件的制备、处理和评价方法”做进一步点蚀深度的测量。
（3）、QYFS－I型智能腐蚀在线测试仪是一个性能先进、操作方便的测量仪表，其结果被保存，掉电时不丢失，可与计算机进行实时通信，在计算机上生成表格和曲线，结果直观。QYFS－I型智能腐蚀测试仪应用线性极化法达到快速测量材料腐蚀的目的。用本仪表不但能测量腐蚀速率、点蚀率，而且仪表还能观察腐蚀的变化过程和趋势。
3、污垢热阻和粘附速率的测试
试验中，随着试管水侧污垢的沉积，换热效率逐渐降低，反映在进口水温差减小，若控制进口水温恒定，流量恒定，蒸汽温度恒定，则可用下式计算瞬时污垢热阻：
（1）、清洁管热阻的计算
R0 =[(D*L)/(2G*Cp)]*[(2T - t'出- t'入)/（t'出- t'入）]*3600
式中: R0—清洁管热阻: ㎡.k/w
t'出、t'入—清洁管时循环水出口、入口温度:℃
G—循环水流量：Kg/h（千克/小时）
D—换热管内径：m（米）
L—换热管有效长度：m（米）
Cp—循环水定压比热：4186.8焦/Kg.℃
T－蒸汽温度：℃
例如，换热管内径为0.0075m，换热管有效长度1.177m，循环水定压比热：4186.8焦/Kg.℃，循环水流量1908 Kg/h，t'出为42℃，t'入为32℃，蒸汽温度为100℃，则代入公式1可得：R0=0.000024948㎡.k/w=2.4948×10-4㎡.k/w
（2）、污垢热阻的计算
Rf =[(D*L)/(2G*Cp)]*[(2T - t出- t入)/（t出- t入）]*3600
式中: Rf—瞬时热阻（总热阻）: ㎡.k/w
t出、t入—瞬时时循环水出口、入口温度:℃
G—循环水流量：Kg/h（千克/小时）
D—换热管内径：m（米）
L—换热管有效长度：m（米）
Cp—循环水定压比热：4186.8焦/Kg.℃
T－蒸汽温度：℃
（3）、瞬时污垢热阻的计算
R=Rf- R0
R—瞬时污垢热阻: ㎡.k/w
（4）、污垢沉降（粘附）速率的计算
污垢沉降速率=（污垢热阻值×污垢热导率×污垢密度）/ 时间
单位：污垢热阻值———㎡.k/w
污垢热导率———w/m.k
污 垢 密度———kg/m3
时 间———d(天数)
污垢沉降速率—— kg/m2.d
注：⑴污垢沉降速率的最终显示值以mg/cm2.d为单位，转换关系式为：1 kg/m2.d=1×102mg/cm2.d 。
⑵污垢热导率、污垢密度可由用户输入，若用户没有输入，则为它们的默认值。
⑶默认值以钙、镁的碳酸盐垢计：污垢热导率 ： 0.62 w/m.k
污垢密度 ： 1.30×10зkg/m3
（5）、QYWG-Ⅱ型污垢热阻在线测试仪成功地解决了长期以来普通监测换热器难以准确测量污垢热阻值和不能直接观察污垢热阻变化的全过程这一疑难问题。最新推出的该型测试仪，采用仪表式结构，体积小巧，功能更强大，可同时测量污垢热阻和污垢沉降速率。
十、换热器流程
1、进入监测换热器的冷却水，由经过冷却塔冷却后的循环水总管供给；出口的冷却水可返回循环系统，也可作为污水排入下水道。
2、监测换热器的热流体，采用低压蒸汽，减压后进入监测换热器。
3、监测换热器的配管，因各厂现场条件不尽相同，不作统一设计，可由各单位因地制宜决定。
4、监测换热器系统尽可能布置在冷却塔或泵房、加药间附近，以缩短管线，并可使冷却水返回冷却塔塔池。
5、流程图（见图一）
图一 流程图
十一、设计依据
设计制造遵循的规范、标准及规定：
《工业循环冷却水处理设计规范》，标准号：GB50050-95；
《中石化冷却水分析和试验方法》，标准号：HG/T2160-91;
《高邮市秦邮仪器化工有限公司企业标准》，标准号：Q/321084 GAF02-2002执行。
《钢制压力容器》，标准号：GB150-1998
《钢制压力容器焊接规程》，标准号：JB/T4709-2000
《压力容器无损检测》，标准号：JB4730-1994
《钢制管法兰、垫片、紧固件》，标准号：HG20592~20635-1997
十二、安装注意事项
（一）、安装场地场面平整、墙面整洁，光线充足，地面留一道明水沟。
（二）、水路安装
由供方人员负责现场指导安装和调试，需方配合，现场应提供水压稳定的水源。
（三）、电气安装
由供方人员负责现场安装和调试，现场应备有220V的电源，并可提供良好的可接地端子。
十三、常见故障及排除方法
故 障 现 象 | 排 除 方 法 |
蒸汽温度达不到要求 | 蒸汽压力小，检查供汽管道是否畅通，疏水器是否堵塞。 |
流量达不到要求 | 检查供水压力及供水管道，过滤器是否堵塞。 |
流量计堵塞 | 清洗流量计 |
进出口水温温差达不到要求 | 1、检查流量 2、检查疏水器是否正常工作 3、试验初换热器主体内是否排空 |
十四、售后服务承诺
产品三包期一年，产品在使用中出现问题时，厂方在接到使用单位报修电话后本省内48小时、省外72小时必须派维修人员到达现场、解决问题。本公司负责产品的终身维修。
高邮市秦邮仪器化工有限公司
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