Technologie

Stosowanie nieoryginalnych płyt w wymiennikach ciepła Alfa Laval i ich wpływ na sprawność wymiany ciepła

W procesach technologicznych wytwarzania energii w elektrowniach i elektrociepłowniach konieczne jest stosowanie różnego rodzaju wymienników ciepła. Zainstalowane zarówno do prostych procesów schładzania i podgrzewania, czy bardziej złożonych procesów skraplania, stanowią wyjątkowo ważną grupę urządzeń. Wprowadzenie na rynek płytowych wymienników ciepła z ich kompaktową budową i wysoką sprawnością działania oraz dostosowanie ich do pracy w bardzo wymagających warunkach, umożliwiło zwiększenie efektywności procesów wymiany ciepła i znaczne obniżenie kosztów prowadzonej działalności.

Wymienniki ciepła, jak wszystkie eksploatowane urządzenia, z czasem podlegają procesowi zużycia i zanieczyszczenia. Objęcie ich właściwym programem serwisowym pomaga utrzymać ich w dobrym stanie technicznym i uzyskać optymalną wymianę ciepła przez cały czas eksploatacji. Regeneracja wymienników ciepła Alfa Laval przy użyciu części zamiennych innych producentów niż Alfa Laval stawia pod znakiem zapytania bezpieczeństwo pracowników, środowiska i parku maszynowego.

Każdy producent płytowych wymienników ciepła ma własną technologię projektowania oraz produkcji płyt. Nieoryginalna płyta do wymienników ciepła Alfa Laval o grubości 0,6 mm może wyglądać tak samo jak płyta o grubości 0,6 mm wyprodukowana przez Alfa Laval, lecz czy będzie spełniać założone parametry producenta wymienników zarówno pod względem jakości wykonania jak i efektywności działania. Wykorzystanie płyt innych producentów prowadzi do zmniejszenia wydajności płytowych wymienników ciepła Alfa Laval i generuje nowe koszty.

Co się stanie, jeśli oryginalna płyta o grubości 0,6 mm w płytowym wymienniku ciepła Alfa Laval zostanie zastąpiona płytą od innego producenta?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, Alfa Laval zleciła przeprowadzenie analizy płyt od trzech różnych dostawców części zamiennych, w aspekcie ich montażu w płytowych wymiennikach ciepła Alfa Laval. Analiza płyt została przeprowadzone przez akredytowane laboratorium (SWEDAC) i polegała na badaniu wizualnym, ocenie mikroskopowej, dokumentacji fotograficznej i pomiarze głębokości tłoczenia (patrz tabela 1).

Tabela 1. Głębokość tłoczenia (mm) w różnych punktach płyty

*GG = wymiar z rowkiem uszczelki.

  A B C D E F GG*
Alfa Laval 3.85 3.85 2.98 3.98 4.06 4.05 6.7
Inny dostawca 3.74 3.86 2.85 3.73 3.62 3.61 5.1

Ogólny wniosek jest taki, że płyty innych producentów były wykonane z mniejszą dokładnością i precyzją. Płyty zazwyczaj nie spełniały standardów jakościowych Alfa Laval a rozbieżności zostały zidentyfikowane w ośmiu głównych obszarach:

  • Wytłoczenie płyt
  • Obszar dystrybucji
  • Głębokość tłoczenia
  • Otwory
  • Prowadnice narożne
  • Rowek uszczelki
  • Mocowanie uszczelki
  • Odległość między płytami na belce prowadzącej

Wytłoczenie płyt (porównanie patrz zdj. 1)

Wytłoczenie płyt jest kluczową kwestią dla zapewnienia równomiernej dystrybucji mediów i efektywnej wymiany ciepła. Wytłoczenia płyt Alfa Laval optymalizują funkcje płyty.

Obszar dystrybucji mediów (porównanie patrz zdj. 2)

Zlokalizowany w górnej i dolnej części płyty odpowiada za równomierne rozprowadzenie medium na całej szerokości płyty oraz wzmacnia mechanicznie płytę i umożliwia stosowanie wyższego ciśnienia. Zoptymalizowana konstrukcja obszaru dystrybucji medium oznacza optymalną efektywność wymiany ciepła i dystrybucję mediów, wyższe ciśnienia obliczeniowe, większą turbulencję przepływu oraz ograniczenie do minimum gromadzenia się zanieczyszczeń.

Głębokość tłoczenia

Aby zapewnić efektywną wymianę ciepła, płyta musi być równomiernie wytłoczona i umożliwiać równomierne rozprowadzenie mediów zarówno grzewczych jak i chłodzących. Równomierne tłoczenie pozwala również uzyskać jednolitość punktów styku metal – metal. Prasy hydrauliczne do wytłaczania płyt Alfa Laval są dokładnie zwymiarowane. W połączeniu z najwyższej jakości techniką wytłaczania zapewniają wysoką jakość wykończenia powierzchni. Głębokość tłoczenia płyt Alfa Laval optymalizuje funkcje płyt.

Króćce wlotowe

Wloty na płytach Alfa Laval zaprojektowane są dla niskiego spadku ciśnienia i mniejszych prędkości przepływu, w celu ochrony przed erozją. Wytłoczenia płyt, uszczelki oraz króćce wlotowe umożliwiają bezpośredni przepływ mediów przez płytę i zapobiegają mieszaniu się mediów.

Prowadnice narożne

Płyty Alfa Laval mają mocne, wyraźnie ukształtowane narożne części, które umożliwiają bezpieczne mocowanie i wyrównanie płyt w pakiecie. Zwiększa to wytrzymałość mechaniczną. Ponadto, uszczelki narożne Alfa Laval zapewniają dodatkowe zabezpieczenie urządzenia w przypadku wahań ciśnienia i temperatury.

Rowek uszczelki (porównanie patrz zdj. 3)

Rowki uszczelek na płytach Alfa Laval są specjalnie zaprojektowane i zwymiarowane z uwzględnieniem koniecznych tolerancji, aby zapewnić optymalne uszczelnienie.

Mocowanie uszczelki

Miejsce mocowania uszczelki na płycie jest bardzo ważne dla prawidłowego działania płyty i zapewnia uszczelnianie urządzenia według projektu. Uszczelka musi być tak zamontowana, aby nie przeszkadzać przepływowi mediów i nie obniżać właściwości mechanicznych płyty.

Dostosowanie płyt do belki prowadzącej

Ważnym elementem w trakcie montażu i demontażu płyt oraz eksploatacji płytowego wymiennika ciepła jest belka prowadząca. Belka prowadząca Alfa Laval ma unikalny kształt rury, który uwzględnia ciężar płyt. W przypadku  większych wymienników ciepła Alfa Laval wykorzystuje unikatowy pięciopunktowy system wyrównania płyt.

Skutki ekonomiczne

Instalowanie płyt od innych producentów niż Alfa Laval w płytowych wymiennikach ciepła Alfa Laval ma niewątpliwie wpływ na efektywność działania płytowego wymiennika ciepła oraz koszty eksploatacyjne i rentowność całego zakładu.

  • Zmniejszona efektywność wymiany ciepła.

Niewłaściwe dopasowanie płyty względem siebie i/lub niestosowanie oryginalnych części zamiennych Alfa Laval mogą obniżyć wartość k lub współczynnika przenikania ciepła, co oznaczać będzie mniejszą efektywność wymiany ciepła i wyższe koszty operacyjne.

W przypadku standardowego płytowego wymiennika ciepła o wydajności 10 MW zainstalowanego w węzłach ciepłowniczych, zmniejszenie sprawności wymiany ciepła o 10%  przekłada się na dodatkowe 50 euro za MWh. Zmniejszona efektywność wymiany ciepła może prowadzić do wyższych kosztów systemów pompowych, które mogą wymagać dodatkowych inwestycji.

  • Częstsza wymiana części zamiennych.

Ze względu na zwiększone zużycie i zanieczyszczenia spowodowane przez gorszej jakości części, wymiana płyt i uszczelek może odbywa się częściej niż zakładał producent wymiennika i tym samym generować dodatkowe koszty.

  • Awaria urządzenia.

Korzystanie z nieoryginalnych części zamiennych eliminuje korzyści wynikające z inwestycji w płytowe wymienniki ciepła Alfa Laval. Awaria sprzętu jest kosztowna.

  • Mniej czasu na produkcję.

Spadek wydajności produkcji jest prawdopodobnie najdroższą konsekwencją niestosowania oryginalnych części zamiennych Alfa Laval. Przestój może wahać się od kilku godzin do kilku tygodni.

 

Tabela 2: Przykłady różnic w płytach wykonanych przez innych producentów i Alfa Laval oraz ryzyko stosowania nieoryginalnych części w wymiennikach ciepła Alfa Laval.

Cecha Różnica w wykonaniu płyt przez innych
producentów i Alfa Laval
Ryzyko zastosowania nieoryginalnych części
do wymienników Alfa Laval
Wytłoczenie

płyt

Wzór tłoczenia w kształcie „W”, lub zaokrąglenie
płyt pod innym kątem zamiast zoptymalizowanego wytłoczenia płyt Alfa Laval.
Nierównomierna dystrybucja mediów i zmniejszona efektywność
wymiany ciepła. Sprawność termiczna inna od projektowanej, co może wpływać na jakość produktu.
Obszar

dystrybucji

mediów

Słabe i proste wytłoczenie pomiędzy obszarem
dystrybucji a strefą wymiany ciepła zamiast odrębnego wzoru, który występuje na płytach Alfa Laval.
Niejednolita dystrybucja mediów i zmniejszona wydajność wymiany
ciepła. Zwiększone zanieczyszczenie płyt i zmniejszona stabilność
mechaniczna. Wyciek z powodu zmęczenia mechanicznego płyt
spowodowanego wahaniami ciśnienia. 
Głębokość

tłoczenia

Nierówna głębokość tłoczenia (patrz tabela:
Głębokość tłoczenia). Rysy w płytach z powodu zanieczyszczeń. Niska jakość wykończenia powierzchni ze względu na słabe zwymiarowanie i wykonanie pras. Pęknięte krawędzie płyt.
Stosowanie pras niskiej jakości i obecność zanieczyszczeń w trakcie
procesu tłoczenia może obniżyć wytrzymałość mechaniczną powierz-chni płyta w efekcie spowodować ich pęknięcia oraz wydmuchanie uszczelek. Rysy na powierzchni płyt są doskonałym źródłem pęk-
nięć z tytułu zmęczenia materiałowego, które może znacznie skrócić
cykl użytkowania płytowego wymiennika ciepła.
Króćce wlotowe Wloty nie są umieszczone centralnie w stosunku
do wzoru płyty. Niewłaściwy rozmiar króćca.
Nie umieszczone centralnie króćce wlotowe mogą powodować
swobodne przemieszczanie uszczelek  i płyt. Może to osłabić system uszczelnienia i spowodować nieszczelność wymiennika. Mogą wystąpić pęknięcia z tytułu zmęczenia materiałowego. Niewłaściwie zwymiarowane króćce mogą znacznie zmniejszyć efektywność wymiany ciepła  i doprowadzić do awarii urządzenia.
Prowadnice

narożne

Brak lub słabe prowadnice narożne, które utrzymywałyby płyty. Zwiększone ryzyko przemieszczania i niewyrównania płyt. Wypchnięcie
uszczelek.
Rowek uszczelki Inny kształt ze słabymi krawędziami rowka. Wypchnięcie uszczelek. Krótsza żywotność uszczelki oraz słabe dociśnięcie uszczelki do płyty.
Mocowanie uszczelki System uszczelnień wymaga otworów w płytkach do mocowania uszczelki Osłabione płyty z powodu zwiększonych sił naprężających wokół
otworów.
Dostosowanie

płyt do belki

prowadzącej

Nieprawidłowo wyprofilowany otwór w płycie
do zawieszenia na belce.
Przesuwanie płyt podczas montażu i demontażu ze względu na słabsze dopasowanie do kształtu belki.

 

Wnioski

Części zamienne Alfa Laval produkowane są dokładnie do odpowiednich wymiarów i z odpowiednich materiałów przy zastosowaniu surowych zasad i rygorystycznych procedur kontroli jakości. To również gwarancja utrzymania jakości i efektywności płytowych wymienników ciepła. Korzystanie z części nieoryginalnych, które nie są wykonane zgodnie ze specyfikacją producenta urządzenia, nie gwarantuje niezawodnego działania urządzenia i może prowadzić do obniżenia bezpieczeństwa eksploatacji, co wiąże się z ryzykiem dla obsługującej urządzenia załogi i zakładu. Ponadto, korzystania z takich płyt może mieć znaczący – i niespodziewany – wpływ na zwiększenie budżetu operacyjnego i konserwacyjnego.

Alfa Laval Polska Sp. z o.o.

Autoryzowane Centrum Serwisowe

J. Dąbrowskiego 113, 93-208 Łódź

tel. 42 642-66-00

Click to comment

Leave a Reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

To Top