Сборка пластинчатого теплообменника: порядок пластин, размер стяжки и затяжка пакета

ООО «ПРОМТЕХРЕШЕНИЯ» · 

Разобрать пластинчатый теплообменник может любой слесарь с ключом. Собрать так, чтобы аппарат не тёк, не смешивал среды и отдавал паспортную мощность, уже сложнее. Половина проблем после промывки и замены прокладок рождается при сборке: пластина не той стороной, пакет пережат, гайки тянули по одной. Ниже порядок сборки по руководствам по эксплуатации Ридан, Alfa Laval, Danfoss, Kelvion, Funke, Sondex и ЭТРА, с допусками в миллиметрах и примером расчёта этапов затяжки.

Коротко

•      Собирают строго по руководству изготовителя и паспорту аппарата. Правила технической эксплуатации прямо требуют эксплуатировать теплообменники по инструкциям (п. 406 ПТЭ).

•      До разборки пакет маркируют, а размер стяжки замеряют и записывают. Без этого правильно собрать аппарат трудно.

•      Каждая вторая пластина повёрнута на 180°. Правильная сборка видна по кромкам: они образуют «соты».

•      Размер стяжки меряют между внутренними поверхностями неподвижной и прижимной плит. Минимум и максимум указаны в паспорте.

•      Тянут по диагонали, равномерно и в несколько этапов. У Alfa Laval сначала до 1,10 от размера A, потом до A. У Danfoss гайка проходит не больше 6 мм за проход, на последнем этапе не больше 3 мм.

•      Допуск неравномерности у разных производителей от 1 до 5 мм, у Ридан 1 % толщины пакета, но не меньше 2 мм.

•      Сжимать пакет меньше минимального размера нельзя: пластины деформируются. После сборки обязательно гидравлическое испытание.

Когда аппарат собирают и по каким документам

Разборный аппарат собирают после механической промывки, замены уплотнений, замены повреждённых пластин и при изменении числа пластин. Порядок зависит от конструкции, поэтому главный документ это руководство по эксплуатации конкретного изготовителя и паспорт аппарата. В паспорте указаны минимальный и максимальный размеры стяжки, в схеме сборки перечислены все пластины по порядку.

Правила технической эксплуатации объектов теплоснабжения (приказ Минэнерго от 14.05.2025 № 511) требуют эксплуатировать теплообменные аппараты по инструкциям (п. 406). Ежегодно в межотопительный период аппараты тепловых пунктов проходят гидравлические испытания на прочность и плотность (п. 409). Поэтому сборка всегда заканчивается испытанием.

Как устроен аппарат и как в нём текут среды, мы разбирали в статье о принципе работы пластинчатого теплообменника. Здесь сосредоточимся на самой сборке.

Что подготовить

•      Паспорт и схему сборки. Размеры стяжки, число пластин, порядок пластин и сторона прокладок. Если паспорт утерян, размеры записывают до разборки.

•      Ключи под гайки шпилек. Удобнее с трещоткой или пневмогайковёрт для крупных аппаратов.

•      Рулетку или штангенциркуль. Размер меряют в нескольких точках.

•      Проволочную щётку и смазку для резьбы. Alfa Laval называет Gleitmo 800 или аналог.

•      Маркер или краску. Ударная маркировка пластин по руководству Ридан запрещена.

•      Для клеевых прокладок: ацетон для обезжиривания и клей без хлора. Ридан приводит 3М 1099, Sondex добавляет Pliobond 20 и 30, Bostik 1782 и спрей 3M 77.

•      Новые прокладки или комплект на замену, если старые повреждены.

Перед разборкой давление в аппарате должно быть нулевым, температура ниже 40 °C (п. 3.2.9.1 руководства Ридан). Давление снижают не быстрее 0,3 МПа в минуту, температуру не быстрее 10 °C в минуту.

Разборка с прицелом на сборку

Правильная сборка начинается до того, как ослаблена первая гайка.

1.    Маркировка. Alfa Laval советует провести по боку пакета диагональную полосу краской. Если пластина встанет не на своё место, линия это покажет. Ридан предлагает нумеровать пластины по порядку от неподвижной плиты краской или перманентным маркером.

2.    Замер. Размер между плитами записывают в нескольких точках. Если паспорта нет, этот замер станет главным ориентиром при сборке.

3.    Резьба. Выступающую часть шпилек очищают щёткой и смазывают до того, как откручивать гайки. Грязь на резьбе срывает её при работе ключом.

4.    Ослабление по диагонали. По Alfa Laval перекос прижимной плиты при открытии не больше 10 мм по ширине (два оборота каждого болта) и 25 мм по вертикали. Danfoss разбирает зеркально сборке: шагами до 3 мм, затем до 6 мм.

Дальше пластины снимают по одной, сохраняя порядок. Что делать с пластинами при чистке, описано в статьях о промывке и о ремонте пластинчатого теплообменника.

Порядок пластин

Поворот на 180° и «соты»

В обычном пакете каждая вторая пластина повёрнута относительно соседней на 180° (п. 1.3.5 руководства Ридан). Только так гофры соседних пластин перекрещиваются, опираются друг на друга и образуют каналы для двух сред. Alfa Laval называет такие пластины A и B и описывает простой контроль: если пластины собраны в порядке A, B, A, B, их кромки образуют сотовый узор.

Если две соседние пластины стоят одинаково, узор сбивается. В руководстве Ридан правильная и неправильная сборка показаны на рисунках В.5 и В.6. Соты удобно проверять по ходу навески, через каждые несколько пластин. Найти одну перевёрнутую пластину в готовом пакете из двухсот намного труднее.

В какую сторону смотрят прокладки

Alfa Laval, Sondex и Funke навешивают пластины прокладками к неподвижной плите. Kelvion пишет обратное: в большинстве случаев пластины ставят тыльной стороной к неподвижной плите, а исключения бывают у многоходовых аппаратов. Поэтому общего правила нет, решает схема сборки конкретного аппарата.

Первая и последняя пластины

Первая и последняя пластины в теплообмене не участвуют. Последняя обычно глухая, без отверстий (п. 1.3.8 руководства Ридан). Первая пластина после неподвижной плиты должна иметь прокладку с обеих сторон, такую прокладку можно вырезать из двух обычных (п. 3.2.12.1). Порты на неподвижной плите уплотняются кольцами между первой пластиной и плитой или специальной прокладкой первой пластины.

Если прокладки клипсовые, клеем по руководству Ридан закрепляют только прокладку первой пластины. Alfa Laval для торцевых и переходных пластин при клипсовом креплении применяет специальную клеящую ленту.

Коды пластин и схема сборки

Схема сборки перечисляет пластины от неподвижной плиты к прижимной. Чтобы её прочитать, нужно знать коды.

Как кодируют пластины Ридан и Alfa Laval

Пример строки из схемы Alfa Laval: «DR6 P1 316 0.6 NBRB 1234 B W». Это название пластины и угол шеврона, материал AISI 316, толщина 0,6 мм, прокладка NBR, все четыре порта открыты, вверх край B, прокладка на широкой стороне. Патрубки неподвижной плиты обозначают S1-S4, прижимной T1-T4.

Смешанные каналы собирают из пластин с разным рифлением, например TL и TK через одну. Такие пакеты собирают строго по схеме: пластина с другим углом гофр на чужом месте меняет теплопередачу и сопротивление. Для пластин Microplate Ридан разрешает смешивать типы L, M и H только через промежуточную плоскую пластину. Виды гофрировки подробно разобраны в статье о пластинах для теплообменника.

Многоходовые аппараты

В многоходовой компоновке патрубки есть и на неподвижной, и на прижимной плите. Внутри пакета стоят поворотные пластины с заглушенными портами, иногда разделительная перегородка. Переходная пластина у прижимной плиты не даёт среде попасть на плиту. У Alfa Laval на торцевых и поворотных пластинах прокладки могут стоять с обеих сторон. Перепутанная поворотная пластина превращает многоходовой аппарат в аппарат с перетоком, поэтому их отмечают особо.

Уплотнения перед сборкой

Неправильно лежащая прокладка выступает из паза или проходит вне его (Alfa Laval, раздел 6.4). Перед навеской каждую пластину осматривают по контуру. Пазы должны быть чистыми: у клипсовых прокладок особенно важно удалить остатки резины в местах фиксаторов (п. 3.2.14 руководства Ридан).

Клипсовые прокладки защёлкиваются на пластине без инструмента. У Alfa Laval система Clip-on заправляет клипсы под край пластины, у Теплотекс это ParaClip и EasyClip.

Клеевые прокладки требуют времени. По руководству Ридан канавку обезжиривают ацетоном, клей наносят тонким слоем, прокладку укладывают от обоих концов. Затем пакет стягивают до минимального размера по паспорту плюс 0,2 мм на каждую пластину и сушат 48 часов при 20 °C или 24 часа при 40 °C. Funke даёт другие режимы для своего клея: 12 часов при комнатной температуре, 3 часа при 40 °C, 45 минут при 70 °C, и складывать в штабель под груз не больше 60 пластин.

Менять все прокладки при каждой разборке руководства не требуют. Ридан предлагает переклеить отклеившиеся прокладки. Полностью меняют комплект при износе или течи, которую не убрать подтяжкой. Как выбрать материал прокладок, в статье про уплотнения EPDM, NBR и Viton.

Размер стяжки

Размер стяжки (у Alfa Laval размер A, у Ридан размер К) это расстояние между внутренними поверхностями неподвижной и прижимной плит. Меряют его у стяжных болтов с обеих сторон (п. 3.2.10.6-3.2.10.8 руководства Ридан). ЭТРА и Теплотекс советуют мерить вверху, в середине и внизу.

Минимальный и максимальный размеры указаны в паспорте. Минимальный размер Ридан прямо называет величиной условной: он зависит от партии пластин и прокладок. Ориентир при затяжке один: когда пластины соприкоснулись металлом, дальше тянуть нельзя.

Как оценить размер, если паспорта нет

Размер пакета равен числу пластин, умноженному на шаг пластины в сжатом состоянии. Danfoss для аппаратов XGC даёт формулу прямо в руководстве: шаг 3,8 мм (пластина 0,5 мм плюс сжатая прокладка), допуск ±3 %. Пример из руководства: 169 пластин × 3,8 мм = 642 мм ±3 %. У других серий шаг свой, его берут из документации или по замеру до разборки.

Если число пластин изменилось

Ридан даёт формулу пересчёта (пп. 3.2.11.3-3.2.11.6). Если убрать n пластин из пакета на S пластин, новый размер К1 = К × (S − n) / S. При добавлении К1 = К × (S + n) / S. Пластины убирают и добавляют чётным числом: дефектную пластину снимают вместе с соседней четырёхпортовой.

К1 = 300 × (100 − 2) / 100 = 294 мм

Это пример для пакета из 100 пластин размером 300 мм, из которого убрали две пластины. Если пластины добавляют, проверяют длину направляющих: рама вмещает ограниченное число пластин. Например, у Ридан НН№62 шесть рам: от 11-68 до 393-485 пластин. Подробнее о модельном ряде в статье о теплообменниках Ридан НН.

Затяжка пакета по шагам

1.    Навесить пакет. Пластины навешивают по схеме, контролируя соты. Мокрые и грязные пластины при сжатии могут перекоситься (Sondex), поэтому пакет собирают чистым и сухим.

2.    Прижать плиту. Прижимную плиту подводят к пакету параллельно неподвижной.

3.    Первый этап. Длинные шпильки 1-2-3-4 тянут по диагонали до 1,10 от размера A (Alfa Laval, серия M) или до номинала плюс 10 % (Danfoss, Kelvion). У крупных аппаратов Alfa Laval сначала 1,20A, потом 1,10A.

4.    Второй этап. Danfoss тянет до номинала плюс 5 % ходом гайки не больше 6 мм за проход. Alfa Laval переходит сразу к размеру A, замеряя его по ходу.

5.    Третий этап. У Danfoss последние миллиметры до номинала идут ходом гайки не больше 3 мм за проход, по той же диагональной схеме.

6.    Остальные шпильки. Ставят и затягивают до того же размера. У Alfa Laval после стяжных ставят стопорные болты.

7.    Финальный замер. Размер проверяют с обеих сторон, вверху и внизу. Отклонения сравнивают с допуском изготовителя.

Скорость тоже важна. Alfa Laval рекомендует стягивать медленно, 3-4 оборота в минуту, и допускает прогрев пакета водой 30-40 °C, чтобы прокладки легче садились. Для жёстких прокладок (EPDMAL, HNBRAL, FKMAL) порядок ещё аккуратнее: при температуре не ниже 18 °C стянуть до 1,2A, выдержать час, со скоростью 1-2 оборота в минуту дойти до 1,05A, снова выдержать час и только потом до A. Слишком быстрая стяжка по руководству ведёт к деформации и течи пластин или растрескиванию прокладок.

Момент затяжки

Сборку контролируют по размеру, крутящий момент вторичен. У Alfa Laval в таблице указаны максимальные моменты для пневмоинструмента, например 265 Н·м для резьбы М20 и 450 Н·м для М24 с шайбой, и прямое требование не продолжать затяжку после достижения размера A. В руководстве Ридан таблица моментов вообще не распространяется на стяжные болты, по ней тянут фланцевый крепёж.

Отсюда типичная ошибка из интернета: затягивать стяжные шпильки «на 30, 60 и 100 % момента». Это порядок для фланцевых соединений, у пакета пластин он не работает.

Допуски разных производителей

Пример расчёта этапов

Пакет из 100 пластин, размер A по паспорту 300 мм. По Alfa Laval первый этап до 330 мм, затем 300 мм. Если на 300 мм аппарат течёт, допускается довести до 297 мм (A − 1 %). По Danfoss от 330 до 315 мм гайка проходит не больше 6 мм за раз, это минимум три прохода по кругу. От 315 до 300 мм не больше 3 мм, ещё пять проходов. По Ридан допуск неравномерности 1 % от 300 мм, то есть 3 мм.

Если прокладки клеевые, перед сушкой пакет стягивают до минимального размера плюс 0,2 мм на пластину. Для ста пластин это минимальный размер плюс 20 мм.

Проверка после сборки

•      Соты по всей длине пакета с обеих сторон.

•      Прокладки не выступают из пакета и не закушены.

•      Размер в допуске во всех точках замера.

•      Шпильки не проворачиваются от руки. Это условие Ридан перед гидроиспытанием (п. 2.3.2.21).

Затем обязательное гидравлическое испытание. После обслуживания Alfa Laval испытывает каждую сторону отдельно: одна сторона под давлением, другая открыта в атмосферу, давление на 10 % выше рабочего, но не выше паспортного, по 10 минут на каждую среду. Открытая сторона показывает внутреннюю течь через пластину. Ридан задаёт пробное давление (Pрасч × 1,25) + 0,1 МПа для аппаратов общего назначения, подъём не быстрее 0,3 МПа в минуту, выдержку не меньше 10 минут, полости испытывают раздельно.

Порядок испытаний, оформление акта и требования ПТЭ подробно разобраны в статье об опрессовке теплообменника.

Если после сборки течёт

Ридан разрешает подтянуть стяжку, не выходя за минимальный размер. Если течь осталась, прокладки меняют полностью. Alfa Laval допускает затяжку до A − 1 %. Тянуть пакет можно только без давления: Kelvion предупреждает, что после сброса давления размер уйдёт ниже минимального, а пластины ниже минимума деформируются. Теплотекс прямо запрещает стягивать пакет короче минимальной длины без письменного согласия изготовителя.

Пуск после сборки

Собранный аппарат вводят плавно. Ридан ограничивает рост давления 0,3 МПа в минуту и температуры 10 °C в минуту. Alfa Laval советует поднимать температуру примерно на 10 °C каждые шесть минут, до 100 °C не быстрее чем за час. Резкий пуск насоса на открытую арматуру даёт гидроудар, от которого страдают свежесобранные прокладки, об этом статья о гидроударе.

В интернете часто пишут, что после замены прокладок первым надо подавать холодный теплоноситель. В руководствах изготовителей, которые мы изучили, такого правила нет. Требование у всех одно: плавный подъём давления и температуры.

Если аппарат не будет работать

Прокладки под постоянным сжатием теряют упругость. Поэтому при простое пакет ослабляют:

•      Ридан: при консервации больше полугода ослабить до размера на 10 % больше максимального.

•      Danfoss: при простое больше месяца ослабить до A + 10 % и накрыть чёрной плёнкой от света.

•      Alfa Laval: после простоя больше года открыть пакет до 1,25A на 24-48 часов, чтобы резина восстановила упругость, затем стянуть и провести гидроиспытание.

Ошибки сборки и их последствия

Чем поможет ПромТехРешения

Соберём аппарат после разборной промывки по руководству изготовителя: с маркировкой, проверкой сот, замером размера в нескольких точках и гидравлическим испытанием. Подберём уплотнения и пластины к основным брендам. Если паспорт утерян, восстановим размеры стяжки по замерам и данным изготовителя. Все работы по обслуживанию на странице технического обслуживания теплообменников.

Частые вопросы

Как правильно собирать пластины теплообменника?

По схеме сборки из паспорта, от неподвижной плиты к прижимной. Каждая вторая пластина повёрнута на 180°, правильность видна по сотовому рисунку кромок. Первая пластина у неподвижной плиты имеет прокладку с обеих сторон или кольца на портах, последняя обычно глухая.

В какую сторону ставить пластины прокладками?

Alfa Laval, Sondex и Funke ставят пластины прокладками к неподвижной плите. Kelvion в большинстве случаев ставит их тыльной стороной к неподвижной плите. Общего правила нет, решает схема сборки конкретного аппарата.

Что такое размер стяжки теплообменника?

Расстояние между внутренними поверхностями неподвижной и прижимной плит. Минимальный и максимальный размеры указаны в паспорте. Меряют его у шпилек с обеих сторон, вверху и внизу.

Как рассчитать размер стяжки после удаления пластин?

По формуле из руководства Ридан: К1 = К × (S − n) / S, где К исходный размер, S исходное число пластин, n число удалённых пластин. Например, из пакета на 100 пластин размером 300 мм убрали 2 пластины, новый размер 294 мм. Пластины убирают чётным числом.

В каком порядке затягивать шпильки?

По диагонали, равномерно и в несколько этапов. Сначала длинные шпильки 1-2-3-4: у Alfa Laval до 1,10 от размера A, у Danfoss до номинала плюс 10 %. Затем постепенно до номинала, у Danfoss ходом гайки не больше 6 мм за проход, на последнем этапе не больше 3 мм. После этого затягивают остальные шпильки.

Можно ли затягивать шпильки по моменту?

Основной контроль ведут по размеру стяжки. У Alfa Laval моменты указаны как максимальные, и затяжку прекращают при достижении размера A. В руководстве Ридан таблица моментов на стяжные болты не распространяется. Порядок «30, 60 и 100 % момента» относится к фланцам.

Какая допустимая неравномерность размера стяжки?

У Ридан 1 % толщины пакета, но не меньше 2 мм. У Danfoss XGC 2 мм между любыми точками, у Danfoss для разборных аппаратов 5 мм между углами. У Kelvion 2 или 5 мм в зависимости от типа пластин, у Funke 1 мм.

Что делать, если после сборки теплообменник течёт?

Сбросить давление и подтянуть пакет, не выходя за минимальный размер из паспорта. Alfa Laval допускает затяжку до A минус 1 %. Если течь осталась, прокладки меняют полностью. Стягивать пакет под давлением и ниже минимального размера нельзя.

Сколько сохнут клеевые прокладки?

По руководству Ридан после вклейки пакет стягивают до минимального размера плюс 0,2 мм на пластину и сушат 48 часов при 20 °C или 24 часа при 40 °C. У Funke другие режимы для своего клея: от 12 часов при комнатной температуре до 45 минут при 70 °C.

Нужна ли опрессовка после сборки теплообменника?

Да. Ридан требует гидроиспытание на герметичность после каждой разборки и сборки. Alfa Laval испытывает каждую сторону отдельно давлением на 10 % выше рабочего по 10 минут, вторая сторона при этом открыта, чтобы увидеть внутреннюю течь.