Обслуживание и ремонт судовых теплообменных аппаратов

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ 
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
УНИВЕРСИТЕТ
Н.В. ШЕРСТНЕВ
ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ
СУДОВЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ
АППАРАТОВ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Рекомендовано 
Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебного пособия 
для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению подготовки 
26.05.00 «Техника и технологии кораблестроения 
и водного транспорта» (квалификация «инженер») 
(протокол № 3 от 11.02.2019)
Москва
ИНФРА-М
2020

УДК 621.431.74(075.8)
ББК 39.455.5я73
 
Ш50
Р е ц е н з е н т ы:
Кирюхин А.Л., доктор технических наук, профессор, заведующий 
кафедрой эксплуатации судовых энергетических установок Черноморского высшего военно-морского ордена Красной Звезды училища 
имени П.С. Нахимова;
Федоровский К.Ю., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой энергоустановок морских судов и сооружений Севастопольского государственного университета
Шерстнев Н.В.
Ш50  
Обслуживание и ремонт судовых теплообменных аппаратов : учебное пособие / Н.В. Шерстнев. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 232 с. + 
Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Высшее образование: Специалитет). — DOI 10.12737/textbook_5c6e5598043e12.21893891.
ISBN 978-5-16-014895-3 (print)
ISBN 978-5-16-107393-3 (online)
Показаны особенности конструкций различных типов теплообменных 
аппаратов, оказывающих влияние на условия их работы и методы технического обслуживания и ремонта. Приведены рекомендации по наружному осмотру и контролю работы теплообменных аппаратов, контролю 
загрязнения теплопередающих поверхностей и внутренней герметичности 
теплообменников. Показаны особенности разборки и сборки различных 
типов теплообменников, способы очистки, дефектации и ремонта в судовых условиях.
Для студентов высших учебных заведений, преподавателей вузов, специалистов в области судового машиностроения, а также всех интересующихся вопросами судовых теплообменных аппаратов.
УДК 621.431.74(075.8)
ББК 39.455.5я73
Материалы, отмеченные знаком 
, 
доступны в электронно-библиотечной системе Znanium.com
ISBN 978-5-16-014895-3 (print)
ISBN 978-5-16-107393-3 (online)
© Шерстнев Н.В., 2019

СОДЕРЖАНИЕ 
 
 
Введение ….………………..…………..………………….……... 
6 
 
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
6
1 
Особенности конструкций и условий работы
 
теплообменных аппаратов 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
8
 
8 
1 
Особенности конструкций и условий работы теплообменных 
аппаратов ………………………………………………………… 
 
8 
1.1 
Принцип действия, классификация и условные графические 
обозначения теплообменных аппаратов ...................................... 
 
9 
1.2 
Особенности конструкций кожухотрубных теплообменных 
аппаратов ………………………………………………………… 
 
22 
1.3 
Особенности конструкций пластинчатых теплообменных аппаратов …………………………………………..………………. 
28 
1.4 
Общие указания по контролю и восстановлению теплообменных аппаратов …………............................................................... 
1.5 
Вопросы для самоконтроля …………………………..………… 
29 
2 
Наружный осмотр теплообменных аппаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
2 
Наружный осмотр теплообменных аппаратов ……………….. 
31 
 
31 
2.1 
Цель и содержание наружного осмотра теплообменных аппаратов ……….................................................................................... 
 
31 
2.2 
Особенности наружного осмотра кожухотрубных теплообменных аппаратов ……………………………….......................... 
 
42 
2.3 
Особенности наружного осмотра пластинчатых теплообменных аппаратов …………………………………………………… 
2.4 
Вопросы для самоконтроля …………………………………….. 
49 
 
51 
3 
Контроль загрязнения теплопередающих поверхностей 
 
теплообменных аппаратов 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
3 
Контроль загрязнения теплопередающих поверхностей теплообменных аппаратов ….............................................................. 
 
51 
3.1 
Целесообразность прогнозирования степени загрязнения теплопередающих поверхностей ………………………………....... 
 
51 
3.2 
Цель и способы резервирования теплопередающей способности теплообменных аппаратов ………………………………..... 
3.3 
Контроль загрязнения охладителей пресной воды двигателей ...
55
3.3 
Контроль загрязнения охладителей пресной воды двигателей  
55 
3.4 
Контроль загрязнения охладителей масла двигателей …..…… 
70 
 
73 
3.5 
Контроль загрязнения охладителей наддувочного воздуха 
двигателей ……………………………………………………….. 
3.6 
Контроль загрязнения конденсаторов котлов …………............. 
83 
3.7 
Контроль загрязнения паровых подогревателей топлива …….. 
88 
3.8 
Вопросы для самоконтроля …………………………………….. 
92 
 
96 
4 
Контроль внутренней герметичности теплообменных 
 
аппаратов 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
4 
Контроль внутренней герметичности теплообменных аппаратов .................................................................................................... 
 
96 
4.1 
Необходимость контроля внутренней герметичности теплообменных аппаратов ………………………………...................... 
 
96 
4.2 
Контроль внутренней герметичности охладителей пресной 
воды двигателей ............................................................................. 
4.3 
Контроль внутренней герметичности охладителей масла двигателей ………................................................................................. 
 
99 
 
 

101 
4.4 
Контроль внутренней герметичности охладителей наддувочного воздуха двигателей ……………………………………........ 
4.5 
Контроль внутренней герметичности конденсаторов котлов ... 
102 
 
104 
4.6 
Контроль внутренней герметичности паровых подогревателей 
топлива …........................................................................................ 
4.7 
Вопросы для самоконтроля …………………………………….. 
105 
5 
Разборка и сборка теплообменных аппаратов 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
107
5 
Разборка и сборка теплообменных аппаратов ………..……….. 
107 
 
107 
5.1 
Порядок вывода и ввода в действие теплообменных аппаратов и меры безопасности при их разборке и сборке ………… 
 
111 
5.2 
Особенности разборки и сборки кожухотрубных теплообменных аппаратов …………………………………………………… 
 
118 
5.3 
Особенности разборки и сборки пластинчатых теплообменных аппаратов …………………………………………………… 
5.4 
Вопросы для самоконтроля …………………………………….. 
130 
6 
Очистка теплообменных аппаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
133
6 
Очистка теплообменных аппаратов ……..................................... 
133 
 
133 
6.1 
Механическая очистка кожухотрубных теплообменных аппаратов ……………………………………………………..………. 
 
140 
6.2 
Химическая очистка кожухотрубных теплообменных аппаратов ……………………………………………….………………. 
 
147 
6.3 
Особенности очистки охладителей наддувочного воздуха 
двигателей ………………………………………………………... 
 
158 
6.4 
Механическая очистка пластинчатых теплообменных аппаратов ……………………………………………………..…………. 
6.5 
Химическая очистка пластинчатых теплообменных аппаратов... ......166
6.5 
Химическая очистка пластинчатых теплообменных аппаратов  166 
6.6 
Вопросы для самоконтроля …………………………………….. 
169 
 
173 
7 
Дефектация и ремонт кожухотрубных теплообменных 
 
аппаратов 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
173
7 
Дефектация и ремонт кожухотрубных теплообменных аппаратов …………......................................................................... 
 
173 
7.1 
Опрессовка кожухотрубных теплообменных аппаратов для 
выявления дефектов в трубном элементе .................................... 
 
176 
7.2 
Особенности опрессовки охладителей наддувочного воздуха 
двигателей ………………………………………………………... 
 
177 
7.3 
Глушение дефектных труб в теплообменных аппаратах и 
уплотнение дефектных вальцовочных соединений труб ……... 
7.4 
Замена дефектных труб в теплообменных аппаратах ………… 
181 
 
186 
7.5 
Восстановление дефектных труб в охладителях наддувочного 
воздуха двигателей …………………………….………………... 
7.6 
Герметизация дефектных вальцовочных соединений труб 
 
в теплообменных аппаратах полимерными материалами 
......... ......187
 
187 
7.6 
Герметизация дефектных вальцовочных соединений труб в 
теплообменных аппаратах полимерными материалами ……. 
 
188 
7.7 
Дефектация и ремонт трубных решеток теплообменных аппаратов ……………….………........................................................... 
 
190 
7.8 
Дефектация и ремонт крышек и корпусов теплообменных аппаратов …….................................................................................... 
 
195 
7.9 
Осмотр и восстановление протекторной защиты теплообменных аппаратов ……......................................................................... 
 

201 
7.10 
Замена прокладок и восстановление уплотнительных поверхностей фланцев патрубков теплообменных аппаратов ….......... 
 
203 
7.11 
Гидравлические испытания кожухотрубных теплообменных 
аппаратов ………………………….…………………………….. 
7.12 
Вопросы для самоконтроля …………………………………….. 
206 
8 
Дефектация и ремонт пластинчатых теплообменных 
 
аппаратов 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
210
 
210 
8 
Дефектация и ремонт пластинчатых теплообменных аппаратов …………….......................................................................... 
 
210 
8.1 
Опрессовка пластинчатых теплообменных аппаратов для выявления дефектных пластин …………………………………….. 
8.2 
Дефектация пластин пластинчатых теплообменных аппаратов  212 
 
214 
8.3 
Замена прокладок пластин пластинчатых теплообменных аппаратов …………………….……................................................... 
 
220 
8.4 
Дефектация и ремонт портов и поверхностей плит пластинчатых теплообменных аппаратов ……………………………......... 
 
222 
8.5 
Гидравлические испытания пластинчатых теплообменных аппаратов …………………………………………………..……….. 
8.6 
Вопросы для самоконтроля …………………………………….. 
224 
 
Заключение ……………………………………............................. 
226 
 
Заключение 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
226
 
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
227
 
Библиографический список ……………………………………. 
227 
 
 Демонстрационное приложение к учебному пособию . . . . . . . . . .
231
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Международной конвенцией о подготовке и дипломировании моряков 
и несении вахты (Конвенция ПДНВ) [66] установлены стандарты компетентности к кандидатам на получение диплома вахтенного механика (т.е. выпускникам специальности "Эксплуатация судовых энергетических установок"). Они структурированы по четырем функциям, одной из которых является "Техническое обслуживание и ремонт". Для приобретения компетентности по данной функции Федеральным государственным образовательным 
стандартом высшего профессионального образования по указанной специальности предусмотрены соответствующие дисциплины, где изучаются методы и средства технического обслуживания и ремонта различных судовых 
механизмов и оборудования, в том числе теплообменных аппаратов. 
Теплообменные аппараты входят в состав большинства судовых систем 
и систем энергетических установок и являются одними из наиболее распространенных объектов. Несмотря на относительную простоту конструкции, 
процессы ухудшения их технического состояния достаточно разнообразны. 
На теплопередающих поверхностях отлагаются различные загрязнения, препятствующие передаче тепла. Происходит коррозионный и эрозионный износ теплопередающих поверхностей, вплоть до образования свищей. Из-за 
вибрации ослабляются вальцовочные соединения труб в трубных решетках, 
через которые возникает перетечка рабочей среды. Накапливаются другие 
повреждения, каждое из которых может вызывать отказ теплообменного аппарата и, как правило, всей системы, в которой он установлен. Поэтому важно знать методы контроля их технического состояния для своевременного 
выявления возникающих неисправностей, а также методы их технического 
обслуживания и ремонта в судовых условиях для восстановления технического состояния. 
Для приобретения этих знаний имеется многочисленная литература. 
Каждая из известных автору книг со своими достоинствами дополняет другие. Но для учебных целей использовать такое множество литературы неудобно, а по отдельности – недостаточно. Например, инструкции заводовизготовителей по эксплуатации и обслуживанию конкретных типов теплообменных аппаратов [12, 15, 28, 29, 31, 41 и др.] предполагают, что обслуживающий персонал обладает необходимыми базовыми знаниями. Поэтому они 
обычно изложены кратко, зачастую без объяснений необходимости выполнения той или иной работы, недостаточно наглядно иллюстрированы и, в любом случае, ограничены особенностями конкретного типа теплообменника. В 
известных книгах по теплообменным аппаратам [53, 54, 56, 59, 61 и др.] основное внимание уделяется их расчету и конструированию и в меньшей степени – их техническому обслуживанию и ремонту. В других учебниках, 
например [57, 69, 65, 74, 82] рассматриваются преимущественно методы дефектации и исправления дефектов теплообменных аппаратов в условиях судоремонтных предприятий, т.е. они ориентированы на подготовку береговых 
 

специалистов и не в полной мере учитывают особенности технического обслуживания и ремонта теплообменников силами обслуживающего персонала. 
Такое положение и побудило автора заняться разработкой данного учебного 
пособия и демонстрационного приложения к нему, которые являются составной частью лекционного курса для студентов специальности "Эксплуатация 
судовых энергетических установок" по функции "Техническое обслуживание 
и ремонт" Конвенции ПДНВ. Очевидно, что при этом частично, с необходимыми дополнениями и изменениями, были использованы отдельные иллюстрации и фрагменты текстов из упомянутых источников со ссылками на 
них. В значительной мере они дополнены рекомендациями и фотографиями 
из судовой практики, наглядно иллюстрирующими выполнение той или иной 
работы. За эти предоставленные материалы автор выражает глубокую признательность своим студентам и судовым механикам. 
Автор считает своим долгом выразить благодарность профессору Кирюхину Александру Львовичу и профессору Федоровскому Константину 
Юрьевичу за ценные указания при рецензировании рукописи учебного пособия. 
Особую признательность автор выражает старшему механику Носову 
Евгению Федоровичу, который являлся редактором неоднократных перерабатываемых изданий курса лекций, предшествовавших данному учебному 
пособию. Его богатый опыт и ценные советы способствовали стремлению 
автора излагать материал в простой и наглядной форме. 
 
 

1 ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ И УСЛОВИЙ РАБОТЫ 
ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ 
 
1.1 Принцип действия, классификация 
и условные графические обозначения теплообменных аппаратов 
 
Конструкции судовых теплообменных аппаратов подробно изучаются в 
предшествующих дисциплинах по соответствующим книгам и учебникам 
(см. Введение). Здесь же рассматриваются отдельные особенности конструкций их элементов, которые оказывают влияние на требования к их техническому состоянию со стороны классификационных обществ и служб контроля 
судов государством порта, объем контроля, способы разборки-сборки и технологию ремонта. 
Принцип действия наиболее распространенного рекуперативного теплообменного аппарата основан на самопроизвольной передаче теплоты (Q) 
от горячего теплоносителя (Г) к холодному (Х) через разделяющую их стенку (С) (рисунок 1.1). По мере движения по теплообменному аппарату с поверхностью F (рисунок 1.2) горячий теплоноситель, отдавая теплоту Q, 
охлаждается от температуры tГƍ до температуры tГƍƍ, а холодный  воспринимая теплоту Q, нагревается от температуры tХƍ до температуры tХƍƍ. 
 
Г 
– 
горячий
теплоноситель; 
Х – холодный
теплоноситель; 
С – стенка; Q –
количество передаваемой  те- 
плоты 
Рисунок 1.1 – Схема передачи теплоты 
Рисунок 1.2 – Схема изменения 
температур рабочих сред 
в теплообменном аппарате 
в теплообменном аппарате 
Существует большое разнообразие теплообменных аппаратов. Для систематизации и обозримого представления их классифицируют по многочисленным признакам, в частности: 
- по назначению судовые теплообменные аппараты подразделяют на 
охладители, подогреватели, конденсаторы и испарители; 
- по конструкции судовые теплообменные аппараты могут быть кожухотрубными (или кожухотрубчатыми) (с прямыми гладкими трубами, с Uобразными трубами, с оребренными трубами), пластинчатыми. Другие типы 
теплообменников встречаются редко. 
 

На схемах судовых систем применяют условные графические обозначения теплообменных аппаратов: на схемах отечественных производителей – 
согласно ОСТ 5Р.5613-2001 [67] (взамен РД 5.30.040-84 [73]), на схемах зарубежных производителей – согласно национальным стандартам. Условные 
графические обозначения наиболее распространенных судовых теплообменных аппаратов приведены в таблице 1.1. 
Таблица 1.1 – Условные графические обозначения теплообменных аппаратов 
 
Обозначение на схемах 
Наименование 
Обозначение на схемах 
Наименование 
отечественных произвозарубежных производи 
дителей 
телей 
Охладитель 
Теплообменный 
аппарат 
 
 
Подогреватель 
паровой 
Теплообменный 
аппарат 
 
 
Конденсатор 
Подогреватель 
электрический 
 
 
 
1.2 Особенности конструкций 
кожухотрубных теплообменных аппаратов 
 
Кожухотрубные теплообменные аппараты с прямыми трубами 
чаще всего используют в качестве охладителей и конденсаторов. Существует 
большое разнообразие их компоновок и схем потоков рабочих сред. Как правило, эти конструктивные особенности излагают в инструкциях заводовизготовителей. Упрощенно, но наглядно они могут быть представлены схематически, как на рисунке 1.3 [80]. Представленный теплообменник состоит 
из цилиндрического корпуса (кожуха) 4, закрытого с обеих сторон крышками 
1 и 9. Внутрь корпуса вставлен трубный элемент (пучок) 5, состоящий из 
труб 6 в трубных решетках 3 и 8 (называемых также трубными досками). 
Одна трубная решетка 3 прижата к корпусу неподвижно, а противоположная 8 является плавающей для компенсации теплового расширения трубного 
элемента. Один поток жидкости A протекает внутри труб, а другой B – снаружи. Количество ходов рабочей среды внутри труб равно двум и регулируется перегородкой 2 в крышке. Количество ходов рабочей среды между 
 

A, B –рабочие среды; 
1 – крышка передняя; 
2 
– 
перегородка 
в 
крышке; 3 – трубная 
решетка неподвижная; 
4 – корпус; 5 – трубный элемент; 6 – трубы; 7 – перегородки 
сегментные; 8 – трубная решетка подвижная; 9 – крышка задняя  
Рисунок 1.3 – Компоновка и схема потоков рабочих сред 
кожухотрубного теплообменного аппарата с прямыми гладкими трубами 
трубами регулируется перегородками 7 (называемыми также диафрагмами). 
Многоходовость движения жидкости в трубах и между труб позволяет увеличить ее скорость и интенсифицировать теплоотдачу. На подобной схеме 
может быть показано другое количество ходов рабочих сред как внутри, так 
и снаружи труб, другой тип перегородок (не сегментный, а кольцевой), продольное обтекание труб. 
Подробнее конструкцию кожухотрубного теплообменника показывают 
с помощью его продольного разреза, как на рисунке 1.4 [69] на примере 
охладителя масла. Он состоит из цилиндрического корпуса (кожуха) 2, в который вставлен трубный элемент (пучок) 1, состоящий из труб в трубных 
решетках с перегородками между ними, закрытый крышками 3 и 5. За1 – трубный элемент; 2 – корпус (кожух); 3 – крышка; 4 – протектор; 5 – крышка; 6 – 
кольцо нажимное; 7, 8 – уплотнение; 9, 10 – пробка; 11 – кольцо уплотнительное; 12, 
13 –  прокладка;   14, 15 – протектор;   16 – стержень;  17 – шайба;  18, 19, 20, 21 – гайка; 
22, 23 – прокладка; 4, 25, 26 – шпилька; 27 – прокладка; 28 – труба 
Рисунок 1.4 – Продольный разрез кожухотрубного охладителя масла 
дизеля SKL типа VD26/20