轴封蒸汽电加热器典型故障发现及处理过程

【摘 要】本文主要通过对某电厂轴封蒸汽电加热器典型故障发现及处理过程，来分析轴封控制系统及加热器故障的可能的原因，为及早发现大型机组配置的轴封蒸汽电加热器故障提供建议。

【关键词】轴封蒸汽电加热；电加热管；可控硅触发器

引 言：大型发电机组为解决启机过程中轴封蒸汽温度偏低，进而影响汽轮机转子使用寿命的问题， 通常在轴封系统配置一台蒸汽电加热器，以提高轴封供汽温度。 在机组启动过程中或辅汽温度较低时，投入辅汽至轴封蒸汽电加热联锁，当辅汽至轴封蒸汽电加热器出口母管温度 ＜300℃ 时， 轴封蒸汽电加热器自动投入运行，有效解决轴封蒸汽温度偏低问题。轴封蒸汽电加热控制系统不稳定和加热器故障及渗漏等为日常运行维护的常见故障，发生频率较高，且不容易发现。本文通过对某电厂轴封蒸汽电加热控制系统及加热器故障发现及处理过程，对故障的原因做出分析，并为及早发现故障提供建议。

1 事故经过

2018 年 4 月， 某电厂维护人员日常巡检时发现汽机变振动较大，调取电压曲线发现三相电压不平衡，立即对汽机变负荷展开检查。 最终发现在机组轴封蒸汽电加热投入运行时，汽机段电压不平衡、汽机变振动偏大，轴封蒸汽电加热退出运行时，汽机段电压平衡，汽机变正常。 既而对轴封蒸汽电加热进行全面检查。每台机组配置一台功率为 300kW 的蒸汽电加热器，每台蒸汽电加热器分为 3 组， 每组功率 100kW ， 加热器额定电压AC380V ，为三角形接法。 蒸汽电加热器控制系统，通过采样加热器出口母管温度，控制可控硅触发器来调节加热器的电压，致使出口母管的温度达到目标值，形成闭环调节。检查中发现，在加热器投入运行时，控制柜测量三组可控硅输出电压均不平衡，电压不平衡率超过 50% ，可控硅触发器出厂设置选用的是电压触发接线方式， 触发器跳线选择为电压输入，即使更改为电流触发接线方式，三相电压仍不平衡，外加电源、人为改变可控硅触发角，三相电压仍不平衡，最终分析发现控制隔离变的 N 端和可控硅触发器的 N 端与控制柜的外壳未接地，接地整改后三相电压平衡。同时对三组加热器的直阻进行测量，绝缘进行检查，情况如表 1 

打开轴封电加热器接线腔检查， 发现第一组和第二组的每根加热器管的连接铜排已经严重损坏， 并发现在加热器管板和散热区部位有滴水现象，详见下图，以上分析，初步判断内部加热管有损坏。 因现场不具备检修条件，进行返厂处理。

2 处理方案

打开腔室对加热器内部进行检查，对 42 支电加热管进行检测，有 11 支电加热管绝缘电阻、直阻值均不满足要求，其中散热区散热套管在水压试验过程中有 1 支漏水。

处理步骤：

（ 1 ）将电加热器抽芯，放在水井里做浸水试验。 发现有 11根电热器完全损坏， 2 根绝缘电阻为 5MΩ ， 4 根绝缘电阻为

10MΩ ，其它电热器在 20MΩ 以上，将所有未损坏的电热器进入 500℃ 烘箱 48h 排潮，再进行检测，发现 5MΩ 和 10MΩ 没有变化，说明已损坏。

（ 2 ）割掉腔室，磨掉所有的电热管焊接处，拆除所有的电热管、拉杆及折流板。 将检测合格的电热管进烘箱进行 48h 排潮。

（ 3 ）用钻床切削掉散热区漏水的散热套管。

（ 4 ）按照产品功率及外形尺寸重新制作电加热管及散热套管。

（ 5 ）重新安装散热套管并焊接，将拉杆及折流板重新焊接到管板上， 将重新制作的电热管及原有好的电热管重新按要求穿进散热套管进行焊接。

（ 6 ）对所有电加热管进行耐压试验、测绝缘电阻及阻抗，合格后将电热管与散热套管重新焊接起来后， 将电加热器芯与容器安装好做水压试验。

（ 7 ）根据要求做 30min 水压试验，检测散热套管是否漏水及绝缘电阻是下降。

（ 8 ）将检测好的电加热器立起来，两次滴绝缘胶并上绝缘瓷头、螺母垫片等。

（ 9 ）根据要求腔室内接线。 检测耐高压、绝缘电阻、相间阻抗等。

3 原因分析

电加热器进口温度 200℃ ， 出口温度 270℃ ， 蒸汽流量5.4T/h ，从容器外壳颜色已经变蓝发黑判断，原因为经受过内部高温透热，而产生此现象的原因可能有以下几点：

（ 1 ）配套的恒温控制柜在运行过程中出现三相不平衡现象，可能导致部分加热器超温；

（ 2 ）蒸汽流量不稳出现波动，气量偏小，电热管瞬间出现超高温并击穿，电热管出现撕裂炸管；

（ 3 ）由于电加热器运行时间较长，已达 5 年，电热管长期以来吸收潮气，在电热管内部聚集，导致管内部氧化镁粉绝缘降低，电热管外壳与导电棒之间引弧，造成电热管击穿并产生炸管现象；

（ 4 ）该电加热器于 2013 年 2 月底设计制造，在管板和接线盒之间散热区部位原设计采用不锈钢护套管， 电热管穿过护套管在接线腔室端板处焊接密封而成。