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高压加热器常见故障分析及解决防范措施

赵佰千
摘 要：我厂一期为2*600MW亚临界空冷燃煤机组，2008年投入运行，每台机组配置3台高压加热器，介质为高压给水。若高压加热器出现故障，则直接影响机组安全、经济运行。
关键词：高压加热器；故障分析；防范措施
：TM621 ：A ：1671-2064（2017）14-0060-02
1 概述
（1）我厂：#1、2机组高压加热器由哈尔滨哈锅锅炉有限公司生产制造，采用单系列、卧式大旁路布置，每台机组由三台高压加热器及附件组成。在高压加热器内通过汽轮机抽汽对主给水进行加热。高压加热器为逐级自流疏水，在正常情况时#3高压加热器疏水自流至除氧器。危急情况下高压加热器疏水去排汽装置。自2008年投产以来，#1、2机组#3高压加热器多次发生管束泄漏。#2機组#3高压加热器人孔门结合面发生一次外漏；两台机组#3高压加热器包壳泄漏，其下端差分别为14℃、19℃，远高于设计值5.6℃。400MW以下#3高压加热器正常疏水调门无法自动调整水位，伴随管道晃动。通对管束堵漏、管束涡流探伤检测以及两台机组#3高压加热器包壳治理，目前高压加热器运行稳定，#3高压加热器下端差分别下降为7℃、6℃效果明显。高压加热器参数：总管束：2531根，管侧流程数：2，最大堵管率：≤10%。
（2）高压加热器主要部件包括：壳体、水室管板、管束、支撑板、防冲板、包壳板等。
管束：高压加热器使用U型管作为加热管。
包壳板：为了将过热段、疏水段与凝结段隔离开，设置有包壳板，且确保过热段、疏水段的密封性和独立性。
水室：高压加热器的水室由人孔座和进出水接管锻件与割头厚板焊接而成，割头为侧高压的半球形结构。椭圆形人孔为自密封结构，采用带加强环的不锈钢石墨缠绕垫。水室内设有将球体分开的密闭式分程隔板，为防止高压加热器水室内给水短路，在给水出口侧设有膨胀装置，给水进口侧设有防冲蚀装置。
2 高压加热器常见故障分析（#3为例）
2.1 管束泄漏
（1）#3高压加热器位于给水泵出口端，给水压力最高，给水温度最低，而汽侧加热蒸汽压力最低，3段抽汽温度最高，管束内外壁压差最大、温差最大，运行工况最为恶劣，管束承受最高压力和热应力易造成泄漏。
（2）高压加热器管束在生产过程中个别管束存在厚薄不匀或穿管过程中局部擦伤，长期在恶劣情况下运行，抗腐蚀和耐冲刷能力逐步降低，最终造成管束泄漏。
（3）#3高压加热器管束若发生一次泄漏，泄漏的高压给水冲刷周边相邻管束受损。虽然堵漏时已采取了保护性扩大封堵措施，但封堵具有一定局限性，可能存在周边其它未封堵的受损管束在长期运行中，受交变应力和疲劳等失效后导致再次泄漏。
（4）满负荷情况下，两台机组#3高压加热器下端差分别为14℃、19℃，较正常值5.6℃偏高，#3高压加热器疏水包壳有泄漏部位，对#3高压加热器局部管束长时间冲刷造成减薄、泄漏。
2.2 高压加热器包壳泄漏（#3为例）
（1）高压加热器在制造期间焊接工艺标准低，对接接头及筒身焊缝处存在咬边、气孔、焊缝，填充欠缺及裂纹缺陷，是造成高压加热器疏水包壳开焊泄漏主要原因。
（2）汽液的腐蚀所致，由于设备在检修期内需要完全排净内部积水，且需要按照使用说明书进行充氮保护，现场不具备严格的充氮保护条件，因此在检修期内设备内部会有严重的汽液腐蚀发生，从而导致了设备内部的腐蚀，而焊接接头处更容易发生此种腐蚀。
（3）蒸汽的冲刷所致，发生泄漏的部位易处于过热段蒸汽出口区，长期的蒸汽冲刷会导致此处的焊接接头产生缺陷。

（4）由于疏水与蒸汽的温差过大，导致产生较大的温差应力，若该处焊接接头存在缺陷，则在焊缝内部产生应力集中，久而久之交变应力也导致焊缝逐渐萌生疲劳裂纹，导致焊接接头开裂。
2.3 水室分程隔板磨损、螺栓脱落
高压给水长期运行冲刷，分程隔板密封垫老化造成密封面不严密，使高压加热器水室内给水短路，造成冲刷、螺栓松动，加之高压加热器壳体振动造成螺母松动脱落。
2.4 人孔门泄漏、人孔门螺栓损坏
（1）螺栓紧固不均匀，没有及时发现螺栓咬扣现象，高压加热器运行后没有及时热紧螺母，螺母松动，随着给水压力升高，造成泄漏。
（2）人孔门垫片装偏。
（3）人孔门垫片损坏。
2.5 高压加热器水位计显示不清晰、不准确
（1）水位计堵塞。
（2）水位计损坏。
3 针对高压加热器常见故障解决对策与预防措施
3.1 管束泄漏解决对策与预防措施
（1）将高压加热器解列、隔离，通过管程的放水门放掉内部积水，用专用的拆卸工具将水室人孔门打开，拆下水室上分程盖板，拆除防冲蚀装置，由壳侧通以0.5-0.8MPa的压缩空气，在管端涂以肥皂水，可用10倍放大镜对管板表面焊接接头进行观察，如果气流从该管径内流出，则说明管束本身有泄漏，如有气流从焊接接头处流出，则为管端焊接处泄漏。泄漏管不超过比例时进行封堵，超过比例时更换管束，端部焊缝泄漏时进行补焊，消除泄漏，打压确认无泄漏；通过对泄漏管束堵管以及保护性堵管，消除管束泄漏缺陷。管束堵漏检修：用直径Φ16的钻头，对管端进行钻孔，钻孔深度约30mm，钻削掉其间的防磨套管，用焊条电弧焊焊接堵塞；焊材：焊条J507，直径Φ2.5mm；对泄漏管束堵管和周围管束进行2层保护性堵管。
（2）加强设备巡回检查，定期分析高压加热器端差、水位、疏水门开度等相关参数，发现问题及时处理。
（3）利用机组检修期间每年对#1、#2、#3加热器管束束进行全面涡流探伤检查，将管壁厚度减薄超标和异常的管束进行封堵。
（4）运行人员投、退加热器时，严格控制加热器出水温度温升（降）率不超过规定值，防止加热器管束束产生应力集中。（加热器投停过程中应严格控制低加出水温度变化率≤3℃/min，高压加热器温度变化率≤0.917℃/min，高压加热器出水温度变化率≤1.83℃/min）。
（5）处理#3高压加热器疏水包壳泄漏点，恢复端差正常值，避免#3高壓加热器局部管束被长时间汽水冲刷造成减薄、泄漏。
（6）每次机组检修停机第1天，对高压加热器进行认真查漏，发现异常，及时进行堵漏处理。
3.2 高压加热器包壳泄漏解决对策与预防措施
（1）委托哈尔滨锅炉厂家对#3高压加热器短筒身上瓦片切割，吊出瓦片，检查高压加热器包壳焊缝，对高压加热器包壳泄漏点缺陷采用砂轮机打磨处理，修磨成适合焊接的坡口，补焊合格，然后将焊缝磨平，在焊缝上加焊拉筋板，增加焊缝抗拉强度。拉筋板为扁钢，材质Q235A，尺寸：6×40mm，然后将扁钢角焊缝进行焊接。焊接完成后修磨探伤面，进行100%PT/I 级检测合格。焊接完毕后，利用电加热方式进行局部热处理，并进行焊缝表面PT检测。对高压加热器壳程进行水压试验合格。
（2）建议哈尔滨锅炉厂在高压加热器出厂前，设备疏水段焊接接头期间提高施工质量。
（3）加强对设备检修期内的充氮保护，避免发生检修期内的腐蚀。
3.3 水室分程隔板磨损、螺栓脱落解决对策与预防措施
（1）更换新的密封垫片。（2）确保水室分程隔板结合面平整、无凹陷及贯通沟槽；螺栓紧固后，将螺母与螺栓进行点焊，防止松动。（3）若分程隔板无法修复，将分程隔板加工为不锈钢材质（原材质为碳钢）进行更换。
3.4 人孔门泄漏、人孔门螺栓损坏解决对策与预防措施
（1）回装人孔门前检查水室内有无异物，结合面完好后再进行回装人孔门。（2）更换人孔门垫片，重新安装，确保位置正确，不偏斜。（3）螺栓紧固均匀，禁止螺栓咬扣。（4）机组投入运行后，对高压加热器人孔门2条螺栓进行热紧。
3.5 高压加热器水位计显示不清晰、不准确解决对策与预防措施
（1）水位计堵塞时，打开高压加热器水位计放水门，清洗、排污。（2）水位计损坏时，检查水位计浮子，必要时更换水位计。
4 结语
基于高压加热器在电力行业的广泛使用，高压加热器的换热效率以及使用寿命直接影响着企业的经营业绩。实践证明，上述总结出的解决预防对策，大大提升了高压加热器健康运行水平，减少了设备维修工作量，真正做到了设备点检定修、状态检修，为高压加热器安全经济运行提供可靠保障！

-全文完-