高壓加熱器的泄露故障及其原因分析

呂寶英

（同煤集團(tuán)同達(dá)熱電公司，山西 大同 037003）

汽輪機(jī)采用回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)是提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要手段之一。回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的運(yùn)行可靠性和運(yùn)行性能的高低，直接影響整套機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，加熱器的投入率是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中重要的一項(xiàng)考核指標(biāo)。隨著火力發(fā)電廠機(jī)組向大容量高參數(shù)發(fā)展，高壓加熱器承受的給水壓力和溫度相應(yīng)提高；在運(yùn)行中還將受到機(jī)組負(fù)荷突變、給水泵故障、旁路切換等引起的壓力和溫度的驟變，這些都會(huì)給高加帶來(lái)?yè)p害。為此，除了在高加的設(shè)計(jì)、制造和安裝時(shí)必須保證質(zhì)量外，還要在運(yùn)行維護(hù)等方面采取必要的措施，才能確保高壓加熱器的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

1 高壓加熱器泄露的現(xiàn)象

高壓加熱器運(yùn)行時(shí)，若在各蒸汽參數(shù)及進(jìn)水溫度基本正常的情況下，發(fā)現(xiàn)給水端差增加，且伴隨著高壓加熱器給水溫升下降，則需要檢查高壓加熱器給水側(cè)的壓損（給水進(jìn)、出口壓差）；如果高壓加熱器給水進(jìn)、出口壓差減小，說(shuō)明在高壓加熱器內(nèi)部進(jìn)水側(cè)與出水側(cè)之間存在短路現(xiàn)象，即存在泄漏。若高壓加熱器運(yùn)行時(shí)，抽汽參數(shù)基本正常，如果發(fā)現(xiàn)疏水水位有所升高，應(yīng)立即檢查疏水調(diào)節(jié)門(mén)的開(kāi)度。若開(kāi)度明顯大于機(jī)組對(duì)應(yīng)正常疏水調(diào)節(jié)門(mén)的開(kāi)度，或疏水調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度未變而疏水水位明顯升高，說(shuō)明高壓器系統(tǒng)存在泄漏現(xiàn)象，即汽水側(cè)有短路存在，這時(shí)，疏水溫度及給水進(jìn)、小口壓差均有不同程度的減少。前一種情況，高壓加熱器疏水水位略有升高；后一種情況，可能疏水調(diào)節(jié)門(mén)卡死；如果在高加熱器運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)汽側(cè)壓力，疏水水位明顯升高，疏水調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度明顯增大，且給水進(jìn)、出口壓差，疏水溫度，出口給水溫度明顯下降，說(shuō)明此時(shí)高壓加熱器管系發(fā)生大量泄漏，應(yīng)立即停運(yùn)高壓加熱器，以防高壓加熱器簡(jiǎn)體損壞和汽輪機(jī)進(jìn)水的惡性事故發(fā)生。

2 高壓加熱器泄露原因

2.1 高壓加熱器振動(dòng)

有的高壓加熱器水側(cè)由于無(wú)排空裝置，在投運(yùn)時(shí)，空氣排不走，使高壓加熱器發(fā)生水沖擊，產(chǎn)生振動(dòng)。一般情況下，具有一定彈性的管束在汽側(cè)流體擾動(dòng)力的作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)激振力頻率與管束自然振動(dòng)頻率或其倍數(shù)吻合時(shí)，將引起管束共振，使振幅大大增加，造成管束損壞。管系振動(dòng)一方面加大了管口焊接處所承受的機(jī)械應(yīng)力，另一方面使管束外壁與管系分隔板管口發(fā)生撞擊和磨擦，管壁變薄，最終在給水壓力的作用下破裂。

振動(dòng)損壞發(fā)生的主要部位及原因：（1）疏水冷卻段：疏水冷卻段汽側(cè)疏水的紊流比較大，因而產(chǎn)生的激振力也大。（2）主凝結(jié)段：主凝結(jié)段內(nèi)的管束振動(dòng)主要發(fā)生在兩個(gè)部位，即U形管彎頭處和直管段部分。在U形彎頭處，管子的自由度大則自然頻率低，容易產(chǎn)生共振。振動(dòng)會(huì)使彎頭部分的管子破裂或折斷。直管段的振動(dòng)損壞一般發(fā)生在管束支撐隔板布置不合理，管子跨度較長(zhǎng)，殼側(cè)汽流速度又較大的區(qū)域。（3）過(guò)熱蒸汽冷卻段：過(guò)熱蒸汽冷卻段是發(fā)生管束振動(dòng)損壞可能性最大的區(qū)域。過(guò)熱蒸汽冷卻段的汽流速度比較高，一般為30～40m／s。有兩種情況可能會(huì)使汽流速度大幅度增加：一種是高加超負(fù)荷，使的蒸汽流速超過(guò)設(shè)計(jì)值：另一種是蒸汽壓力大幅度降低，蒸汽的比容增加，導(dǎo)致蒸汽的容積流量增加，汽流速超過(guò)設(shè)計(jì)值。

2.2 高壓加熱器啟停時(shí)過(guò)大的熱沖擊

有的機(jī)組由于高壓加熱器不能隨機(jī)啟動(dòng)，使其在每次啟動(dòng)過(guò)程中，都受到較大的熱沖擊，導(dǎo)斂加熱器水室隔板泄漏。由于機(jī)組啟停頻繁，啟停時(shí)其溫度變化率超過(guò)規(guī)定的允許值，結(jié)果使高壓加熱器內(nèi)部管子及管板溫度急劇變化，從而產(chǎn)生一定的交變熱應(yīng)力，在這種應(yīng)力的作用下，管子受到疲勞損傷破壞。

2.3 高壓加熱器疏水水位不穩(wěn)定

高壓加熱器運(yùn)行時(shí)，其疏水水位的熱工測(cè)量信號(hào)與實(shí)際的水位不符，即實(shí)際水位在要求范圍內(nèi)，而測(cè)量的水位信號(hào)卻反映偏高或偏低，造成所謂的“虛假水位”，當(dāng)反映偏高時(shí)，危急疏水電動(dòng)門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟，導(dǎo)致高加低水位或無(wú)水位運(yùn)行；當(dāng)反映偏低時(shí)，危急疏水電動(dòng)門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，疏水水位逐步升高，導(dǎo)致高水位保護(hù)動(dòng)作，危急疏水電動(dòng)門(mén)又再次開(kāi)啟，甚至由于測(cè)量水位信號(hào)誤動(dòng)而導(dǎo)致高壓加熱器解列。無(wú)論是測(cè)量水位反映偏高或偏低，均使得危急疏水電動(dòng)門(mén)頻繁開(kāi)關(guān)，使管束受到不應(yīng)有的沖刷、震動(dòng)、管板過(guò)熱，從而加速了管子的損壞程度。通過(guò)觀察，高壓加熱器管子斷裂處均在與管板連接位置。

2.4 高加熱器危急疏水調(diào)節(jié)門(mén)不嚴(yán)

機(jī)組為了提高安全運(yùn)行可靠性，高壓加熱器裝設(shè)了危急疏水系統(tǒng)，但由于國(guó)產(chǎn)疏水調(diào)節(jié)門(mén)質(zhì)量不過(guò)關(guān)，造成內(nèi)漏，不能保持一定的疏水水位，致使管子長(zhǎng)時(shí)受到汽水沖刷振動(dòng)以及管板過(guò)熱。

2.5 高壓進(jìn)汽門(mén)不嚴(yán)

高壓加熱器解列時(shí)，由于進(jìn)汽門(mén)不嚴(yán)，仍有部分加熱蒸汽漏入，造成管子過(guò)熱，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。

2.6 損壞斷裂管子對(duì)周?chē)钠茐?/h3>

高壓加熱器內(nèi)損壞斷裂的管予端部處于自由狀態(tài)，在高速氣流的沖擊下自由擺動(dòng)，不斷碰磨撞擊斷裂管周?chē)墓茏樱瑪U(kuò)大了周?chē)茏拥钠屏研孤?/p>

2.7 高壓加熱器給水管子泄漏

高壓給水在管子泄漏處高速噴出，將其周?chē)茏舆趥?/p>

高壓加熱器泄漏后對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響

（1）高加泄漏后，會(huì)造成泄漏管周?chē)苁芨邏航o水沖擊而泄漏管束增多，泄漏更加嚴(yán)重，必須緊急解列高加進(jìn)行處理，這樣堵焊的管子就更少一些。

（2）高加泄漏后，由于水側(cè)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽側(cè)壓力?，這樣，當(dāng)高加水位急劇升高，而水位保護(hù)未動(dòng)作時(shí)，水位將淹沒(méi)抽汽進(jìn)口管道，蒸汽帶水將返回到蒸汽管道，甚至進(jìn)入中壓缸，造成汽輪機(jī)水沖擊事故。

（3）高加解列后，給水溫度降低，從而主蒸汽壓力下降，為使鍋爐能夠滿足機(jī)組負(fù)荷，則必須相應(yīng)增加燃煤量，增加風(fēng)機(jī)出力，從而造成爐膛過(guò)熱，氣溫升高，更重要的是標(biāo)準(zhǔn)煤耗增加，機(jī)組熱耗相應(yīng)增加，廠用電率也會(huì)增加。

（4）高加停運(yùn)后，還會(huì)使汽輪機(jī)末幾級(jí)蒸汽流量增大，加劇葉片的侵蝕。

（5）高壓加熱器的停運(yùn)，還會(huì)影響機(jī)組出力，若要維持機(jī)組出力不變，則汽輪機(jī)監(jiān)視段壓力升高，停用的抽汽口后的各級(jí)葉片，隔板的軸向推力增大，為了機(jī)組安全，就必須降低或限制汽輪機(jī)的功率，從而影響發(fā)電量。

3 高壓加熱器泄漏防止措施

（1）提高高壓加熱器制造質(zhì)量，加強(qiáng)高壓加熱器組裝焊接技術(shù)研究；提高檢修焊接工藝質(zhì)量，采用安全堵漏的方法，即將泄漏管相鄰的管子全部封堵。

（2）啟停時(shí)注意減少高壓加熱器的熱沖擊和熱應(yīng)力。

（3）確保高壓加熱器進(jìn)汽手動(dòng)門(mén)和危急疏水電動(dòng)門(mén)的嚴(yán)密性，避免管子過(guò)熱，汽水沖刷和振動(dòng)。

（4）保證給水品質(zhì)，排除空氣，防止腐蝕。

（5）防止管系振動(dòng)和受到?jīng)_刷。給水溫度過(guò)低時(shí)，將使高壓加熱器汽側(cè)蒸汽流量過(guò)負(fù)荷，引起管子振動(dòng)，進(jìn)入高壓加熱器的給水量過(guò)多時(shí)，管內(nèi)流速增大，管內(nèi)壁將受到?jīng)_刷。為了防止超壓引起振動(dòng)和沖刷，故在高壓加熱器汽側(cè)安裝汽側(cè)安全門(mén)，在水側(cè)管道上安裝水側(cè)安全門(mén)。

4 小結(jié)

高壓加熱器投入率不高的原因中，以高壓加熱器泄漏所占的比重最大，而高壓加熱器泄漏又是由許多因素造成的，除制造質(zhì)量外，主要是運(yùn)行中高壓加熱器啟停時(shí)其溫度變化率超過(guò)規(guī)定的允許值，造成熱應(yīng)力過(guò)大。這些因素也一直困擾著高壓加熱器的正常運(yùn)行，制約著節(jié)能降耗的工作。因此，必須提高制造質(zhì)量，加強(qiáng)檢修維護(hù)，運(yùn)行管理，啟停時(shí)注意減少高壓加熱器的熱應(yīng)力，投運(yùn)時(shí)溫升率應(yīng)符合規(guī)定；同時(shí)，必須確保熱工水位測(cè)量的準(zhǔn)確性，提高運(yùn)行操作水平和檢修焊接工藝質(zhì)量，保證高壓加熱器進(jìn)汽電動(dòng)門(mén)和危急疏水門(mén)的嚴(yán)密性，方能防止高壓加熱器泄漏，提高高壓加熱器的投運(yùn)率。

［1］鄭體寬.熱力發(fā)電廠[M].水利電力出版社，1986，6.

［2］蔡錫宗.高壓給水加熱器[M].水利電力出版社，1995.