煉化企業(yè)連續(xù)重整裝置電加熱器隱患整改措施

李藝卓，陳鋼

煉化企業(yè)連續(xù)重整裝置電加熱器隱患整改措施

李藝卓，陳鋼

（中國石油大連石化公司，遼寧 大連 116031）

介紹了某煉化企業(yè)連續(xù)重整裝置4臺電加熱器的基本結(jié)構(gòu)、控制原理和運行中發(fā)現(xiàn)的隱患及整改措施，對加熱器隱患的解決措施進行了重點闡述，加熱器在實施硬件及軟件的技術(shù)改進后取得了良好效果。

加熱器；故障接地；速斷保護；控制板

某煉化企業(yè)連續(xù)重整裝置正常工況運行時需投入4臺電加熱器，設(shè)備工藝編號分別為F1440（560 kW）、F1441（175 kW）、F1442（810 kW）、F1443（150 kW），所加熱的工藝介質(zhì)也大不相同。整套設(shè)備均為美國進口原廠設(shè)備，包括裝置現(xiàn)場使用的加熱管及配電室內(nèi)配套的控制柜。在裝置運行及停工檢修中，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備存在接地保護動作、溫度控制無法自動調(diào)節(jié)及停機期間加熱管絕緣值較低等問題。通過與廠家溝通，并結(jié)合裝置實際工況的要求，依次查找隱患、故障點進行整改。

1 加熱器的基本結(jié)構(gòu)

4臺加熱器主要由以下5種元件組成：①電阻絲，將電能轉(zhuǎn)換為熱能；②氧化鎂粉末，為電阻絲與金屬外殼之間提供電氣絕緣；③金屬外科，保護電阻絲/氧化鎂不與加熱介質(zhì)直接接觸；④末端密封，防止氧化鎂與空氣中的水分結(jié)合，提供接線端字的絕緣；⑤冷端，導(dǎo)電不產(chǎn)生熱量，使接線端遠離熱源。

4臺加熱器供電電源均為50 Hz、380 V交流電源，每臺加熱器均分為四大組，每大組電加熱器又分別有36根電加熱器管，12根電加熱器管并接為1相，然后3相加熱器組依次首末端相連，構(gòu)成三角形接線方式。其中，每根電加熱器外殼為金屬套管，管內(nèi)采用金屬氧化物作為填充物，對加熱電阻絲起到固定作用，并使電阻絲與外殼金屬套管有效隔離，起到絕緣作用。管體制做成U形，單體的電加熱器首末端在同一方向上，并由法蘭密封盤將這些加熱器固定成一個整體，其外觀形狀猶如一個換熱器芯，法蘭密封盤端部為防爆接線箱，對應(yīng)的配電柜主回路的低壓塑殼斷路器為下端的配電設(shè)備及雙電力線路、現(xiàn)場的電加熱器提供短路、過載保護，是該套配電系統(tǒng)電氣保護的后備保護。電加熱器在通電前，需要用500 V的絕緣電阻表測量加熱元件的絕緣電阻值，并要滿足每個加熱元件最小2 MΩ的要求。

2 加熱器的控制原理

正常情況下，現(xiàn)場加熱器由工藝給定正常的加熱溫度且為恒定溫度，并由現(xiàn)場采集的溫度信號通過儀表轉(zhuǎn)換成4～20 mA的數(shù)字電流信號來控制可控硅SCR導(dǎo)通角的大小，以控制可控硅輸出電壓的高低，從而調(diào)節(jié)加熱器的輸出功率。當加熱溫度越小于給定的溫度時，加熱器的輸出功率就會越大；當加熱溫度越大于給定的溫度時，加熱器的輸出功率就會越小，從而使加熱溫度趨近于給定的溫度，形成負反饋的閉環(huán)控制，達到加熱恒溫的效果。以F1442為例，工藝要求大致保持在恒定的600 ℃左右，加熱器工作電流值在700 A左右。

3 加熱器投運中發(fā)現(xiàn)的故障及隱患

這4臺加熱器投入使用1年以后便陸續(xù)出現(xiàn)電氣接地保護動作、溫度控制無法自動調(diào)節(jié)及停機期間加熱管絕緣值較低等故障，由于加熱器屬于連續(xù)重整裝置的關(guān)鍵設(shè)備，任何一臺設(shè)備的停用都會迫使整套重整再生裝置停止運行，所以及時發(fā)現(xiàn)并處理上述問題至關(guān)重要。

問題匯總?cè)缦拢孩賳栴}一，F(xiàn)1440加熱器加熱介質(zhì)比較復(fù)雜，多次出現(xiàn)接地故障；②問題二，F(xiàn)1440和F1443、F1442在檢修期間存在吸潮現(xiàn)象，絕緣值低；③問題三，F(xiàn)1442加熱器在運行過程中發(fā)生溫度控制無法自動調(diào)節(jié)的現(xiàn)象。

4 解決措施

4.1 對問題一的整改

4.1.1 接地保護原理

接地故障保護是該套配電系統(tǒng)電氣保護的主保護，F(xiàn)1440電加熱器采用一套接地故障繼電器，并由零序電流互感器為其提供動作的電流信號。A、B、C三相電力電纜同時同方向穿過零序電流互感器。在正常情況下，A+B+C=0；當現(xiàn)場加熱器單元或饋出的電纜線路出現(xiàn)接地故障時，由于接地電流的存在，會使A+B+C≠0，零序電流互感器就會感應(yīng)到故障電流，變成二次電流送給接地故障繼電器。當該電流足夠大且故障時間大于設(shè)定的延時時間后，接地故障繼電器就會動作，通過其輔助接點一方面使該配電盤面板上接地故障指示燈點亮；另一方面通過接點狀態(tài)的變化向配電回路當中的可控硅SCR控制板發(fā)出信號，使可控硅門極無觸發(fā)電壓，從而封鎖可控硅的輸出。

4.1.2 改造前接地保護分析

原有的F1440內(nèi)共有4組加熱器，共用1組保護，GFCT（接地故障電流互感器）實測接地電流峰值能達到500 mA左右，GFI（接地故障電流繼電器）動作定值最大設(shè)置為300 mA，原因如下：①F1440（共計4個負荷，共用1組保護）的電纜線路多、距離長和較大的容抗產(chǎn)生了較大的泄漏電流；②各組負荷電纜按照規(guī)定兩端電纜進行了鋼鎧接地，但由于接地點電位不一致，存在環(huán)流及疊加現(xiàn)象，所以無法滿足F1440電加熱器得正常運行需求。

4.1.3 改造后接地保護分析

改造后將F1440（共計4個負荷，共用1組保護）拆分為4個接地故障電流互感器GFCT與4個接地故障電流繼電器GFI，4個GFI常閉輸出觸點串聯(lián)后按照原先控制方式接入到保護出口繼電器RY1的控制電源端。

改造后運行效果：接地故障電流繼電器GFI檢測到的電流最大也只有10 mA左右，遠小于保護設(shè)定值300 mA，有效解決了加熱器誤跳的問題，同時提供可靠的接地保護。

4.2 對問題二的整改

F1440和F1441在裝置停工期間發(fā)現(xiàn)絕緣電阻值低，并分別更換了2根加熱管。加熱器絕緣值低主要是因為在運輸、儲存或者安裝過程中，絕緣材料氧化鎂與空氣中的水分結(jié)合造成的。雖然加熱器的末端密封具有防潮的功能，但是由于環(huán)境溫度的變化，加熱元件內(nèi)部也存在著“呼吸”的現(xiàn)象。由于此“呼吸”的存在，不當?shù)倪\輸、保存或者安裝都會使加熱元件受潮，從而導(dǎo)致絕緣值低的情況發(fā)生。針對該問題的應(yīng)對措施如下：①將加熱器的接線箱打開，將加熱元件從回路中斷開，不連接該端子連接板。②再次檢查回路的絕緣電阻，應(yīng)滿足每個回路最小2 MΩ除以加熱元件的數(shù)量，將加熱器啟動，由DCS來控制。運行24 h后，檢查沒有接入回路的加熱絲的絕緣電阻。如果滿足要求，大于1 MΩ時則將其恢復(fù)到通電回路中；如果不滿足，則在運行48 h后再次測量。

加熱器在使用過程中通常不會受潮。在不使用加熱器時，通常可以采用以下辦法，避免絕緣電阻值變低：①在接線箱上安裝正壓通風(fēng)，儀表氣要求是通過干燥；②在接線箱內(nèi)放置干燥袋，定期檢查絕緣電阻值；③在接線箱內(nèi)放置防潮加熱器或自調(diào)節(jié)電伴熱帶，使接線箱內(nèi)的溫度保持在50～60 ℃之間；④在安裝過程中，盡量縮短接線箱蓋敞開時間，盡量避免在雨天打開接線箱蓋，并且施工后盡快將接線箱蓋恢復(fù)到密封狀態(tài)。

4.3 對問題三的整改

2019-06-28T04：00左右，某煉化企業(yè)連續(xù)重整裝置F1442加熱器電流過大，無法正常控制功率大小，06：00左右，生產(chǎn)車間將F1442加熱器停機查找故障。本次故障原因為控制板控制失靈，懷疑內(nèi)部電子元器件有問題，導(dǎo)致F1442加熱器無法控制功率大小，更換控制板后，加熱器恢復(fù)正常工作。由于控制板在加熱器金屬罩內(nèi)部，正常工作期間無法檢查，所以只能在裝置停工檢修期間對可控硅、速熔保險絲、比例輸出控制板、可控硅擊穿檢測板、觸發(fā)板、開關(guān)控制板等電氣元件進行全面的檢查和更換工作。

5 結(jié)語

對重整的電加熱器的技術(shù)改造是一個循序漸進的過程，改造的效果是明顯的。經(jīng)設(shè)計制造、材質(zhì)的選擇及設(shè)備的電氣技術(shù)改造后，目前改進后的加熱器運行使用情況良好，既降低了維修勞動量，又保證加熱器能長期有效運行，且保證了裝置的平穩(wěn)運行，盡可能避免因加熱器故障造成裝置非計劃停工的發(fā)生。

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TE96

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.052

2095－6835（2019）17－0113－02

〔編輯：王霞〕