第１２期 山西焦煤科技 Ｎｏ．１２ ２００８年ｌ２月 Ｓｈａｎｘｉ Ｃｏｋｉｎｇ Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｃ．２ｏｏ８ ・技术经验・ 热网加热器泄露原因及对策 高日亮①王春波 （华北电力大学） 摘要针对云冈热电２２０ ＭＷ直接空冷机组加热器泄露情况，分析了加热器泄露的原因及危 害，并提出处理和预防措施。指出经过实际运行检验，针对泄露的主要原因：热应力过大和冲刷侵蚀 所采取的预防性堵管措施，效果良好。 关键词加热器；泄漏；原因；对策 中图分类号：ＴＤ６１２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—０６５２（２００８）１２—０００９－０３ 山西大唐国际有限责任公司安装２台东方汽轮 机或加热器故障而骤然停运加热器时，如果汽侧停止 机厂生产２２０ ＭＷ直接空冷供热汽轮机。１、２号机 供汽过快，或汽侧停止供汽后，水侧仍继续进入给水， 组自投产以来，分别出现过加热器泄露事故。加热器 因管子管壁薄，收缩快，管板厚，收缩慢，常导致管子 一旦发生故障，不仅影响发电厂的经济性，还直接威 与管板的焊缝或胀接处损坏。这就是规定的温降率 胁主机或其他设备的安全运行，甚至引起严重的设备 允许值只有１．７—２．Ｏ￣Ｃ／ｍｉｎ，比温升率允许值２— 损害事故。加热器尤其是高加系统的故障频繁出现， ５￣Ｃ／ｒａｉｎ严格的原因。 仅次于锅炉爆管，居于电厂故障的第二位。据统计表 ２）管板变形。管子与管板相连，管板变形会使 明，给水加热器各种故障中，管系泄漏所占比重最大。 管子的端口发生泄漏。高加管板水侧压力高、温度 表面式回热加热器水侧压力大于汽侧压力，一旦管系 低，汽侧则压力低、温度高，尤其有内置式疏水冷却段 泄漏，给水就会冲入壳体，引起汽侧满水。水将有可 者，温差更大。如果管板的厚度不够，则管板会有一 能沿着抽汽管道倒灌人汽轮机，造成汽轮机汽缸变 定的变形。管板中心会向压力低、温度高的汽侧鼓 形，胀差变化，机组振动，动静碰摩，大轴弯曲，甚至叶 凸。在水侧，管板发生中心凹陷。在主机负荷变化 片断裂等事故。由于加热器泄漏而引起汽轮机进水 时，高加汽侧压力和温度相应变化，尤其在调峰幅度 的事故在国内外发生过多起。因此，分析加热器泄漏 大，调峰速度过快或负荷突变时，在使用定速给水泵 原因，找出对策，以减少泄漏具有十分重要的意义。 的条件下，水侧压力也会发生较大的变化，甚至可能 １ 加热器泄漏原因分析 超过高加给水的额定压力，这些变化会使管板发生变 ｕ型管加热器内部管系泄漏，主要分为管子本身 形，导致管子端口泄漏或管板发生永久变形。如果高 泄漏和端口泄漏（管子与管板胀接、焊接处泄漏）。 加的进汽门内漏，则在主机运行中停运高加后，会使 １．１ 管子端口泄漏原因 高加水侧被加热而定容升压，如水侧无安全阀或安全 １）热应力过大。加热器在启停过程中温升率、 阀失灵，压力可能升得很高，也会使管板变形。 温降率超过规定，使高加的管子和管板受到较大的热 ３）堵管工艺不当。一般常用锥形塞焊接堵管。 应力，使管子和管板相联接的焊缝或胀接处发生损 打人锥形塞时用力要适度；捶击力量太大，引起管孔 坏，引起端口泄漏，调峰时负荷变化速度太快以及主 变形，影响邻近管子与管板连接处，会造成损坏而使 ① 作者简介：高日亮男１９７５年出生 １９９６年毕业于太原工业大学工程师保定０７１００３ 山西焦煤科技 ２００８年第１２期 之出现新的泄漏。焊接过程中，如预热、焊缝位置及 尺寸不合适，会造成邻近管子与管板连接处的损坏。 采用其他堵管方法，如胀管堵管、爆炸堵管等，如 Ｉ二艺 不当，也会引起邻近管口的泄漏。因此，应遵循严格 的堵管工艺。 ． ４）制造质量不良。高加的管板材质是合金钢， 高加的管子材质是低碳钢，焊接前需要在管板上堆焊 一层低碳钢；往往由于堆焊技术不过关，以致留有焊 接缺陷。 １．２管子本身泄漏原因 １）冲刷侵蚀。 ａ）当蒸汽的流动速度较高且汽流中含有大直径 的水滴时，管子外壁受汽、水两相流冲刷，变薄，发生 穿孔或受给水压力而鼓破。加热器内部产生汽水两 流的主要原因：一是过热蒸汽冷却段内部及其出口 的蒸汽达不到设计要求的过热度引起的；二是加热器 的疏水水位保持过低或无水位或疏水温度远高于设 计值或疏水流动阻力较大或抽汽压力突然降低等因 素使疏水闪蒸，疏水进八下一级ＪＪＩ１热器时就带有蒸 汽，冲刷加热器管造成损坏；三是 离加内某根管子 发生损坏泄漏时，高压给水从？ 漏处以极大的速度冲 出会将邻近的管子或隔板冲刷破坏 ｂ）受到蒸汽或疏水的直接冲击。因防冲板材料 和固定方式不合理。在运行中破碎或脱落，失去防冲 刷保护作用；防冲板面积不够大，水滴随高速气流运 动，撞击防冲板以外的管束壳体与管束间的距离太 小，使入口处的汽流速度很高。 ２）管子振动。给水温度过低或机组超负荷等情 况下，通过加热器管子间蒸汽流量和流速超过设计值 较多时，具有一定弹性的管束在壳侧流体扰动力的作 用下会产生振动，当激振力的频率与管束自然振动频 率或其倍数相吻合时，将引起管束共振，使振幅大大 的增加，导致管子与管板的连接处受到反复作用力造 成管束损坏，管束振动损坏的机理一般有： ａ）由于振动丽使管予或管子与管板连接处的应 力超过材料的疲劳持久极限，使管予疲劳断裂。 ｂ）振动的管子在支撑隔板的管孔ｃ｝１Ｌ与隔板金属 发生摩擦，使管壁变薄，导致破裂 ｃ）当振动幅度较大时，枉跨度的中闯位置相邻 的管子会相互摩擦，使管予睽损或疲劳断裂 ３）管子给水人口端的侵蚀。入口管端的侵蚀损 坏只发生在碳钢加热器中，是一种侵蚀和腐蚀共同作 用的损坏过程，其机理是管壁金属在表面形成的氧化 膜被高紊流度的给水破坏并带走，金属材料不断损 失，导致管子的破损。有时损坏面可以扩大到管端焊 缝甚至管板，给水ＰＨ值低（小于９．６）、含氧量高（大 于７ ｇ／Ｌ）、温度低（小于２６０ｏＣ）、紊流度大的情况 下，容易发生侵蚀。 ４）腐蚀。当低压加热器的管材为铜，低加铜管 常因泄漏严重而被迫更换。ＰＨ值８．５～８．８时，铜的 腐蚀率最低，而碳钢要求ＰＨ值不小于９．５。锅炉给 水Ｐｔ｛值过高，导致了铜管的腐蚀。影响碳钢管束腐 蚀的主要因素有：含氧量和给水ＰＨ值：当给水中的 溶解氧过高或ＰＨ值过低，会使高加管子的内壁受到 腐蚀，故给水溶解氧的浓度不得超过７ ｐｇ／Ｌ，ＰＨ值维 持在９．３～９．６之间。如果壳侧有氧气存在（例如高 加在运行中放空气管未投运或工作不正常使空气排 放不完全，或停运时汽侧疏水未排净），将会引起管 束外壁的氧腐蚀。铜沉积：会引起点腐蚀，形成点蚀 坑。温度影响碳钢表面Ｆｅ Ｏ 氧化膜的形成：一般认 为在２６０℃以上时，Ｆｅ Ｏ 氧化膜比较稳定．低于这个 温度时，Ｆｅ，Ｏ 氧化膜的保护程度取决于给水的ＰＨ 值和其他环境因素。ＰＨ值大于９．６时，安全。 ５）超压爆管。引起高加水侧压力过高的因素 有：ａ）对配用定速驱动给水泵的系统，如果只根据正 常运行时的给水压力来确定加热器水侧的设计压力， 那么启动过程中或低负荷运行时，由于锅炉给水调节 门开度较小，给水流量减小，给水泵出口压力增大，可 能使管束承受超过设计值的给水压力而发生爆管。 运行中负荷突降或紧急停炉，熄火后常常发生这种情 况。ｂ）在机组运行中高加因故停用时，如果给水进 出口阀门关闭严密，而进汽阀有泄漏时，被封闭在加 热器管侧的给水受到漏人蒸汽的加热，会使管束的给 水压力大幅度上升。高加水侧压力过高，水侧又未安 装安全门时，过高的压力会使管子鼓胀而变粗开裂。 ６）材质、工艺不良。管子材质不良，管壁厚薄不 均，组装前管子有缺陷，胀口处过胀，管子外侧有拉损 伤痕等，在加热器遇到异常工况时，会导致管子大量 损坏。换热ｕ型管子管壁过薄，是结构上造成泄漏 的根本原因。 ２００８年第１２期 ２对策 高日亮等：热网加热器泄露原因及对策 ７ Ｌ，控制给水ＰＨ值在９．２～９．６。 ｄ）腐蚀预防措施：材料选择时，使机组变成为无 ２．１ 泄漏发生后的处理措施 泄漏发生时，造成给水压力降低，送至锅炉的给 水量减少。因此，在发现加热器管系泄漏时，要立即 停运加热器，减少管子的损坏数量，减轻损坏程度。 机组停运时，应检查高加是否泄漏，并想办法消除。 对于端口泄漏，应刮去原有焊缝金属再进行补焊，并 铜系统，这对整个机组的防腐和汽水晶质控制都有 利；要有完善的放空气系统，在管道连接上一般建议 不采用逐级串联的方式，以防不凝结气体在压力较低 的加热器中积聚；保证放空气系统的正常工作，在启 动时，水侧、汽侧应排净空气，给水水质要合格；出厂 进行适当的热处理，消除热应力。对于管子本身泄 时要有良好的防腐措施，防止贮运过程中的腐蚀，对 漏，应先查清管束泄漏的形式及位置，并选用合适的 碳钢管加热器，通常对汽侧和水侧均采取充氮防腐的 堵管工艺，堵塞管子的两个端口。无论采用何种堵管 办法；加热器停用时，通常根据停用时间的长短，分别 工艺，为保证堵管的质量，被堵管的端头部位一定要 采用充水、充汽或充氮的防腐措施，在水侧适当调节 经过良好处理，使管板、管孔圆整、清洁，与堵头有良 除氧水的ＰＨ值，以起保护作用。 好的接触面。在管子与管板连接处有裂纹或冲蚀的 ｅ）超压爆管预防措施：水侧应装设安全阀。 情况下，一定要去除端部原管子材料及焊缝金属，使 ｆ）材质、工艺不良引起管子泄漏的预防措施：管 堵头与管板紧密接触。 壁至少应在２．０ ｍｍ以上，以提高抗冲刷能力。组装 ２．２预防措施 前要对每根管子探伤、水压试验等检验；Ｕ型管应热 １）端口泄漏预防措施。加热器制造上应有足够 处理、无直观缺陷；管板管孔应保持一定的粗糙度、公 厚度的管板，有良好的管孔加工、堆焊、管子胀接、焊 差和同心度，管孔倒角或倒圆应光滑无毛刺。 接工艺外，运行上要使加热器在启停时的温升率、温 ｇ）预防性堵管：进行预防性堵管。建议在堵一 降率不超过规定，水侧要有安全阀防止超压，检修上 部分管的同时，在管板上开一定大小的旁路孔，以降 要有正确的堵管工艺。 低给水流速，减轻腐蚀，此方法在国内外多家电厂采 ２）管子本身泄漏预防措施。 用过，证明可以适当延长加热器寿命，减少泄漏次数。 ａ）冲刷侵蚀预防措施：壳侧蒸汽或疏水的 ３结束语 流速及防止疏冷段内闪蒸；蒸汽冷却段出口蒸汽要有 云冈热电２２０ ＭＷ直接空冷机组蒸汽冷却器泄 足够的剩余过热度；防冲板的固定要牢固，面积足够， 露原因是热应力过大和冲刷侵蚀。蒸汽冷却器在启 材质要好；保持壳侧水位正常，禁止低水位或无水位 停过程中温升率、温降率超过规定，使管子和管板受 运行。 到较大的热应力，使管子和管板相联接的焊缝或胀接 ｂ）管子振动预防措施：在高加汽侧安装汽侧安 处发生损坏，引起端口泄漏。并且当某根管子发生损 全门；壳侧蒸汽或疏水的流速；管子间距要足够 坏泄漏时，高压给水从泄漏处以极大的速度冲出会将 大，一方面降低了壳侧流速，另一方面减小了管子互 邻近的管子或隔板冲刷破坏。经过查清管束泄漏的 相碰撞摩擦损坏的可能性，管束自由段长度（即 形式及位置，并选用合适的堵管工艺，堵塞管子的两 跨度）。 个端口，进行预防性堵管，经实际运行检验，效 ｃ）管子给水入口端的侵蚀预防措施：给水 果良好。 流速，停用一列加热器或加热器堵管数量较多时，都 会使管内流速明显增大。这时应让一部分给水经旁 路进入锅炉或降低机组负荷；控制给水含氧量小于 收稿日期２００８—０９—２２ 参考文献 ［１］孙玉民．电厂热力系统与辅助设备［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２０００：１０２—１１０ （下转第３４页） ・３４・ 山西焦煤科技 ２００８年第１２期 ＦＡ 进行比较，便很容易地得出结论：在通小相等的 直流电流条件下，双绕组电动机产生的直流磁通势是 Ｆｂ 普通三相异步电动机直流磁通的两倍。 双绕组电动机能耗制动的两套绕组的电气接线， 不仅仅是这４种方式，还有许多种接线方式，就不一 一介绍了，每种电气接线的直流磁通势大少不同，两 图１３磁通势矢量图（第４种接线） 套绕组的等效电阻也不同。可以根据生产工艺对制 动转矩大小和制动时间长短的不同要求，选择一种理 以上分析了双绕组电动机能耗制动的４种电气 想的电气接线。 接线，以及４种电气接线产生的直流磁通势大少。如 收稿日期２００８—１０—１２ 果与普通三相异步电动机能耗制动的４种接线方式 参考文 献 ［１］王洪东．一个新颖的双电动机能耗制动线路［Ｊ］．煤炭技术，２００３（１）：１７—１８ ［２］王振民．电动机双绕组快速制动［ｊ］．煤矿机电，１９８９（２）：１２—１６． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｓ ａｎｄ Ｄｉｒｅｃｔ——ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂｒａｋｉｎｇ ｏｆ Ｄｏｕｂｌｅ Ｗｉｎｄｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｏｔｏｒ Ｚｈａｏ Ｓｈｕｆｅｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｂｒａｋｉｎｇ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｔｏ ｄｏｕｂｌｅ ｗｉｎｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｔｈｒｅｅ—‘ｐｈａｓｅ ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ，ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｓｓｉｎｇ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｔｏｒ ｗｉｎｄｉｎｇ，ｄｒａｗｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：ｐａｓｓｅｓ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｅｑｕａｌ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ，ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ—ｃｕｒｒｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ ｗｉｎｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｄｏｕｂｌｅ ｏｆ ｃｏｃｕｒｒｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ ｏｆ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｔｈｒｅｅ——ｐｈａｓｅ ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ４ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｔｗｏ ｓｅｔｓ ｗｉｎｄｉｎｇ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｂｒａｋｉｎｇ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｗｉｎｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ，ｅａｃｈ ｋｉｎｄ ｏｆ ｄｉ。 ｒｅｃｔ—ｃｕｒｒｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｉｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓ ｏｆ ｔｗｏ ｓｅｔｓ ｗｉｎｄｉｎｇ ａｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｂｒａｋｅ ｔｏｒｑｕｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｏｐ ｔｉｍｅ ｌｅｎｇｔｈ，ｃｈｏｏｓｅｓ ｏｎｅ ｋｉｎｄ ｏｆ ｉｄｅａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｗｉｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｄｏｕｂｌｅ ｗｉｎｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ；Ｄｙｎａｍｉｃ ｂｒａｋｉｎｇ；Ｄｉｒｅｃｔ—ｃｕｒｒｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｍｏｔｉｖｅ；Ｂｒａｋｅ ｔｏｒｑｕｅ； Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｇｌｅ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｃｌｏｓｅｄ （上接第１１页） Ｒｅａｓｏｎｓ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｅｒｐｌａｎｓ ｏｆ Ｌｅａｋａｇｅ ｏｆ Ｈｅａｔｅｒ ｉｎ Ｈｅａｔ Ｓｕｐｐｌｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇａｏ ＲｉＵａｎｇ Ｗａｎｇ Ｃｈｕｎｂｏ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｌｅａｋａｇｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｔｅｒ ｏｆ ２２０ ＭＷ ｄｉｒｅｃｔ ａｉｒ—ｃｏｏｌｉｎｇ ｕｎｉｔ ｉｎ Ｙｕｎｇａｎｇ ｔｈｅｒｍｏ－ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｒｍ ｏｆ ｌｅａｋａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔｅｒ，ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ．Ｐｏｉｎｔｅｓ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ，ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｌｅａｋａｇｅ：ｔｈｅ ｈｅａｔ ｓｔｒｅｓｓ ｉｓ Ｏ— ｖｅｒｓｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｓｈｏｕｔ ｃｏｒｒｏｄｅｓ，ａｄｏｐｔｓ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｐｌｕｇｇｉｎｇ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｇｏｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｈｅａｔｅｒ；Ｌｅａｋａｇｅ；Ｒｅａｓｏｎ；Ｃｏｕｎｔｅｒｐｌａｎ
