核電廠高壓加熱器系統常見故障分析及應對策略

王壯業

摘 要：高壓加熱器是電廠汽輪發電機組給水回熱系統中最重要的輔助設備之一，如果出現故障將直接影響機組效率，嚴重的將引起停機事件發生。本文主要針對高壓加熱器泄漏和疏水故障進行了分析，并針對泄漏故障提出了應對策略，對其他電廠高壓加熱器的運行有一定借鑒意義。

關鍵詞：高壓加熱器 故障 泄漏 疏水

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（a）-0066-02

高壓加熱器是利用汽輪機的抽氣加熱給水的裝置，電廠配備了高壓加熱器系統后，可有效地提高電廠的熱效率，節省燃料，并有助于機組的安全穩定運行。

1 高壓加熱器系統泄漏故障分析

高壓加熱器作為汽輪發電機組給水回熱系統中最重要的輔助設備之一，若高壓加熱器停運，將大大降低機組的循環熱效率，而造成高壓加熱器停運最常見的、危害最大的當屬高壓加熱器傳熱管泄漏事故。

1.1 高壓加熱器長期處于低水位運行導致

根據對高壓加熱器運行水位跟蹤分析，第一燃料循環期間，一號機組的高壓加熱器長期以來一直都處在低于正常水位運行狀態，特別是6B始終處于低水位運行。從高壓加熱器疏水端差來分析，6B的疏水端差也一直比6A高，足以證明6B的運行水位低于6A的。高壓加熱器低水位運行，會引起疏水冷卻段汽水兩相流，主要使U形傳熱管疏水冷卻段產生破損。一方面沖蝕加熱器疏水冷卻段，另一方面疏水冷卻段汽水混流，會使抽汽的熱量未被有效利用加熱給水，通過下一級加熱器直接到除氧器，會引起抽汽量增加。這個過程中，高壓加熱器運行時，直接承受高溫蒸汽沖刷的最外層管排振動最劇烈，管壁磨損減薄最嚴重，發生爆管概率也最高。

1.2 高壓加熱器投、停操作不當引起的管束泄漏導致

汽輪機在啟停機過程中不可避免地造成高壓加熱器啟停操作過快，即溫度變化率過大，使管口與管板的焊接處受到過大的熱應力。特別是加熱器停運時，一般總是先停抽汽，而給水仍通過加熱器，此時管壁溫度高于給水溫度，較冷的給水流經管子，使管子首先冷卻收縮，容易在管子和管板的結合面上造成破壞。

1.3 高壓加熱器管束的腐蝕導致

腐蝕的原因主要包括汽側的空氣沒有及時排除，空氣中的氧氣會引起管束外壁的氧腐蝕，溫差過大引起的應力腐蝕以及給水的沖刷腐蝕。

1.4 其他管束泄漏導致

高壓加熱器內部的管束緊密而有序地排列在一起，由于水側壓力高于最大汽側壓力，當管子損壞斷裂時高溫高壓水柱連續沖刷周圍管子，形成大面積泄漏。另外，高壓加熱器內部的管束處于自由狀態，當管子斷裂時，在高速水流的作用下，管子斷口自由擺動，不斷碰擊周圍管子，對周圍管子形成一定破壞。

2 高壓加熱器系統疏水故障分析

2.1 高壓加熱器系統液位對機組的影響

在正常運行中，當正常疏水系統故障或傳熱管破損，導致疏水量超過正常疏水閥設計流通能力時，高壓加熱器殼側水位將升高。當水位達到二高水位時，延時3s，高壓加熱器的氣動緊急疏水閥開啟，將超量的疏水排往高壓疏水擴容器。如果高壓加熱器水位上升至三高水位，相關高壓加熱器的電動抽汽隔離閥關閉，電動給水旁路閥開啟，進出口電動給水隔離閥關閉，整列高壓加熱器解列退出運行，同時二回路電功率下降。當高壓加熱器殼側水位設置不當或疏水流量過大會造成殼側水位過低，疏水冷卻段水封破壞后暴露在高速兩相流之下，對入口附近的管束、隔板等造成沖蝕，并發生管束振動損壞。

2.2 高壓加熱器疏水故障的表現類型

2.2.1 緊急疏水動作時間嚴重超差

高壓加熱器緊急疏水閥的動作時間，是控制高壓加熱器水位的重要因素。從二高到三高水位之間，如緊急疏水閥不及時動作，系統將觸發保護使高加解列。

2.2.2 水錘

高壓加熱器緊急疏水的流向是從高壓加熱器殼側流到高壓疏水擴容器，由于高壓加熱器的殼側和高壓疏水擴容器之間的壓差比較大，且疏水管線的布置方式存在問題使得緊急疏水閥后的管道存在積水。當緊急疏水閥開啟時，高溫高壓的疏水在出口的低壓管道瞬間汽化，體積急劇膨脹，推動管道內的積水高速運動沖擊管線和高壓疏水擴容器，造成水錘。

2.2.3 管道振動

由緊急疏水閥在大壓差下頻繁開啟造成的振動和水錘，導致了緊急疏水管線的振動，導致的后果是管道變形、焊縫開裂、管道支吊架損壞、管線上氣動閥門中性點移動、定位器反饋故障等。

2.2.4 緊急疏水閥內漏導致系統熱效率降低和閥門損壞

由于緊急疏水閥在設計上存在不足，閥門在正常調整范圍內無法滿足現場開啟時間的要求。為了保證高壓加熱器的正常運行，不得不降低緊急疏水閥的密封性能以加快閥門的開啟時間，但是帶來的負面影響是閥門泄漏，內漏造成熱效率的損失和閥門的損壞。

3 防止高壓加熱器系統泄漏的應對策略

3.1 加強對高壓加熱器系統的運行管理

高壓加熱器運行期間，應避免高壓加熱器的低水位運行，保證自動調節系統的性能，提高自動投入率，運行人員應加強監督，一旦疏水自動調節裝置不能自動維持水位時，應手動調節維持。防止疏水調節閥開度過大，而在疏水冷卻段內引起閃蒸和汽水兩相流，避免疏水管道發生劇烈振動，從而延長高加使用壽命。對于給水品質也要嚴格控制，包括含氧量、pH值等。

3.2 優化對高壓加熱器系統的啟停操作

由于機組采用滑參數啟動，故高壓加熱器可以隨同機組同時啟停。加熱器隨機啟動時，負荷逐漸增加，抽汽溫度、壓力、流量及水溫都是逐漸上升的，金屬的溫升可控制在較小范圍內，減少管系與管板的溫差，可避免管系脹口松弛和管系膨脹不均而引起的泄漏。但在高壓加熱器停運時，一般總是先停抽汽，而給水仍通過加熱器，此時管壁溫度高于給水溫度，較冷的給水流經管束，使管束首先冷卻收縮，容易在管束和管板的結合面上造成破壞，因此應嚴格將溫降率控制在56℃/h。

4 結語

高壓加熱器是機組最重要的輔助設備之一，一旦故障停運，將對機組效率造成極大影響，甚至威脅汽輪機安全，所以保持高壓加熱器的安全穩定運行具有十分重要的意義。

參考文獻

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