煉化企業連續重整裝置電加熱器隱患整改措施

李藝卓，陳鋼

煉化企業連續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）

介紹了某煉化企業連續重整裝置4臺電加熱器的基本結構、控制原理和運行中發現的隱患及整改措施，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

某煉化企業連續重整裝置正常工況運行時需投入4臺電加熱器，設備工藝編號分別為F1440（560 kW）、F1441（175 kW）、F1442（810 kW）、F1443（150 kW），所加熱的工藝介質也大不相同。整套設備均為美國進口原廠設備，包括裝置現場使用的加熱管及配電室內配套的控制柜。在裝置運行及停工檢修中，發現該設備存在接地保護動作、溫度控制無法自動調節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 加熱器的基本結構

4臺加熱器主要由以下5種元件組成：①電阻絲，將電能轉換為熱能；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直接接觸；④末端密封，防止氧化鎂與空氣中的水分結合，提供接線端字的絕緣；⑤冷端，導電不產生熱量，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，對應的配電柜主回路的低壓塑殼斷路器為下端的配電設備及雙電力線路、現場的電加熱器提供短路、過載保護，是該套配電系統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，并由現場采集的溫度信號通過儀表轉換成4～20 mA的數字電流信號來控制可控硅SCR導通角的大小，以控制可控硅輸出電壓的高低，從而調節加熱器的輸出功率。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 加熱器投運中發現的故障及隱患

這4臺加熱器投入使用1年以后便陸續出現電氣接地保護動作、溫度控制無法自動調節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重整裝置的關鍵設備，任何一臺設備的停用都會迫使整套重整再生裝置停止運行，所以及時發現并處理上述問題至關重要。

問題匯總如下：①問題一，F1440加熱器加熱介質比較復雜，多次出現接地故障；②問題二，F1440和F1443、F1442在檢修期間存在吸潮現象，絕緣值低；③問題三，F1442加熱器在運行過程中發生溫度控制無法自動調節的現象。

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電氣保護的主保護，F1440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；當現場加熱器單元或饋出的電纜線路出現接地故障時，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的變化向配電回路當中的可控硅SCR控制板發出信號，使可控硅門極無觸發電壓，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生了較大的泄漏電流；②各組負荷電纜按照規定兩端電纜進行了鋼鎧接地，但由于接地點電位不一致，存在環流及疊加現象，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在裝置停工期間發現絕緣電阻值低，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，但是由于環境溫度的變化，加熱元件內部也存在著“呼吸”的現象。由于此“呼吸”的存在，不當的運輸、保存或者安裝都會使加熱元件受潮，從而導致絕緣值低的情況發生。針對該問題的應對措施如下：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，應滿足每個回路最小2 MΩ除以加熱元件的數量，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?？梢圆捎靡韵罗k法，避免絕緣電阻值變低：①在接線箱上安裝正壓通風，儀表氣要求是通過干燥；②在接線箱內放置干燥袋，定期檢查絕緣電阻值；③在接線箱內放置防潮加熱器或自調節電伴熱帶，使接線箱內的溫度保持在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到密封狀態。

4.3 對問題三的整改

2019-06-28T04：00左右，某煉化企業連續重整裝置F1442加熱器電流過大，無法正?？刂乒β蚀笮?，06：00左右，生產車間將F1442加熱器停機查找故障。本次故障原因為控制板控制失靈，懷疑內部電子元器件有問題，導致F1442加熱器無法控制功率大小，更換控制板后，加熱器恢復正常工作。由于控制板在加熱器金屬罩內部，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、觸發板、開關控制板等電氣元件進行全面的檢查和更換工作。

5 結語

對重整的電加熱器的技術改造是一個循序漸進的過程，改造的效果是明顯的。經設計制造、材質的選擇及設備的電氣技術改造后，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運行，盡可能避免因加熱器故障造成裝置非計劃停工的發生。

［1］電力工業部西北電力設計院.電力工程電氣設備手冊［M］.北京：中國電力出版社，1998.

［2］邱俊，陳英，謝海明.工廠電氣控制技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2019.

［3］何金良，趙偉.現代電氣工程師實用手冊［M］.北京：中國水利水電出版社，2014.

［4］J·路易斯·布萊科本.繼電保護原理與應用［M］.4版.北京：機械工業出版社，2019.

［5］杜松懷.電力系統接地技術［M］.北京：中國電力出版社，2011.

［6］曹曉瓏，鐘力生.電氣絕緣技術基礎［M］.北京：機械工業出版社，2010.

TE96

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.052

2095－6835（2019）17－0113－02

〔編輯：王霞〕