高压加热器的泄露故障及其原因分析

吕宝英

（同煤集团同达热电公司，山西 大同 037003）

汽轮机采用回热加热系统是提高机组运行经济性的重要手段之一。回热加热系统的运行可靠性和运行性能的高低，直接影响整套机组的运行经济性，加热器的投入率是经济指标中重要的一项考核指标。随着火力发电厂机组向大容量高参数发展，高压加热器承受的给水压力和温度相应提高；在运行中还将受到机组负荷突变、给水泵故障、旁路切换等引起的压力和温度的骤变，这些都会给高加带来损害。为此，除了在高加的设计、制造和安装时必须保证质量外，还要在运行维护等方面采取必要的措施，才能确保高压加热器的长期安全运行。

1 高压加热器泄露的现象

高压加热器运行时，若在各蒸汽参数及进水温度基本正常的情况下，发现给水端差增加，且伴随着高压加热器给水温升下降，则需要检查高压加热器给水侧的压损（给水进、出口压差）；如果高压加热器给水进、出口压差减小，说明在高压加热器内部进水侧与出水侧之间存在短路现象，即存在泄漏。若高压加热器运行时，抽汽参数基本正常，如果发现疏水水位有所升高，应立即检查疏水调节门的开度。若开度明显大于机组对应正常疏水调节门的开度，或疏水调节门开度未变而疏水水位明显升高，说明高压器系统存在泄漏现象，即汽水侧有短路存在，这时，疏水温度及给水进、小口压差均有不同程度的减少。前一种情况，高压加热器疏水水位略有升高；后一种情况，可能疏水调节门卡死；如果在高加热器运行中发现汽侧压力，疏水水位明显升高，疏水调节门开度明显增大，且给水进、出口压差，疏水温度，出口给水温度明显下降，说明此时高压加热器管系发生大量泄漏，应立即停运高压加热器，以防高压加热器简体损坏和汽轮机进水的恶性事故发生。

2 高压加热器泄露原因

2.1 高压加热器振动

有的高压加热器水侧由于无排空装置，在投运时，空气排不走，使高压加热器发生水冲击，产生振动。一般情况下，具有一定弹性的管束在汽侧流体扰动力的作用下会产生振动，当激振力频率与管束自然振动频率或其倍数吻合时，将引起管束共振，使振幅大大增加，造成管束损坏。管系振动一方面加大了管口焊接处所承受的机械应力，另一方面使管束外壁与管系分隔板管口发生撞击和磨擦，管壁变薄，最终在给水压力的作用下破裂。

振动损坏发生的主要部位及原因：（1）疏水冷却段：疏水冷却段汽侧疏水的紊流比较大，因而产生的激振力也大。（2）主凝结段：主凝结段内的管束振动主要发生在两个部位，即U形管弯头处和直管段部分。在U形弯头处，管子的自由度大则自然频率低，容易产生共振。振动会使弯头部分的管子破裂或折断。直管段的振动损坏一般发生在管束支撑隔板布置不合理，管子跨度较长，壳侧汽流速度又较大的区域。（3）过热蒸汽冷却段：过热蒸汽冷却段是发生管束振动损坏可能性最大的区域。过热蒸汽冷却段的汽流速度比较高，一般为30～40m／s。有两种情况可能会使汽流速度大幅度增加：一种是高加超负荷，使的蒸汽流速超过设计值：另一种是蒸汽压力大幅度降低，蒸汽的比容增加，导致蒸汽的容积流量增加，汽流速超过设计值。

2.2 高压加热器启停时过大的热冲击

有的机组由于高压加热器不能随机启动，使其在每次启动过程中，都受到较大的热冲击，导敛加热器水室隔板泄漏。由于机组启停频繁，启停时其温度变化率超过规定的允许值，结果使高压加热器内部管子及管板温度急剧变化，从而产生一定的交变热应力，在这种应力的作用下，管子受到疲劳损伤破坏。

2.3 高压加热器疏水水位不稳定

高压加热器运行时，其疏水水位的热工测量信号与实际的水位不符，即实际水位在要求范围内，而测量的水位信号却反映偏高或偏低，造成所谓的“虚假水位”，当反映偏高时，危急疏水电动门自动开启，导致高加低水位或无水位运行；当反映偏低时，危急疏水电动门自动关闭，疏水水位逐步升高，导致高水位保护动作，危急疏水电动门又再次开启，甚至由于测量水位信号误动而导致高压加热器解列。无论是测量水位反映偏高或偏低，均使得危急疏水电动门频繁开关，使管束受到不应有的冲刷、震动、管板过热，从而加速了管子的损坏程度。通过观察，高压加热器管子断裂处均在与管板连接位置。

2.4 高加热器危急疏水调节门不严

机组为了提高安全运行可靠性，高压加热器装设了危急疏水系统，但由于国产疏水调节门质量不过关，造成内漏，不能保持一定的疏水水位，致使管子长时受到汽水冲刷振动以及管板过热。

2.5 高压进汽门不严

高压加热器解列时，由于进汽门不严，仍有部分加热蒸汽漏入，造成管子过热，导致强度降低。

2.6 损坏断裂管子对周围的破坏

高压加热器内损坏断裂的管予端部处于自由状态，在高速气流的冲击下自由摆动，不断碰磨撞击断裂管周围的管子，扩大了周围管子的破裂泄漏。

2.7 高压加热器给水管子泄漏

高压给水在管子泄漏处高速喷出，将其周围管子呲伤。

高压加热器泄漏后对机组运行的影响

（1）高加泄漏后，会造成泄漏管周围管束受高压给水冲击而泄漏管束增多，泄漏更加严重，必须紧急解列高加进行处理，这样堵焊的管子就更少一些。

（2）高加泄漏后，由于水侧压力远远高于汽侧压力?，这样，当高加水位急剧升高，而水位保护未动作时，水位将淹没抽汽进口管道，蒸汽带水将返回到蒸汽管道，甚至进入中压缸，造成汽轮机水冲击事故。

（3）高加解列后，给水温度降低，从而主蒸汽压力下降，为使锅炉能够满足机组负荷，则必须相应增加燃煤量，增加风机出力，从而造成炉膛过热，气温升高，更重要的是标准煤耗增加，机组热耗相应增加，厂用电率也会增加。

（4）高加停运后，还会使汽轮机末几级蒸汽流量增大，加剧叶片的侵蚀。

（5）高压加热器的停运，还会影响机组出力，若要维持机组出力不变，则汽轮机监视段压力升高，停用的抽汽口后的各级叶片，隔板的轴向推力增大，为了机组安全，就必须降低或限制汽轮机的功率，从而影响发电量。

3 高压加热器泄漏防止措施

（1）提高高压加热器制造质量，加强高压加热器组装焊接技术研究；提高检修焊接工艺质量，采用安全堵漏的方法，即将泄漏管相邻的管子全部封堵。

（2）启停时注意减少高压加热器的热冲击和热应力。

（3）确保高压加热器进汽手动门和危急疏水电动门的严密性，避免管子过热，汽水冲刷和振动。

（4）保证给水品质，排除空气，防止腐蚀。

（5）防止管系振动和受到冲刷。给水温度过低时，将使高压加热器汽侧蒸汽流量过负荷，引起管子振动，进入高压加热器的给水量过多时，管内流速增大，管内壁将受到冲刷。为了防止超压引起振动和冲刷，故在高压加热器汽侧安装汽侧安全门，在水侧管道上安装水侧安全门。

4 小结

高压加热器投入率不高的原因中，以高压加热器泄漏所占的比重最大，而高压加热器泄漏又是由许多因素造成的，除制造质量外，主要是运行中高压加热器启停时其温度变化率超过规定的允许值，造成热应力过大。这些因素也一直困扰着高压加热器的正常运行，制约着节能降耗的工作。因此，必须提高制造质量，加强检修维护，运行管理，启停时注意减少高压加热器的热应力，投运时温升率应符合规定；同时，必须确保热工水位测量的准确性，提高运行操作水平和检修焊接工艺质量，保证高压加热器进汽电动门和危急疏水门的严密性，方能防止高压加热器泄漏，提高高压加热器的投运率。

［1］郑体宽.热力发电厂[M].水利电力出版社，1986，6.

［2］蔡锡宗.高压给水加热器[M].水利电力出版社，1995.