核电厂高压加热器系统常见故障分析及应对策略

王壮业

摘 要：高压加热器是电厂汽轮发电机组给水回热系统中最重要的辅助设备之一，如果出现故障将直接影响机组效率，严重的将引起停机事件发生。本文主要针对高压加热器泄漏和疏水故障进行了分析，并针对泄漏故障提出了应对策略，对其他电厂高压加热器的运行有一定借鉴意义。

关键词：高压加热器 故障 泄漏 疏水

中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（a）-0066-02

高压加热器是利用汽轮机的抽气加热给水的装置，电厂配备了高压加热器系统后，可有效地提高电厂的热效率，节省燃料，并有助于机组的安全稳定运行。

1 高压加热器系统泄漏故障分析

高压加热器作为汽轮发电机组给水回热系统中最重要的辅助设备之一，若高压加热器停运，将大大降低机组的循环热效率，而造成高压加热器停运最常见的、危害最大的当属高压加热器传热管泄漏事故。

1.1 高压加热器长期处于低水位运行导致

根据对高压加热器运行水位跟踪分析，第一燃料循环期间，一号机组的高压加热器长期以来一直都处在低于正常水位运行状态，特别是6B始终处于低水位运行。从高压加热器疏水端差来分析，6B的疏水端差也一直比6A高，足以证明6B的运行水位低于6A的。高压加热器低水位运行，会引起疏水冷却段汽水两相流，主要使U形传热管疏水冷却段产生破损。一方面冲蚀加热器疏水冷却段，另一方面疏水冷却段汽水混流，会使抽汽的热量未被有效利用加热给水，通过下一级加热器直接到除氧器，会引起抽汽量增加。这个过程中，高压加热器运行时，直接承受高温蒸汽冲刷的最外层管排振动最剧烈，管壁磨损减薄最严重，发生爆管概率也最高。

1.2 高压加热器投、停操作不当引起的管束泄漏导致

汽轮机在启停机过程中不可避免地造成高压加热器启停操作过快，即温度变化率过大，使管口与管板的焊接处受到过大的热应力。特别是加热器停运时，一般总是先停抽汽，而给水仍通过加热器，此时管壁温度高于给水温度，较冷的给水流经管子，使管子首先冷却收缩，容易在管子和管板的结合面上造成破坏。

1.3 高压加热器管束的腐蚀导致

腐蚀的原因主要包括汽侧的空气没有及时排除，空气中的氧气会引起管束外壁的氧腐蚀，温差过大引起的应力腐蚀以及给水的冲刷腐蚀。

1.4 其他管束泄漏导致

高压加热器内部的管束紧密而有序地排列在一起，由于水侧压力高于最大汽侧压力，当管子损坏断裂时高温高压水柱连续冲刷周围管子，形成大面积泄漏。另外，高压加热器内部的管束处于自由状态，当管子断裂时，在高速水流的作用下，管子断口自由摆动，不断碰击周围管子，对周围管子形成一定破坏。

2 高压加热器系统疏水故障分析

2.1 高压加热器系统液位对机组的影响

在正常运行中，当正常疏水系统故障或传热管破损，导致疏水量超过正常疏水阀设计流通能力时，高压加热器壳侧水位将升高。当水位达到二高水位时，延时3s，高压加热器的气动紧急疏水阀开启，将超量的疏水排往高压疏水扩容器。如果高压加热器水位上升至三高水位，相关高压加热器的电动抽汽隔离阀关闭，电动给水旁路阀开启，进出口电动给水隔离阀关闭，整列高压加热器解列退出运行，同时二回路电功率下降。当高压加热器壳侧水位设置不当或疏水流量过大会造成壳侧水位过低，疏水冷却段水封破坏后暴露在高速两相流之下，对入口附近的管束、隔板等造成冲蚀，并发生管束振动损坏。

2.2 高压加热器疏水故障的表现类型

2.2.1 紧急疏水动作时间严重超差

高压加热器紧急疏水阀的动作时间，是控制高压加热器水位的重要因素。从二高到三高水位之间，如紧急疏水阀不及时动作，系统将触发保护使高加解列。

2.2.2 水锤

高压加热器紧急疏水的流向是从高压加热器壳侧流到高压疏水扩容器，由于高压加热器的壳侧和高压疏水扩容器之间的压差比较大，且疏水管线的布置方式存在问题使得紧急疏水阀后的管道存在积水。当紧急疏水阀开启时，高温高压的疏水在出口的低压管道瞬间汽化，体积急剧膨胀，推动管道内的积水高速运动冲击管线和高压疏水扩容器，造成水锤。

2.2.3 管道振动

由紧急疏水阀在大压差下频繁开启造成的振动和水锤，导致了紧急疏水管线的振动，导致的后果是管道变形、焊缝开裂、管道支吊架损坏、管线上气动阀门中性点移动、定位器反馈故障等。

2.2.4 紧急疏水阀内漏导致系统热效率降低和阀门损坏

由于紧急疏水阀在设计上存在不足，阀门在正常调整范围内无法满足现场开启时间的要求。为了保证高压加热器的正常运行，不得不降低紧急疏水阀的密封性能以加快阀门的开启时间，但是带来的负面影响是阀门泄漏，内漏造成热效率的损失和阀门的损坏。

3 防止高压加热器系统泄漏的应对策略

3.1 加强对高压加热器系统的运行管理

高压加热器运行期间，应避免高压加热器的低水位运行，保证自动调节系统的性能，提高自动投入率，运行人员应加强监督，一旦疏水自动调节装置不能自动维持水位时，应手动调节维持。防止疏水调节阀开度过大，而在疏水冷却段内引起闪蒸和汽水两相流，避免疏水管道发生剧烈振动，从而延长高加使用寿命。对于给水品质也要严格控制，包括含氧量、pH值等。

3.2 优化对高压加热器系统的启停操作

由于机组采用滑参数启动，故高压加热器可以随同机组同时启停。加热器随机启动时，负荷逐渐增加，抽汽温度、压力、流量及水温都是逐渐上升的，金属的温升可控制在较小范围内，减少管系与管板的温差，可避免管系胀口松弛和管系膨脹不均而引起的泄漏。但在高压加热器停运时，一般总是先停抽汽，而给水仍通过加热器，此时管壁温度高于给水温度，较冷的给水流经管束，使管束首先冷却收缩，容易在管束和管板的结合面上造成破坏，因此应严格将温降率控制在56℃/h。

4 结语

高压加热器是机组最重要的辅助设备之一，一旦故障停运，将对机组效率造成极大影响，甚至威胁汽轮机安全，所以保持高压加热器的安全稳定运行具有十分重要的意义。

参考文献

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