炼化企业连续重整装置电加热器隐患整改措施

2019-11-30李艺卓陈钢

科技与创新 2019年17期

关键词：控制板加热器重整

李艺卓，陈钢

李艺卓，陈钢

（中国石油大连石化公司，辽宁大连 116031）

介绍了某炼化企业连续重整装置4台电加热器的基本结构、控制原理和运行中发现的隐患及整改措施，对加热器隐患的解决措施进行了重点阐述，加热器在实施硬件及软件的技术改进后取得了良好效果。

加热器；故障接地；速断保护；控制板

某炼化企业连续重整装置正常工况运行时需投入4台电加热器，设备工艺编号分别为F1440（560 kW）、F1441（175 kW）、F1442（810 kW）、F1443（150 kW），所加热的工艺介质也大不相同。整套设备均为美国进口原厂设备，包括装置现场使用的加热管及配电室内配套的控制柜。在装置运行及停工检修中，发现该设备存在接地保护动作、温度控制无法自动调节及停机期间加热管绝缘值较低等问题。通过与厂家沟通，并结合装置实际工况的要求，依次查找隐患、故障点进行整改。

1 加热器的基本结构

4台加热器主要由以下5种元件组成：①电阻丝，将电能转换为热能；②氧化镁粉末，为电阻丝与金属外壳之间提供电气绝缘；③金属外科，保护电阻丝/氧化镁不与加热介质直接接触；④末端密封，防止氧化镁与空气中的水分结合，提供接线端字的绝缘；⑤冷端，导电不产生热量，使接线端远离热源。

4台加热器供电电源均为50 Hz、380 V交流电源，每台加热器均分为四大组，每大组电加热器又分别有36根电加热器管，12根电加热器管并接为1相，然后3相加热器组依次首末端相连，构成三角形接线方式。其中，每根电加热器外壳为金属套管，管内采用金属氧化物作为填充物，对加热电阻丝起到固定作用，并使电阻丝与外壳金属套管有效隔离，起到绝缘作用。管体制做成U形，单体的电加热器首末端在同一方向上，并由法兰密封盘将这些加热器固定成一个整体，其外观形状犹如一个换热器芯，法兰密封盘端部为防爆接线箱，对应的配电柜主回路的低压塑壳断路器为下端的配电设备及双电力线路、现场的电加热器提供短路、过载保护，是该套配电系统电气保护的后备保护。电加热器在通电前，需要用500 V的绝缘电阻表测量加热元件的绝缘电阻值，并要满足每个加热元件最小2 MΩ的要求。

2 加热器的控制原理

正常情况下，现场加热器由工艺给定正常的加热温度且为恒定温度，并由现场采集的温度信号通过仪表转换成4～20 mA的数字电流信号来控制可控硅SCR导通角的大小，以控制可控硅输出电压的高低，从而调节加热器的输出功率。当加热温度越小于给定的温度时，加热器的输出功率就会越大；当加热温度越大于给定的温度时，加热器的输出功率就会越小，从而使加热温度趋近于给定的温度，形成负反馈的闭环控制，达到加热恒温的效果。以F1442为例，工艺要求大致保持在恒定的600 ℃左右，加热器工作电流值在700 A左右。

3 加热器投运中发现的故障及隐患

这4台加热器投入使用1年以后便陆续出现电气接地保护动作、温度控制无法自动调节及停机期间加热管绝缘值较低等故障，由于加热器属于连续重整装置的关键设备，任何一台设备的停用都会迫使整套重整再生装置停止运行，所以及时发现并处理上述问题至关重要。

问题汇总如下：①问题一，F1440加热器加热介质比较复杂，多次出现接地故障；②问题二，F1440和F1443、F1442在检修期间存在吸潮现象，绝缘值低；③问题三，F1442加热器在运行过程中发生温度控制无法自动调节的现象。

4 解决措施

4.1 对问题一的整改

4.1.1 接地保护原理

接地故障保护是该套配电系统电气保护的主保护，F1440电加热器采用一套接地故障继电器，并由零序电流互感器为其提供动作的电流信号。A、B、C三相电力电缆同时同方向穿过零序电流互感器。在正常情况下，A+B+C=0；当现场加热器单元或馈出的电缆线路出现接地故障时，由于接地电流的存在，会使A+B+C≠0，零序电流互感器就会感应到故障电流，变成二次电流送给接地故障继电器。当该电流足够大且故障时间大于设定的延时时间后，接地故障继电器就会动作，通过其辅助接点一方面使该配电盘面板上接地故障指示灯点亮；另一方面通过接点状态的变化向配电回路当中的可控硅SCR控制板发出信号，使可控硅门极无触发电压，从而封锁可控硅的输出。

4.1.2 改造前接地保护分析

原有的F1440内共有4组加热器，共用1组保护，GFCT（接地故障电流互感器）实测接地电流峰值能达到500 mA左右，GFI（接地故障电流继电器）动作定值最大设置为300 mA，原因如下：①F1440（共计4个负荷，共用1组保护）的电缆线路多、距离长和较大的容抗产生了较大的泄漏电流；②各组负荷电缆按照规定两端电缆进行了钢铠接地，但由于接地点电位不一致，存在环流及叠加现象，所以无法满足F1440电加热器得正常运行需求。

4.1.3 改造后接地保护分析

改造后将F1440（共计4个负荷，共用1组保护）拆分为4个接地故障电流互感器GFCT与4个接地故障电流继电器GFI，4个GFI常闭输出触点串联后按照原先控制方式接入到保护出口继电器RY1的控制电源端。

改造后运行效果：接地故障电流继电器GFI检测到的电流最大也只有10 mA左右，远小于保护设定值300 mA，有效解决了加热器误跳的问题，同时提供可靠的接地保护。

4.2 对问题二的整改

F1440和F1441在装置停工期间发现绝缘电阻值低，并分别更换了2根加热管。加热器绝缘值低主要是因为在运输、储存或者安装过程中，绝缘材料氧化镁与空气中的水分结合造成的。虽然加热器的末端密封具有防潮的功能，但是由于环境温度的变化，加热元件内部也存在着“呼吸”的现象。由于此“呼吸”的存在，不当的运输、保存或者安装都会使加热元件受潮，从而导致绝缘值低的情况发生。针对该问题的应对措施如下：①将加热器的接线箱打开，将加热元件从回路中断开，不连接该端子连接板。②再次检查回路的绝缘电阻，应满足每个回路最小2 MΩ除以加热元件的数量，将加热器启动，由DCS来控制。运行24 h后，检查没有接入回路的加热丝的绝缘电阻。如果满足要求，大于1 MΩ时则将其恢复到通电回路中；如果不满足，则在运行48 h后再次测量。

加热器在使用过程中通常不会受潮。在不使用加热器时，通常可以采用以下办法，避免绝缘电阻值变低：①在接线箱上安装正压通风，仪表气要求是通过干燥；②在接线箱内放置干燥袋，定期检查绝缘电阻值；③在接线箱内放置防潮加热器或自调节电伴热带，使接线箱内的温度保持在50～60 ℃之间；④在安装过程中，尽量缩短接线箱盖敞开时间，尽量避免在雨天打开接线箱盖，并且施工后尽快将接线箱盖恢复到密封状态。

4.3 对问题三的整改

2019-06-28T04：00左右，某炼化企业连续重整装置F1442加热器电流过大，无法正常控制功率大小，06：00左右，生产车间将F1442加热器停机查找故障。本次故障原因为控制板控制失灵，怀疑内部电子元器件有问题，导致F1442加热器无法控制功率大小，更换控制板后，加热器恢复正常工作。由于控制板在加热器金属罩内部，正常工作期间无法检查，所以只能在装置停工检修期间对可控硅、速熔保险丝、比例输出控制板、可控硅击穿检测板、触发板、开关控制板等电气元件进行全面的检查和更换工作。