電脫鹽變壓器運(yùn)行異常分析

摘要：介紹了電脫鹽變壓器原理及其安裝、試驗(yàn)的具體過(guò)程，并通過(guò)對(duì)一起電脫鹽變壓器運(yùn)行異常處理事例的分析，總結(jié)出電脫鹽變壓器日常維護(hù)時(shí)需要定期進(jìn)行反沖洗。

關(guān)鍵詞：電脫鹽;變壓器;極板;電極棒

0 引言

電脫鹽是原油進(jìn)入蒸餾前的一道預(yù)處理工序。從地底油層中開采出來(lái)的石油都伴有水和泥沙，水中溶解有無(wú)機(jī)鹽，如NaCl、MgCl2、CaCl2等，這些物質(zhì)對(duì)加工過(guò)程危害很大，因此要通過(guò)電脫鹽將其除去。由于無(wú)機(jī)鹽大部分溶于水，故而脫鹽與脫水同時(shí)進(jìn)行。為脫除懸浮在原油中的鹽粒，在原油中注入一定量的新鮮淡水（注入量一般為5%），同時(shí)加入破乳劑，這樣有助于乳化劑中乳化膜的破除和無(wú)機(jī)鹽的脫除;充分混合后，在電場(chǎng)的作用下，使微小水滴聚集成大水滴，在重力作用下，使油水分離的工藝流程稱為電脫鹽。而電脫鹽變壓器為電脫鹽裝置提供了電場(chǎng)。

1 電脫鹽變壓器的工作原理

（1）電脫鹽變壓器在一次側(cè)通以單相的6 kV電源，二次側(cè)產(chǎn)生10 kV、15 kV、20 kV、25 kV、30 kV五個(gè)等級(jí)電壓，通過(guò)安裝在脫鹽罐內(nèi)的兩個(gè)極板產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，當(dāng)原油（注入水和破乳劑）從極板間通過(guò)時(shí)將水分分離出來(lái)。（2）由于工作時(shí)極板間導(dǎo)電率不斷發(fā)生變化，所以要求極板間電場(chǎng)強(qiáng)度隨之相應(yīng)變化，以便得到最佳的脫鹽效果，這就是電脫鹽變壓器二次側(cè)設(shè)計(jì)成5個(gè)電壓等級(jí)的原因。（3）電脫鹽變壓器一次線圈串接高阻抗的電抗器，目的是防止當(dāng)二次側(cè)出現(xiàn)短路時(shí)電流最大值超過(guò)額定值。（4）由于變壓器自身有電壓調(diào)節(jié)功能，故可控硅裝置可以省去，從而減少設(shè)備投資和維修費(fèi)用。但為了更好地保障變壓器穩(wěn)定運(yùn)行，仍保留可控硅，以便實(shí)現(xiàn)兩種方式調(diào)節(jié)電壓。值得注意的是，在使用可控硅裝置時(shí)需解除電抗器部分。電脫鹽變壓器原理圖如圖1所示。

2 電脫鹽變壓器的安裝與調(diào)試

電脫鹽變壓器在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)變壓器還是存在差異的，尤其是變壓器二次側(cè)更是直接引入到了反應(yīng)罐中，所以在安裝電極棒和極板的時(shí)候，正確規(guī)范與否顯得尤為重要。由于電脫鹽變壓器結(jié)構(gòu)的特殊性，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，也有諸多值得注意的事項(xiàng)。

2.1 ? ?電極棒的安裝注意事項(xiàng)

（1）安裝電極棒時(shí)，應(yīng)保持電極棒、電纜外表清潔，嚴(yán)禁被硬物碰傷、劃傷。嚴(yán)禁電纜在棒體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，防止銅芯斷開造成斷路。

（2）安裝電極棒時(shí)，必須將電脫鹽罐上高壓引入口的接管內(nèi)去銹、磨光，以防接管內(nèi)有鐵銹污染變壓器油或毛刺產(chǎn)生尖端放電。電極棒與罐體之間通過(guò)錐管螺紋連接，安裝時(shí)要確認(rèn)內(nèi)外螺紋都清理干凈，并在電極棒外螺紋包覆生料帶，順時(shí)針旋緊，不得有泄漏。

（3）電極棒安裝后，必須與罐體同時(shí)做耐水壓試驗(yàn)，檢查電極棒錐管螺紋應(yīng)無(wú)任何泄漏，否則在運(yùn)行時(shí)會(huì)使電極棒電纜因原油污染而被擊穿。試驗(yàn)壓力根據(jù)用戶工藝操作要求確定，不宜超過(guò)2.5 MPa。

（4）不允許用蒸汽代替水進(jìn)行耐壓試驗(yàn)[1]。

（5）在開車前和停車后不允許用150 ℃以上溫度的蒸汽蒸罐或長(zhǎng)時(shí)間吹掃，以免電極棒和絕緣吊掛受高溫?fù)p壞[1]。

2.2 ? ?電極板的安裝注意事項(xiàng)

（1）電極主梁安裝：在電脫鹽罐內(nèi)的軸向有8根平行的電極主梁，一組是正極梁，一組是負(fù)極梁。電極梁安裝后總長(zhǎng)度上水平誤差不得超過(guò)10 mm。

（2）極板安裝：安裝垂掛式電極板時(shí)，每塊極板應(yīng)保持垂直，正負(fù)兩極板的間距應(yīng)調(diào)整在設(shè)計(jì)值內(nèi)。間距誤差不得超過(guò)5 mm。

（3）絕緣吊掛安裝：四氟絕緣吊掛安裝時(shí)應(yīng)保持垂直，使其只承受垂直方向的拉力，嚴(yán)禁受扭力和彎應(yīng)力。

3 電脫鹽變壓器送電試驗(yàn)

在電脫鹽裝置安裝結(jié)束后投入運(yùn)行前，應(yīng)進(jìn)行空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)。由于電脫鹽變壓器的結(jié)構(gòu)特殊性，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)在常規(guī)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上加以注意。

3.1 ? ?電脫鹽變壓器空載試驗(yàn)

在進(jìn)行電氣試驗(yàn)之前，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行安全檢查：（1）確認(rèn)罐內(nèi)沒有任何可燃易爆性的混合氣體。（2）確認(rèn)罐內(nèi)無(wú)任何工作人員。（3）確認(rèn)罐內(nèi)不存在任何未固定的導(dǎo)線、碎屑、搭腳手架的材料以及使用的工具。（4）禁止安全浮動(dòng)開關(guān)開路，應(yīng)使該開關(guān)處于閉合位置。（5）空載測(cè)試過(guò)程中，確保無(wú)任何人有可能進(jìn)入電脫鹽罐內(nèi)，在人孔外側(cè)設(shè)置護(hù)欄。（6）交直流變壓器高壓輸出端必須與罐內(nèi)電極板斷開。因?yàn)樵陔娒擕}罐內(nèi)處于空罐情況下不允許高壓直流電壓送到罐內(nèi)極板上，以防止反向電壓擊穿硅整流元件。如果變壓器與高壓軟連接裝置已接好，并已充滿變壓器油，此時(shí)可將變壓器上轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到交流輸出檔上，這樣送入罐內(nèi)極板上的高壓電將變?yōu)榻涣麟?。?）應(yīng)對(duì)變壓器的每個(gè)電壓檔位進(jìn)行試驗(yàn)，并且每次試驗(yàn)均做好記錄。

3.2 ? ?電脫鹽變壓器短路試驗(yàn)

將正、負(fù)電極板用導(dǎo)線連接并接地，將變壓器輸出電壓調(diào)在19 kV檔上，過(guò)電流繼電器按一次側(cè)額定電流的90%整定，合閘送電。此時(shí)測(cè)量變壓器輸出電壓的電壓表指針應(yīng)回零，電流表指示應(yīng)為最大額定電流值。短路時(shí)聲光報(bào)警信號(hào)應(yīng)顯示工作狀態(tài)，短路時(shí)間一般不超過(guò)10 min。試驗(yàn)完畢后，應(yīng)有兩人進(jìn)罐拆除短路接地線，然后再進(jìn)行空載送電試驗(yàn)一次，正常后即可封罐備用。

4 一起電脫鹽變壓器運(yùn)行異常處理事例

4.1 ? ?事件經(jīng)過(guò)

2015-03-17T09：00，惠州煉化101單元常減壓裝置，電氣維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)巡檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)電脫鹽A罐1#、2#、3#變壓器運(yùn)行異常，一次電壓分別降低至240 V、246 V、228 V，一次電流分別升至32.65 A、32.95 A、33 A（額定電流為33.3 A），變壓器已處于異常運(yùn)行狀態(tài)。

根據(jù)一次側(cè)電流及電壓的反饋，判斷是變壓器二次側(cè)發(fā)生了短路，由于變壓器二次側(cè)的高壓電引入棒及電極板均在電脫鹽反應(yīng)罐中，故可能是故障點(diǎn)。隨即抽取原油油樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)原油品質(zhì)不佳，雜質(zhì)較多，并且含有大量的泥沙、乳化水等。電氣值班人員迅速聯(lián)系工藝崗位對(duì)電脫鹽反應(yīng)罐進(jìn)行反沖洗，沖洗完畢后，變壓器再次送電，當(dāng)日15：00，巡檢發(fā)現(xiàn)3臺(tái)變壓器已恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，一次電壓分別升至1 608 V、1 818 V、1 674 V，一次電流分別降為30.60 A、31.05 A、31 A。

4.2 ? ?原因分析

在大量雜質(zhì)、泥沙的作用下，電極板極易與電脫鹽罐壁形成回路，從而造成短路現(xiàn)象，使二次側(cè)電流增大，電壓降低。

5 結(jié)語(yǔ)

電脫鹽設(shè)備是保證常減壓裝置安全生產(chǎn)、平穩(wěn)運(yùn)行、減少設(shè)備腐蝕以及滿足原油深加工需要的關(guān)鍵裝置，在煉油廠占據(jù)重要地位。為避免電脫鹽變壓器出現(xiàn)二次側(cè)短路，通常選用100%全阻抗的變壓器，以便在電脫鹽變壓器二次側(cè)短路時(shí)限制變壓器一次電流的大小。除此之外，還應(yīng)在日常維護(hù)時(shí)定期對(duì)罐體內(nèi)部進(jìn)行反沖洗，以保證電脫鹽的效率及變壓器壽命。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 沈陽(yáng)市特達(dá)變壓器有限公司.交流電脫鹽防爆變壓器安裝使用說(shuō)明書[Z]，2007.

收稿日期：2021-06-15

作者簡(jiǎn)介：李楓（1988—），男，遼寧錦州人，工程師，研究方向：電氣設(shè)備維護(hù)。