论文部分内容阅读
摘要：介绍了电脱盐变压器原理及其安装、试验的具体过程，并通过对一起电脱盐变压器运行异常处理事例的分析，总结出电脱盐变压器日常维护时需要定期进行反冲洗。
关键词：电脱盐;变压器;极板;电极棒
0 引言
电脱盐是原油进入蒸馏前的一道预处理工序。从地底油层中开采出来的石油都伴有水和泥沙，水中溶解有无机盐，如NaCl、MgCl2、CaCl2等，这些物质对加工过程危害很大，因此要通过电脱盐将其除去。由于无机盐大部分溶于水，故而脱盐与脱水同时进行。为脱除悬浮在原油中的盐粒，在原油中注入一定量的新鲜淡水（注入量一般为5%），同时加入破乳剂，这样有助于乳化剂中乳化膜的破除和无机盐的脱除;充分混合后，在电场的作用下，使微小水滴聚集成大水滴，在重力作用下，使油水分离的工艺流程称为电脱盐。而电脱盐变压器为电脱盐装置提供了电场。
1 电脱盐变压器的工作原理
（1）电脱盐变压器在一次侧通以单相的6 kV电源，二次侧产生10 kV、15 kV、20 kV、25 kV、30 kV五个等级电压，通过安装在脱盐罐内的两个极板产生强电场，当原油（注入水和破乳剂）从极板间通过时将水分分离出来。（2）由于工作时极板间导电率不断发生变化，所以要求极板间电场强度随之相应变化，以便得到最佳的脱盐效果，这就是电脱盐变压器二次侧设计成5个电压等级的原因。（3）电脱盐变压器一次线圈串接高阻抗的电抗器，目的是防止当二次侧出现短路时电流最大值超过额定值。（4）由于变压器自身有电压调节功能，故可控硅装置可以省去，从而减少设备投资和维修费用。但为了更好地保障变压器稳定运行，仍保留可控硅，以便实现两种方式调节电压。值得注意的是，在使用可控硅装置时需解除电抗器部分。电脱盐变压器原理图如图1所示。
2 电脱盐变压器的安装与调试
电脱盐变压器在结构上与传统变压器还是存在差异的，尤其是变压器二次侧更是直接引入到了反应罐中，所以在安装电极棒和极板的时候，正确规范与否显得尤为重要。由于电脱盐变压器结构的特殊性，在进行试验时，也有诸多值得注意的事项。
2.1 电极棒的安装注意事项
（1）安装电极棒时，应保持电极棒、电缆外表清洁，严禁被硬物碰伤、划伤。严禁电缆在棒体内转动，防止铜芯断开造成断路。
（2）安装电极棒时，必须将电脱盐罐上高压引入口的接管内去锈、磨光，以防接管内有铁锈污染变压器油或毛刺产生尖端放電。电极棒与罐体之间通过锥管螺纹连接，安装时要确认内外螺纹都清理干净，并在电极棒外螺纹包覆生料带，顺时针旋紧，不得有泄漏。
（3）电极棒安装后，必须与罐体同时做耐水压试验，检查电极棒锥管螺纹应无任何泄漏，否则在运行时会使电极棒电缆因原油污染而被击穿。试验压力根据用户工艺操作要求确定，不宜超过2.5 MPa。
（4）不允许用蒸汽代替水进行耐压试验[1]。
（5）在开车前和停车后不允许用150 ℃以上温度的蒸汽蒸罐或长时间吹扫，以免电极棒和绝缘吊挂受高温损坏[1]。
2.2 电极板的安装注意事项
（1）电极主梁安装：在电脱盐罐内的轴向有8根平行的电极主梁，一组是正极梁，一组是负极梁。电极梁安装后总长度上水平误差不得超过10 mm。
（2）极板安装：安装垂挂式电极板时，每块极板应保持垂直，正负两极板的间距应调整在设计值内。间距误差不得超过5 mm。
（3）绝缘吊挂安装：四氟绝缘吊挂安装时应保持垂直，使其只承受垂直方向的拉力，严禁受扭力和弯应力。
3 电脱盐变压器送电试验
在电脱盐装置安装结束后投入运行前，应进行空载试验和短路试验。由于电脱盐变压器的结构特殊性，试验时应在常规试验的基础上加以注意。
3.1 电脱盐变压器空载试验
在进行电气试验之前，应按以下步骤进行安全检查：（1）确认罐内没有任何可燃易爆性的混合气体。（2）确认罐内无任何工作人员。（3）确认罐内不存在任何未固定的导线、碎屑、搭脚手架的材料以及使用的工具。（4）禁止安全浮动开关开路，应使该开关处于闭合位置。（5）空载测试过程中，确保无任何人有可能进入电脱盐罐内，在人孔外侧设置护栏。（6）交直流变压器高压输出端必须与罐内电极板断开。因为在电脱盐罐内处于空罐情况下不允许高压直流电压送到罐内极板上，以防止反向电压击穿硅整流元件。如果变压器与高压软连接装置已接好，并已充满变压器油，此时可将变压器上转换开关切换到交流输出档上，这样送入罐内极板上的高压电将变为交流电。（7）应对变压器的每个电压档位进行试验，并且每次试验均做好记录。
3.2 电脱盐变压器短路试验
将正、负电极板用导线连接并接地，将变压器输出电压调在19 kV档上，过电流继电器按一次侧额定电流的90%整定，合闸送电。此时测量变压器输出电压的电压表指针应回零，电流表指示应为最大额定电流值。短路时声光报警信号应显示工作状态，短路时间一般不超过10 min。试验完毕后，应有两人进罐拆除短路接地线，然后再进行空载送电试验一次，正常后即可封罐备用。
4 一起电脱盐变压器运行异常处理事例
4.1 事件经过
2015-03-17T09：00，惠州炼化101单元常减压装置，电气维护人员现场巡检时，发现电脱盐A罐1#、2#、3#变压器运行异常，一次电压分别降低至240 V、246 V、228 V，一次电流分别升至32.65 A、32.95 A、33 A（额定电流为33.3 A），变压器已处于异常运行状态。
根据一次侧电流及电压的反馈，判断是变压器二次侧发生了短路，由于变压器二次侧的高压电引入棒及电极板均在电脱盐反应罐中，故可能是故障点。随即抽取原油油样进行化验分析，发现原油品质不佳，杂质较多，并且含有大量的泥沙、乳化水等。电气值班人员迅速联系工艺岗位对电脱盐反应罐进行反冲洗，冲洗完毕后，变压器再次送电，当日15：00，巡检发现3台变压器已恢复正常运行状态，一次电压分别升至1 608 V、1 818 V、1 674 V，一次电流分别降为30.60 A、31.05 A、31 A。
4.2 原因分析
在大量杂质、泥沙的作用下，电极板极易与电脱盐罐壁形成回路，从而造成短路现象，使二次侧电流增大，电压降低。
5 结语
电脱盐设备是保证常减压装置安全生产、平稳运行、减少设备腐蚀以及满足原油深加工需要的关键装置，在炼油厂占据重要地位。为避免电脱盐变压器出现二次侧短路，通常选用100%全阻抗的变压器，以便在电脱盐变压器二次侧短路时限制变压器一次电流的大小。除此之外，还应在日常维护时定期对罐体内部进行反冲洗，以保证电脱盐的效率及变压器寿命。
[参考文献]
[1] 沈阳市特达变压器有限公司.交流电脱盐防爆变压器安装使用说明书[Z]，2007.
收稿日期：2021-06-15
作者简介：李枫（1988—），男，辽宁锦州人，工程师，研究方向：电气设备维护。
关键词：电脱盐;变压器;极板;电极棒
0 引言
电脱盐是原油进入蒸馏前的一道预处理工序。从地底油层中开采出来的石油都伴有水和泥沙，水中溶解有无机盐，如NaCl、MgCl2、CaCl2等，这些物质对加工过程危害很大，因此要通过电脱盐将其除去。由于无机盐大部分溶于水，故而脱盐与脱水同时进行。为脱除悬浮在原油中的盐粒，在原油中注入一定量的新鲜淡水（注入量一般为5%），同时加入破乳剂，这样有助于乳化剂中乳化膜的破除和无机盐的脱除;充分混合后，在电场的作用下，使微小水滴聚集成大水滴，在重力作用下，使油水分离的工艺流程称为电脱盐。而电脱盐变压器为电脱盐装置提供了电场。
1 电脱盐变压器的工作原理
（1）电脱盐变压器在一次侧通以单相的6 kV电源，二次侧产生10 kV、15 kV、20 kV、25 kV、30 kV五个等级电压，通过安装在脱盐罐内的两个极板产生强电场，当原油（注入水和破乳剂）从极板间通过时将水分分离出来。（2）由于工作时极板间导电率不断发生变化，所以要求极板间电场强度随之相应变化，以便得到最佳的脱盐效果，这就是电脱盐变压器二次侧设计成5个电压等级的原因。（3）电脱盐变压器一次线圈串接高阻抗的电抗器，目的是防止当二次侧出现短路时电流最大值超过额定值。（4）由于变压器自身有电压调节功能，故可控硅装置可以省去，从而减少设备投资和维修费用。但为了更好地保障变压器稳定运行，仍保留可控硅，以便实现两种方式调节电压。值得注意的是，在使用可控硅装置时需解除电抗器部分。电脱盐变压器原理图如图1所示。
2 电脱盐变压器的安装与调试
电脱盐变压器在结构上与传统变压器还是存在差异的，尤其是变压器二次侧更是直接引入到了反应罐中，所以在安装电极棒和极板的时候，正确规范与否显得尤为重要。由于电脱盐变压器结构的特殊性，在进行试验时，也有诸多值得注意的事项。
2.1 电极棒的安装注意事项
（1）安装电极棒时，应保持电极棒、电缆外表清洁，严禁被硬物碰伤、划伤。严禁电缆在棒体内转动，防止铜芯断开造成断路。
（2）安装电极棒时，必须将电脱盐罐上高压引入口的接管内去锈、磨光，以防接管内有铁锈污染变压器油或毛刺产生尖端放電。电极棒与罐体之间通过锥管螺纹连接，安装时要确认内外螺纹都清理干净，并在电极棒外螺纹包覆生料带，顺时针旋紧，不得有泄漏。
（3）电极棒安装后，必须与罐体同时做耐水压试验，检查电极棒锥管螺纹应无任何泄漏，否则在运行时会使电极棒电缆因原油污染而被击穿。试验压力根据用户工艺操作要求确定，不宜超过2.5 MPa。
（4）不允许用蒸汽代替水进行耐压试验[1]。
（5）在开车前和停车后不允许用150 ℃以上温度的蒸汽蒸罐或长时间吹扫，以免电极棒和绝缘吊挂受高温损坏[1]。
2.2 电极板的安装注意事项
（1）电极主梁安装：在电脱盐罐内的轴向有8根平行的电极主梁，一组是正极梁，一组是负极梁。电极梁安装后总长度上水平误差不得超过10 mm。
（2）极板安装：安装垂挂式电极板时，每块极板应保持垂直，正负两极板的间距应调整在设计值内。间距误差不得超过5 mm。
（3）绝缘吊挂安装：四氟绝缘吊挂安装时应保持垂直，使其只承受垂直方向的拉力，严禁受扭力和弯应力。
3 电脱盐变压器送电试验
在电脱盐装置安装结束后投入运行前，应进行空载试验和短路试验。由于电脱盐变压器的结构特殊性，试验时应在常规试验的基础上加以注意。
3.1 电脱盐变压器空载试验
在进行电气试验之前，应按以下步骤进行安全检查：（1）确认罐内没有任何可燃易爆性的混合气体。（2）确认罐内无任何工作人员。（3）确认罐内不存在任何未固定的导线、碎屑、搭脚手架的材料以及使用的工具。（4）禁止安全浮动开关开路，应使该开关处于闭合位置。（5）空载测试过程中，确保无任何人有可能进入电脱盐罐内，在人孔外侧设置护栏。（6）交直流变压器高压输出端必须与罐内电极板断开。因为在电脱盐罐内处于空罐情况下不允许高压直流电压送到罐内极板上，以防止反向电压击穿硅整流元件。如果变压器与高压软连接装置已接好，并已充满变压器油，此时可将变压器上转换开关切换到交流输出档上，这样送入罐内极板上的高压电将变为交流电。（7）应对变压器的每个电压档位进行试验，并且每次试验均做好记录。
3.2 电脱盐变压器短路试验
将正、负电极板用导线连接并接地，将变压器输出电压调在19 kV档上，过电流继电器按一次侧额定电流的90%整定，合闸送电。此时测量变压器输出电压的电压表指针应回零，电流表指示应为最大额定电流值。短路时声光报警信号应显示工作状态，短路时间一般不超过10 min。试验完毕后，应有两人进罐拆除短路接地线，然后再进行空载送电试验一次，正常后即可封罐备用。
4 一起电脱盐变压器运行异常处理事例
4.1 事件经过
2015-03-17T09：00，惠州炼化101单元常减压装置，电气维护人员现场巡检时，发现电脱盐A罐1#、2#、3#变压器运行异常，一次电压分别降低至240 V、246 V、228 V，一次电流分别升至32.65 A、32.95 A、33 A（额定电流为33.3 A），变压器已处于异常运行状态。
根据一次侧电流及电压的反馈，判断是变压器二次侧发生了短路，由于变压器二次侧的高压电引入棒及电极板均在电脱盐反应罐中，故可能是故障点。随即抽取原油油样进行化验分析，发现原油品质不佳，杂质较多，并且含有大量的泥沙、乳化水等。电气值班人员迅速联系工艺岗位对电脱盐反应罐进行反冲洗，冲洗完毕后，变压器再次送电，当日15：00，巡检发现3台变压器已恢复正常运行状态，一次电压分别升至1 608 V、1 818 V、1 674 V，一次电流分别降为30.60 A、31.05 A、31 A。
4.2 原因分析
在大量杂质、泥沙的作用下，电极板极易与电脱盐罐壁形成回路，从而造成短路现象，使二次侧电流增大，电压降低。
5 结语
电脱盐设备是保证常减压装置安全生产、平稳运行、减少设备腐蚀以及满足原油深加工需要的关键装置，在炼油厂占据重要地位。为避免电脱盐变压器出现二次侧短路，通常选用100%全阻抗的变压器，以便在电脱盐变压器二次侧短路时限制变压器一次电流的大小。除此之外，还应在日常维护时定期对罐体内部进行反冲洗，以保证电脱盐的效率及变压器寿命。
[参考文献]
[1] 沈阳市特达变压器有限公司.交流电脱盐防爆变压器安装使用说明书[Z]，2007.
收稿日期：2021-06-15
作者简介：李枫（1988—），男，辽宁锦州人，工程师，研究方向：电气设备维护。