海外電站汽輪機EH油的油質(zhì)異常原因及對策

汪濱(中國能源建設(shè)集團浙江火電建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310020)

0 引言

某東南亞電廠2019年投產(chǎn)的1000MW超臨界機組，采用磷酸酯抗燃液壓油為汽輪機電液調(diào)速系統(tǒng)的工作介質(zhì)。

磷酸酯抗燃油作為一種合成的液壓油，與汽輪機礦物油截然不同。磷酸酯抗燃油呈無色或淡黃色，密度為1130～1170kg/m3之間，自燃點遠大于透平油，達530℃以上。相應(yīng)的，油質(zhì)要求比透平油高。

設(shè)備建設(shè)期間，受施工工藝、設(shè)備、備件等的限制，油系統(tǒng)不夠清潔，投產(chǎn)前，油樣的顆粒度NAS1638達10級以上。通過換油和油循環(huán)，并用壓榨式濾油機進行濾油處理。但效果較差，由于油質(zhì)遲遲不合格，影響機組啟動達半月以上。

機組試運行期間，由于配套的監(jiān)督、處理措施沒有跟上，設(shè)備磨損和油中老化物質(zhì)對金屬產(chǎn)生的金屬碎屑以及空氣中塵埃的侵入，造成顆粒度增加。加之海濱電廠空氣濕度大，空氣呼吸系統(tǒng)的干燥劑失效快，抗燃油的水分增加，運行中的抗燃油逐漸老化，產(chǎn)生酸洗物質(zhì)，造成酸值增加甚至超標。部分油管路臨近高溫熱源，保溫不完善導(dǎo)致油溫升高也加速了油質(zhì)的劣化。這些指標已經(jīng)影響到機組的安全運行。

1 油質(zhì)指標超標的危害

1.1 磷酸酯抗燃油酸值變化對伺服閥的影響

由于空氣呼吸器干燥裝置缺陷和硅膠干燥劑效果差，造成抗燃油水分超標，磷酸酯對水分敏感，易于吸收水分而水解。由水解而產(chǎn)生的酸性降解物，最終生成磷酸，當劣化產(chǎn)物多致一定程度時，不僅對金屬有一定的腐蝕性，更會引起磷酸酯液壓油指標失去應(yīng)有的物理、化學(xué)性能。

水解產(chǎn)生的酸性物質(zhì)增加，一方面直接腐蝕金屬，另一方面導(dǎo)致油品的電導(dǎo)率降低，進一步引起油品的金屬的電化學(xué)腐蝕，酸值增長過程中的沉積物導(dǎo)致過濾器、伺服閥的堵塞和卡澀。嚴重時造成伺服閥卡死而被迫停機。

1.2 顆粒污染對伺服閥的危害

投運初期，系統(tǒng)的清潔度差，雜質(zhì)較多，調(diào)試試運行期間的油處理設(shè)備不配套，造成油系統(tǒng)顆粒度一直偏高。固體顆粒度種類繁多，軟質(zhì)的有纖維、沉淀物等，硬質(zhì)的有金屬、灰塵等，它們都會造成伺服閥的卡澀、堵塞、硬質(zhì)的還會造成伺服閥的沖蝕和磨損。

油系統(tǒng)中只要有硬質(zhì)顆粒存在，就會對伺服閥發(fā)生沖蝕。伺服閥的閥芯與閥套之間的間歇在1～4μm之間，在此范圍內(nèi)的顆粒對伺服閥的磨損危害最大，這也是最常見發(fā)生的磨損部位。

伺服閥閥芯和閥套之間的顆粒除了造成磨損外，還會使金屬之間的黏附作用增強，形成卡澀和堵塞，造成閥芯運行不平衡，嚴重時會直接卡死，引起伺服閥卡緊失效。

2 采取的措施

因海外電廠，技術(shù)條件相對較差，沒有規(guī)范的化驗室，不能及時發(fā)現(xiàn)劣化指標，且設(shè)備、備品、備件不能及時到位，造成抗燃油系統(tǒng)的使用維護較差，系統(tǒng)故障較多。為防止抗燃油液壓系統(tǒng)故障，根據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗，結(jié)合當?shù)貙嶋H，采取了以下一系列的措施。

2.1 建立標準化驗室，保證及時開機，并指導(dǎo)周邊電廠工作

該電廠在調(diào)試運行期間，發(fā)現(xiàn)抗燃油外觀顏色變化，由于開機在即，急需進行油質(zhì)的顆粒度、酸值、閃點、破乳化度等指標分析。由于廠內(nèi)無化驗室，為節(jié)約時間，將油樣送至周邊電廠，但這些電廠由于各種原因，僅完成閃點的化驗。顆粒度等指標不得不送首都進行分析，來回一周甚至更長時間。為及時掌握抗燃油的指標，保證油質(zhì)的合格，在國內(nèi)采購開口閃點測定儀、自動石油破/抗乳化測定儀、運動粘度測定儀、銹蝕腐蝕測定儀、微量水分測定儀自動酸值測定儀、油顆粒度測定儀等設(shè)備。

由于當?shù)叵鄳?yīng)的技能人才稀缺，新進人員難以適應(yīng)電廠要求，制定詳細的計劃：從玻璃儀器的洗滌、使用，油的取樣要求等基礎(chǔ)知識開始培訓(xùn)，掌握設(shè)備的啟停、化驗操作，基本滿足設(shè)備操作需要。

2.2 制定和完善油質(zhì)監(jiān)督制度

制定油質(zhì)監(jiān)督制度，明確取樣化驗周期、執(zhí)行標準、報表的傳遞等，如果指標異常，則出具《油質(zhì)監(jiān)督異常通知單》，告知油質(zhì)異常的指標，分析可能的原因及采取相應(yīng)的措施。

2.3 更換干燥劑填料

海濱電廠，空氣濕度大，設(shè)備自帶的抗燃油的空氣呼吸器采用硅膠干燥劑，吸水效果較差，3天后硅膠便開始變?yōu)榧t色，逐步失效，需拆卸取出干燥劑在化驗室烘箱中進行干燥，拆卸回裝過程也會使水分增加，由于抗燃油的密度大于水的密度，一旦水分進入油箱，將難以排除，對油質(zhì)造成影響。將硅膠干燥劑更換為分子篩干燥劑，保證吸收效果，減少了空氣中水分進入油系統(tǒng)中。

2.4 加強油質(zhì)處理

油系統(tǒng)在運行過程中，特別是投運初期，系統(tǒng)臟污，系統(tǒng)會產(chǎn)生水分和雜質(zhì)，并使酸值增加。油品中大顆粒易于通過濾油機濾除和控制，對于顆粒度<5μm的顆粒難以濾除，系統(tǒng)中會大量存在。由于現(xiàn)場僅有壓榨式濾油機，不能滿足濾油需要。新購置真空濾油機，該濾油機具有除水功能，通過定期濾油，減少系統(tǒng)水分，使水分指標合格。配置1μm高效濾芯的過濾器，對微小顆粒有很好的去除效果。每周定期進行油質(zhì)過濾，并根據(jù)化驗結(jié)果增加過濾次數(shù)。使油質(zhì)質(zhì)量逐步提高。

2.5 保持合適的運行溫度

在調(diào)試期間，抗燃油油溫高達60℃，加速油質(zhì)劣化，油質(zhì)外觀顯黑色。這是因為抗燃油油品溫度過高(高于50℃)，則會加速抗燃油的水解和老化；油溫過高，還會使系統(tǒng)中的油泵和電動機過載；嚴重時，會使管路內(nèi)的抗燃油形成結(jié)塊而堵塞濾網(wǎng)。通過運行優(yōu)化工藝操作，調(diào)節(jié)冷油器冷卻水閥門的開度，做好系統(tǒng)的保溫，避免油管路與主蒸汽管路靠的太近防止油品局部過熱或熱輻射而急劇劣化等措施，使油溫度控制在50℃以內(nèi)。

2.6 合理使用再生裝置

抗燃油再生系統(tǒng)可以過濾油中的雜質(zhì)，改善抗燃油油質(zhì)，提高磷酸酯合成油的使用和經(jīng)濟效益，延長使用壽命，減少廢油處理數(shù)量及難度。本機組配置一套由硅藻土和纖維素組成的再生裝置，硅藻土具有吸附酸根離子和水分的功能，機組正常運行中再生裝置連續(xù)投入，每小時100L流量的油液使用15kg的硅藻土，采用硅藻土對磷酸酯油進行連續(xù)處理，有利于延長油液壽命和通過硅藻土吸水保持油液干燥。纖維素濾芯位于硅藻土濾芯的下游，阻擋硅藻土粉末狀顆粒進入EH油系統(tǒng)中。再生裝置的有效投運可降低酸降解物的積聚，避免金屬皂的形成，延長磷酸酯油液的壽命。為保證再生效果，再生裝置需定期更換濾芯，首次投運20h更換后，以后至少每年更換一次濾芯。

3 處理效果

該項目自2019年7月機組開始試運，初期EH油質(zhì)不合格，水分達1800mg/L，顆粒度達NASA 10級，嚴重影響汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的安全運行。2019年7月下旬在當?shù)鼐o急采購了EH油濾油機，持續(xù)進行濾油，同時，在廠內(nèi)設(shè)立了油品化驗室，從國內(nèi)采購了微量水分測定儀、自動酸值測定儀、油顆粒度測定儀等儀器，并從國內(nèi)抽調(diào)化驗員來現(xiàn)場支撐，以滿足現(xiàn)場檢測需要。

在持續(xù)濾油10天后，2019年8月5-7日連續(xù)三天采樣，廠內(nèi)化驗室化驗EH油微水、酸值、顆粒度等各項指標均在規(guī)定范圍內(nèi)。8月8日采EH油樣送當?shù)鼗灆C構(gòu)進行化驗，8月13日報告顯示所送EH油樣水分560mg/L，酸值0.08mgKOH/L，顆粒度顆粒污染度/NASA163為5級，其他指標已在合格范圍內(nèi)。油質(zhì)合格后，開始機組EH相關(guān)系統(tǒng)的試運工作。2019年8月20日開始連續(xù)投入EH油系統(tǒng)硅藻土再生裝置。為保證油質(zhì)持續(xù)穩(wěn)定，機組運行中仍保持EH油濾油機定期在線濾油，每月1日廠內(nèi)采樣化驗油質(zhì)，每3個月外送專業(yè)機構(gòu)化驗一次。機組運行中保持EH油油溫在45～48℃間。

通過以上措施的實施，機組自2019年9月正式投產(chǎn)至今，EH油油質(zhì)外觀由棕色好轉(zhuǎn)為合格的淡黃色(見圖1)。每月的EH油油質(zhì)化驗各項指標結(jié)果合格、穩(wěn)定(處理后油質(zhì)指標見表1)。機組調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)各伺服機構(gòu)運行平穩(wěn)，未出現(xiàn)過卡澀現(xiàn)象，主汽門、調(diào)門等閥門定期活動試驗(ATT)動作正常。EH油油質(zhì)好轉(zhuǎn)，有力保證了電廠機組的安全穩(wěn)定運行。

圖1 液壓油處理前后的外觀變化

表1 采取措施后油質(zhì)指標合格

4 結(jié)語

海外中國承建電廠因設(shè)備、人員、技術(shù)、管理要求等雖與國內(nèi)仍有差距，但運行管理和要求應(yīng)比照和借鑒國內(nèi)電廠經(jīng)驗，完善化學(xué)技術(shù)監(jiān)督管理，制定保證抗燃油品質(zhì)完好的切實可行的標準、制度，并嚴格執(zhí)行，使抗燃油油品各項指標滿足生產(chǎn)需要。

加強運行中的參數(shù)控制，避免運行環(huán)境惡化導(dǎo)致油質(zhì)劣化。

規(guī)范化驗、濾油等定期工作，及時發(fā)現(xiàn)異常并處理。

考慮海外電廠運輸距離遠，備品備件采購耗時長，應(yīng)提前做好油品及備品備件的計劃和采購工作。