磷酸酯抗燃油油質(zhì)異常的原因分析及處理

孟祥煜

（大唐山西發(fā)電有限公司太原第二熱電廠，山西 太原 030001）

0 引言

磷酸酯抗燃油是一種合成的液壓油，一般是以三甲苯磷酸酯為基礎(chǔ)的油，并加有少量抗氧化劑、抗腐蝕劑、酸性吸收劑及抗泡沫劑?？谷加捅仨毦邆潆y燃性、抗壓性能，但也要有良好的氧化安定性、低揮發(fā)性和好的添加劑感受性[1-2]。磷酸酯抗燃油的突出特點(diǎn)是比石油基液壓油的蒸汽壓力低，沒有易燃和維持燃燒的分解產(chǎn)物，而且不沿油流傳遞火焰。

1 事件經(jīng)過

1.1 設(shè)備概況

330 MW 機(jī)組于2014 年10 月投入正式運(yùn)行。機(jī)組抗燃油系統(tǒng)均采用浙爆集體有限公司提供的YB2-200L-4 抗燃油系統(tǒng)，額定工作壓力為15 MPa，額定流量為200 L/min，系統(tǒng)正常工作油溫為35～55 ℃。

該機(jī)組采用數(shù)字電液控制系統(tǒng)，對(duì)機(jī)、爐、電有關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過計(jì)算機(jī)分析，發(fā)出電子控制指令，指令經(jīng)電液轉(zhuǎn)換器（伺服閥）轉(zhuǎn)換成能夠執(zhí)行的液壓指令，通過液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度，達(dá)到控制操作的目的。液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的心臟是伺服閥。所以液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的監(jiān)督維護(hù)工作主要是圍繞保護(hù)伺服閥而展開的[3]。該機(jī)組長期存在伺服閥卡澀的問題，但并未發(fā)現(xiàn)機(jī)組系統(tǒng)和設(shè)備存有缺陷。

1.2 試驗(yàn)分析

2019 年6 月3 日，對(duì)該機(jī)抗燃油進(jìn)行油質(zhì)簡化試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其密度為1.12 g/cm3，標(biāo)準(zhǔn)為1.13～1.17 g/cm3，略低于標(biāo)準(zhǔn)值。油質(zhì)的顏色、水分、顆粒度、酸值、電阻率均在合格范圍內(nèi)。由于機(jī)組當(dāng)時(shí)在運(yùn)行狀態(tài)，因此對(duì)油質(zhì)采取持續(xù)跟蹤化驗(yàn)的措施，并未停機(jī)檢查抗燃油系統(tǒng)。油質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告如表1 所示：

表1 抗燃油簡化試驗(yàn)報(bào)表

由表1 可見，自2019 年6 月—12 月，抗燃油的密度均低于標(biāo)準(zhǔn)值，但未發(fā)現(xiàn)油質(zhì)有明顯的劣化或水解過程。同時(shí)在12 月的試驗(yàn)中，抗燃油的自燃點(diǎn)為540 ℃?？谷加皖伾珱]有明顯的加深，酸值沒有突出地上升，電阻率均在合格的范圍內(nèi)。運(yùn)行油溫45℃左右，系統(tǒng)無過熱點(diǎn)。采樣地點(diǎn)為冷油器出口，符合標(biāo)準(zhǔn)。因此分析判斷后，懷疑密度不符合標(biāo)準(zhǔn)的原因是被礦物油污染。

持續(xù)跟蹤數(shù)月，未發(fā)現(xiàn)機(jī)組異常。2020 年4 月，分別從EH 油箱上部和底部進(jìn)行采樣，送檢至西安熱工研究院。結(jié)果如表2：

表2 西安熱工研究院有限公司試驗(yàn)報(bào)告單

試驗(yàn)報(bào)告單顯示：抗燃油的泡沫特性、密度和自燃點(diǎn)的檢測結(jié)果不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，油泥析出檢測結(jié)果表明該油品已發(fā)生了劣化。油箱上部油樣和油箱下部油樣的礦物油含量均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，因此排除了被礦物油污染的可能。而伺服閥的頻發(fā)卡澀也是油質(zhì)劣化產(chǎn)生的后果。

2 處理過程

旁路再生裝置是改善油質(zhì)的方法之一。因此，將具有代表性的油樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室小試試驗(yàn)。分別將原運(yùn)行油進(jìn)行老化處理，2%吸附劑量再生處理和4%吸附劑量再生處理，觀察分析油質(zhì)的泡沫特性、酸值、電阻率、油泥析出等項(xiàng)目，可以更有針對(duì)性地解決油質(zhì)問題。試驗(yàn)結(jié)果如表3：

表3 抗燃油實(shí)驗(yàn)室小試試驗(yàn)結(jié)果

通過再生處理的實(shí)驗(yàn)室小試試驗(yàn)結(jié)果可以看出，試驗(yàn)時(shí)再生處理后，油品的顏色、油泥傾向、水解安定性、氧化安定性均得到改善（見圖1～圖3）。雖然4%吸附劑量再生處理后，泡沫特性可符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但是油泥析出的檢測結(jié)果為水解安定性和氧化安定性結(jié)果也偏高。同時(shí)，再生處理不能改善密度和自燃點(diǎn)。因此，應(yīng)更換合格的新油，并對(duì)油系統(tǒng)進(jìn)行徹底清洗。

圖1 各樣品老化前油泥相對(duì)含量

圖2 各樣品老化后油泥相對(duì)含量

圖3 油樣處理前后顏色變化

磷酸酯抗燃油換油時(shí)，必須將油系統(tǒng)中的劣化油排放干凈[4]。檢查油箱及油系統(tǒng)無雜質(zhì)、油泥，必要時(shí)清理油箱，用沖洗油將油系統(tǒng)徹底沖洗。沖洗過程中取樣化驗(yàn)，沖洗后沖洗油質(zhì)量不低于運(yùn)行油標(biāo)準(zhǔn)。最后將沖洗油排空，更換油系統(tǒng)及旁路過濾裝置的濾芯后再注入新油，進(jìn)行油循環(huán)，直到油質(zhì)符合運(yùn)行中磷酸酯抗燃油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[5]。

3 維護(hù)措施

3.1 嚴(yán)格控制油品的清潔度和水分

固體顆粒種類繁多，油中的顆粒污染對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的危害極大。它們會(huì)造成伺服閥的卡澀、堵塞，硬質(zhì)的還會(huì)造成伺服閥的沖蝕和磨損。油中水分會(huì)對(duì)油品產(chǎn)生催化裂解作用，使油品在投運(yùn)較短的時(shí)間內(nèi)，顏色加深，酸值急劇上升，腐蝕相關(guān)運(yùn)行設(shè)備，縮短抗燃油的使用壽命。

3.2 保持合適運(yùn)行溫度

抗燃油的熱穩(wěn)定性、黏溫性較差，油溫過低（低于20 ℃），油品的黏度過大，會(huì)使系統(tǒng)中的油泵和電動(dòng)機(jī)過載；油溫過高，則會(huì)加速抗燃油的水解及老化。運(yùn)行時(shí)嚴(yán)格控制油溫在合適的范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)冷油器冷卻水閥門的開度，采用合理適當(dāng)?shù)谋毓に嚕苊獬霈F(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。

3.3 減少或防止空氣浸入

抗燃油攜帶過量的空氣，一方面會(huì)加速抗燃油的老化，使油品的空氣釋放性和泡沫性變差；另一方面，溶于抗燃油的空氣在系統(tǒng)的節(jié)流部件會(huì)釋出，造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)的響應(yīng)緩慢及振動(dòng)和壓力的不穩(wěn)。減少或防止空氣浸入，有助于抗燃油油質(zhì)壽命的延長。

3.4 使用相容材料

抗燃油具有很強(qiáng)的溶劑性，在抗燃油液壓系統(tǒng)的安裝、檢修過程中，要特別注意材料的相容性問題，如使用了不相容的墊圈等密封材料，抗燃油就會(huì)短期內(nèi)因材料的溶解，導(dǎo)致其顏色迅速變深，理化指標(biāo)變差。

3.5 加強(qiáng)過濾器、濾網(wǎng)的維護(hù)管理

油系統(tǒng)中采用的精密過濾器、濾網(wǎng)，應(yīng)定期檢查和維護(hù)。防止過濾元件堵塞，壓力過大而使過濾器破損。如對(duì)于工作壓力為15 MPa 的系統(tǒng)，其油泵出口過濾器前后壓差超過0.7 MPa，就應(yīng)立即更換，回油污染指示器壓差超過0.2 MPa 應(yīng)及時(shí)更換濾芯。

4 結(jié)論與建議

抗燃油密度降低的原因是油質(zhì)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生了劣化。油質(zhì)的劣化造成油泥的析出，并導(dǎo)致調(diào)速精密部件伺服閥的卡澀。由于抗燃油的密度和自燃點(diǎn)無法通過再生處理得到改善，同時(shí)使用再生處理后抗燃油仍有油泥析出，因此將抗燃油油系統(tǒng)采用換油的措施。

抗燃油本身經(jīng)濟(jì)成本較高，延長抗燃油的使用時(shí)間，提高相關(guān)運(yùn)行設(shè)備的使用壽命是抗燃油運(yùn)行與維護(hù)的主要目的。加強(qiáng)抗燃油的油質(zhì)監(jiān)督，控制抗燃油的運(yùn)行溫度，使用高效的濾油裝置或再生處理系統(tǒng)，才能保障汽輪機(jī)安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。