談汽輪機(jī)EH系統(tǒng)顆粒污染物的產(chǎn)生與防治

劉煒

(山東濟(jì)礦魯能煤電股份有限公司陽(yáng)城電廠,山東濟(jì)寧 272502)

談汽輪機(jī)EH系統(tǒng)顆粒污染物的產(chǎn)生與防治

劉煒

(山東濟(jì)礦魯能煤電股份有限公司陽(yáng)城電廠,山東濟(jì)寧 272502)

介紹了EH系統(tǒng)在電廠中的重要作用以及磷酸脂型抗燃油的應(yīng)用情況,分析了磷酸脂抗燃油中各種顆粒污染物的產(chǎn)生原因,闡述了顆粒污染物對(duì)EH系統(tǒng)造成的危害,最后提出了相應(yīng)的防治措施。

磷酸脂抗燃油 顆粒污染 防治措施

近年來(lái)，隨著汽輪發(fā)電機(jī)組容量的增大、蒸汽參數(shù)的提高，對(duì)機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及自動(dòng)化控制水平有了更高的要求，為了適應(yīng)這一要求，汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)(DEH系統(tǒng))應(yīng)運(yùn)而生并得到了迅速發(fā)展。DEH系統(tǒng)通過(guò)控制汽輪機(jī)主汽門和調(diào)節(jié)汽門的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、壓力等的精確控制。EH系統(tǒng)是DEH中的一個(gè)重要部分，主要由供油系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和危急遮斷系統(tǒng)三大部分組成。三大部分協(xié)調(diào)作用，便完成了DEH指令信號(hào)到汽輪機(jī)閥門動(dòng)作的轉(zhuǎn)換。EH系統(tǒng)為了提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能而采用高壓抗燃油(EH油)作為工作介質(zhì)[1]。高壓抗燃油閃點(diǎn)大于240℃，自燃點(diǎn)一般高達(dá)600℃左右，遠(yuǎn)大于透平油350℃左右的自然點(diǎn)，不易燃燒，大大降低了油泄漏到高溫蒸汽管道上導(dǎo)致火災(zāi)的危險(xiǎn)性，因此更好地適應(yīng)了高參數(shù)、大容量機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)安全運(yùn)行的要求。

1 EH系統(tǒng)中顆粒污染物的來(lái)源

由于磷酸酯抗燃油是一種人工合成的物質(zhì)，其穩(wěn)定性較差，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)表現(xiàn)為顆粒物的增加和酸值的升高。磷酸脂抗燃油的酸值及顆粒度是影響EH系統(tǒng)元件工作可靠性的最為重要的因素?？谷加椭械念w粒污染物的來(lái)源主要包括以下幾個(gè)方面：(1)系統(tǒng)中原始存在的顆粒。比如油中含有的雜質(zhì)，系統(tǒng)管道、泵、閥門中帶有的雜物。(2)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的顆粒。比如密封墊老化脫落的碎屑，EH油泵、冷卻泵、濾油泵及部件金屬間摩擦所產(chǎn)生的金屬碎屑等。(3)外界侵入的顆粒。如從油箱呼吸孔、軸承密封、活塞密封等處吸入的灰塵。(4)系統(tǒng)設(shè)備檢修維護(hù)中帶入的污染顆粒。比如清洗或更換濾芯時(shí)帶入的污物，設(shè)備檢修時(shí)帶入的石棉、焊渣、灰塵等。

這里需要說(shuō)一下EH系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的一種膠質(zhì)顆粒物，在EH系統(tǒng)檢查中會(huì)發(fā)現(xiàn)這種黑褐色膠質(zhì)沉淀物，它們廣泛分布于系統(tǒng)各級(jí)濾網(wǎng)上，甚至在伺服閥的閥芯的槽溝中也有發(fā)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)膠質(zhì)沉淀物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)它們是不同形式的磷酸鹽皂。這些磷酸鹽皂通常是不溶于液體的凝膠狀物質(zhì)，因此會(huì)在液壓元件上形成沉淀，妨礙系統(tǒng)的正常運(yùn)行。我們目前所使用的磷酸酯抗燃油，主要成分是由三氯磷酸和二甲苯酚合成所得的三-二甲苯基磷酸脂，它對(duì)水分十分敏感，會(huì)發(fā)生水解，在水解過(guò)程中產(chǎn)生的一價(jià)磷酸酯、二價(jià)磷酸酯和最終的磷酸都有一定的酸性。因?yàn)榭谷加偷乃嶂瞪叩揭欢ǔ潭葧r(shí)，會(huì)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)金屬元件造成一定的腐蝕，因此要求系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)將其酸值維持在低水平，目前普遍采用投入抗燃油再生裝置的方法降低EH油的酸值。該裝置主要由硅藻土過(guò)濾器和精密濾器(波紋纖維濾器)等組成，其中硅藻土過(guò)濾器起到降低EH 油酸度的作用。然而硅藻土過(guò)濾器在降低抗燃油酸值的同時(shí)也帶入了新的污染物。硅藻土屬于天然礦物質(zhì)，雜質(zhì)含量高。過(guò)濾器濾芯采用硅藻土作為原料，決定了它不可避地會(huì)含有碳酸鈣、碳酸鎂等雜質(zhì)，而它們正是導(dǎo)致凝膠物產(chǎn)生的主要因素。隨著沉淀物的不斷增多，必將對(duì)系統(tǒng)安全造成極大的威脅。陽(yáng)城電廠#2機(jī)正常運(yùn)行期間#1中壓主汽門突然全關(guān)，而后就只能開(kāi)到70%開(kāi)度。后來(lái)在停機(jī)檢修期間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致故障的原因是#1中主門油動(dòng)機(jī)進(jìn)油節(jié)流孔被黑色膠狀顆粒堵塞，這種顆粒就是在系統(tǒng)中生成的鹽皂物質(zhì)。

2 降低抗燃油顆粒度指標(biāo)的措施

由于抗燃油的相對(duì)密度較大，因此有可能使管道中的顆粒污染物懸浮在液面而在EH系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)，造成電液伺服閥、電磁閥、卸載閥等重要部件卡澀失靈，油路節(jié)流孔堵塞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致DEH控制系統(tǒng)癱瘓。特別是閥芯閥套配合間隙只有2um的伺服閥，對(duì)抗燃油污染顆粒度的要求很嚴(yán)，一般要達(dá)到NA 1638—5級(jí)。隨著抗燃油顆粒污染物增加，會(huì)造成伺服閥堵塞、卡澀，并且還會(huì)對(duì)閥芯和閥套形成沖蝕和磨損，因此對(duì)于抗燃油中的顆粒度指標(biāo)應(yīng)嚴(yán)格加以控制。要保證EH油的顆粒度指標(biāo)合格，就要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的日常維護(hù)、運(yùn)行管理和監(jiān)督。針對(duì)抗燃油油質(zhì)惡化的主要原因我們應(yīng)該采取以下相應(yīng)的措施：(1)加強(qiáng)EH油質(zhì)監(jiān)視及管理，定期對(duì)抗燃油進(jìn)行取樣，檢查和化驗(yàn)。特別是抗燃油中顆粒污染度的測(cè)定，要求每月檢測(cè)一次，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行油中顆粒污染度值增大，應(yīng)迅速查明污染源，必要時(shí)停機(jī)檢查，消除隱患。及時(shí)進(jìn)行EH油的濾油工作，保證EH油的油質(zhì)。(2)運(yùn)行中抗燃油溫度過(guò)高，會(huì)促使油發(fā)生氧化或裂解，導(dǎo)致酸值迅速增加或產(chǎn)生沉淀物，使油質(zhì)急劇劣化。因此要合理安排EH油管路，油動(dòng)機(jī)組件及油管路盡量避開(kāi)高溫?zé)嵩?，并盡量減少管路中的油流死區(qū)。加強(qiáng)對(duì)抗燃油溫度的控制，使冷卻裝置能長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行，其冷卻水應(yīng)該采用溫度相對(duì)較低、水質(zhì)相對(duì)較好的工業(yè)水。(3)定期投用EH系統(tǒng)中的精密過(guò)濾器以及再生裝置。系統(tǒng)中的精密過(guò)濾器的過(guò)濾精度應(yīng)在3μm以上，以除去運(yùn)行中由于磨損等原因產(chǎn)生的機(jī)械雜質(zhì)，保證運(yùn)行油的清潔度，如發(fā)現(xiàn)濾芯壓差異常，說(shuō)明濾芯堵塞或破損，應(yīng)及時(shí)通知檢修人員進(jìn)行清洗或更換。對(duì)于再生裝置應(yīng)加強(qiáng)管理，定期更換硅藻土濾芯。有條件的話可進(jìn)行技術(shù)改造，用新型的離子交換型樹(shù)脂再生裝置取代原來(lái)硅藻土再生裝置。(4)嚴(yán)格規(guī)范檢修工藝。在檢修過(guò)程中對(duì)管路和元件的清洗，應(yīng)該采用無(wú)水酒精，避免使用四氯化碳等含氯清洗劑。防止雜物進(jìn)入EH系統(tǒng)的管路和元件中，更換濾芯時(shí)應(yīng)使用規(guī)定的防護(hù)手套和清潔工具。對(duì)新機(jī)組啟動(dòng)前或檢修后的EH系統(tǒng)，必須進(jìn)行嚴(yán)格的沖洗過(guò)濾。

3 結(jié)語(yǔ)

抗燃油在運(yùn)行、檢修過(guò)程中受到污染變質(zhì)，會(huì)影響它的使用性能，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重后果。因此，加強(qiáng)對(duì)抗燃油的監(jiān)督、維護(hù)和管理，對(duì)延長(zhǎng)抗燃油的使用時(shí)間和保證設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都具有重要的意義。隨著電力企業(yè)對(duì)這項(xiàng)工作的逐漸重視，抗燃油的安全規(guī)范使用正在逐步納入正軌。

[1]郭鈺鋒,徐志強(qiáng).汽輪機(jī)調(diào)節(jié)原理[M].第1版.機(jī)械工業(yè)出版社,2010-3.

[2]李福尚.汽輪機(jī)DEH液壓系統(tǒng)典型故障的分析及處理[J].電站系統(tǒng)工程,2009,第4期.