新型靜電濾油機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用

謝尉揚(yáng)，馮向東

（浙江浙能技術(shù)研究院有限公司，杭州310003）

新型靜電濾油機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用

謝尉揚(yáng)，馮向東

（浙江浙能技術(shù)研究院有限公司，杭州310003）

汽輪機(jī)設(shè)備的潤(rùn)滑油及控制油質(zhì)量直接影響到汽輪機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。油液中顆粒污染度是重要質(zhì)量指標(biāo)，目前有多種油處理方法可以有效降低油液的顆粒污染度。對(duì)機(jī)械過濾式濾油機(jī)、離心過濾式濾油機(jī)和電處理濾油機(jī)的性能特點(diǎn)進(jìn)行分析對(duì)比，重點(diǎn)介紹了新型電處理濾油機(jī)的原理和性能特點(diǎn)，并且對(duì)新型電處理濾油機(jī)在發(fā)電廠中的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

靜電濾油機(jī)；油質(zhì)；顆粒污染度

0 引言

火力發(fā)電廠汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)使用的汽輪機(jī)油和液壓控制系統(tǒng)使用的抗燃油，在機(jī)組運(yùn)行中有嚴(yán)格的油質(zhì)指標(biāo)要求[1-2]，重要的指標(biāo)有黏度、顆粒污染度、水分、酸值、體積電阻率等，其中的顆粒污染度尤為重要，關(guān)系到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸和軸承的磨損、控制系統(tǒng)電磁閥及伺服閥的靈活性，直接影響汽輪機(jī)設(shè)備的運(yùn)行安全。汽輪機(jī)油的顆粒污染度質(zhì)量指標(biāo)一般要求不高于8級(jí)（NAS），抗燃油的顆粒污染度質(zhì)量指標(biāo)要求不高于6級(jí)（SAE）。

目前汽輪機(jī)設(shè)備向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，為了減小油動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，液壓控制油也向著高壓方向發(fā)展，隨著對(duì)機(jī)組運(yùn)行可靠性要求的提高，對(duì)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油和抗燃油清潔度的要求也越來越高。為了保證機(jī)組運(yùn)行中油質(zhì)指標(biāo)始終控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，需要對(duì)潤(rùn)滑油和抗燃油進(jìn)行在線濾油處理，因此濾油機(jī)的選擇及其處理效果將直接影響到汽輪機(jī)運(yùn)行的可靠性。

1 濾油機(jī)的類型

根據(jù)過濾原理不同，針對(duì)顆粒污染處理的濾油方式可以分為機(jī)械過濾（含沉淀式）、離心過濾和電處理過濾，在實(shí)際工程中也經(jīng)常將幾種不同的處理方式進(jìn)行綜合應(yīng)用[3-5]。

1.1 機(jī)械過濾式濾油機(jī)

油液中攜帶的大顆粒雜質(zhì)可以通過沉淀式濾油設(shè)備去除，小顆粒雜質(zhì)可以通過濾芯式設(shè)備去除。機(jī)械過濾式濾油機(jī)是通過濾芯截留油中的顆粒狀雜質(zhì)，其過濾效果與濾芯精度直接相關(guān)。過濾精度在3 μm以上的為普通濾芯，1～3 μm的為高精度濾芯，濾芯主要有網(wǎng)狀、紙質(zhì)、燒結(jié)、鋼絲和磁性等形式，過濾精度目前最高可達(dá)1 μm。傳統(tǒng)的機(jī)械式濾油機(jī)在電力系統(tǒng)中大量使用，國內(nèi)外均有較多廠家生產(chǎn)供貨。機(jī)械過濾式濾油機(jī)運(yùn)行的阻力與濾芯精度及系統(tǒng)臟污程度有關(guān)，過濾精度越高相應(yīng)阻力也越大。

濾芯過濾裝置具有過濾精度高、使用方便、自動(dòng)化程度較高等優(yōu)點(diǎn)，在工程中應(yīng)用廣泛，在發(fā)電廠的潤(rùn)滑油系統(tǒng)、控制油系統(tǒng)以及變壓器油處理系統(tǒng)中均有使用[6]。其缺點(diǎn)是濾芯的使用壽命比較短，工作中需頻繁更換濾芯，工作不慎時(shí)還可能造成人為污染。另外，濾芯式過濾裝置不能有效地濾除油液中的水分、膠狀生成物和尺寸小于濾網(wǎng)孔徑的雜物，所以在工程應(yīng)用中，經(jīng)常把這一技術(shù)與其他凈化方法（如真空脫水等）聯(lián)合使用，以達(dá)到最佳處理效果。

1.2 離心過濾式濾油機(jī)

離心過濾技術(shù)就是采用離心機(jī)對(duì)油箱內(nèi)的油液進(jìn)行凈化處理，利用離心機(jī)將含有顆粒等污染物的油液高速旋轉(zhuǎn)，使密度大于油液的雜質(zhì)離心甩出，達(dá)到分離凈油的目的。其優(yōu)點(diǎn)是去除游離水及大顆粒雜質(zhì)效果較好、處理能力大，缺點(diǎn)是去除小顆粒效果較差，且不能除去非游離水，在燃機(jī)電廠的燃油處理中有廣泛的應(yīng)用[7]，在汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)中也經(jīng)常與機(jī)械過濾處理方式聯(lián)合使用[8]。由于離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，設(shè)備噪音大，工作環(huán)境差，體積和重量也較大。

1.3 電處理濾油機(jī)

隨著科技的進(jìn)步，電處理濾油機(jī)已經(jīng)研制成功并投放市場(chǎng)。該技術(shù)是利用油中顆粒自身帶電荷或人為加電荷，使帶正負(fù)電荷的顆粒相互吸引后再過濾，或者通過電極吸附帶電顆粒以去除油中顆粒物。電處理濾油機(jī)根據(jù)其原理差異可分為電凝聚濾油機(jī)和靜電濾油機(jī)。

1.3.1 電凝聚濾油機(jī)

采用BCA（平衡電荷集聚）技術(shù)，在油流中分2路放置正負(fù)電極，對(duì)油中的顆粒物污染物進(jìn)行加載充電，一路加正電荷，另一路加負(fù)電荷，然后讓被加了正負(fù)電荷的顆粒重新混合，由于正負(fù)電荷相互吸引，顆粒物會(huì)凝聚成團(tuán)，從而使不易過濾的微小顆粒物在尺寸變大后被過濾去除，電凝聚處理的工藝流程見圖1。

圖1 電凝聚處理流程

電凝聚濾油機(jī)先進(jìn)行預(yù)過濾處理，濾芯精度為3～5 μm，再通過充電混流裝置對(duì)顆粒物進(jìn)行凝聚，最后經(jīng)過收集過濾器處理，能除去油系統(tǒng)內(nèi)的油泥和膠質(zhì)物，使汽輪機(jī)油或抗燃油長(zhǎng)期保持高度清潔，其脫水型凝聚過濾器還具有一定的除水功能。從原理上可以看出，電凝聚濾油機(jī)除了充電混流這一環(huán)節(jié)外，其余與機(jī)械濾芯式過濾完全一樣，但是由于其帶電顆粒相互吸引凝聚后尺寸變大，因此細(xì)小顆粒也得以去除。電凝聚濾油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是過濾精度較高，可以達(dá)到0.1 μm；缺點(diǎn)是一次通過的油液凈化效率較低，油液流過裝置的速度不宜太快，否則影響凈化效果。

1.3.2 靜電濾油機(jī)

EDC（靜電濾油機(jī)）的原理是利用在電極上施加高壓直流電（10 kV），電極間產(chǎn)生高壓電場(chǎng)，帶電粒子被吸引到相反極性的電極上，不帶電的中性污染物則沿著電力線被吸引到就近的電極上。靜電濾油機(jī)同時(shí)利用電氣遷移、介質(zhì)遷移這2種電氣特性，可以高效地捕集所有的顆粒污染物，由于部分水分子也帶電荷，故同時(shí)可去除微量水分。靜電濾油機(jī)的工作原理見圖2。

圖2 靜電凈油機(jī)工作原理

靜電濾油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：過濾精度非常高，最高可達(dá)0.03 μm，可去除油中的膠泥、膠質(zhì)、氧化物、微量水分（500 mg/L以下）等，通過除去油中的氧化物，可以抑制油質(zhì)的劣化。其大容量濾芯使用周期長(zhǎng)（可捕集2 kg臟物），并適用于各種油液的凈化。缺點(diǎn)是：一次通過的油液凈化效率較低，油液流過靜電濾油機(jī)的速度不宜太快，否則將降低凈化效果。當(dāng)油中存在游離水時(shí)，必須利用其它手段先去除游離水，再進(jìn)行靜電濾油。

靜電濾油機(jī)可分為平行板電極式結(jié)構(gòu)和圓柱形金屬網(wǎng)電極式結(jié)構(gòu)，后者的集粒體是由相互絕緣的金屬網(wǎng)電極和纖維介質(zhì)卷成的柱狀結(jié)構(gòu)，是一種改進(jìn)的靜電過濾器，性能優(yōu)于前者。

2 各種濾油技術(shù)比較

機(jī)械濾芯過濾、離心式過濾、電處理過濾3種類型的濾油技術(shù)比較見表1。

機(jī)械濾芯式和電處理濾油機(jī)正常過濾后油質(zhì)顆粒度均能小于NAS 5級(jí)水平，都符合目前汽輪機(jī)油或液壓控制油的技術(shù)要求。離心式過濾只能去除大顆粒和游離水分，過濾精度較差。電處理濾油機(jī)由于工作原理不同于常規(guī)的機(jī)械式過濾，并且濾芯精度很高，能除去油中的油泥、膠質(zhì)和金屬氧化物等極細(xì)雜質(zhì)，處理后油質(zhì)可達(dá)NAS 3～4級(jí)甚至更高的水平。從處理原理及過濾精度來講，電處理濾油機(jī)過濾精度及處理效果明顯優(yōu)于其他2種。

表1 3種類型濾油技術(shù)比較

3種類型的濾油機(jī)均可成套為移動(dòng)式處理裝置，尺寸較小，使用方便。機(jī)械濾芯式濾油機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，所配的濾芯容量較小，濾芯更換相對(duì)頻繁；電凝聚濾油機(jī)所配濾芯容量較大，更換周期較長(zhǎng)；靜電凈油機(jī)所配濾芯容量最大，經(jīng)常使用時(shí)可以4～5年更換1次。

從對(duì)細(xì)顆粒、氧化物、油泥等去除特性而言，電處理過濾的濾油機(jī)具有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

3 新型靜電濾油機(jī)的應(yīng)用實(shí)例

某發(fā)電廠從日本進(jìn)口了1臺(tái)型號(hào)為EDKTSU型的靜電濾油機(jī)，尺寸規(guī)格1 160 mm（長(zhǎng)）× 725 mm（寬）×1 110 mm（高），電壓380 V，功率1 kW，流量15 L/min，含4個(gè)凈化筒，用于1號(hào)機(jī)組（1 000 MW）EH（抗燃油）控制油系統(tǒng)。在基建期油循環(huán)過程中就投入運(yùn)行，表現(xiàn)出良好的過濾性能，與以往機(jī)械過濾方式比較，油循環(huán)時(shí)間可以縮短一半，油質(zhì)指標(biāo)達(dá)到NAS 4級(jí)。表2為某次油循環(huán)的油質(zhì)顆粒度檢測(cè)數(shù)據(jù)，可以看出：顆粒的去除效果很好，5～15 μm的顆粒度從3級(jí)降到0級(jí)，15～25 μm的顆粒度從2級(jí)降到0級(jí)，25～50 μm的顆粒度從4級(jí)降到1級(jí)。

圖3為該廠1號(hào)機(jī)組A級(jí)檢修后EH油系統(tǒng)投運(yùn)靜電濾油機(jī)情況，從顆粒度的變化曲線可以看出，顆粒度從最高的8級(jí)很快下降到6級(jí)，最終達(dá)到4級(jí)水平；油中雜質(zhì)去除效果明顯，對(duì)5～15 μm的小顆粒去除效果尤為顯著。

表2 某1 000 MW機(jī)組靜電濾油機(jī)進(jìn)、出口油質(zhì)顆粒度

圖3 某1 000 MW機(jī)組A級(jí)檢修后EH油顆粒度變化曲線

圖4 為該廠2號(hào)機(jī)組（1 000 MW）運(yùn)行的EH油顆粒度指標(biāo)，從2016年2月開始投運(yùn)靜電濾油機(jī)，按合格指標(biāo)NAS 6級(jí)統(tǒng)計(jì)，在靜電濾油機(jī)投運(yùn)前，采用機(jī)械濾芯式濾油機(jī)，合格率只有78%，顆粒度平均值為6.1級(jí)；在采用靜電式濾油機(jī)后，合格率提高到100%，顆粒度平均值達(dá)3.6級(jí)。可見靜電濾油機(jī)相比傳統(tǒng)的機(jī)械濾芯式濾油機(jī)，過濾效果有明顯提高。

圖4 2號(hào)機(jī)組EH油顆粒度（NAS）情況

東南某發(fā)電廠4×600 MW機(jī)組，一直采用機(jī)械式過濾裝置濾油，在2015年9月采購了1臺(tái)移動(dòng)式靜電濾油機(jī)，輪流對(duì)4臺(tái)機(jī)組的EH油進(jìn)行濾油處理。1—4號(hào)機(jī)組在靜電濾油機(jī)使用前后EH油顆粒度變化情況如表3所示。由表3數(shù)據(jù)可知，在靜電濾油機(jī)使用前，1—4號(hào)機(jī)組EH油顆粒度檢測(cè)共有10次超標(biāo)，平均合格率77.95%，在使用靜電濾油機(jī)后，總計(jì)僅1次超標(biāo)，平均合格率達(dá)到98.6%。由此可見，使用靜電濾油機(jī)后，顆粒度均值明顯下降，顆粒度合格率顯著提高。

表3 1—4號(hào)機(jī)組EH油顆粒度情況

上述6臺(tái)機(jī)組在采用靜電濾油機(jī)后，汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的電磁閥和伺服閥均未發(fā)生卡澀現(xiàn)象。

4 結(jié)語

發(fā)電廠各類油系統(tǒng)所需的濾油機(jī)類型，可根據(jù)各類油系統(tǒng)不同的清潔度要求分別進(jìn)行配置：燃油系統(tǒng)對(duì)顆粒度要求不高，配備離心式濾油機(jī)已經(jīng)足夠；普通的潤(rùn)滑油系統(tǒng)對(duì)顆粒度要求不是很高，配置機(jī)械式濾油機(jī)也能滿足要求；液壓控制油系統(tǒng)對(duì)顆粒度要求較高，應(yīng)配置過濾精度高的機(jī)械式濾油機(jī)，或者采用新型電處理濾油機(jī)。相比而言，電處理類型的濾油機(jī)，過濾效果最好，對(duì)小顆粒、氧化物、油泥等雜質(zhì)的去除率高，能有效提高油質(zhì)顆粒度指標(biāo)的合格率，防止液壓控制系統(tǒng)中電磁閥以及伺服閥的卡澀事故，相應(yīng)地提高汽輪機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。

[1]GB/T 7596-2008電廠運(yùn)行中汽輪機(jī)油質(zhì)量[S].北京：中國電力出版社，2008.

[2]GB/T 571-2014電廠用磷酸酯抗燃油運(yùn)行維護(hù)導(dǎo)則[S].北京：中國電力出版社，2014.

[3]羅竹杰，吉殿平.火力發(fā)電廠用油技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2006.

[4]顧宏，邵關(guān)興.汽輪機(jī)油凈化技術(shù)和凈油裝置[J].華東電力，1997，25（8）∶25-29.

[5]張賢明.汽輪機(jī)油的變質(zhì)與凈化處理[J].汽輪機(jī)技術(shù)，1998，40（5）∶306-308.

[6]沈一平，何勇.立式過濾在線凈油裝置在有載調(diào)壓變壓器中的應(yīng)用[J].浙江電力，2008，27（1）∶55-57.

[7]俞洪鋒.燃機(jī)發(fā)電廠燃油分離機(jī)故障判斷[J].浙江電力，2012，31（1）∶55-57.

[8]陳偉榮，裘明.汽輪機(jī)油凈化裝置淺析及選用[J].熱力發(fā)電，2006，35（6）∶32-34.

（本文編輯：徐晗）

參考文獻(xiàn)的作用及要求

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編輯部摘編

Characteristics and Application of a New Electrostatic Oil Purifier

XIE Weiyang，F(xiàn)ENG Xiangdong

（Zhejiang Zheneng Technology Research Institute Co.，Ltd.，Hangzhou 310003，China）

The quality of turbine lube oil and control oil directly affects operation reliability of steam turbine. The degree of particle pollution is an important quality index for oil，and there are several treatment methods to raise the oil quality till now.The paper analyzes and compares the performance characteristics of the mechanical filter，centrifugal filter and electric treatment filter；in addition，it introduces the principle and performance characteristics of the new electrostatic oil purifier.In the final，the application effect of the new electric treatment oil purifier in the power plant is evaluated.

electrostatic oil purifier；oil quality；particle pollution degree

10.19585/j.zjdl.201705011

1007-1881（2017）05-0041-04

TK263.8+6

B

2017-03-30

謝尉揚(yáng)（1966），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事電力基建和生產(chǎn)技術(shù)管理工作。