汽輪機組EH油酸值超標原因分析及對策

門文斌

摘 要：本文簡要介紹了3號機組EH油酸值超標的情況及影響，總結(jié)了酸值超標的原因有汽輪機局部過熱、EH油水分含量高等。為此，研究者提出采取強化隔熱、查漏消漏、油管移位、濾芯更換、在線凈化、檢修維護、工藝管理等解決措施。

關(guān)鍵詞：EH油;酸值超標;水分

中圖分類號：TM621文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）08-0056-03

Cause Analysis and Countermeasure of Excessive EH Oleic

Acid Value of Steam Turbine Unit

MEN Wenbin

（Sino-Ann United Public Engineering Department，Huainan Anhui 232000）

Abstract： This paper briefly introduced the situation and influence of excessive eh oleic acid value of unit 3， and sumed up the causes of excessive eh oleic acid value， including local overheating of steam turbine and high moisture content of EH oil. For this reason， the researcher proposed to take measures such as strengthening heat insulation， leak detection and elimination， oil pipe displacement， filter element replacement， online purification， maintenance and process management.

Keywords： EH oil;acid value exceeding standard;water content

1 概況

EH油俗稱抗燃油，是一種抗燃的純磷酸脂液體，外觀透明、均勻;新油略呈淡黃色，無沉淀物，揮發(fā)性低，抗磨性好，熱氧化穩(wěn)定性好;燃點較高，著火后又能很快自滅，可以減少火災(zāi)，又有較好的熱穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于汽輪機組的電液控制系統(tǒng)。EH油系統(tǒng)是汽輪機組十分重要的安全保護系統(tǒng)，其運行穩(wěn)定性和可靠性對機組的安全運行具有十分重要的意義，一旦發(fā)生故障，將會直接影響機組的運行狀態(tài)，甚至?xí)?dǎo)致非計劃停車以及重大設(shè)備事故的發(fā)生。某公司3號機組為南京汽輪電機集團生產(chǎn)的CC50-9.8/3.6/1.7型單缸、單軸、雙抽、凝汽式汽輪機。該汽輪機控制系統(tǒng)采用數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（Digital Electro-Hydraulic Control Systeern，DEH），液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制油為14 MPa的磷酸脂抗燃油，而機械保安油為2.0 MPa的高壓透平油，該系統(tǒng)配置獨立的高壓抗燃油供油裝置[1]。進、抽汽調(diào)節(jié)閥各有一套執(zhí)行機構(gòu)控制其開關(guān)，其中，中壓主汽閥執(zhí)行機構(gòu)為開關(guān)型兩位式執(zhí)行機構(gòu)，進汽、抽汽調(diào)節(jié)閥為伺服式執(zhí)行機構(gòu)，接受來自數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）4～20 mA的閥位控制信號，控制自身開度，所有閥門執(zhí)行機構(gòu)的工作介質(zhì)均為EH油，單側(cè)進油，所有閥門執(zhí)行機構(gòu)均依靠油壓開啟閥門，彈簧力關(guān)閉閥門，雙側(cè)進油閥門執(zhí)行機構(gòu)依靠油動機活塞上下壓差開關(guān)閥門。機組EH油系統(tǒng)由上海置道液壓控制技術(shù)有限公司整體設(shè)計、制造，采用的介質(zhì)是美國AKZO公司生產(chǎn)的合成磷酸酯型抗燃油，系統(tǒng)油壓正常值為13.5～14.5 MPa，油溫正常值為37～60 ℃。2020年3月，3號機組EH油質(zhì)首次出現(xiàn)酸值超標的現(xiàn)象，全年因EH油酸值超標被迫停機5次，直接影響機組長周期運行[2]。

2 EH油酸值超標情況及影響

2.1 EH油酸值超標情況

3號機組EH油酸值分析結(jié)果如表1所示。

2020年3月份油質(zhì)分析報告顯示，3號機組EH油酸值已達0.32 mgKOH/g，遠遠超出運行油的標準，且呈現(xiàn)快速上漲的趨勢。

2.2 EH油酸值超標的影響

酸值超標會加快對EH油系統(tǒng)中液壓元件（密封件、電磁閥、伺服閥等）的腐蝕作用，降低調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的安全性，加速EH油老化，產(chǎn)生凝膠狀沉淀和固體沉淀，造成漏油、內(nèi)漏、元件卡澀拒動等現(xiàn)象，引起DEH系統(tǒng)故障，調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈，影響機組的安全穩(wěn)定運行。2020年5月13日，二抽油動機堵頭密封件腐蝕泄漏，停機60 h進行消缺處理;2020年6月23日，自動主汽門和低壓旋轉(zhuǎn)隔板伺服閥閥芯（見圖1）腐蝕內(nèi)泄超標，停機273 h進行換油、調(diào)速部套返修處理;2020年10月9日，自動主汽門電磁閥閥芯（見圖2）腐蝕內(nèi)泄超標，停機7 h更換電磁閥;2020年10月18日，自動主汽門卸荷閥腐蝕內(nèi)泄，不解列5 h更換電磁閥;2020年11月11日，自動主汽門回油管（見圖3）堵塞逆功率跳機，停機110 h換油、返修調(diào)速部件、進行油管移位。

3 EH油酸值超原因分析

3.1 局部過熱

EH油系統(tǒng)工作在汽輪機上，伴隨著高溫高壓蒸汽，部分管路或元件處于高溫環(huán)境，溫度增加使EH油氧化速度加快，氧化會使抗燃油酸度增加，顏色變深?，F(xiàn)場油管道布置緊貼汽缸本體，這不僅使油管自身散熱不良，而且要吸收大量來自汽缸、調(diào)門的輻射熱量，加之該機組前軸封漏汽量大、汽缸本體泄漏，泄漏的高溫蒸汽對EH油管進行傳熱（油管測溫數(shù)據(jù)見表2），導(dǎo)致EH油局部嚴重超溫，酸值加速惡化。

對汽輪機調(diào)門油動機和控制塊進行測溫，發(fā)現(xiàn)油缸和控制塊普遍超溫，特別是GV1（壓力油管平均溫度96 ℃，回油管平均溫度93 ℃，OPC油管平均溫度115 ℃）和GV3（壓力油管平均溫度121 ℃，回油管平均溫度123 ℃，OPC油管平均溫度123 ℃）。因油缸與控制塊緊貼汽輪機本體表面，最高點溫度高達220 ℃，對汽輪機本體保溫進行測溫，局部達200 ℃，油溫高于60 ℃時，油的酸值就會升高?？梢?，造成EH油缸及控制塊超溫的原因是汽輪機四周的油缸和控制塊有持續(xù)的熱輻射，金屬導(dǎo)熱引起油缸及控制塊溫度升高。

順閥控制無法投運，也會引起EH油局部超溫。機組投運后，順閥控制一直無法投運，為改善機組振動，長期采用單閥控制模式，部分高壓調(diào)節(jié)閥長期處于限位鎖定狀態(tài)，油管內(nèi)油料長期處于不流動狀態(tài)，產(chǎn)生的熱量無法帶走，熱量蓄積，導(dǎo)致EH油局部超溫，使酸值指標升高。

在主汽門查漏過程中發(fā)現(xiàn)，主汽門出口的熱電偶溫度元件套管及測溫引線斷裂，大量高溫蒸汽（溫度540 ℃）從測溫引線通道噴出，加熱主汽門本體，致使包覆在閥體保溫內(nèi)的EH油管道溫度急劇升高，加速碳化過程的形成。

3.2 含水量高

根據(jù)磷酸酯的物理和化學(xué)特性可知，其極易主動吸附空氣中的水分而水解，水解后會產(chǎn)生大量的強酸和弱酸，使EH油的酸值升高。水是磷酸酯產(chǎn)生酸的主要催化劑，高酸值會加速水解反應(yīng)。如果系統(tǒng)存在高溫點而使局部運行油溫超標，會加速水解反應(yīng)，使酸值快速上漲。磷酸酯是含有三個苯環(huán)的化合物，第一步水解生成二芳基磷酸和一份烷基酚，第二步水解生成單芳基磷酸和一份的烷基酚，如圖4所示。二芳基磷酸和單芳基磷酸構(gòu)成強酸，兩步水解生成的烷基酚會被氧化降解，生成羧酸（弱酸），這是軟性污染物的來源。軟性污染物在EH油中具有一定的溶解能力，隨著油質(zhì)劣化程度加深，軟性污泥物達到飽和就會聚結(jié)離析出來，形成許多可被檢測到的小顆粒，從而造成顆粒度不合格，之后會沉淀形成漆膜或油泥，還會使EH油的顏色變成深棕色。

4 EH油酸值超標的對策

4.1 強化隔熱措施

主汽閥閥蓋、支架、彈簧座及高壓調(diào)門附近的缸體內(nèi)側(cè)采用絕熱效果更好的40 mm厚的納米氣凝膠材料，外側(cè)采用耐高溫加強型不銹鋼絲布（可在800 ℃下長期使用）進行隔熱，保護層硅膠布分塊制作而成，減少輻射熱對油管的加熱作用;利用大修機會，拆除汽輪機上、下缸保溫，查找并消除本體漏點，如中分面、法蘭、管道焊縫等;保溫恢復(fù)時，內(nèi)外層接縫應(yīng)彼此錯開，層間和縫間不得有空穴，用鍍鋅鐵絲捆扎牢固，使其表面溫度不超過60 ℃。

4.2 查漏消漏

利用停機的機會，對主汽門進行充壓查漏，確認出口熱電偶溫度計套管座連接部位漏汽，采取封堵措施，消除漏點，汽缸中分面、前軸封泄漏點擬在機組大修過程中處理，消除漏汽輻射熱源[3]。

4.3 油管移位

將主汽門附近的三根EH油管向廠房北側(cè)移位700 mm，使包覆在主汽門本體保溫內(nèi)的油管移出，遠離保溫層，減少輻射熱對油管的加熱作用;擬將EH油缸及控制塊分離，遠離熱源，油缸與控制塊的原設(shè)計是緊密貼合在一起的，通過改造將油缸保留在原位，控制塊移至汽輪機側(cè)面。

4.4 更換濾芯

原先再生系統(tǒng)配置硅為藻土濾芯+玻纖過濾器，硅藻土化學(xué)成分不穩(wěn)定，質(zhì)量也存在篩分不徹底、顆粒大小不一、碎屑多、雜質(zhì)含量高等問題，易產(chǎn)生大量金屬皂類物質(zhì)，降酸效果差，且易引起顆粒污染度超標，現(xiàn)采用離子交換型樹脂取代硅藻土降低酸值。

4.5 在線凈化

采用威勝達平衡電荷技術(shù)+離子交換型樹脂濾油機，配合除水設(shè)施實施EH油在線凈化，在降低酸值的同時，能有效控制水分含量。

4.6 檢修維護

定期更換EH油系統(tǒng)濾芯;加強對EH油管路附近設(shè)備保溫的檢查，杜絕蒸汽泄漏，從而避免熱輻射對酸值的影響;定期檢查EH油箱頂部空氣過濾器中的硅膠，發(fā)現(xiàn)硅膠顏色變紅要及時更換，防止水分進入油箱造成EH油酸值升高;加強對蓄能器氮壓的監(jiān)測，每半年至少對蓄能器進行1次氮壓檢查。

4.7 工藝管理

每周分析一次酸值、水分指標，每月分析一次顆粒污染度、電阻率、自燃點指標，重視異常分析數(shù)據(jù)，及時采取措施;繼續(xù)強化對油管道表面溫度的定時定點監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常，及時處理;當(dāng)酸值大于0.08 mgKOH/g時，立即投入再生裝置中的離子交換樹脂，確保EH油酸值不超標，如果再生裝置不能很快降低酸值，要立即更換新的離子交換樹脂，同時更換纖維濾芯;連續(xù)投運外置濾油機，加強運行巡視;控制油溫在37～50 ℃;每日進行高壓調(diào)門、每周進行主汽門的活動試驗，防止油動機活塞底部高溫EH油長時間囤積，形成死區(qū)后加速酸值劣化;加強通風(fēng)，降低環(huán)境溫度[4]。

5 結(jié)語

汽輪機調(diào)節(jié)油系統(tǒng)在機組安全穩(wěn)定運行中扮演著至關(guān)重要的角色，EH油系統(tǒng)是汽輪機運行的控制核心，EH油質(zhì)是關(guān)鍵，也是許多EH油系統(tǒng)故障的根源。強化汽輪機EH油的管理及維護，定期對油質(zhì)進行化驗，監(jiān)控各項指標，使其處于標準范圍之內(nèi)具有十分重要的意義[5]。通過采取強化隔熱、查漏消漏、油管移位、濾芯更換、在線凈化、檢修維護、工藝管理等對策，3號機組EH油的酸值及水分等指標均能控制在合理范圍內(nèi)，大大提高了機組運行的經(jīng)濟性，增強機組的安全可靠性，因EH油酸值超標而造成的問題得到有效解決。

參考文獻：

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[2]邱麗霞.熱力發(fā)電廠[M].北京：中國電力出版社，2008：15.

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