汽輪機(jī)EH油電阻率異常處理及原因分析

青華呂 祖杰 吳均惠 董宜斌

中核霞浦核電有限公司 福建寧德 352000

EH油電阻率是EH油非常重要的一項(xiàng)的電化學(xué)性能指標(biāo)，如果EH油系統(tǒng)長(zhǎng)期在電阻率低于限值情況下運(yùn)行，會(huì)引起電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕等不可修復(fù)的損壞，會(huì)嚴(yán)重影響調(diào)節(jié)部件的調(diào)節(jié)性能，導(dǎo)致汽輪機(jī)組汽門波動(dòng)，這將給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。本文結(jié)合某電廠EH油電阻率異常處理，對(duì)EH油電阻率降低原因進(jìn)行了分析。

1 EH油劣化原因及電阻率降低原因分析

1.1 EH油劣化原因

目前多數(shù)電廠所用的汽輪機(jī)EH油均為磷酸酯抗燃油，學(xué)名為三芳基磷酸酯液壓油。EH油在使用過程中油質(zhì)劣化主要有油質(zhì)老化和油質(zhì)水解兩個(gè)方面的原因[1]。引起油質(zhì)劣化的直接因素主要為溫度、水分、EH油系統(tǒng)中雜質(zhì)和再生裝置[2-3]。運(yùn)行中電阻率降低主要是由于EH油中存在導(dǎo)電極性雜質(zhì)，如存在添加劑、顆粒物、以及水等降解產(chǎn)生的極性污染物[4]。

1.2 EH油電阻率降低原因分析

1.2.1 EH油劣化機(jī)理

雖然EH油物理、化學(xué)特性較好，抗燃油的氧化安定性及水解安定性相對(duì)較差，如果運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，或者維護(hù)和管理方面缺乏規(guī)范，就會(huì)使得油質(zhì)劣化，影響其使用性能?？谷加偷牧踊瘷C(jī)理有低溫氧化、高溫降解、外來污染（包括水解、金屬污染、外來礦物油等）三大種類。

（1）EH油為磷酸酯抗燃油，由于磷酸酯的物理和化學(xué)特性，它極易主動(dòng)吸附空氣中的水分而發(fā)生水解，水解會(huì)產(chǎn)生磷酸，而磷酸又是水解的催化劑，促使進(jìn)一步水解。同時(shí)除了生成酸性較強(qiáng)的磷酸以外，每一次水解還會(huì)生成一份酸性較弱的烷基酚，烷基酚會(huì)被氧化，產(chǎn)生另一種酸性較弱的羧酸。

（2）溫度對(duì)磷酸酯存在兩種類型的降解機(jī)理：低溫氧化和高溫降解。溫度在60℃以內(nèi)時(shí)，油質(zhì)無明顯變化；溫度從60℃升至90℃時(shí)，酸值及電阻率的變化幅度較大；溫度繼續(xù)升高，油中開始產(chǎn)生沉淀；溫度達(dá)到120℃時(shí)，電阻率已經(jīng)超出運(yùn)行油標(biāo)準(zhǔn)要求。油中存在水分會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，當(dāng)溫度增加反應(yīng)加劇，因此，油中水分含量過高，以及溫度升高會(huì)加快電阻率降低速度[5]。

（3）EH油中金屬污染物主要來源有兩個(gè)方面：一是EH油再生系統(tǒng)中的硅藻土濾芯、強(qiáng)極性濾芯等含Ca、Mg、Na、Al等金屬離子的濾芯；二是系統(tǒng)中高壓油流沖刷、金屬元件磨損產(chǎn)生的金屬腐顆粒。EH油系統(tǒng)中的金屬離子會(huì)與水解產(chǎn)生的酸性物質(zhì)生成不溶性的磷酸酯金屬皂化物，使得EH油液電阻率降低。

1.2.2 EH油處理結(jié)果分析

根據(jù)EH油劣化機(jī)理，EH油劣化主要直接表現(xiàn)在含水量、酸值、顆粒度等指標(biāo)上，所以該機(jī)組EH油電阻率降低的可能因素有含水量、酸值和顆粒度異常等。據(jù)此，將EH油近半年來電阻率、酸值、含水量和顆粒度取樣結(jié)果進(jìn)行分析。如表1所示為EH油電阻率、酸值、含水量和顆粒度取樣結(jié)果。

表1 EH油電阻率、酸值、含水量和顆粒度取樣結(jié)果表

將EH油電阻率、酸值、含水量和顆粒度取樣結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從圖1變化趨勢(shì)可以看出，EH油電阻率隨著含水量和酸值的增加呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，當(dāng)含水量大于455.95mg/kg以及酸值大于0.082mgKOH/g時(shí)，EH油電阻率持續(xù)降低，且受到酸值的影響比較大，當(dāng)含水量大于455.95mg/kg時(shí)，隨著酸值的升高EH油電阻率降低。但是當(dāng)含水量小于455.95mg/kg時(shí)，EH油電阻率快速升高，含水量的影響起主導(dǎo)作用。因此，當(dāng)酸值在正常限值范圍內(nèi)，對(duì)于EH油電阻率影響最大的因素是含水量，當(dāng)含水量降低到177.44mg/kg時(shí)，電阻率升高至2.33E10Ω·cm。另外，對(duì)于影響EH油電阻率的指標(biāo)顆粒度，均在正常限值范圍以內(nèi)波動(dòng)，所以隨著顆粒度的變化對(duì)電阻率的影響不明顯。根據(jù)2019年7月8日至2020年4月13日的取樣數(shù)據(jù)分析，EH油電阻率從2019年11月25日開始逐漸降低，在這期間EH油酸值和含水量都略有增加趨勢(shì)，當(dāng)EH油酸值和含水量出現(xiàn)大幅增加時(shí)，也加快了電阻率的降低速度。

圖1 EH油電阻率、酸值、含水量和顆粒度變化趨勢(shì)圖

根據(jù)以上對(duì)比分析結(jié)果，導(dǎo)致EH油電阻率降低的因素不是單一的，含水量、酸值都會(huì)對(duì)EH油質(zhì)電阻率造成影響，且相互之間存在促進(jìn)影響。由于取樣分析結(jié)果除了電阻率降低外，EH油其他指標(biāo)均在正常限值范圍內(nèi)變化，即使在EH電阻率恢復(fù)正常后，油質(zhì)酸值、顆粒度均在相同水平波動(dòng)，只有含水量低于原來水平。因此，含水量對(duì)EH油電阻率影響最為直接，當(dāng)含水量低于455.95mg/kg時(shí)，調(diào)節(jié)油電阻率開始升高，且隨著含水量逐漸降低，電阻率升高速率變大。從而可以得出：EH油中含水量較高是造成此次EH油電阻率降低的最可能直接因素，而酸值的增加會(huì)加速EH油電阻率降低速度。

1.3 EH油系統(tǒng)運(yùn)維管理及注意事項(xiàng)

工作溫度、雜質(zhì)、水分以及再生裝置均對(duì)EH油油質(zhì)有影響，因此在運(yùn)行管理EH油系統(tǒng)時(shí)一定要本著預(yù)防性管理的理念，在日常維護(hù)工作中盡量保證油質(zhì)合格。

首先編制完善的該系統(tǒng)操作規(guī)程等文件，從系統(tǒng)的安裝到調(diào)試過程中要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程，同時(shí)關(guān)注其他電廠運(yùn)行和管理經(jīng)驗(yàn)，完善EH油系統(tǒng)運(yùn)維管理各項(xiàng)規(guī)章制度；

加強(qiáng)對(duì)油箱油位，油溫，主泵流量、壓力，各過濾器壓差，系統(tǒng)內(nèi)外泄漏等日常巡視檢查；

加強(qiáng)對(duì)EH油化學(xué)取樣監(jiān)督，嚴(yán)格執(zhí)行取樣周期要求，保證油質(zhì)指標(biāo)均在要求范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)查找原因處理。

2 結(jié)語與總結(jié)

本文主要結(jié)合某電廠汽輪機(jī)EH油電阻率降低異常情況的處理，探究EH油劣化機(jī)理，結(jié)合取樣結(jié)果分析，造成EH油電阻率降低的最可能直接原因?yàn)橛唾|(zhì)含水量增加。對(duì)于EH油系統(tǒng)運(yùn)維管理及注意事項(xiàng)，要加強(qiáng)日常運(yùn)維監(jiān)督，嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)維程序。