談汽輪機EH系統顆粒污染物的產生與防治

劉煒

(山東濟礦魯能煤電股份有限公司陽城電廠,山東濟寧 272502)

談汽輪機EH系統顆粒污染物的產生與防治

劉煒

(山東濟礦魯能煤電股份有限公司陽城電廠,山東濟寧 272502)

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

磷酸脂抗燃油 顆粒污染 防治措施

近年來，隨著汽輪發電機組容量的增大、蒸汽參數的提高，對機組的安全性、經濟性以及自動化控制水平有了更高的要求，為了適應這一要求，汽輪機數字式電液控制系統(DEH系統)應運而生并得到了迅速發展。DEH系統通過控制汽輪機主汽門和調節汽門的開度，實現對汽輪發電機組的轉速、負荷、壓力等的精確控制。EH系統是DEH中的一個重要部分，主要由供油系統、執行機構和危急遮斷系統三大部分組成。三大部分協調作用，便完成了DEH指令信號到汽輪機閥門動作的轉換。EH系統為了提高動態響應性能而采用高壓抗燃油(EH油)作為工作介質[1]。高壓抗燃油閃點大于240℃，自燃點一般高達600℃左右，遠大于透平油350℃左右的自然點，不易燃燒，大大降低了油泄漏到高溫蒸汽管道上導致火災的危險性，因此更好地適應了高參數、大容量機組調節系統對安全運行的要求。

1 EH系統中顆粒污染物的來源

由于磷酸酯抗燃油是一種人工合成的物質，其穩定性較差，在長期使用過程中會表現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系統元件工作可靠性的最為重要的因素。抗燃油中的顆粒污染物的來源主要包括以下幾個方面：(1)系統中原始存在的顆粒。比如油中含有的雜質，系統管道、泵、閥門中帶有的雜物。(2)系統運行中產生的顆粒。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)系統設備檢修維護中帶入的污染顆粒。比如清洗或更換濾芯時帶入的污物，設備檢修時帶入的石棉、焊渣、灰塵等。

這里需要說一下EH系統中經常出現的一種膠質顆粒物，在EH系統檢查中會發現這種黑褐色膠質沉淀物，它們廣泛分布于系統各級濾網上，甚至在伺服閥的閥芯的槽溝中也有發現。通過對膠質沉淀物進行分析，發現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，因此會在液壓元件上形成沉淀，妨礙系統的正常運行。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，它對水分十分敏感，會發生水解，在水解過程中產生的一價磷酸酯、二價磷酸酯和最終的磷酸都有一定的酸性。因為抗燃油的酸值升高到一定程度時，會對系統內金屬元件造成一定的腐蝕，因此要求系統運行時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濾器和精密濾器(波紋纖維濾器)等組成，其中硅藻土過濾器起到降低EH 油酸度的作用。然而硅藻土過濾器在降低抗燃油酸值的同時也帶入了新的污染物。硅藻土屬于天然礦物質，雜質含量高。過濾器濾芯采用硅藻土作為原料，決定了它不可避地會含有碳酸鈣、碳酸鎂等雜質，而它們正是導致凝膠物產生的主要因素。隨著沉淀物的不斷增多，必將對系統安全造成極大的威脅。陽城電廠#2機正常運行期間#1中壓主汽門突然全關，而后就只能開到70%開度。后來在停機檢修期間對系統進行了檢查，發現導致故障的原因是#1中主門油動機進油節流孔被黑色膠狀顆粒堵塞，這種顆粒就是在系統中生成的鹽皂物質。

2 降低抗燃油顆粒度指標的措施

由于抗燃油的相對密度較大，因此有可能使管道中的顆粒污染物懸浮在液面而在EH系統中循環流動，造成電液伺服閥、電磁閥、卸載閥等重要部件卡澀失靈，油路節流孔堵塞，嚴重時甚至會導致DEH控制系統癱瘓。特別是閥芯閥套配合間隙只有2um的伺服閥，對抗燃油污染顆粒度的要求很嚴，一般要達到NA 1638—5級。隨著抗燃油顆粒污染物增加，會造成伺服閥堵塞、卡澀，并且還會對閥芯和閥套形成沖蝕和磨損，因此對于抗燃油中的顆粒度指標應嚴格加以控制。要保證EH油的顆粒度指標合格，就要加強對系統的日常維護、運行管理和監督。針對抗燃油油質惡化的主要原因我們應該采取以下相應的措施：(1)加強EH油質監視及管理，定期對抗燃油進行取樣，檢查和化驗。特別是抗燃油中顆粒污染度的測定，要求每月檢測一次，發現運行油中顆粒污染度值增大，應迅速查明污染源，必要時停機檢查，消除隱患。及時進行EH油的濾油工作，保證EH油的油質。(2)運行中抗燃油溫度過高，會促使油發生氧化或裂解，導致酸值迅速增加或產生沉淀物，使油質急劇劣化。因此要合理安排EH油管路，油動機組件及油管路盡量避開高溫熱源，并盡量減少管路中的油流死區。加強對抗燃油溫度的控制，使冷卻裝置能長期安全可靠運行，其冷卻水應該采用溫度相對較低、水質相對較好的工業水。(3)定期投用EH系統中的精密過濾器以及再生裝置。系統中的精密過濾器的過濾精度應在3μm以上，以除去運行中由于磨損等原因產生的機械雜質，保證運行油的清潔度，如發現濾芯壓差異常，說明濾芯堵塞或破損，應及時通知檢修人員進行清洗或更換。對于再生裝置應加強管理，定期更換硅藻土濾芯。有條件的話可進行技術改造，用新型的離子交換型樹脂再生裝置取代原來硅藻土再生裝置。(4)嚴格規范檢修工藝。在檢修過程中對管路和元件的清洗，應該采用無水酒精，避免使用四氯化碳等含氯清洗劑。防止雜物進入EH系統的管路和元件中，更換濾芯時應使用規定的防護手套和清潔工具。對新機組啟動前或檢修后的EH系統，必須進行嚴格的沖洗過濾。

3 結語

抗燃油在運行、檢修過程中受到污染變質，會影響它的使用性能，甚至導致嚴重后果。因此，加強對抗燃油的監督、維護和管理，對延長抗燃油的使用時間和保證設備的安全經濟運行都具有重要的意義。隨著電力企業對這項工作的逐漸重視，抗燃油的安全規范使用正在逐步納入正軌。

[1]郭鈺鋒,徐志強.汽輪機調節原理[M].第1版.機械工業出版社,2010-3.

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