火力發(fā)電廠調(diào)速系統(tǒng)用抗燃油劣化原因分析及防護(hù)對(duì)策分析

(大唐集團(tuán)安徽電力股份有限公司淮南田家庵發(fā)電廠 安徽 淮南 232007)

前言

火電廠的機(jī)組呈現(xiàn)大容量、高參數(shù)、自動(dòng)化等特點(diǎn)，為了配合機(jī)組新的技術(shù)特點(diǎn)，采用了DEH系統(tǒng)。它主要由EH系統(tǒng)、伺服閥、DEH控制和執(zhí)行結(jié)構(gòu)組成。其中伺服閥在其中發(fā)揮轉(zhuǎn)換DEH信號(hào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各設(shè)備操控和執(zhí)行的作用，通過它能夠了解汽輪機(jī)氣門開度，并將此信息通過位移變送器反饋給DEH。為了更好地了解調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行工作介質(zhì)，掌握抗燃油特性，從而才能采取有效的延長(zhǎng)抗燃油使用壽命的措施。

一、伺服閥結(jié)構(gòu)

電液控制系統(tǒng)中的放大元件被稱之為“電液伺服閥”，以電壓反饋的方式，使其帶有高精度和響應(yīng)速度，其輸出流量或壓力受輸入的電氣信號(hào)控制。在伺服閥的內(nèi)部，先導(dǎo)閥與主閥之間，利用負(fù)反饋的方式驅(qū)動(dòng)，以此提高跟蹤精度。

電液伺服閥主要為兩級(jí)閥，壓力型伺服閥、流量型伺服閥，在火電廠運(yùn)用的伺服閥中，主要以后者居多。流量型伺服閥，要求主閥芯X與輸入信號(hào)I成比例，反饋形式主要有位置反饋和力反饋兩種。

伺服閥在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要是將其設(shè)備的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)機(jī)械位置操控信號(hào)，能夠滿足其較高的控制精度和響應(yīng)速度，同時(shí)這種伺服閥的體積較小，適用于各種小型化設(shè)備的運(yùn)行條件。當(dāng)前火力發(fā)電機(jī)采用的伺服閥，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微米級(jí)元件，如閥芯、閥套配合間隙，零部件腐蝕和磨損都會(huì)影響伺服閥的性能，為了進(jìn)一步提高汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制和執(zhí)行精度，需要確保工作介質(zhì)抗燃油與伺服閥的接觸條件完好，避免零部件腐蝕和磨損[1]。

二、抗燃油劣化原因分析

抗燃油是應(yīng)用在火力發(fā)電機(jī)的重要工作介質(zhì)，是一種人工合成的有機(jī)酯類，它具有易吸潮水的特性，通過化學(xué)反應(yīng)生成有機(jī)酸。但是這種介質(zhì)容易受到酸性物質(zhì)的影響，對(duì)其產(chǎn)生的催化作用，使得抗燃油出現(xiàn)劣化現(xiàn)象。隨著酸性物質(zhì)的持續(xù)催化，抗燃油的劣化也縮短了使用壽命，使得調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行過程出現(xiàn)腐蝕、卡澀等故障，為了防止抗燃油持續(xù)劣化，需要了解其劣化原因，采取針對(duì)性防范措施。

(一)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)因素。油箱作為調(diào)速系統(tǒng)的重要組成部分，在其中發(fā)揮著儲(chǔ)存抗燃油的作用，以及通過相應(yīng)裝置，分離油中空氣、篩除污染物的作用。但是部分油箱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)增加了內(nèi)循環(huán)次數(shù)，使得抗燃油沒有在油箱內(nèi)通過充分的油氣分離、凈化雜質(zhì)就將抗燃油輸送到發(fā)電機(jī)組。同時(shí)，部分油箱沒有根據(jù)發(fā)電機(jī)組大小和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裝設(shè)一定的吸油、回油分離隔板，使得抗燃油的雜質(zhì)較多。此外，油箱裝設(shè)空氣呼吸器，但是沒有變色硅膠，使得空氣中的雜質(zhì)、水分混入油箱。在調(diào)速系統(tǒng)的管道安裝位置方面，由于與蒸汽管道過近，其產(chǎn)生的熱輻射造成局部溫度過高，進(jìn)一步加速抗燃油劣化。

(二)運(yùn)行維護(hù)。溫度是抗燃油劣化的重要因素，當(dāng)其達(dá)到一定的溫度過熱點(diǎn)，使得抗燃油質(zhì)量急劇劣化，根據(jù)相關(guān)資料表明，在150℃的溫度下抗燃油的使用壽命僅為數(shù)周，當(dāng)工作溫度超過150℃，那么使用壽命也隨之下降到數(shù)小時(shí)。由于火力發(fā)電廠的相關(guān)設(shè)計(jì)，沒有充分考慮到溫度調(diào)控設(shè)計(jì)，使得抗燃油劣化程度比較嚴(yán)重。油箱中空氣呼吸器的變色硅膠失去效用，使得大量空氣進(jìn)入油箱，由此產(chǎn)生的酸性物質(zhì)促使抗燃油迅速劣化。此外，顆粒污染物缺乏必要的清理，在持續(xù)影響下油箱空氣呼吸器失效，同時(shí)伺服閥較小的體積和運(yùn)動(dòng)間隙，進(jìn)一步造成調(diào)速系統(tǒng)部件磨損[2]。

三、調(diào)速系統(tǒng)抗燃油劣化防護(hù)對(duì)策

(一)調(diào)速系統(tǒng)部件設(shè)置和改進(jìn)。為了避免油箱等其他部件受到外界的空氣、顆粒污染物等雜質(zhì)影響，除了油箱常規(guī)的空氣呼吸器之外，還需要設(shè)置精過濾器，并且保證過程能力達(dá)到3μm，通由它才能保證濾芯在過濾過程不會(huì)影響調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行性能。針對(duì)以上要求，采用10μm的過濾濾芯，通過安裝在相應(yīng)位置，減少抗燃油在油箱、調(diào)速系統(tǒng)管道之間循環(huán)產(chǎn)生的顆粒污染物，避免雜質(zhì)對(duì)伺服閥造成損壞。

為了提高抗燃油的凈化程度，在調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，裝設(shè)再生裝置，通過定期開啟的方式凈化抗燃油的酸性物質(zhì)、漆膜、水分等。此外，配合電廠化學(xué)部門，定期組織抗燃油質(zhì)量化驗(yàn)，通過反饋的各項(xiàng)參數(shù)，計(jì)算抗燃油的使用壽命，針對(duì)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)抗燃油過熱的問題，為了避免其受到蒸汽管道等其他部件的高溫輻射，造成缸體溫度升高、抗燃油劣化問題。通過對(duì)油缸保溫層進(jìn)行改進(jìn)，減小汽輪機(jī)缸體對(duì)油缸的熱輻射。同時(shí)，還可在存儲(chǔ)抗燃油的缸體，采用密封件的方式進(jìn)行冷卻處理，如冷卻水套加入到調(diào)速系統(tǒng)的改造，使其工作溫度有效降低，由此延長(zhǎng)了抗燃油的使用壽命。

(二)抗燃油運(yùn)行監(jiān)護(hù)。對(duì)于抗燃油的日常管理，也是有效延長(zhǎng)其使用壽命的關(guān)鍵，通過組織定期的質(zhì)量化學(xué)檢驗(yàn)，搭配抗燃油劣化變化趨勢(shì)監(jiān)測(cè)設(shè)備，能夠在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)有效采取正確措施[3]。

在日常監(jiān)護(hù)中，可以對(duì)抗燃油顏色、酸值、水分、電阻率、顆粒度等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)護(hù)。首先是顏色，通常新添加的抗燃油顏色呈現(xiàn)淺黃色，隨著使用時(shí)間增加，油的顏色隨之加深，表明它內(nèi)部產(chǎn)生了顯色的劣化物，在發(fā)現(xiàn)抗燃油的顏色超出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)及時(shí)使用油液凈化設(shè)備過濾凈化。酸值指標(biāo)，通常新的抗燃油酸值<0.08mgKOG/g，對(duì)于其酸值指標(biāo)要求不能低于0.15mgKOG/g。當(dāng)酸值超過這個(gè)數(shù)值，那么抗燃油的就會(huì)腐蝕調(diào)速系統(tǒng)的部件。針對(duì)這一情況，可以采用凈化過濾器措施。在酸值超過0.2mgKOG/g，可以使用硅藻土、離子交換樹脂濾芯等凈化設(shè)備，將抗燃油的酸值降至合理水平(<0.15mgKOG/g)。

抗燃油存在過多的水分，容易造成水解劣化的問題，基于此需要將水分控制在1000PPM以下，避免抗燃油劣化加速。調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行過程，其部件容易受到電化學(xué)腐蝕，特別是伺服閥較小的運(yùn)動(dòng)間隙和高配合精度。為了防止閥芯臺(tái)肩產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的情況，可以通過調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)相應(yīng)部件的位置，安全機(jī)組的影響降至最低。因此，電阻率應(yīng)控制在6×109Ωcm以上。對(duì)于顆粒度的要求，要求抗燃油應(yīng)滿足NAS1638的標(biāo)準(zhǔn)，6級(jí)以下也不應(yīng)超過這一指標(biāo)。需要特別注意的是，過高的顆粒污染物會(huì)劃傷伺服閥表面，造成油泵磨損等問題，由此增加了濾芯更換頻率。針對(duì)這一問題，通過調(diào)整濾芯布置方案，使顆粒物的過濾能力滿足調(diào)速系統(tǒng)正常運(yùn)行的要求。可以采用具有變徑技術(shù)的濾芯，通過逐級(jí)疊加和分離材料，使孔徑分布呈現(xiàn)由大到小的梯度，進(jìn)一步提高濾芯的納污能力，有效避免阻塞現(xiàn)象。

結(jié)論

綜合上述，火力發(fā)電廠的調(diào)速系統(tǒng)抗燃油劣化，主要是油箱及其他部件設(shè)計(jì)不夠合理，致使過濾能力低，使得酸性物質(zhì)、空氣劣化抗燃油質(zhì)量。因此，通過采用精度合理的濾芯，以及在產(chǎn)生高溫的部件，進(jìn)行降溫改造，促進(jìn)整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，延長(zhǎng)抗燃油使用壽命。