汽轮机抗燃油体积电阻率及酸值超标原因分析与治理 |
| 2012-12-24 14:19 作者：夏荣海 夏 媛 张卫 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网12月24日文】据《硅谷》杂志2012年第19期刊文，分析造成汽轮机高压抗燃油酸值及体积电阻率超标的多方面原因，结合大唐国际丰润热电公司两台300MW机组抗燃油系统运行的实际特点，有针对性地提出降低抗燃油酸值、提高体积电阻率的处理措施，并经过具体实践取得显著的效果，对其它机组同类问题的解决有一定的指导意义。
关键词：抗燃油；体积电阻率；酸值；局部过热；吸附过滤；再生
1概况
大唐国际丰润热电公司两台型号为：C250/N300-16.7/538/538的300MW亚临界供热凝汽式汽轮机组分别投产于2009年10月和11月。主机调节保安系统由哈尔滨汽轮机厂自动控制工程有限公司设计，由三河沃达液压控制系统有限公司生产，该系统所用工质为旭瑞达公司（原阿克苏）生产的“#46三芳基磷酸酯高压抗燃油”，抗燃油系统工作压力为14±0.5MPa，油箱油温的控制范围为37℃~60℃。自投产两年以来，两台机组抗燃油的体积电阻率和酸值长期超标，2010年12月22日油质检验报告参数如下：1号机组抗燃油体积电阻率为3.72×109Ω.m，酸值为0.1577mgKOH/g；2号机组抗燃油体积电阻率为5.51×109Ω.m，酸值为0.1563mgKOH/g，均不合格（标准值：体积电阻率应≥6×109Ω.m，酸值应≤0.15mgKOH/g）。油质常规分析记录见“表1”。
表12010年12月22日抗燃油质常规分析记录
判断标准 DL/T571--2007 采样部位 抗燃油油箱底部
取样日期 2010-12-22 分析日期 2010-12-22
样品名称
分析项目 #1机油样 合格标准 #2机油样 合格标准
外状 透明 透明 透明 透明
酸值（mgKOH/g） 0.1577 ≤0.15 0.1563 ≤0.15
电阻率（20℃）Ω.m 3.72×109 ≥6×109 5.51×109 ≥6×109
结论：1、2号机抗燃油样体积电阻率和酸值均不合格。
2汽轮机高压抗燃油基本知识
2.1汽轮机高压抗燃油基本知识
汽轮机磷酸酯高压抗燃油（以下简称“抗燃油”）是一种人工合成润滑油。由于其具有良好的抗燃性和优良的抗磨性，普遍应用于汽轮机调节、保安系统。然而，由于抗燃油的水解安定性和辐射安定性较差，使用中空气所含水分和粉尘的进入、系统的磨损、温度升高等因素的影响，使得有些机组投产后在比较短的时间内抗燃油的某些指标如：体积电阻率、酸质、颗粒度、水分等超标，如果对此不采取有效措施，将会导致抗燃油酸化、起泡、沉淀、空气间隔等，加速抗燃油的裂解老化，严重时还会使汽轮机电液伺服阀、卸荷阀等精密设备发生电化学腐蚀、卡涩的事故，给机组的安全运行带来安全隐患。
抗燃油系统设备照片见“图1、图2”。
图1抗燃油供油区图2抗燃油再生装置
3导致抗燃油体积电阻率、酸值超标的常见因素及油质再生原理
3.1抗燃油体积电阻率的影响因素
抗燃油体积电阻率是一个综合性的指标，影响它的因素很多，最直接的因素有水分、酸值、金属离子。体积电阻率偏低的根本原因就是抗燃油中导电粒子增多，从而使得单位体积油的电阻率下降。抗燃油中水分含量过高会增加油的导电性，而使得体积电阻率下降；抗燃油温过高发生氧化裂解或水解都会产生酸性物质，酸值的升高会影响抗燃油产生沉淀、气泡、空气间隔等问题，会引起体积电阻率降低；由于检修污染、运行设备磨损、使用的硅藻土再生滤芯发生失效破损等原因造成抗燃油内部金属离子含量增多，也能降低体积电阻率；其它一些因素，如：将不同品牌不同型号的抗燃油混用、检修时使用汽油或螺栓喷雾松动剂清洗抗燃油系统设备、抗燃油中混入其它矿物油、真空滤油机和旁路再生系统不能正常投运、再生滤芯吸附过滤性能差等也会使抗燃油体积电阻率降低。
3.2抗燃油酸值的影响因素
导致抗燃油酸值超标的因素主要有两个：一是抗燃油整体温度过高或局部过热；二是抗燃油含水量超标。这两个因素都会加速抗燃油的裂解，产生酸性物质，而这些酸性物质就像催化剂一样，酸值越高，抗燃油的自然裂化分解速度也就越快，又会产生更多的酸性物质，所以将酸值控制在合理范围内，就能减缓抗燃油自然劣化分解的速度。抗燃油催化老化关系示意图见“图3”。
图3抗燃油催化老化示意图
3.3抗燃油再生原理
抗燃油再生滤芯基本分为四类：硅藻土滤芯、活性氧化铝滤芯、改性氧化铝滤芯、离子交换树脂滤芯。它们的再生原理都是利用滤芯内部特殊颗粒上的微小孔洞吸附油内的酸性物质和金属颗粒，以此方法来处理抗燃油，使超标的酸值和体积电阻率达到合格标准，延长抗燃油的使用寿命。实践证明：抗燃油再生系统长期使用硅藻土滤芯、活性氧化铝滤芯、改性氧化铝滤芯，滤芯失效后会出现不同程度地释放颗粒物质、金属离子或水分，污染抗燃油；而且这三类滤芯对抗燃油的再生处理能力相对离子交换树脂滤芯差，因此现在多数电厂都在使用高效、稳定的树脂滤芯。丰润热电公司使用的就是国产树脂滤芯。树脂滤芯内部结构见“图4、图5”。
图4树脂滤芯结构图图5滤芯内部树脂球颗粒
4丰润热电两台机组抗燃油体积电阻率及酸值超标分析
丰润热电公司设备部针对两台机组抗燃油体积电阻率及酸值超标的实际情况进行了深入分析，总结如下：
1）在冷油器停运条件下，两台机组抗燃油箱油温分别为：1号机组47.8℃、2号机组45.5℃（标准油温为37℃~60℃），这说明两台机组都不存在抗燃油整体温度超标情况。经检查，1号机组抗燃油管道在汽机房12.6米运转层有2处与高温蒸汽管道靠近处（距离不足100mm），油管局部温度超过了90℃，这必将导致抗燃油温局部过高而发生氧化裂解，产生过多酸性物质，最终致使体积电阻率降低。抗燃油局部过热应该是造成1号机组抗燃油体积电阻率及酸值超标的主要原因（2号机组不存在局部过热情况）。
2）汽机抗燃油系统只能通过油箱顶部的干燥呼吸器与空气接触，经检查两台机组的抗燃油箱呼吸器中的显色硅胶颜色正常（正常时显蓝色，吸潮过量后显粉红色）；经取样化验，两台机组的抗燃油含水量和颗粒度也在合格范围内。这说明含水量、粉尘和水解对抗燃油的影响基本可以排除。
3）两台机组自投产以来分别经历1次小修和1次中修，但抗燃油系统从未进行过大面积检修，因此可以排除因检修因素对抗燃油质的影响。
4）两台机组抗燃油箱曾经都补加过新油，补加的新油都是基建期剩余的同一批次的旭瑞达#46抗燃油。因此可以排除混油对油质的影响。
5）司配送的国产树脂滤芯，从未使用过硅藻土再生滤芯。因此油过滤器不能正常投运和硅藻土再生滤芯失效污染抗燃油的可能被排除。
6）两台机组抗燃油箱的旁路再生系统多次更换树脂滤芯后，经油质取样化验，抗燃油的酸值有少量下降，体积电阻率无明显变化。说明正在使用的这种国产树脂滤芯吸附再生效果不理想，这应该是造成两台机组抗燃油体积电阻率和酸值超标的一个重要原因。
5隐患治理
针对分析出的造成抗燃油体积电阻率及酸值超标的主要和重要原因，丰润热电公司设备部采取了以下治理措施：
1）利用2012年5月份1号机C级停机检修的机会，对1号机组抗燃油管道局部过热段进行了位置改造，使其远离高温蒸汽管道，从根本上消除了抗燃油局部过热的缺陷。
2）为提高抗燃油树脂滤芯吸附再生效果，选用了2种进口品牌的树脂滤芯来替换原使用的国产树脂滤芯。将这两种进口品牌滤芯（美国Hilco和加拿大EPT）分别投入到两台机组抗燃油再生装置中运行，做效果对比试验，寻找最佳的抗燃油再生处理方案。美国Hilco和加拿大EPT树脂滤芯照片见“图6、图7”。
图6美国Hilco树脂再生滤芯图7加拿大EPT树脂再生滤芯
6效果对比
2012年5月22日，丰润热电公司设备部将1、2号机组抗燃油再生装置中的国产品牌滤芯分别更换为美国Hilco和加拿大EPT树脂滤芯。更换进口滤芯前1天、更换后第8天、第43天对两台机组的抗燃油进行了取样化验分析，并制作了“油质变化对比趋势图”。
1）抗燃油质取样化验分析见“表2、表3”。
表21号机组抗燃油取样化验分析表
样品名称 1号机组抗燃油（使用美国Hilco滤芯再生）
分析日期
分析项目 5月21日 5月30日 7月4日
酸值（mgKOH/g） 0.1521 0.1048 0.0716
电阻率（20℃）Ω.m 5.12×109 7.06×109 7.62×109
标准：酸值≤0.15（mgKOH/g）体积电阻率≥6×109（20℃）Ω.m
结论：更换滤芯8天后1号机组抗燃油体积电阻率和酸值均合格。更换滤芯43天后，1号机组抗燃油体积电阻率提高了48.83%，酸值降低了52.93.%。
表32号机组抗燃油取样化验分析表
样品名称 2号机组抗燃油（使用加拿大EPT滤芯再生）
分析日期
分析项目 5月21日 5月30日 7月4日
酸值（mgKOH/g） 0.1669 0.1037 0.1002
电阻率（20℃）Ω.m 4.85×109 6.18×109 6.61×109
标准：标准：酸值≤0.15（mgKOH/g）体积电阻率≥6×109（20℃）Ω.m
结论：更换滤芯8天后2号机组抗燃油体积电阻率和酸值均合格。更换滤芯43天后，2号机组抗燃油体积电阻率提高了39.96%，酸值降低了36.29%。
2）抗燃油质变化对比趋势图见“图8、图9”。
图81、2号机组抗燃油酸值变化对比趋势图
图91、2号机组抗燃油体积电阻率变化对比趋势图
3）根据以上抗燃油“取样化验分析表2、表3”中的数据，和“油质变化对比趋势图8、图9”可以得出以下结论：
①更换进口品牌树脂滤芯后，两台机组的抗燃油酸值和体积电阻率都在短期内达到了合格值，并随着运行时间的推进，油质的指标趋势越来越优。
②美国Hilco和加拿大EPT树脂滤芯对降低抗燃油的酸值、提高体积电阻率都有显著的效果；但相对于加拿大EPT，美国Hilco树脂滤芯对抗燃油的再生处理效果更佳。
7结论
丰润热电公司设备部“利用技术分析排除法”，排除了多个影响抗燃油酸值和体积电阻率超标的可能因素，判定是油管路局部过热造成了1号机组抗燃油体积电阻率及酸值超标的主要原因，抗燃油旁路再生系统原装国产树脂滤芯对油的再生处理效果不佳也是一个造成两台机组抗燃油质参数超标的重要原因。设备部利用2012年1号机组停机检修的机会，将抗燃油管路局部过热段改造至远离高温蒸汽管道的地方；并将两台机组抗燃油再生装置中原装的国产滤芯更换为进口高效树脂滤芯。这样通过“表本兼治”的方法，使两台机组的高压抗燃油酸值和体积电阻率恢复了正常，彻底解决了这一影响机组安全运行的历史性缺陷，也为其他兄弟单位治理同类型缺陷提供了一定的借鉴方法。
参考文献：
[1]G6.6-0.78（8）型汽轮机说明书，东方汽轮机厂，2002.
[2]谢天宇，火电厂汽轮机运行调试检修与维护手册，银声音像出版社，2004.
[3]何建民，电业应用文书写作，中国电力出版社，2001.
[4]C250/N300-16.7/538/538型汽轮机说明书，哈尔滨汽轮机厂，2007.
[5]潘怀德，汽轮机调速检修，中国电力出版社，2008.
作者简介：
夏荣海，男，工程师，大学本科，现从事电力行业汽轮机及附属设备技术管理工作；夏媛，女，助理工程师，大学本科，现从事电力行业化学设备运行管理工作；张卫宝，男，高级工程师，丰润热电公司副总经理，从事电力行业管理工作；郭春源，男，高级工程师，丰润热电公司总工程师，从事电力行业技术管理工作；周卫山，男，工程师，丰润热电公司设备部副部长，从事电力行业技术管理工作。 |
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