谈汽轮机EH系统颗粒污染物的产生与防治

2014-08-27刘炜

中国科技纵横 2014年14期

关键词：硅藻土酸值滤芯

刘炜

(山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城电厂,山东济宁 272502)

谈汽轮机EH系统颗粒污染物的产生与防治

刘炜

(山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城电厂,山东济宁 272502)

介绍了EH系统在电厂中的重要作用以及磷酸脂型抗燃油的应用情况,分析了磷酸脂抗燃油中各种颗粒污染物的产生原因,阐述了颗粒污染物对EH系统造成的危害,最后提出了相应的防治措施。

磷酸脂抗燃油颗粒污染防治措施

近年来，随着汽轮发电机组容量的增大、蒸汽参数的提高，对机组的安全性、经济性以及自动化控制水平有了更高的要求，为了适应这一要求，汽轮机数字式电液控制系统(DEH系统)应运而生并得到了迅速发展。DEH系统通过控制汽轮机主汽门和调节汽门的开度，实现对汽轮发电机组的转速、负荷、压力等的精确控制。EH系统是DEH中的一个重要部分，主要由供油系统、执行机构和危急遮断系统三大部分组成。三大部分协调作用，便完成了DEH指令信号到汽轮机阀门动作的转换。EH系统为了提高动态响应性能而采用高压抗燃油(EH油)作为工作介质[1]。高压抗燃油闪点大于240℃，自燃点一般高达600℃左右，远大于透平油350℃左右的自然点，不易燃烧，大大降低了油泄漏到高温蒸汽管道上导致火灾的危险性，因此更好地适应了高参数、大容量机组调节系统对安全运行的要求。

1 EH系统中颗粒污染物的来源

由于磷酸酯抗燃油是一种人工合成的物质，其稳定性较差，在长期使用过程中会表现为颗粒物的增加和酸值的升高。磷酸脂抗燃油的酸值及颗粒度是影响EH系统元件工作可靠性的最为重要的因素。抗燃油中的颗粒污染物的来源主要包括以下几个方面：(1)系统中原始存在的颗粒。比如油中含有的杂质，系统管道、泵、阀门中带有的杂物。(2)系统运行中产生的颗粒。比如密封垫老化脱落的碎屑，EH油泵、冷却泵、滤油泵及部件金属间摩擦所产生的金属碎屑等。(3)外界侵入的颗粒。如从油箱呼吸孔、轴承密封、活塞密封等处吸入的灰尘。(4)系统设备检修维护中带入的污染颗粒。比如清洗或更换滤芯时带入的污物，设备检修时带入的石棉、焊渣、灰尘等。

这里需要说一下EH系统中经常出现的一种胶质颗粒物，在EH系统检查中会发现这种黑褐色胶质沉淀物，它们广泛分布于系统各级滤网上，甚至在伺服阀的阀芯的槽沟中也有发现。通过对胶质沉淀物进行分析，发现它们是不同形式的磷酸盐皂。这些磷酸盐皂通常是不溶于液体的凝胶状物质，因此会在液压元件上形成沉淀，妨碍系统的正常运行。我们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，它对水分十分敏感，会发生水解，在水解过程中产生的一价磷酸酯、二价磷酸酯和最终的磷酸都有一定的酸性。因为抗燃油的酸值升高到一定程度时，会对系统内金属元件造成一定的腐蚀，因此要求系统运行时将其酸值维持在低水平，目前普遍采用投入抗燃油再生装置的方法降低EH油的酸值。该装置主要由硅藻土过滤器和精密滤器(波纹纤维滤器)等组成，其中硅藻土过滤器起到降低EH 油酸度的作用。然而硅藻土过滤器在降低抗燃油酸值的同时也带入了新的污染物。硅藻土属于天然矿物质，杂质含量高。过滤器滤芯采用硅藻土作为原料，决定了它不可避地会含有碳酸钙、碳酸镁等杂质，而它们正是导致凝胶物产生的主要因素。随着沉淀物的不断增多，必将对系统安全造成极大的威胁。阳城电厂#2机正常运行期间#1中压主汽门突然全关，而后就只能开到70%开度。后来在停机检修期间对系统进行了检查，发现导致故障的原因是#1中主门油动机进油节流孔被黑色胶状颗粒堵塞，这种颗粒就是在系统中生成的盐皂物质。

2 降低抗燃油颗粒度指标的措施

由于抗燃油的相对密度较大，因此有可能使管道中的颗粒污染物悬浮在液面而在EH系统中循环流动，造成电液伺服阀、电磁阀、卸载阀等重要部件卡涩失灵，油路节流孔堵塞，严重时甚至会导致DEH控制系统瘫痪。特别是阀芯阀套配合间隙只有2um的伺服阀，对抗燃油污染颗粒度的要求很严，一般要达到NA 1638—5级。随着抗燃油颗粒污染物增加，会造成伺服阀堵塞、卡涩，并且还会对阀芯和阀套形成冲蚀和磨损，因此对于抗燃油中的颗粒度指标应严格加以控制。要保证EH油的颗粒度指标合格，就要加强对系统的日常维护、运行管理和监督。针对抗燃油油质恶化的主要原因我们应该采取以下相应的措施：(1)加强EH油质监视及管理，定期对抗燃油进行取样，检查和化验。特别是抗燃油中颗粒污染度的测定，要求每月检测一次，发现运行油中颗粒污染度值增大，应迅速查明污染源，必要时停机检查，消除隐患。及时进行EH油的滤油工作，保证EH油的油质。(2)运行中抗燃油温度过高，会促使油发生氧化或裂解，导致酸值迅速增加或产生沉淀物，使油质急剧劣化。因此要合理安排EH油管路，油动机组件及油管路尽量避开高温热源，并尽量减少管路中的油流死区。加强对抗燃油温度的控制，使冷却装置能长期安全可靠运行，其冷却水应该采用温度相对较低、水质相对较好的工业水。(3)定期投用EH系统中的精密过滤器以及再生装置。系统中的精密过滤器的过滤精度应在3μm以上，以除去运行中由于磨损等原因产生的机械杂质，保证运行油的清洁度，如发现滤芯压差异常，说明滤芯堵塞或破损，应及时通知检修人员进行清洗或更换。对于再生装置应加强管理，定期更换硅藻土滤芯。有条件的话可进行技术改造，用新型的离子交换型树脂再生装置取代原来硅藻土再生装置。(4)严格规范检修工艺。在检修过程中对管路和元件的清洗，应该采用无水酒精，避免使用四氯化碳等含氯清洗剂。防止杂物进入EH系统的管路和元件中，更换滤芯时应使用规定的防护手套和清洁工具。对新机组启动前或检修后的EH系统，必须进行严格的冲洗过滤。