9FA燃气电厂抗燃油颗粒度超标原因分析及处理

陈吉稳

（福能集团晋江天然气发电有限公司，福建晋江 362200）

9FA燃气电厂抗燃油颗粒度超标原因分析及处理

陈吉稳

（福能集团晋江天然气发电有限公司，福建晋江 362200）

分析S109FA燃气—蒸汽联合循环发电机组液压油系统抗燃油颗粒度超标原因，从介质温度、系统污染、取样过程等几方面提出具体改进措施，为机组安全、经济运行提供重要保障。

抗燃油；颗粒度；密封圈；污染

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.40

0 概述

某电厂一期工程安装4台S109FA燃气—蒸汽联合循环发电机组，采用GE公司技术哈动力生产的PG9351FA型燃气轮机和D10改进型汽轮机。机组液压油系统向轴系提供经冷却和过滤的高压液压油、控制油和跳闸油，推动汽轮机的截止阀、控制阀以及燃气轮机的燃料模块、进口可转导叶的液压执行机构工作。液压供油装置采用模块化设计，是蒸汽轮机和燃气轮机电液控制系统的重要组成部分。供油系统由液压油箱、主油路供油系统、自循环冷却加热系统、自循环再生过滤系统、高压蓄能器、油管路及附件组成。执行机构部分包含1台高压主汽阀执行机构、1台高压调节阀执行机构、2台中压主汽阀执行机构、2台中压调节阀执行机构。跳闸系统包含IGV跳闸模块和汽机及燃气模块的跳闸模块。液压控制系统的控制油为11.03 MPa的磷酸脂抗燃油，型号Fyrquel EHC，抗燃油油质的优劣对机组运行的安全性起重要作用。

1 异常现象

机组运行期间，对4号机组抗燃油油质定期化验时发现抗燃油颗粒度9级（NAS1638，下同），GE公司规定抗燃油颗粒度≤6级，其余项目化验均正常，抗燃油油质检查结果及标准见表1。经过外接滤油机加强滤油及采取一系列排查措施，EH油颗粒度化验结果出现时而合格时而超标的情况，无法彻底清除污染颗粒物。排查期间发现滤油机入口滤网有破损O形圈碎片、黑色橡胶颗粒、白色颗粒等杂质。先后进行油箱清理、滤油机更换、与抗燃油系统相关滤芯检查更换、油动机清洗及油样送检分析等工作。最后将整箱抗燃油更换成新油，并彻底清理油箱，抗燃油颗粒度超标问题得到彻底解决。

表1 抗燃油油质检测结果

2 原因分析

2.1 抗燃油系统

抗燃油系统部分设备处于高温环境中，若直接传导至抗燃油经过的部位，抗燃油超温造成油质劣化，产生油泥、碳化物易引起颗粒度超标。用手持红外测温仪测量高压主汽阀油动机、中压主汽阀油动机、低压主汽阀油动机和燃料模块、进口可转导叶的液压执行机构及出入口管道，温度在≤50℃，未超过运行正常油温。油箱内抗燃油加热装置采用自循环系统，通过卸荷阀升高油温，在油温升高到36.4℃时，加热回路即停止工作，未使用加热棒加热油温，故不会引起抗燃油超温。可排除抗燃油超温劣化引起颗粒度超标的情况。

2.2 抗燃油再生装置硅藻土滤芯

抗燃油系统再生装置采用纤维素滤芯清除油系统中产生的颗粒杂质，用硅藻土滤芯降低油的酸值。普通硅藻土滤芯中的硅藻土用陶土烧制而成，组分和有效成分各异且不稳定，同时含有大量游离金属离子，主要有Al，Ca，Si等元素。若硅藻土滤芯存在质量问题，硅藻土溶入油中，分散的小颗粒硅藻土污染抗燃油，会造成抗燃油颗粒度超标。用电感耦合等离子体原子发射光谱法ASTM D5185分析抗燃油中颗粒，分析结果见表2。

由表2可见，抗燃油中未检测出大量硅藻土滤芯所含元素。将硅藻土滤芯拆除，采用外接离子交换树脂滤油机进行滤油，抗燃油颗粒度超标的问题未改善，可排除硅藻土滤芯质量问题引起的颗粒度超标。

2.3 密封圈

根据滤油机入口滤网截留的破损O形密封圈和黑色橡胶颗粒（图1），疑为EH油系统某个部位的O形密封圈脱落并部分破碎成细小颗粒，随液压油分散到系统各部位，导致抗燃油油颗粒度超标。

用颗粒度专用取样瓶从油箱取样阀处将抗燃油取样送至PALL过滤器（北京）公司进行化验。清洁度分析显微照片见图2。污染颗粒物元素分析见表3。黑色污染颗粒元素以碳、氧、氮为主，属于有机物类，结合现场滤油机入口截留的橡胶颗粒判断污染颗粒为密封圈碎片，判定这些颗粒是造成机组抗燃油颗粒度超标的主要原因。

表2 抗燃油中颗粒元素检测报告

图1 滤油机入口滤网截留异物

图2 清洁度分析显微照片

表3 能谱分析元素含量表

2.4 外部污染

滤油机入口滤网截留的异物，除黑色颗粒物外还有大量白色细小颗粒物（图3）。检查油箱中发现顶部有大块白色颗粒物，可以看出是清理油箱用的面粉团。把油箱外的颗粒揉碎与油箱内颗粒物进行比对，发现两者为相同物资。表2检测报告显示油中含有大量磷元素，面粉中也含有大量磷元素，因此可判断滤油机入口滤网截留的白色颗粒物，是检修人员清理油箱使用的面粉部分遗留在油箱内部所致。此外部污染进入油系统也是抗燃油颗粒度超标的原因之一。

图3 滤油机入口滤网截留的白色颗粒物

2.5 取样检测环节

抗燃油颗粒度取样检测是一项技术含量很高的工作。取样阀、取样容器、取样操作方法、取样环境、检测方法等均会影响检测准确性。4号机组颗粒度超标取样检测过程发现，在滤油机入口取样阀处取样检测抗燃油颗粒度达12级，遂怀疑取样环节有问题。通过观察滤油机入口取样阀油流，有不同于橡胶颗粒的黑色物质流出，放油时间越长，黑色物质越少。该取样阀是机组投产之后安装的，解体取样阀检查发现阀杆盘根使用石墨密封，石墨密封进入取样阀内与抗燃油一起流出造成颗粒度超标。

3 处理措施

针对密封圈损坏，橡胶颗粒物进入抗燃油系统问题，由于抗燃油系统设备密封部件较多，使用O形密封圈部位多，未查找出O形密封圈具体脱落位置。清理抗燃油相关系统，利用机组B级检修期间对系统执行机构油动机模块送至厂家解体清理检修。彻底清理油箱，用白布进行擦拭清理油箱底部残余油液，不再使用面团，防止面粉污染抗燃油。更换高压主汽调阀、中压主汽调阀油动机滤芯；更换主油泵进出口滤芯、再生泵入口滤芯、循环泵进出口滤芯及再生装置纤维素滤芯。最后安装抗燃油系统的执行机构，安装冲洗堵板，对系统进行冲洗并滤油，颗粒度合格后将设备投入运行。

系统投入运行后，检测抗燃油颗粒度还有超标情况，颗粒度达7级左右。对比之前检测数据有改善，但未能全部清除污染物。之前抗燃油内有面粉颗粒进入系统，因淀粉类颗粒属于有机物，与抗燃油混合后，与油质劣化后产生的油泥等杂质相似，滤油机难以清除，遂将抗燃油（约700 L）全部换成新油。系统投入运行后，连续监测油质，多次检测结果颗粒度4级，抗燃油油质保持较好状态。

对于取样检测环节主要是更换滤油机入口取样阀，取样阀密封材料采用聚四氟乙烯，禁止使用石墨填料密封。因滤油机入口位置较少取样，管内杂质多，此位置取样检测结果仅供参考。正式取样检测位置固定在油箱侧面。在检测过程中样品的采集、保存及制备是最重要和影响最大的环节，它对分析结果取决定性作用，因此，取样过程严格按照相关标准进行，防止取样检测操作失误造成颗粒度检测不准。

4 结语

在机组抗燃油系统运行过程中，影响抗燃油颗粒度的因素可能是单一，也可能是多种因素叠加造成。因此，在设备运行过程需仔细查找分析设备异常原因并采取相应措施，使油质清洁度达到设计要求，进一步提高机组运行的安全性。本次4号机组抗燃油颗粒度超标主要是抗燃油系统设备密封件材料或安装工艺未达要求，造成橡胶颗粒物进入油系统，其次是清理油箱时未采取正确方法，致使面粉进入油系统。保证抗燃油清洁度的主要注意事项有：①抗燃油系统需严格使用厂家要求的合格氟橡胶材料密封件，严禁使用不合格材料密封件或错用不同材料密封件。②对抗燃油油箱和系统的清理工作需仔细认真，严防外部污染物进入系统，油箱应使用白绸布清理，禁止使用面团清理油箱。③抗燃油系统的阀门尤其是取样阀门严禁使用石墨密封材料，因石墨易产生石墨粉状颗粒，宜采用氟橡胶或聚四氟乙烯密封材料。

［1］L/T 571—2007.电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则［S］.

［2］蔡萍.600 MW超超临界机组高压抗燃油颗粒度超标的原因及处理［J］.电力安全技术，2011，13（7）：59-61.

［3］谢慧，吴文龙，何红超，徐冬梅.汽轮机数字电液控制系统伺服阀异常动作原因分析［J］. 热力发电，2010，39（9）：68-70.

［4］曾如文，万登攀，李玉忠.液压油固体颗粒污染度检查误差分析及控制［J］.液压气动与密封，2015（7）：66-69.

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〔编辑 李 波〕