浅析扬二厂抗燃油品质状况、影响及对策

文章出处：鲁廷标 陆国平    发布时间：2006-02-18 艳1鬗袩矐x
  摘 要：文主要通过对扬二厂所用的FYRQUEL EHC三芳基磷酸酯抗燃油在实际使用过程中主要指标参数常发生异常的情况、潜在危害及其相互关系的原因分析，结合现场调速系统存在的高压调门晃动现象和现场油质维护管理的实际情况，就目前条件下如何消除抗燃油品质这一影响因素，进行了初步分析和探讨。 $T_ N2??
  　　关键词：抗燃油；指标参数；原因；危害；分析：指标参数 m*鱮�綱S
   舽铉J~R庎
  　　0 前言 ?LwP!b�^
   WP?钡LS%
  　　磷酸酯抗燃油作为电液调节系统的工作介质已成普及之势，扬二厂也不例外，目前二台机组的汽轮机调速系统采用美国AKZONOBEL公司生产的FYRQUEL EHC三芳基磷酸酯抗燃油。鉴于调速系统的极其重要性，运行抗燃油品质的好坏，直接关系到汽轮机调速系统正常工作，尤其对执行机构重要部件伺服阀的影响至关重要，因油质引起的链锁异常问题时有发生。因此加强运行抗燃油品质的监督、维护和管理对延长抗燃油、伺服阀等使用寿命和保证机组安全稳定运行具有十分重要的意义。在影响抗燃油性能的各种因素中，除抗燃油内在基础分子结构在油生产过程中就已决定、现场用户无法改变外。其它诸如污染、温度、水分等外在因素是现场可想方设法进行控制的。 n偋?2?��
   f/f?w讵?
  　　根据对我厂两台机组自投产以来抗燃油油质变化情况结合同类型电厂油质相关情况分析发现：根据DL／T571-95"电厂用抗燃油验收、运行监督及维护管理导则"中关于油品质量标准规定，见表1。设备制造厂对抗燃油质量要求标准规定，见表2。以及油品生产厂家出厂油质标准，见表3。本厂所用的FYRQUELEHC三芳基磷酸酯抗燃油品质发生显著变化且常异常的指标参数主要表现在：水分、颗粒度、酸值、电阻率及泡沫特性等。下面主要结合扬二厂两台机组自投产以来的实际情况，针对运行抗燃油油质重要指标参数变化情况、异常原因及处理防范措施进行了初步分析和探讨。 #躓?�毪d
   恭??靋神
  　　1 质量标准的制定执行 琅姨Q轋?
   {��1屝c橸?
  　　从表1、表2及表3所列质量标准，可得出国家标准、设备制造厂与油晶生产厂在油品质量标准上是相互一致的，在使用国标进行监督执行应考虑具体的设备类型及实际运行状况，并参照制造厂要求进行控制。不论国标还是西屋公司的油质标准，标准规定的各项指标参数均为极限值，油质指标参数不宜长期在高值范围内，更不允许各项指标在超出极限范围值外长时间运行，否则油质劣化速度加快．会给抗燃油系统长期安全运行带来潜在的较严重影响和危害，因此需根据我厂抗燃油多年来运行的实际情况，结合参照相关单位同类设备油质运行情况及相关标准等多方调研制定出更适合我厂运行抗燃油的质量监督维护管理标准。 6i-
(�霻?
   歁?>蓴丱}
  　　国标DL／T571-95运行抗燃油质量标准，见表1。 C�孲)┈?
   x?铤>k
  　　 T<W?盼-?
  　　2 主要异常参数原因分析及潜在危害 _SvuI6?
   u9翣F胔/?
  　　(1)水分从两台机组自投产运行以来，水分指标参数超标现象在两台机组大小机抗燃油中均时常出现，最高时水分超出标准4-5倍，这么高的含水量对保持抗燃油良好的性能是极其不利的。从含水量与油质间现有的相互关系表明含水量越低，越有利于油质的稳定。水分的来源主要有下面三个来源：首先，由于三芳基磷酸酯的内在分子结构特性，决定其容易吸潮使油中的含水量上升，这一点在空气湿度较大的时候，显得较明显；从l&2号主机抗燃油水分变化趋势，见图1、图2。现场处理以及小机抗燃油的水分历史变化，可知我厂抗燃油含水量在夏季及阴雨绵绵时期，时常有这种现象的发生：其次，磷酸酯自身的劣化水解产生，当含水量超标时，会发生水解，产生酸性物质，据有关文献介绍，抗燃油中水分含量不应超过800PPM、更不应超过1000PPM，否则油品自身在运行工况下就产生水解反应，导致油质劣化快速进行；同时磷酸酯的水解是自动催化降解的过程，即水分的存在尤其在超标的情况下加速抗燃油的水解，水分含量越大水解越迅速，水解的安定性越大，而且水解产物之一的酸性物质又会加速水解反应的进行，使油品加速劣化变质，酸性物质越来越多，导致抗燃油的酸值越来越高，这样又促使诸如电阻率、泡沫特性等其它指标参数的降低，最终导致油系统尤其是伺服阀内部产生酸性腐蚀和电化学腐蚀问题，威胁调速系统正常运行；在对油水解速度的影响上油系统温度具有重要作用，温度导致油的劣化比油样因空气氧化等原因产生的劣化严重，一般情况下油系统温度比较正常，但有时不能排除系统有过热点的存在，当存在过热点时，水分含量较大时，油品会迅速劣化；最后，冷油器泄漏导致的外来水分目前在我厂抗燃油系统中还未出现过。因此严格限制油品含水量是保证抗燃油品质的重要手段。 魠哅0?錥
   糠枹溼��

  　 結圃Jt佔P
  　　 s^?饴?mX
  　 赾?1W[鲳&
  　　(2)酸值 �鸗&鞓S��
   锋P?S芋綆
  　　酸值是反映抗燃油劣化变质程度的一项非常重要的化学性能指标，酸值的升高说明抗燃油已劣化、产生了酸性物质，国标(表1)和我厂设备制造厂--西屋公司关于运行中抗燃油质量标准(表2)规定了高压抗燃油的酸值应≤0．2mgKOH／g。但近年来有关研究结合我厂运行抗燃油酸值变化时油质情况表明：抗燃油酸值在0.lmgKOH／g以下时，油质比较稳定。如果油品酸值接近或大于0.2mgKOH／g时，说明油已变质，劣化产物生成。通过滤油处理，虽然酸值会下降但下降速度较缓慢，这一点可从#1主机2002年至2003两年间酸值变化曲线(见图3、图4)中得到印证，其中#1主机在2003年2月份土机进行换油一次，换油前#1主机抗燃油半年多时间内酸值居高不小，难以达到0.1mgKOH／g以下。三芳基磷酸酯抗燃油与诸如汽轮机油类矿物油的成分及分子结构不同，据相关试验研究证实，矿物浦的劣化以氧化反应为主，而抗燃油的劣化实际上是氧化反应、热裂解和水解反应的共同反应的结果。高酸值的油不但进一步催化抗燃油的水解，使酸值更高，还会不同程度地影响油的水分、电阻率、颗粒度、泡沫和空气释放值等性能，导致诸如MOOG阀金属部件发生酸性腐蚀和电化学腐蚀。如果油的酸值已很高的情况，依靠在线油处理难以达到满意的效果，这一点从我厂#1主机2001年4月至9月间的EH油酸值变化趋势(见图5)可得到初步证明，同时也说明了运行抗燃油劣化产生酸性物质的过程时刻都在发生，在线油处理过程是除酸和产生酸的速度竞争过程。因此，运行抗燃油在酸值达到0.1mgKOH／9以上达不到0.2mgKOH／S较低的情况下．即使其它参数指标仍在合格范围内，也应投入在线油再生装置进行油处理，将酸值指标降到0.1mgKOH／z以下，防止高酸值引起油质的链锁效应，威胁机组调速系统的安全运行：同时查明原因，加强其它指标的分析监督。 \# 穋(?﨓
   j [??@
   b?TlW?D
   ?仾? 咮
   鹓?&?繬
  (3)电阻率 蟐S潋4靵g?
  　　#1、#2号主机电阻率，见图6、图7。 .??朐O螕
   迃a?獐C
  　　电阻率是抗燃油的一项非常重要的电化学性能控制指标，一方面，导致运行抗燃油电阻率降低可能来源有：劣化极性产物、水分、氯化物、污染物及金属离子，当这些极性产物累积量较大时，电阻率就开始逐渐降低；另一方面，温度对电阻率的影响也很大，温度降低时，电阻率升高，反之，电阻率降低。据有关研究资料表明，电阻率可从20℃的1.2×l010Ω．cm降到90℃的6.0×108Ω．cm，而磷酸酯抗燃油在约14.0MPa高压下，以130L／min的流速通过伺服阀时，油温可升高20℃，这样将会使伺服阀内电阻率降低；如果当抗燃油系统存在局部过热现象时，尤其是夏季伺服阀内部某点存在过热而使其局部电阻率降低至小于5.0×109Ω．cm，但通过正常取样口化验得出的试验数据只能反映油系统油品质整体情况。然而，如果油在电阻率小于5.0×109Ω．cm情况下运行时，就会引起油系统调速部分易发生电化学腐蚀的可能性，尤其是在伺服阀内由于其流速及油流形态的变化，极易发生电化学腐蚀。电阻率越低，电化学腐蚀就越严重，对抗燃油不锈钢金属部件而言，电化学腐蚀和化学腐蚀是一种不可修复的损坏。这样的结果将使机组调节系统的性能正常发挥带来潜在的不安全影响，有时不得不频繁更换已劣化的油品或性能无法满足要求的伺服阀，从而进一步影响机组的安全经济运行。 痵sh由?
   G觏x $BT?
   羉沎b顺�鳥
  　　(4)颗粒度 \繺&A稁?
   .!?g粆泪
  　　#1、#2号主机颗粒度，见图8、图9。 钍嫾?蹛誳
   V撢s殛�?
  　　颗粒度是抗燃油中固体颗粒杂质的含量表示方法。系统中颗粒来源可分为：外来侵入或内部因油质劣化产生。一方面，外来侵入主要表现：一是系统内部构件的检修或运行期间系统不严密，细小颗粒外物的侵入，二是在线滤油尤其是在投入诸如硅藻土类再生装置时，再生装置的析出一些诸如钙、镁、钠等金属离子，这些离子会与油中的劣化产物生成金属盐类物质，而这些盐类物质的粘性较大，会使许多小颗粒粘结在一起形成大颗粒而造成伺服阀的故障；另一方面，内部油质劣化导致系统尤其伺服阀的腐蚀和磨损而生成的固体颗粒物。国标中规定的各参数之间存在着必然的内在联系，只不过在分析表现和影响显著程度不一样，从上述水分、酸值、电阻率分析可知这些性能参数将导致系统发生化学与电化学腐蚀，而腐蚀产物诸如固体颗粒物将会磨损破坏诸如伺服阀内部表面，破损的带有划痕的表面又会催化电化学腐蚀的发生，从而使油质进一步劣化，加剧系统固体颗粒物的累积。从我厂2003年9月11曰整个大小机抗燃油品质进行金属离子的查定化验结果，见表4。发现，六台大小机组抗燃油中均发现钙、镁、钠含量比新油高许多，分析可能来源为再生装置释放导致；同时，还发现六台大小机组抗燃油中还含有Cr、Ni、Mn，表明系统中有轻微的腐蚀现象的发生。由图8&9可知，我厂运行抗燃超标现象时有发生，从油质历史数据分析表明：机组投产初期抗燃油品颗粒度普遍不合格，#1主机抗燃油的颗粒度曾经达到NASl0级：据有关单位对伺服阀的解体发现：抗燃油中的固体颗粒将容易尤其是伺服阀的喷嘴、滑阀凸肩棱角受到磨损，对于象MOOG阀滑阀小于5gm的间隙而言，较严重的腐蚀与磨损产生的固体颗粒将存在使喷嘴油流量度发生改变或卡塞滑阀的极大可能性，这一现象将会导致汽轮机调门产生滞开或滞关以及不稳定的现象，严重时引发机组的安全事故。从颗粒控制而言，除加强曰常运行抗燃油维护，消除内外污染源，保证运行油的颗粒度小于NAS5级外，还应特别重视加强抗燃油系统在检修及基建时期的油质颗粒度参数的控制，以免产生诱导催化作用。 g棕槣窈[?
   H嵌漽?皹v
  　　2003年9月11曰取样送检化验结果，见表4。 ?ㄒ?RV?
   %鄯??O?
   ?衤o4I?
   ��??暲d
  　 3?9岛X勻?
  　　(5)抗泡沫特性 %漮Sc鐣�T"
    d雠A澁
  　　泡沫特性是在规定条件下对油鼓气后产生泡沫量大小的一个条件值。据有关文献介绍，当外界污染物和内部劣化产物均匀分散于抗燃油时，使油…空气的界面张力下降，空气在油流的搅动下很容易形成气泡，而且由于油中诸如腐蚀产物类杂质分子两端极性的差别，定向吸附于气一一液界面，形成牢固的液膜，这个较牢固的液膜对泡沫具有保护作用，使抗燃油的泡沫破灭速度小于生长的速度，造成抗燃油泡沫特性、空气放值指标超标。运行抗燃油的抗泡沫特性会突然增大，而不象酸值等指标会有明显的变化趋势，由2003年9月11曰取样送检化验结果，见表5。可知除#1主机抗燃油(约半年前新换的抗燃油)外，其它五台大小机抗燃油的泡沫特性均超出合格标准，结合六台大小机组的抗燃油历史数据分析得知：长期运行的抗燃油。因其杂质含量增多与油中抗泡沫添加剂的相对减少，使油的泡沫特性的更易超标。泡沫特性超标的危害：常压下油中的一般可溶解10%(体积比)的空气，随着压力的升高，气体的溶解度会随之增大；反之，多余的气体会自动从油箱等处释放出来，油中空气的存在使油的可压缩性增大，然而，当空气在局部减压区段内从油中释放出来时，这样会导致系统工作不稳定而引起相关调节阀门振动等现象。另外，当油中含有较多空气或泡沫时还会影响油泵的出力、加速油品老化等不良后果，并且从表五可知，抗泡沫特性较其它主要参数更易超标。 ?mV?~
   "78枧/�q
  　　2003年9月11曰取样送检化验结果，见表5。 ? 劻i\$潢
   9A曣8諈秃
  3 异常参数维护管理 `~-z飄\荿?
  　　为了保证抗燃油的良好品质，消除或降低上述异常参数的发生几率，我厂在抗燃油维护管理上除应继续保持现有的良好的工艺措施外，还应进一步考虑对下述因素进行加强维护管理。 /?嶫�?�?
   b昤d?lI(
  　　(1)油温 4?乆8栣?
   Vib憀遡灓?
  　　正常情况下，抗燃油在油温38℃-48℃(我厂运行抗燃油温度要求)之间波动运行时，氧化速度较缓慢，但{由温在60~C以上(有文献认为在50℃上)，温度每增加IO℃，氧化速率就会加倍，并且，FYRQUEL EHC三芳基磷酸酯抗燃油要求使用的温度不得高于65℃以上，否则油质的非正常氧化、老化会急剧加速，使油质劣化。在我厂，据现场检测，离热源较近机头油系统处有上述类型的局部过热点存在的较大可能性。映油箱整体油质情况但不能反映上述部位油质的实际情况．这样已劣化的油加上负荷变化时油流速加快引起的油温增加，使油质变得更糟，这样极易使伺服阀内发生电化学与化学腐蚀，温度越高，引发这种结果的可能性就越高且越严重，从而造成调速系统的运行不正常现象。从我厂MOOG阀解体分析发现阀内表面有腐蚀现象，结合我厂油质分析和更换以及现场油温实际情况初步认为产生这种现象的主要潜在诱发因素是油温。针对上述现象，需要对我厂抗燃油系统尤其是#1主机的靠近机头抗燃油系统部件的温度场分布(包括管道保温以及走向)情况，在运行情况下，在夏季温度高的天气时期内进行一次全面的检测，确认系统有无过热点的存在及其可能的分布情况；同时，在下次拆卸MOOG阀时，从靠近阀门处或MOOG阀本体部位处取样分析相关参数，分析MOOG阀本体处与正常取样口处油质的差异性，并以此决定采取相应的控温方式，消除过热点，保证油温符合相关要求。 勭x�[Q銶穅
   鈍a?k
  　　(2)在线再生处理用再生介质 邺 ?啛輅?
   熰辪株匓?
  　　从表四分析已知我厂六台大小机组抗燃油中均发现钙、镁、钠含量比新油高许多．分析其可能来源为再生装置释放导致。因此，需进一步对油质进行分析确认，取样点应设于再生装置进出口两位置。并且需考虑再生投运初期与后期不同情况下再生介质性能的好坏的影响，以油质性能参数的变化去决定选用合适的再生介质。另一方面，新滤网本身内外是否符合规定的洁净度，肉眼难以分辨，同时由于要取出运行中的脏滤网而且更换过程中本身就是个污染过程，并且由于新的再生介质滤网会有部分介质泄漏现象，因此抗燃油系统再生介质及滤网的更换需加强防范外来污染的措施，例如更换时机的选择、更换后自我循环清洗。 魝=??轖
   伂?拯`??
  　　(3)油箱 頇恦9灆"赟
   ?鳮痛p??
  　　正常情况下，油箱不仅是储油容器还是油中机械杂质、水分分离和箱内外空气交换的场所，如果油箱尺寸不合理，将限制上述作用的发挥。油箱空气滤清器吸水介质的及时更换，尤其当周围环境湿度偏大时，吸水剂的及时更换对避免水分进入油系统有着重要意义，同时吸水剂的质量如吸水速率需引起重视。 醼疣Oe泊_
   狦<MC /+
  　　4)油质监督和系统冲洗 a?gィ2爙?
   弅褕珙?璟
  　　曰常运行滤油再生所依据的重要参数控制高限值，需进一步进行调整如：酸值达到0.1mg／g且有增大趋势时就应及时再生，不应等到其它参数值也已升高时再进行滤油再生。随着机组抗燃油运行时间的增加，补油或换油工作不可避免，补油或换油工作必须按国标DL／T571-95的要求严格进行操作。应加强换油时抗燃油油系统的冲洗，当运行油老化须退出系统时，油系统必须用新油冲洗干净，使其酸值、颗粒度等重要参数合格后，放出冲洗油，再注入新油继续运行。加强新油参数的全面化验检测以及不定期地对新油的主要化学成分进行抽检，确认油质是否如油质制造厂所标明。 h獣?噳php
   ?緙A邍a
  　　总之，通过对本厂所用的FYRQUEL EHC三芳基磷酸酯抗燃油品在实际使用过程中主要指标参数常发生异常的原因、潜在危害及其相互关系的分析，结合我厂目前调速系统存在的高压调门晃动现象和现场油质维护管理的实际情况，在目前条件下就如何消除抗燃油油质这一影响因素，进行了初步分析和探讨，希望本文能对我厂的抗燃油品质的监督、维护和管理、高压调门晃动不安全现象的解决、延长抗燃油、伺服阀等相关部件的使用寿命以及最终保证机组安全稳定运行有所启发与帮助，不妥之处敬请各位领导与专家批评指正!