谈汽轮机EH系统颗粒污染物的产生预防策略

　　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。
　　3 结语
　　抗燃油在运行、检修过程中受到污染变质，会影响它的使用性能，甚至导致严重后果。因此，加强对抗燃油的监督、维护和管理，对延长抗燃油的使用时间和保证设备的安全经济运行都具有重要的意义。随着电力企业对这项工作的逐渐重视，抗燃油的安全规范使用正在逐步纳入正轨。
　　参考文献：
　　[1]郭钰锋，徐志强.汽轮机调节原理[M].第1版.机械工业出版社，2010-3.