超超臨界機組抗燃油再生裝置優化研究

摘 要：某電廠超超臨界機組抗燃油系統在改造前經常出現油質超標不合格的現象，經過對抗燃油系統進行高溫區域油管改造、在線抗燃油再生裝置改造、加裝一套移動式再生裝置等，抗燃油的顆粒度、酸值及水分等性能數據都維持在正常范圍內，確保機組安全經濟運行。

關鍵詞：超超臨界機組；抗燃油系統；油質超標；改造；再生裝置

1 設備情況

抗燃油供油系統由兩套動力設備組成，每一套動力設備由交流電機驅動高壓柱塞容積泵組成。抗燃油經過油箱內的金屬濾網被泵吸入，油泵出口的高壓油經過微米級的過濾器進入高壓油母管和與母管聯接的蓄能器，經過各執行機構和高壓遮斷系統的高壓抗燃油最終經回油管回到油箱。

整個油系統管路中有多處過濾裝置：（1）油箱頂部裝有過濾空氣中雜質和水分的濾清器和干燥裝置，從而保證油箱吸入空氣的清潔度，并做到抗燃油與空氣中水分的有效隔離。油箱中安裝多條磁棒，可以除去油箱中懸浮的鐵磁性微粒；（2）兩臺油泵出口各自設有高壓過濾器組件及檢測過濾器流動情況的壓差發訊器各兩套；（3）每一個油動機進油口前均裝有濾油器組件，確保伺服閥、電磁閥用油的清潔度。

2 故障分析

2.1 伺服閥卡澀、堵塞

抗燃油系統中使用的美國穆格公司生產的760系列伺服閥，該伺服閥屬噴嘴擋板式，具有靈敏度高，動態響應快，線性度好等特點，但是容易被抗燃油中雜質堵塞，要求抗燃油的顆粒度等性能數據保持在較高水平。伺服閥的最小間隙已達到微米級尺寸，抗燃油中顆粒度性能直接影響伺服閥的運行質量。

伺服閥失效的形式大致由以下四大類組成：（1）沖蝕失效：硬度比較大的顆粒沖擊伺服閥芯、閥套表面，同時受到壓差大，流速高等影響，顆粒沖擊或切削金屬表面。（2）淤積失效：伺服閥處于靜止并受到較大壓力，伺服閥芯與閥套間存在的雜質淤積使得伺服閥芯的動靜磨擦加大，響應時間延長。（3）卡澀失效：伺服閥受到較大的徑向不平衡力會出現卡澀現象，側載荷使伺服閥芯與閥套的金屬間出現微觀粘附。（4）腐蝕失效：抗燃油中水和氯化物類等有害物的溶劑會引起伺服閥芯、閥套節流孔處嚴重腐蝕。

2.2 油泵卡澀、磨損嚴重

抗燃油系統中設置的兩臺高壓油泵為壓力補償式變量柱塞泵，泵出口壓力的變化自動調整泵的輸出流量來維持出口壓力恒定，實際運行時存在一定的壓力波動，若壓力波動值超過1MPa，則判定該泵存在故障。如果此時泵的最低輸出壓力仍大于抗燃油系統額定運行壓力11.2MPa，機組可以正常運行。抗燃油壓出現波動主要是由于泵的調節裝置故障造成，當柱塞泵調節閥閥芯出現卡澀或摩擦阻力增大時，泵出口壓力信號不能及時轉換為推動機構的推力，進而泵的出口流量調整滯后于出口壓力的變化，最終導致泵的輸出壓力波動。

3 改造方案

抗燃油在運行中的作用不言而喻，顆粒度等性能數據超出正常范圍，會引起伺服閥、柱塞泵等重要設備出現磨損，嚴重時造成相關設備卡澀等，同時抗燃油中的雜質顆粒還會加速抗燃油質老化。就抗燃油而言更換一臺機組全部抗燃油約需20余萬，費用比較高昂，因此，通過再生裝置改造來保證抗燃油的良好油質是機組安全運行的基礎。

3.1 高溫區域油管改造

抗燃油系統設備特別是管道應與高溫區域保持一定安全距離，一方面通過改善主汽閥、主調閥、中壓聯合汽閥保溫材料質量及保溫層厚度，嚴格控制主汽閥、主調閥、中壓聯合汽閥等油動機的工作環境溫度；另一方面，確保抗燃油系統冷卻器的正常投入運行，監測冷卻器水側臟污程度。

3.2 抗燃油在線再生裝置改造

抗燃油隨機安裝的再生裝置由硅藻土過濾器和精密過濾器組成。由于傳統的硅藻土過濾器可以降低抗燃油酸值，但在處理過程中會產生絮狀金屬鹽，且經過纖維素濾芯和濾油機都很難濾除，當金屬鹽聚集在系統的某個部位時會造成系統局部堵塞，影響機組的安全運行。同時，抗燃油顆粒度濾芯消耗率約1只/月，費用較高。通過安裝離子交換裝置后，抗燃油酸值在一周內下降到了0.12mgKOH/L。抗燃油顆粒度指標未受影響，抗燃油顆粒濾芯未增加消耗。

3.3 加裝一套移動式再生裝置

某公司針對超超臨界機組運行中抗燃油的老化問題專門設計了移動式輕便抗燃油再生裝置，根據抗燃油特性進行了針對性設計，采用了與磷酸酯相容的高分子材料及新型高效吸附劑填充的再生濾元，并合理配置精密顆粒過濾器，充分延長使用壽命，保證過濾精度。抗燃油再生凈化裝置系統流程如圖1所示。

1.進油閥；2.補油閥；3.吸油過濾器；4.溢流閥；5.油泵；6.逆止閥；7.壓力儀表；8.脫水裝置；9.再生裝置前壓力表；10.再生裝置；11.脫水裝置旁通閥；12.再生裝置旁通閥；13.放油閥；14.粗過濾器前壓力表；15.粗過濾器；16.精過濾器前壓力表；17.壓力報警器；18.精過濾器；19.取樣閥；20.排油閥

圖1 抗燃油再生凈化裝置系統流程圖

通過加裝一套移動式抗燃油再生裝置，對運行機組偶然出現的抗燃油不合格情況，通過濾油使油質快速恢復合格。機組大小修后也能在2-3天內確保油質恢復到安全運行指標，使油品性能指標充分滿足調速系統設備安全運行的要求。

4 結束語

某電廠超超臨界機組抗燃油系統經常出現伺服閥卡澀、堵塞及主油泵卡澀、磨損等現象，經分析主要由抗燃油質超標不合格造成。為解決上述難題，對抗燃油再生裝置進行優化改造，包括高溫區域油管改造、在線抗燃油再生裝置改造、加裝一套移動式再生裝置等。改造后，抗燃油的顆粒度、酸值及水分等指標均能控制在合格范圍內，伺服閥及主油泵卡澀、磨損現象得到極大緩解，大大提高了機組運行的經濟性和安全可靠性。

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