9FA燃氣電廠抗燃油顆粒度超標原因分析及處理

陳吉穩

（福能集團晉江天然氣發電有限公司，福建晉江 362200）

9FA燃氣電廠抗燃油顆粒度超標原因分析及處理

陳吉穩

（福能集團晉江天然氣發電有限公司，福建晉江 362200）

分析S109FA燃氣—蒸汽聯合循環發電機組液壓油系統抗燃油顆粒度超標原因，從介質溫度、系統污染、取樣過程等幾方面提出具體改進措施，為機組安全、經濟運行提供重要保障。

抗燃油；顆粒度；密封圈；污染

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.40

0 概述

某電廠一期工程安裝4臺S109FA燃氣—蒸汽聯合循環發電機組，采用GE公司技術哈動力生產的PG9351FA型燃氣輪機和D10改進型汽輪機。機組液壓油系統向軸系提供經冷卻和過濾的高壓液壓油、控制油和跳閘油，推動汽輪機的截止閥、控制閥以及燃氣輪機的燃料模塊、進口可轉導葉的液壓執行機構工作。液壓供油裝置采用模塊化設計，是蒸汽輪機和燃氣輪機電液控制系統的重要組成部分。供油系統由液壓油箱、主油路供油系統、自循環冷卻加熱系統、自循環再生過濾系統、高壓蓄能器、油管路及附件組成。執行機構部分包含1臺高壓主汽閥執行機構、1臺高壓調節閥執行機構、2臺中壓主汽閥執行機構、2臺中壓調節閥執行機構。跳閘系統包含IGV跳閘模塊和汽機及燃氣模塊的跳閘模塊。液壓控制系統的控制油為11.03 MPa的磷酸脂抗燃油，型號Fyrquel EHC，抗燃油油質的優劣對機組運行的安全性起重要作用。

1 異常現象

機組運行期間，對4號機組抗燃油油質定期化驗時發現抗燃油顆粒度9級（NAS1638，下同），GE公司規定抗燃油顆粒度≤6級，其余項目化驗均正常，抗燃油油質檢查結果及標準見表1。經過外接濾油機加強濾油及采取一系列排查措施，EH油顆粒度化驗結果出現時而合格時而超標的情況，無法徹底清除污染顆粒物。排查期間發現濾油機入口濾網有破損O形圈碎片、黑色橡膠顆粒、白色顆粒等雜質。先后進行油箱清理、濾油機更換、與抗燃油系統相關濾芯檢查更換、油動機清洗及油樣送檢分析等工作。最后將整箱抗燃油更換成新油，并徹底清理油箱，抗燃油顆粒度超標問題得到徹底解決。

表1 抗燃油油質檢測結果

2 原因分析

2.1 抗燃油系統

抗燃油系統部分設備處于高溫環境中，若直接傳導至抗燃油經過的部位，抗燃油超溫造成油質劣化，產生油泥、碳化物易引起顆粒度超標。用手持紅外測溫儀測量高壓主汽閥油動機、中壓主汽閥油動機、低壓主汽閥油動機和燃料模塊、進口可轉導葉的液壓執行機構及出入口管道，溫度在≤50℃，未超過運行正常油溫。油箱內抗燃油加熱裝置采用自循環系統，通過卸荷閥升高油溫，在油溫升高到36.4℃時，加熱回路即停止工作，未使用加熱棒加熱油溫，故不會引起抗燃油超溫。可排除抗燃油超溫劣化引起顆粒度超標的情況。

2.2 抗燃油再生裝置硅藻土濾芯

抗燃油系統再生裝置采用纖維素濾芯清除油系統中產生的顆粒雜質，用硅藻土濾芯降低油的酸值。普通硅藻土濾芯中的硅藻土用陶土燒制而成，組分和有效成分各異且不穩定，同時含有大量游離金屬離子，主要有Al，Ca，Si等元素。若硅藻土濾芯存在質量問題，硅藻土溶入油中，分散的小顆粒硅藻土污染抗燃油，會造成抗燃油顆粒度超標。用電感耦合等離子體原子發射光譜法ASTM D5185分析抗燃油中顆粒，分析結果見表2。

由表2可見，抗燃油中未檢測出大量硅藻土濾芯所含元素。將硅藻土濾芯拆除，采用外接離子交換樹脂濾油機進行濾油，抗燃油顆粒度超標的問題未改善，可排除硅藻土濾芯質量問題引起的顆粒度超標。

2.3 密封圈

根據濾油機入口濾網截留的破損O形密封圈和黑色橡膠顆粒（圖1），疑為EH油系統某個部位的O形密封圈脫落并部分破碎成細小顆粒，隨液壓油分散到系統各部位，導致抗燃油油顆粒度超標。

用顆粒度專用取樣瓶從油箱取樣閥處將抗燃油取樣送至PALL過濾器（北京）公司進行化驗。清潔度分析顯微照片見圖2。污染顆粒物元素分析見表3。黑色污染顆粒元素以碳、氧、氮為主，屬于有機物類，結合現場濾油機入口截留的橡膠顆粒判斷污染顆粒為密封圈碎片，判定這些顆粒是造成機組抗燃油顆粒度超標的主要原因。

表2 抗燃油中顆粒元素檢測報告

圖1 濾油機入口濾網截留異物

圖2 清潔度分析顯微照片

表3 能譜分析元素含量表

2.4 外部污染

濾油機入口濾網截留的異物，除黑色顆粒物外還有大量白色細小顆粒物（圖3）。檢查油箱中發現頂部有大塊白色顆粒物，可以看出是清理油箱用的面粉團。把油箱外的顆粒揉碎與油箱內顆粒物進行比對，發現兩者為相同物資。表2檢測報告顯示油中含有大量磷元素，面粉中也含有大量磷元素，因此可判斷濾油機入口濾網截留的白色顆粒物，是檢修人員清理油箱使用的面粉部分遺留在油箱內部所致。此外部污染進入油系統也是抗燃油顆粒度超標的原因之一。

圖3 濾油機入口濾網截留的白色顆粒物

2.5 取樣檢測環節

抗燃油顆粒度取樣檢測是一項技術含量很高的工作。取樣閥、取樣容器、取樣操作方法、取樣環境、檢測方法等均會影響檢測準確性。4號機組顆粒度超標取樣檢測過程發現，在濾油機入口取樣閥處取樣檢測抗燃油顆粒度達12級，遂懷疑取樣環節有問題。通過觀察濾油機入口取樣閥油流，有不同于橡膠顆粒的黑色物質流出，放油時間越長，黑色物質越少。該取樣閥是機組投產之后安裝的，解體取樣閥檢查發現閥桿盤根使用石墨密封，石墨密封進入取樣閥內與抗燃油一起流出造成顆粒度超標。

3 處理措施

針對密封圈損壞，橡膠顆粒物進入抗燃油系統問題，由于抗燃油系統設備密封部件較多，使用O形密封圈部位多，未查找出O形密封圈具體脫落位置。清理抗燃油相關系統，利用機組B級檢修期間對系統執行機構油動機模塊送至廠家解體清理檢修。徹底清理油箱，用白布進行擦拭清理油箱底部殘余油液，不再使用面團，防止面粉污染抗燃油。更換高壓主汽調閥、中壓主汽調閥油動機濾芯；更換主油泵進出口濾芯、再生泵入口濾芯、循環泵進出口濾芯及再生裝置纖維素濾芯。最后安裝抗燃油系統的執行機構，安裝沖洗堵板，對系統進行沖洗并濾油，顆粒度合格后將設備投入運行。

系統投入運行后，檢測抗燃油顆粒度還有超標情況，顆粒度達7級左右。對比之前檢測數據有改善，但未能全部清除污染物。之前抗燃油內有面粉顆粒進入系統，因淀粉類顆粒屬于有機物，與抗燃油混合后，與油質劣化后產生的油泥等雜質相似，濾油機難以清除，遂將抗燃油（約700 L）全部換成新油。系統投入運行后，連續監測油質，多次檢測結果顆粒度4級，抗燃油油質保持較好狀態。

對于取樣檢測環節主要是更換濾油機入口取樣閥，取樣閥密封材料采用聚四氟乙烯，禁止使用石墨填料密封。因濾油機入口位置較少取樣，管內雜質多，此位置取樣檢測結果僅供參考。正式取樣檢測位置固定在油箱側面。在檢測過程中樣品的采集、保存及制備是最重要和影響最大的環節，它對分析結果取決定性作用，因此，取樣過程嚴格按照相關標準進行，防止取樣檢測操作失誤造成顆粒度檢測不準。

4 結語

在機組抗燃油系統運行過程中，影響抗燃油顆粒度的因素可能是單一，也可能是多種因素疊加造成。因此，在設備運行過程需仔細查找分析設備異常原因并采取相應措施，使油質清潔度達到設計要求，進一步提高機組運行的安全性。本次4號機組抗燃油顆粒度超標主要是抗燃油系統設備密封件材料或安裝工藝未達要求，造成橡膠顆粒物進入油系統，其次是清理油箱時未采取正確方法，致使面粉進入油系統。保證抗燃油清潔度的主要注意事項有：①抗燃油系統需嚴格使用廠家要求的合格氟橡膠材料密封件，嚴禁使用不合格材料密封件或錯用不同材料密封件。②對抗燃油油箱和系統的清理工作需仔細認真，嚴防外部污染物進入系統，油箱應使用白綢布清理，禁止使用面團清理油箱。③抗燃油系統的閥門尤其是取樣閥門嚴禁使用石墨密封材料，因石墨易產生石墨粉狀顆粒，宜采用氟橡膠或聚四氟乙烯密封材料。

［1］L/T 571—2007.電廠用磷酸酯抗燃油運行維護導則［S］.

［2］蔡萍.600 MW超超臨界機組高壓抗燃油顆粒度超標的原因及處理［J］.電力安全技術，2011，13（7）：59-61.

［3］謝慧，吳文龍，何紅超，徐冬梅.汽輪機數字電液控制系統伺服閥異常動作原因分析［J］. 熱力發電，2010，39（9）：68-70.

［4］曾如文，萬登攀，李玉忠.液壓油固體顆粒污染度檢查誤差分析及控制［J］.液壓氣動與密封，2015（7）：66-69.

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〔編輯 李 波〕