汽輪機組EH油酸值超標原因分析及對策

門文斌

摘 要：本文簡要介紹了3號機組EH油酸值超標的情況及影響，總結了酸值超標的原因有汽輪機局部過熱、EH油水分含量高等。為此，研究者提出采取強化隔熱、查漏消漏、油管移位、濾芯更換、在線凈化、檢修維護、工藝管理等解決措施。

關鍵詞：EH油;酸值超標;水分

中圖分類號：TM621文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）08-0056-03

Cause Analysis and Countermeasure of Excessive EH Oleic

Acid Value of Steam Turbine Unit

MEN Wenbin

（Sino-Ann United Public Engineering Department，Huainan Anhui 232000）

Abstract： This paper briefly introduced the situation and influence of excessive eh oleic acid value of unit 3， and sumed up the causes of excessive eh oleic acid value， including local overheating of steam turbine and high moisture content of EH oil. For this reason， the researcher proposed to take measures such as strengthening heat insulation， leak detection and elimination， oil pipe displacement， filter element replacement， online purification， maintenance and process management.

Keywords： EH oil;acid value exceeding standard;water content

1 概況

EH油俗稱抗燃油，是一種抗燃的純磷酸脂液體，外觀透明、均勻;新油略呈淡黃色，無沉淀物，揮發性低，抗磨性好，熱氧化穩定性好;燃點較高，著火后又能很快自滅，可以減少火災，又有較好的熱穩定性，廣泛應用于汽輪機組的電液控制系統。EH油系統是汽輪機組十分重要的安全保護系統，其運行穩定性和可靠性對機組的安全運行具有十分重要的意義，一旦發生故障，將會直接影響機組的運行狀態，甚至會導致非計劃停車以及重大設備事故的發生。某公司3號機組為南京汽輪電機集團生產的CC50-9.8/3.6/1.7型單缸、單軸、雙抽、凝汽式汽輪機。該汽輪機控制系統采用數字式電液調節系統（Digital Electro-Hydraulic Control Systeern，DEH），液壓調節系統控制油為14 MPa的磷酸脂抗燃油，而機械保安油為2.0 MPa的高壓透平油，該系統配置獨立的高壓抗燃油供油裝置[1]。進、抽汽調節閥各有一套執行機構控制其開關，其中，中壓主汽閥執行機構為開關型兩位式執行機構，進汽、抽汽調節閥為伺服式執行機構，接受來自數字式電液調節系統（DEH）4～20 mA的閥位控制信號，控制自身開度，所有閥門執行機構的工作介質均為EH油，單側進油，所有閥門執行機構均依靠油壓開啟閥門，彈簧力關閉閥門，雙側進油閥門執行機構依靠油動機活塞上下壓差開關閥門。機組EH油系統由上海置道液壓控制技術有限公司整體設計、制造，采用的介質是美國AKZO公司生產的合成磷酸酯型抗燃油，系統油壓正常值為13.5～14.5 MPa，油溫正常值為37～60 ℃。2020年3月，3號機組EH油質首次出現酸值超標的現象，全年因EH油酸值超標被迫停機5次，直接影響機組長周期運行[2]。

2 EH油酸值超標情況及影響

2.1 EH油酸值超標情況

3號機組EH油酸值分析結果如表1所示。

2020年3月份油質分析報告顯示，3號機組EH油酸值已達0.32 mgKOH/g，遠遠超出運行油的標準，且呈現快速上漲的趨勢。

2.2 EH油酸值超標的影響

酸值超標會加快對EH油系統中液壓元件（密封件、電磁閥、伺服閥等）的腐蝕作用，降低調節系統工作的安全性，加速EH油老化，產生凝膠狀沉淀和固體沉淀，造成漏油、內漏、元件卡澀拒動等現象，引起DEH系統故障，調節系統失靈，影響機組的安全穩定運行。2020年5月13日，二抽油動機堵頭密封件腐蝕泄漏，停機60 h進行消缺處理;2020年6月23日，自動主汽門和低壓旋轉隔板伺服閥閥芯（見圖1）腐蝕內泄超標，停機273 h進行換油、調速部套返修處理;2020年10月9日，自動主汽門電磁閥閥芯（見圖2）腐蝕內泄超標，停機7 h更換電磁閥;2020年10月18日，自動主汽門卸荷閥腐蝕內泄，不解列5 h更換電磁閥;2020年11月11日，自動主汽門回油管（見圖3）堵塞逆功率跳機，停機110 h換油、返修調速部件、進行油管移位。

3 EH油酸值超原因分析

3.1 局部過熱

EH油系統工作在汽輪機上，伴隨著高溫高壓蒸汽，部分管路或元件處于高溫環境，溫度增加使EH油氧化速度加快，氧化會使抗燃油酸度增加，顏色變深。現場油管道布置緊貼汽缸本體，這不僅使油管自身散熱不良，而且要吸收大量來自汽缸、調門的輻射熱量，加之該機組前軸封漏汽量大、汽缸本體泄漏，泄漏的高溫蒸汽對EH油管進行傳熱（油管測溫數據見表2），導致EH油局部嚴重超溫，酸值加速惡化。

對汽輪機調門油動機和控制塊進行測溫，發現油缸和控制塊普遍超溫，特別是GV1（壓力油管平均溫度96 ℃，回油管平均溫度93 ℃，OPC油管平均溫度115 ℃）和GV3（壓力油管平均溫度121 ℃，回油管平均溫度123 ℃，OPC油管平均溫度123 ℃）。因油缸與控制塊緊貼汽輪機本體表面，最高點溫度高達220 ℃，對汽輪機本體保溫進行測溫，局部達200 ℃，油溫高于60 ℃時，油的酸值就會升高。可見，造成EH油缸及控制塊超溫的原因是汽輪機四周的油缸和控制塊有持續的熱輻射，金屬導熱引起油缸及控制塊溫度升高。

順閥控制無法投運，也會引起EH油局部超溫。機組投運后，順閥控制一直無法投運，為改善機組振動，長期采用單閥控制模式，部分高壓調節閥長期處于限位鎖定狀態，油管內油料長期處于不流動狀態，產生的熱量無法帶走，熱量蓄積，導致EH油局部超溫，使酸值指標升高。

在主汽門查漏過程中發現，主汽門出口的熱電偶溫度元件套管及測溫引線斷裂，大量高溫蒸汽（溫度540 ℃）從測溫引線通道噴出，加熱主汽門本體，致使包覆在閥體保溫內的EH油管道溫度急劇升高，加速碳化過程的形成。

3.2 含水量高

根據磷酸酯的物理和化學特性可知，其極易主動吸附空氣中的水分而水解，水解后會產生大量的強酸和弱酸，使EH油的酸值升高。水是磷酸酯產生酸的主要催化劑，高酸值會加速水解反應。如果系統存在高溫點而使局部運行油溫超標，會加速水解反應，使酸值快速上漲。磷酸酯是含有三個苯環的化合物，第一步水解生成二芳基磷酸和一份烷基酚，第二步水解生成單芳基磷酸和一份的烷基酚，如圖4所示。二芳基磷酸和單芳基磷酸構成強酸，兩步水解生成的烷基酚會被氧化降解，生成羧酸（弱酸），這是軟性污染物的來源。軟性污染物在EH油中具有一定的溶解能力，隨著油質劣化程度加深，軟性污泥物達到飽和就會聚結離析出來，形成許多可被檢測到的小顆粒，從而造成顆粒度不合格，之后會沉淀形成漆膜或油泥，還會使EH油的顏色變成深棕色。

4 EH油酸值超標的對策

4.1 強化隔熱措施

主汽閥閥蓋、支架、彈簧座及高壓調門附近的缸體內側采用絕熱效果更好的40 mm厚的納米氣凝膠材料，外側采用耐高溫加強型不銹鋼絲布（可在800 ℃下長期使用）進行隔熱，保護層硅膠布分塊制作而成，減少輻射熱對油管的加熱作用;利用大修機會，拆除汽輪機上、下缸保溫，查找并消除本體漏點，如中分面、法蘭、管道焊縫等;保溫恢復時，內外層接縫應彼此錯開，層間和縫間不得有空穴，用鍍鋅鐵絲捆扎牢固，使其表面溫度不超過60 ℃。

4.2 查漏消漏

利用停機的機會，對主汽門進行充壓查漏，確認出口熱電偶溫度計套管座連接部位漏汽，采取封堵措施，消除漏點，汽缸中分面、前軸封泄漏點擬在機組大修過程中處理，消除漏汽輻射熱源[3]。

4.3 油管移位

將主汽門附近的三根EH油管向廠房北側移位700 mm，使包覆在主汽門本體保溫內的油管移出，遠離保溫層，減少輻射熱對油管的加熱作用;擬將EH油缸及控制塊分離，遠離熱源，油缸與控制塊的原設計是緊密貼合在一起的，通過改造將油缸保留在原位，控制塊移至汽輪機側面。

4.4 更換濾芯

原先再生系統配置硅為藻土濾芯+玻纖過濾器，硅藻土化學成分不穩定，質量也存在篩分不徹底、顆粒大小不一、碎屑多、雜質含量高等問題，易產生大量金屬皂類物質，降酸效果差，且易引起顆粒污染度超標，現采用離子交換型樹脂取代硅藻土降低酸值。

4.5 在線凈化

采用威勝達平衡電荷技術+離子交換型樹脂濾油機，配合除水設施實施EH油在線凈化，在降低酸值的同時，能有效控制水分含量。

4.6 檢修維護

定期更換EH油系統濾芯;加強對EH油管路附近設備保溫的檢查，杜絕蒸汽泄漏，從而避免熱輻射對酸值的影響;定期檢查EH油箱頂部空氣過濾器中的硅膠，發現硅膠顏色變紅要及時更換，防止水分進入油箱造成EH油酸值升高;加強對蓄能器氮壓的監測，每半年至少對蓄能器進行1次氮壓檢查。

4.7 工藝管理

每周分析一次酸值、水分指標，每月分析一次顆粒污染度、電阻率、自燃點指標，重視異常分析數據，及時采取措施;繼續強化對油管道表面溫度的定時定點監測，發現異常，及時處理;當酸值大于0.08 mgKOH/g時，立即投入再生裝置中的離子交換樹脂，確保EH油酸值不超標，如果再生裝置不能很快降低酸值，要立即更換新的離子交換樹脂，同時更換纖維濾芯;連續投運外置濾油機，加強運行巡視;控制油溫在37～50 ℃;每日進行高壓調門、每周進行主汽門的活動試驗，防止油動機活塞底部高溫EH油長時間囤積，形成死區后加速酸值劣化;加強通風，降低環境溫度[4]。

5 結語

汽輪機調節油系統在機組安全穩定運行中扮演著至關重要的角色，EH油系統是汽輪機運行的控制核心，EH油質是關鍵，也是許多EH油系統故障的根源。強化汽輪機EH油的管理及維護，定期對油質進行化驗，監控各項指標，使其處于標準范圍之內具有十分重要的意義[5]。通過采取強化隔熱、查漏消漏、油管移位、濾芯更換、在線凈化、檢修維護、工藝管理等對策，3號機組EH油的酸值及水分等指標均能控制在合理范圍內，大大提高了機組運行的經濟性，增強機組的安全可靠性，因EH油酸值超標而造成的問題得到有效解決。

參考文獻：

[1]上海置道液壓控制技術有限公司[Z].1999.

[2]邱麗霞.熱力發電廠[M].北京：中國電力出版社，2008：15.

[3]劉剛.150 MW汽輪機組EH抗燃油系統常見故障原因分析及對策[J].科技致富向導，2012（35）：245.

[4]于彥寶，周佺.大型汽輪發電機組EH系統的典型故障分析及處理[J].應用能源技術，2007（1）：18-20.

[5]孫文兵.600 MW超臨界抽凝機組EH油顆粒度超標處理[J].能源與環境，2016（4）：28-29.