抗燃油体积电阻率超标的原因分析及处理

抗燃油体积电阻率超标的原因分析及处理

许敏

唐山热电公司发电部化验班

论文摘要：为了提高发电厂的安全能力，大型汽轮机调节系统已广泛采用磷酸酯抗燃油作为液压工作介质。本文分析了抗燃油体积电阻率超标的主要原因，并对硅藻土、离子交换树脂及强效极性分子吸附剂再生提高电阻率进行比较，结果表明：抗燃油电阻率超标的主要原因是油在运行劣化变质，在实际运行中，更换部分抗燃油并不能有效的提高电阻率，强极性吸附剂再生可显著提高电阻率至新油水平，而硅藻土和离子交换树脂对提高抗燃油电阻率效果并不明显。

正文：

随着电力工业的发展，高参数的汽轮机发电机组日益得到广泛应用。由于过热蒸汽温度已达到540℃以上，汽轮机调节系统大多靠近过热蒸汽管道，为了提高发电厂的安全能力，大型汽轮机调节系统已广泛采用磷酸酯抗燃油作为液压工作介质。我厂两台300MW供热机组调节系统采用三芳基磷酸脂抗燃油作为液压工作介质。

自2012年投产以来我厂汽轮机调节系统运行良好，定期检测抗燃油的运行指标高质量发挥作用.其中，抗燃油的介电性能主要以体积电阻率指标表征。油在运行中体积电阻率指标为不小于6.0×10⁹Ω.㎝，否则可能引起油系统调速系统部件的电化学腐蚀，影响机组调节统的性能。以下将对抗燃油电阻率超标原因进行分析，并提出提高抗燃油电阻率的方法。

1.抗燃油电阻率超标的原因分析

1.1抗燃油劣化极性物质污染。

新抗燃油的体积电阻率质量指标要求较高，一般为1.0×10¹⁰Ω.㎝。所以，新机组投运前的新油补入或运行中新油补入时，对新购磷酸酯抗燃油的验收要严格按照国标规定执行。防止新油补入时脏物或其他杂质影响，以致造成运行中极性物质的污染。

新抗燃油电阻率虽高，但随着使用时间不断的延长，电阻率会不断降低。油的老化，水解以及可导电物质的污染等都会导致电阻率降低，但影响体积电阻率下降主要原因是由于运行中所含的导电或极性物质含量增加所致。磷酸酯抗燃油在一定的条件下易水解，产物为磷酸、苯酚、酸性磷酸酯；由于磷酸酯分子结构中含有大量的烃类取代基，因此也存在烃类自由基连锁反应，其劣化产物为羟酸、醛、酮等.这些劣化产物均为酸性或非酸性的极性化合物，若不及时除去，随着运行时间的延长在油中逐渐积累，会导致抗燃油电阻率超标。

1.2抗燃油中的水分和运行时间的影响

抗燃油中的水分和运行时间是影响劣化速度的重要因素。磷酸脂抗燃油具有较强的极性，在空气中容易吸潮，合适的条件下如有酸性物质存在和剧烈搅拌等，磷酸酯分子会与水分子作用发生水解反应，水解反应将会造成抗燃油酸值升高，酸值又是造成金属腐蚀的主要原因，从而使抗燃油丧失了物理和化学性能。水解反应是抗燃油酸值增加的主要因素，直接导致酸性物质增加，造成抗燃油的抗泡沫性能降低，而水解反应一方面造成了金属腐蚀，另一方面又会导致电阻率下降从而进一步造成金属的电化学腐蚀。根据我厂2018年一号机组抗燃油水分超标对电阻率的影响具体分析，自2018年一至三月份的定期监督各指标正常，并且2014年以来电阻率没有发生超标情况。以下是我厂一号机一至三月份指标情况：

四月份一号机停机检修，于4月30日启动，4月24日取样分析抗燃油的指标为水分541.2mg/L，颗粒度6级，合格，准许启动。启动后正常油质监督发现一号机组抗燃油水分超标立即通知检修，此后对一号机抗燃油连续监督，按照DL／T 571-2014《电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则》，正常运行的抗燃油每月检测一次的指标有外观、颜色、水分、酸值、电阻率。其中如果油中水分过大，将导致电阻率和酸值无法测量。因此，油中水分含量过高会加快电阻率降低的速度。

1.3运行温度对抗燃油电阻率的影响

抗燃油在常温下氧化速率较慢，但在较高温度下其氧化速度剧增。运行中一般油温控制在35-55℃，虽然油箱中油温不高，伺服阀中的油温可能会高更多，而且高参数的过热蒸汽温度一般都在540℃以上，由于油管路布置不合理，距离蒸汽管道过近或是油箱加热器单位面积的电功率过大等因素，经常会造成油系统出现局部过热点。对三芳基磷酸酯试验表明，当温度从20℃上升到90℃，电阻率则由1.2Error: Reference source not found¹¹Ω.㎝下降到6Error: Reference source not found⁸Ω.㎝。该现象大大加快了油的劣化速度，使运行油在短时间内劣化变质，电阻率超标。因此，在运行中，应注意控制抗燃油的运行温度，尤其是当电阻率较低时，如果油温过高，则处于高温处的抗燃油的电阻率会更低，便会出现电化学腐蚀现象。这也是抗燃油电阻率合格而伺服阀频繁遭到破坏的原因。

2、抗燃油电阻率超标处理

2.1更换部分新油

在试验室条件将不同比例的运行油和新油混合，搅拌均匀后测试混合油样的电阻率与混油比例的关系，运行油与新油的电阻率分别为0.9Error: Reference source not found⁹和22Error: Reference source not found⁹Ω.㎝，当两者混合比例达到1:1时，混合油的电阻率仅提高至1.7Error: Reference source not found⁹Ω.㎝，直至运行油与新油混合后，电阻率才提高至Error: Reference source not found⁹Ω.㎝，刚满足运行油标准要求。若在新油中混入10%运行油，新油的电阻率将急剧下降。这说明抗燃油的电阻率对油中导电或极性物质非常敏感，当油中含有极少量的导电物质，即可导致油的电阻率大幅度降低。因此，通过更换部分新油的方式无法解决电阻率超标问题。

2.2对超标的抗燃油进行再生处理

旁路再生已经是电厂解决抗燃油油质问题的必然手段，但由于旁路再生装置原理各不相同，因此对提高电阻率的效果也不尽相同。我厂目前使用在线的硅藻土再生装置，国内主要的抗燃油旁路再生有硅藻土、离子交换树脂及强效极性分子吸附剂，试验表明：通过硅藻土和离子交换树脂再生后，电阻率的变化很小，与再生前相比，可提高1.3-1.7倍左右。硅藻土和离子交换树脂再生能将油中的酸性物质去除，却无法去除其它的极性化合物，所以提高电阻率效果不明显，而强极性分子吸附剂具有很强的分子极化作用和吸附性能，它能将其它吸附剂不能吸附的分子如醌类、酚类物质分子极化后吸附除去，还能有效地除去酸性物质和其它极性物质，彻底去除了油中的极性杂质，我厂二号机于2019年八月份投入在线再生脱水净化系统，此装置投入后二号机抗燃油水份指标一直处于较低水平，同时提高电阻率效果较为可观，建议我厂可采取强极性分子吸附剂的再生装置，可使油的电阻率提高并保持在新油的水平之上。

3、结论

（1）抗燃油电阻率超标的主要原因是油在运行劣化变质，油中极性物质含量增加。油中水分含量大、运行温度高、油系统存在局部过热点都会加速油质劣化速度。此外，抗燃油被外界其它极性物质污染也会导致其电阻率降低。

（2）在实际运行中，更换部分抗燃油并不能有效的提高电阻率，强极性吸附剂再生可显著提高电阻率至新油水平。

（3）运行中油温与抗燃油电阻率的大小息息相关，油温越高，电阻率越低。

参考文献：

（1）孙坚明，孟玉婵，刘永洛.电力用油分析及油务管理[M].北京，中国电力出版社，2009.

（2）马慧芳，贾文菊，张利燕，等. 运行抗燃油电阻率超标原因分析及预防措施[J].热力发电，2010