EHC系统磷酸酯抗燃油体积电阻率超标原因分析

EHC系统磷酸酯抗燃油体积电阻率超标原因分析

一、 概述

汽轮机电液控制系统（EHC系统）普遍采用高压抗燃油系统。磷酸酯以其优良的抗燃性能和化学稳定性成为EHC系统的工作介质。随着电力工业大容量高参数机组的投建发展，为确保机组安全经济稳定运行，我国在汽轮机调节系统（EHC系统）中也普遍采用磷酸酯抗燃油作为调节系统控制液。电力工业主要用三芳基磷酸酯抗燃油，采用无游离氯参加反应的热法合成工艺。

二、 抗燃油液压系统结构特点

在现代机组中，为了提高机组的动态性能，消除火灾隐患，普遍采用了润滑系统与液压调节系统分离，分别使用不同的工作介质，即润滑系统采用矿物汽轮机油，而液压调节系统采用磷酸酯抗燃油。

在液压调节系统中，又分为液压调节系统和保安系统（高压旁路系统）。有的是采用两个机组共用一个油箱，一种磷酸酯抗燃油；而有的机组则在两个系统上分别设置油箱，且采用不同牌号的抗燃油工作介质。在液压系统中，一般有两种调节方式，即机械液压式调节和数字式电液调节。现代机组中，普遍采用自动化程度更高的数字式电液调节方式。

汽轮机的数字电液控制系统，就是采用电子技术设备，对机、炉、电有关系统和设备的工作状态进行实时监视，状态信息以数字方式反

馈给计算机，通过计算机分析、判断所得到的信息，发出电子控制指令，指令经电液转换器（伺服阀）转换成能够执行的液压指令，通过液压执行机构（油动机）控制蒸汽调节阀的开度，达到控制操作的目的。

由此可见，液压调节系统的心脏是伺服阀。伺服阀的作用是通过控制液压油流进和流出油动机活塞，反馈电子调节装置传输过来的电信号，通过油动机活塞的进程，操纵汽轮机调节汽阀的开度。所以，液压调节系统的监督维护工作主要是围绕保护伺服阀而展开的。

三、 抗燃油电阻率异常分析

在我们的实际监督中，发现有不少电厂抗燃油体积电阻率偏低。而电阻率是抗燃油监督的一个重要指标。当抗燃油电阻率偏低时会引起伺服阀等液压元件发生电化学腐蚀。伺服阀是一个非常精密的元件，其阀芯阀套之间的间隙为1μm，阀芯的位移也只有0.4mm。如果伺服阀长期工作在电阻率低的抗燃油中，其阀芯上的尖角很容易被腐蚀，一旦该处被腐蚀掉0.1mm的尖角，伺服阀的内泄量就会从1L/min增加到10~20L/min。如果系统中有多个伺服阀发生电化学腐蚀，电液调节系统的工作压力就无法维持，会造成系统失效。所以，对抗燃油的电阻率应给予高度重视。

抗燃油电阻率是一个综合的指标，根据国外抗燃油研究机构提供的资料，影响抗燃油电阻率的因素很多，最直接的因素有水分、酸值和金属离子。

抗燃油中水分含量过高会增加导电性能，而使得电阻率降低。另外，抗燃油中的水分在高温高压下会发生水解，水解会产生磷酸，而磷酸又是水解的催化剂，促使进一步的水解发生。所以，抗燃油中的水分对电阻率影响很大，必须及时控制，水分过高时应及时进行脱水。

抗燃油高温氧化和水解都会产生酸，酸值升高时会引起抗燃油产生沉淀，气泡和空气间隔等问题，会引起电阻率降低，所以在运行中应保证抗燃油的酸值低于0.15mgKOH/g。当酸值指标接近0.1时就需要投入再生装置进行处理。

抗燃油中的金属离子含量是最容易被忽视的，因为在国家标准中没有具体指标，但是国外对抗燃油中金属离子的含量有着严格的规定，不能超过10ppm。当抗燃油中金属离子含量超标时，势必会使电阻率降低。通常抗燃油系统都是使用硅藻土作为除酸的手段，硅藻土中富含钙、镁、铁等金属离子，当它们与抗燃油接触时，这些金属离子就会进入到抗燃油中。所以长期投运硅藻土势必会引起金属离子超标，使得电阻率下降。

除了上述三个指标，还有一些因素也会对抗燃油的电阻率产生影响。如氯离子、凝胶、沉淀物、硅藻土污染物、矿物油等。抗燃油本身没有氯离子，但是一些清洗剂中含有大量的氯离子，如喷雾清洁剂、汽油等，一旦使用了这些清洁剂，氯离子就会进入到抗燃油中。氯离子除了使电阻率降低以外，还大量地积聚在伺服阀的阀口处，加速伺服阀的腐蚀。所以在电液调节系统清洁时严禁使用喷雾清洁剂，禁止使用汽油。硅藻土失效以后与抗燃油反应产生凝胶状的磷酸金属盐的

衍生物，这种衍生物呈凝胶状，也对电阻率有影响。常分布在伺服阀阀口、油泵泵体、过滤器、油箱等处。另外，如果抗燃油中混入其它矿物油（如汽轮机油等）也会使电阻率降低。

四、电阻率异常的处理办法

抗燃油酸度超标后必须及时处理，目前处理抗燃油酸度的方法有：硅藻土（Fuller's Earth）、活性氧化铝（Activated Alumina）、改性氧化铝（Selexsorb）、离子交换树脂（Ion Exchange Resin）。

硅藻土：是最常用的抗燃油处理方法，对处理低酸度的抗燃油才有效果。当酸值超过0.2后，处理起来就比较困难，往往需要更换几个硅藻土滤芯才能起到效果；当酸值超过0.3以后，硅藻土就无法处理了。同时，硅藻土会释放出钙、镁和铁等金属离子，金属离子会导致抗燃油电阻率下降。而且这些金属离子与抗燃油中的酸性物质发生反应形成凝胶状的磷酸金属盐，该凝胶状物质会造成伺服阀粘结，引起伺服阀故障，并会使抗燃油的泡沫特性劣化。硅藻土是一种天然土，颗粒尺寸不均，抗燃油流经硅藻土后势必将颗粒状杂质带入到系统中，对抗燃油造成颗粒污染。所以，硅藻土过滤器不适合于长期连续投入运行。

活性氧化铝：处理酸的能力是硅藻土的2.5倍。活性氧化铝会释放出铝和钠等金属离子，与硅藻土一样失效后容易产生凝胶状的磷酸金属盐，会造成伺服阀粘结。活性氧化铝的颗粒易爆裂成粉末状，这些硬度极高的小颗粒物质很容易进入油中，引起颗粒污染，并容易造成

泵、阀类零件磨损。

改性氧化铝：是阿克苏公司专为抗燃油处理研制的产品，其处理酸的能力是硅藻土的2.5倍。它是人工合成材料，化学成分稳定，颗粒尺寸均一，不会产生泄漏。但改性氧化铝只能处理新的抗燃油，对于已经出现劣化的抗燃油没有处理作用。

离子交换树脂：是最新的抗燃油处理技术，通过吸附作用吸收抗燃油中的酸性物质，其处理酸的能力是硅藻土的7倍。离子交换树脂可以处理高酸度的抗燃油，并保持抗燃油的酸值水平小于0.08。能提高抗燃油的电阻率，避免产生电化学腐蚀。能快速滤除抗燃油中由于原来使用的硅藻土过滤器泄漏产生的金属离子（Ca、Mg、Na、Fe），保持系统中的金属离子含量低于10ppm。在除酸过程中不会产生凝胶状的磷酸金属盐，并对已经存在的磷酸金属盐有分解作用，彻底消除对伺服阀产生的影响。离子交换树脂采用球状结构，颗粒尺寸均一，不会产生泄漏。

通过上面的对比可以清楚地看出：离子交换树脂是处理抗燃油最有效的方法。早期的离子交换树脂是采用中和方法处理酸性物质，在处理过程中会产生水分，目前使用的是经过特殊处理的离子交换树脂，采用吸附的方法处理酸性物质，在处理过程中不会产生水分，因此不需要进行真空脱水。但是离子交换树脂对矿物油颗粒污染没有处理效果。

经验表明，抗燃油有指标达到或超过标准规定的极限后，应采取适当的措施进行处理，而使指标得到改善。但是有一些指标，等达到

或超过极限值后再采取措施，可能为时已晚，而造成油品报废。因此，对于运行监督检测中所取得的分析数据，应在某些指标发生明显变坏趋势时，就应该及时地采取措施，查明油质变坏的原因并消除。

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