投币器数字天线朱志平;王灯;张丽;林永平;钱艺华;陈天生;范圣平;苏伟;付强
【摘 要】某大型电厂5号机组抗燃油发生劣化,闪点、体积电阻率、泡沫特性超标.为出劣化原因,按DL/T571-2014《电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则》,对该机组运行抗燃油(运行油)和库存新抗燃油(新油)进行了各项指标测试,结果显示运行油中氯、多种元素和矿物油含量等并无异常,因而难以判断劣化原因.后将漆膜倾向指数运用于抗燃油的劣化原因分析,发现该机组运行油的漆膜倾向指数为43.4,而库存新油的漆膜倾向指数仅为0.1;结合油的颜变化,说明油品严重老化、急需处理,随即提出换油和加强抗燃油日常监督的建议.由此可见,漆膜倾向指数在油品分析中有重要作用. 【期刊名称】《中国电力》
【年(卷),期】2018(051)007
【总页数】6页(P108-112,144)
【关键词】电厂;抗燃油;劣化原因;油分析;漆膜倾向指数
【作 者】朱志平;王灯;张丽;林永平;钱艺华;陈天生;范圣平;苏伟;付强
【作者单位】长沙理工大学化学与生物工程学院,湖南长沙 410114;电力与交通材料保护湖南省重点实验室,湖南长沙 410114;长沙理工大学化学与生物工程学院,湖南长沙 410114;广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东广州 510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东广州 510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东广州 510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东广州 510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东广州 510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东广州 510080;广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东广州 510080
热熔铜螺母【正文语种】中 文
【中图分类】TK263.7;TM621.8
0 引言
近年来，高参数、大容量机组相继建成投产，机组的安全运行成为日常监督工作的核心内容。为降低泄漏自燃的风险，机组电液调节控制（EHC）系统普遍使用磷酸酯抗燃油[1-3]。
抗燃油是一种合成的非矿物油，其特点是比矿物液压油润滑性好，自燃点高，不沿油流传递火焰，但其缺点为易水解、抗辐射性差且具有毒性[4-6]。电液调节系统抗燃油（以下简称抗燃油）会在运行过程中发生劣化，如果不加强监督维护，会缩短抗燃油使用寿命，导致伺服阀腐蚀和卡涩，威胁机组的安全运行[7-8]。下文对某电厂5号机组抗燃油劣化原因按常规方法进行分析，在氯、多种元素和矿物油含量等并无异常情况下，特别引入了漆膜倾向指数分析法，得到了较好的效果。钙粉加工生产线
1 某电厂5号机组油质异常情况
某大型电厂装机容量为300 MW的5号机组于2012年10月投入运行，汽轮机电液调节系统使用的是AKZO（阿克苏）抗燃油。2015年3月电厂取油样检验发现闪点不合格（232 ℃）。该机组2015年5月曾补加过1桶同样牌号的新抗燃油，补加前做了混油试验，结果为合格。2015年8月再次检验运行中的抗燃油，闪点（221 ℃）为不合格。2015年10月取该机组运行抗燃油进行检测（结果见表1），其闪点、体积电阻率和泡沫特性不合格。在不确定5号机组抗燃油库存新油的具体牌号情况下，不对运行油运动黏度做评价，其他检测项目符合DL/T 571—2014《电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则》[9]的要求。
2 现场监督及分析
某电厂5号机组正常运行，抗燃油主油箱、再生系统及管路无明显异常，未出现泄漏、卡塞等情况，但发现设备存在缺陷。5号机机组抗燃油油箱顶部边缘和箱壁的保护漆均腐蚀起泡，箱顶4个阀门周围的保护漆已经消失，底层红漆暴露（见图1）。同时，对邻近的6号机组抗燃油油箱也进行了现场勘查，发现其也存在同样的问题。经分析认为，这是由于抗燃油对许多有机化合物和聚合材料的溶解能力很强，与使用在汽轮机油系统中的许多非金属材料不相容。该电厂检修时发现，有抗燃油从箱顶4个阀门渗出将保护漆溶解掉的情况，部分渗出的抗燃油沿着箱顶边缘流下，使油箱壁的保护漆溶胀起泡。
表1 某电厂5号机组抗燃油油质分析结果Table1 Analysis of fire-resistant oil quality of Unit5检测项目 检测结果 参考值外观 透明 透明颜 桔红 桔红闪点（开口）/℃ 230 ≥235自燃点/℃ ＞535 ≥530体积电阻率 (20℃)/(Ω·cm) 3.69×109 ≥6×109酸值/(mg·g-1) 0.030 ≤0.15运动黏度（40 ℃）/(mm2·s-1) 34.45 27.2～36.8泡沫特性（24 ℃）/mL 220/0 ≤200/0水分质量浓度/(mg·L-1) 460 ≤1 000颗粒污染度/级 3 ≤6
图1 5号机组抗燃油油箱顶部Fig.1 The top of fire resistant oil tank of Unit 5
此外，检查发现5、6号机组气体干燥器内的硅胶已经失效。抗燃油是一种强极性物质，对水分十分敏感，易吸收空气中的水分而水解。其水解的本质是亲核试剂（H2O）与亲电试剂（磷原子）发生反应，并且置换可分离基团，可生成包括磷酸二酯、磷酸酯、磷酸和酚类物质，而生成的酸又会催化水解反应的进行，引发恶性循环[10-11]。虽然从运行油油质检测结果来看，水分质量浓度为460 mg/L，远小于标准规定的1 000 mg/L，但磷酸酯在低水分含量条件下就能发生水解反应，而反应本身还消耗水分。即使抗燃油中侵入潮湿空气，首先是抗燃油分子和水分发生水解反应，只有当长期侵入大量水分时，才会在抗燃油水分指标上反映出来。抗燃油新油（简称新油）酸值一般为0.01 mg/g，而5号机组运行抗燃油（简称运行油）结果为0.03 mg/g，认为是水解导致了油品酸值的升高。mi.10bt.info
3 异常原因分析
某电厂5号机组抗燃油的闪点、体积电阻率、泡沫特性均不合格，认为该油品已经受到污染。为查明原因，对5号机组库存新油和运行油进行了相关指标检测，结果如表2所示。
表2 5号机机组抗燃油运行油与库存新油分析结果Table2 Analysis of oil in operation and fresh oil in stock of Unit 5
3.1 氯含量
氯含量是抗燃油质量监测的重要指标之一[12-13]。抗燃油中氯的来源：（1）因合成工艺不当，由新油携带而来；（2）抗燃油系统清洗工艺不当，如使用盐酸等含氯清洗剂，使得运行油中含氯量增加。抗燃油总氯含量的大小代表着腐蚀潜力的大小。从表2新油和运行油中的氯质量分数测试结果中可以看出，两者分别为12.3×10-6和15.5×10-6，均合格并远小于参考值，可以排除油品受到含氯清洗剂污染的可能，也即运行抗燃油电阻率下降另有原因。
3.2 多种元素含量
机组运行过程中避免不了金属材料的磨损。随着抗燃油的老化，油品的酸值和水分含量都会增加，所以金属的腐蚀溶解是存在的。磨损或腐蚀使金属溶入抗燃油中会导致抗燃油体积电阻率降低。依据ASTM D 5185-2013测试标准[14]，采用等离子体发射光谱仪对新抗燃油和运行抗燃油中的铁、铜、铅、铬、锡、铝、锰、镍、钼、硅、钠、硼、钒、镁、钡、钙、锌和磷等进行分析，发现相比于库存新油，运行油中的铁质量分数上升到1×10-6，锌质量分数上升到3×10-6，但这两项指标仍属于合格范围。其他元素含量均为未检出。因此
认为，磨损或腐蚀不是导致抗燃油体积电阻率超标的原因。
3.3 矿物油含量
矿物油和抗燃油的化学成分是完全不同的，抗燃油中矿物油含量的多少主要影响油的闪点和燃点。在新油和运行油的矿物油含量分析结果中发现，矿物油在新油中未检出，而在运行油中质量分数为1.2%，偏高。基于抗燃油在高温高压条件下运行容易着火燃烧，DL/T 571—2014要求抗燃油中矿物油含量小于4%；有资料表明，当油中矿物油质量分数大于0.1%时就会对抗燃油泡沫特性产生影响，甚至导致该指标不合格。国外对矿物油含量的要求更加苛刻，ISO/TS 11365中要求抗燃油中矿物油质量分数不大于0.5%，连续2次测量结果的增值不大于0.2%。若按国际标准，运行油的矿物油含量不合格[15]。因此，不排除运行油被矿物油污染的可能。矿物油污染主要源于机组抗燃油系统安装或检修期间某些涂有防锈油的部件或管道没有清洗干净，也有可能不慎补加矿物油。目前采用的再生过滤方法无法将矿物油除去。
3.4 新油运动黏度分析
对新油进行运动黏度值的核实，其为42.04 mm2/s，属46号抗燃油。而运行油运动黏度为34.45 mm2/s，属32号抗燃油，其与46号抗燃油运动黏度中心值（46 mm2/s）相差25.1%，已大于DL/T 571—2014要求的±20%极限值。抗燃油的黏度是保证机组安全运行的重要技术参数之一，运行经验表明，抗燃油在正常使用过程中尽管已发生比较严重的老化变质，但黏度却是很少发生较大变化的，除非在特别情况下，例如补错其他牌号的油品等。当然，如果查明确实是由于油本身老化变质导致黏度大幅下降的，即说明这批次的抗燃油存在严重的质量问题。
3.5 漆膜倾向指数分析
桥梁应力检测国内外在设备状态监测方面发现一种新型污染物“漆膜”，其为基础油和添加剂降解产生的软性污染物，也是一种极性高分子烃类聚合物。漆膜的存在会导致油品润滑效果变差，散热不良和堵塞阀门等[16-19]。虽然漆膜的检测主要针对汽轮机油，但在实际使用中如液压系统用油也会在氧气、酸性物质、金属等因素作用下劣化产生漆膜[20-21]。对油品极性氧化产物的检测，现有的常规性能指标，如酸值、黏度、水分指标等，都很难发现漆膜的形成和存在。
目前，国外研究机构到了几种新方法用于评估油品的漆膜倾向，其中滤膜比法即ASTM D7843—2012[22]应用最广，2018-01-01正式实施的GB/T 34580—2017《运行涡轮机油中不溶有物质的测定方法 膜片比法》[23]与该法对应。其原理是通过过滤油中的不溶有物，将过滤油样的膜片与空白膜片进行差比较，从而判断漆膜的生成倾向。
按照ASTM D7843-2012要求，分别取60 mL以上5号机组库存新油和运行油进行测试，于60 ℃温度下避光加热24 h（±1 h），取出后室温条件下静置72 h（±4 h），将样品溶于一定量的石油醚Ⅰ中，之后样品用孔径为0.45 μm、直径为47 mm的硝基纤维素材料微孔滤膜过滤，抽滤过程真空度需小于76 kPa。分离出运行抗燃油中的不溶物后，将所得膜片用差仪测量颜，结果用CIELAB度中的ΔE值来表示。检测发现，库存新油漆膜倾向指数ΔE值仅为0.1，而运行油漆膜倾向指数ΔE高达43.4。两油样测试后膜片如图2所示。依据美国EPRI对于汽轮机油漆膜倾向指数结果给出的判断经验：ΔE值小于15属于正常；15～30需监测；30～40不正常；大于40急需处理。虽然目前对抗燃油的漆膜倾向指数还没有统一的判断经验值，但可以借鉴EPRI汽轮机油的经验值进行判断。5号机组抗燃油的漆膜倾向指数值达到43.4，说明其老化严重。从5号机组运行抗燃油外观颜观察，油颜较深，呈桔黄。同时6号机组运行抗燃油也有类似颜较深的情况，表明抗燃油在较高温度、水分
等因素影响下已发生一定程度的老化变质。抗燃油主要用于操作机构，本身工作温度就很高，所以抗燃油工作一两年后老化变黑的现象非常普遍。
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