火力发电厂调速系统用抗燃油劣化原因分析及防护对策分析

(大唐集团安徽电力股份有限公司淮南田家庵发电厂 安徽 淮南 232007)

前言

火电厂的机组呈现大容量、高参数、自动化等特点，为了配合机组新的技术特点，采用了DEH系统。它主要由EH系统、伺服阀、DEH控制和执行结构组成。其中伺服阀在其中发挥转换DEH信号，实现系统各设备操控和执行的作用，通过它能够了解汽轮机气门开度，并将此信息通过位移变送器反馈给DEH。为了更好地了解调速系统的运行工作介质，掌握抗燃油特性，从而才能采取有效的延长抗燃油使用寿命的措施。

一、伺服阀结构

电液控制系统中的放大元件被称之为“电液伺服阀”，以电压反馈的方式，使其带有高精度和响应速度，其输出流量或压力受输入的电气信号控制。在伺服阀的内部，先导阀与主阀之间，利用负反馈的方式驱动，以此提高跟踪精度。

电液伺服阀主要为两级阀，压力型伺服阀、流量型伺服阀，在火电厂运用的伺服阀中，主要以后者居多。流量型伺服阀，要求主阀芯X与输入信号I成比例，反馈形式主要有位置反馈和力反馈两种。

伺服阀在调速系统中的应用，主要是将其设备的电信号转换成相应机械位置操控信号，能够满足其较高的控制精度和响应速度，同时这种伺服阀的体积较小，适用于各种小型化设备的运行条件。当前火力发电机采用的伺服阀，其内部结构的微米级元件，如阀芯、阀套配合间隙，零部件腐蚀和磨损都会影响伺服阀的性能，为了进一步提高汽轮机调速系统的控制和执行精度，需要确保工作介质抗燃油与伺服阀的接触条件完好，避免零部件腐蚀和磨损[1]。

二、抗燃油劣化原因分析

抗燃油是应用在火力发电机的重要工作介质，是一种人工合成的有机酯类，它具有易吸潮水的特性，通过化学反应生成有机酸。但是这种介质容易受到酸性物质的影响，对其产生的催化作用，使得抗燃油出现劣化现象。随着酸性物质的持续催化，抗燃油的劣化也缩短了使用寿命，使得调速系统在运行过程出现腐蚀、卡涩等故障，为了防止抗燃油持续劣化，需要了解其劣化原因，采取针对性防范措施。

(一)调速系统设计因素。油箱作为调速系统的重要组成部分，在其中发挥着储存抗燃油的作用，以及通过相应装置，分离油中空气、筛除污染物的作用。但是部分油箱设计结构增加了内循环次数，使得抗燃油没有在油箱内通过充分的油气分离、净化杂质就将抗燃油输送到发电机组。同时，部分油箱没有根据发电机组大小和结构设计，装设一定的吸油、回油分离隔板，使得抗燃油的杂质较多。此外，油箱装设空气呼吸器，但是没有变色硅胶，使得空气中的杂质、水分混入油箱。在调速系统的管道安装位置方面，由于与蒸汽管道过近，其产生的热辐射造成局部温度过高，进一步加速抗燃油劣化。

(二)运行维护。温度是抗燃油劣化的重要因素，当其达到一定的温度过热点，使得抗燃油质量急剧劣化，根据相关资料表明，在150℃的温度下抗燃油的使用寿命仅为数周，当工作温度超过150℃，那么使用寿命也随之下降到数小时。由于火力发电厂的相关设计，没有充分考虑到温度调控设计，使得抗燃油劣化程度比较严重。油箱中空气呼吸器的变色硅胶失去效用，使得大量空气进入油箱，由此产生的酸性物质促使抗燃油迅速劣化。此外，颗粒污染物缺乏必要的清理，在持续影响下油箱空气呼吸器失效，同时伺服阀较小的体积和运动间隙，进一步造成调速系统部件磨损[2]。

三、调速系统抗燃油劣化防护对策

(一)调速系统部件设置和改进。为了避免油箱等其他部件受到外界的空气、颗粒污染物等杂质影响，除了油箱常规的空气呼吸器之外，还需要设置精过滤器，并且保证过程能力达到3μm，通由它才能保证滤芯在过滤过程不会影响调速系统的运行性能。针对以上要求，采用10μm的过滤滤芯，通过安装在相应位置，减少抗燃油在油箱、调速系统管道之间循环产生的颗粒污染物，避免杂质对伺服阀造成损坏。

为了提高抗燃油的净化程度，在调速系统结构基础上，装设再生装置，通过定期开启的方式净化抗燃油的酸性物质、漆膜、水分等。此外，配合电厂化学部门，定期组织抗燃油质量化验，通过反馈的各项参数，计算抗燃油的使用寿命，针对调速系统运行时抗燃油过热的问题，为了避免其受到蒸汽管道等其他部件的高温辐射，造成缸体温度升高、抗燃油劣化问题。通过对油缸保温层进行改进，减小汽轮机缸体对油缸的热辐射。同时，还可在存储抗燃油的缸体，采用密封件的方式进行冷却处理，如冷却水套加入到调速系统的改造，使其工作温度有效降低，由此延长了抗燃油的使用寿命。

(二)抗燃油运行监护。对于抗燃油的日常管理，也是有效延长其使用寿命的关键，通过组织定期的质量化学检验，搭配抗燃油劣化变化趋势监测设备，能够在发现问题时有效采取正确措施[3]。

在日常监护中，可以对抗燃油颜色、酸值、水分、电阻率、颗粒度等指标进行监护。首先是颜色，通常新添加的抗燃油颜色呈现浅黄色，随着使用时间增加，油的颜色随之加深，表明它内部产生了显色的劣化物，在发现抗燃油的颜色超出相应的标准后，应及时使用油液净化设备过滤净化。酸值指标，通常新的抗燃油酸值<0.08mgKOG/g，对于其酸值指标要求不能低于0.15mgKOG/g。当酸值超过这个数值，那么抗燃油的就会腐蚀调速系统的部件。针对这一情况，可以采用净化过滤器措施。在酸值超过0.2mgKOG/g，可以使用硅藻土、离子交换树脂滤芯等净化设备，将抗燃油的酸值降至合理水平(<0.15mgKOG/g)。

抗燃油存在过多的水分，容易造成水解劣化的问题，基于此需要将水分控制在1000PPM以下，避免抗燃油劣化加速。调速系统在运行过程，其部件容易受到电化学腐蚀，特别是伺服阀较小的运动间隙和高配合精度。为了防止阀芯台肩产生电化学腐蚀的情况，可以通过调整调速系统相应部件的位置，安全机组的影响降至最低。因此，电阻率应控制在6×109Ωcm以上。对于颗粒度的要求，要求抗燃油应满足NAS1638的标准，6级以下也不应超过这一指标。需要特别注意的是，过高的颗粒污染物会划伤伺服阀表面，造成油泵磨损等问题，由此增加了滤芯更换频率。针对这一问题，通过调整滤芯布置方案，使颗粒物的过滤能力满足调速系统正常运行的要求。可以采用具有变径技术的滤芯，通过逐级叠加和分离材料，使孔径分布呈现由大到小的梯度，进一步提高滤芯的纳污能力，有效避免阻塞现象。

结论

综合上述，火力发电厂的调速系统抗燃油劣化，主要是油箱及其他部件设计不够合理，致使过滤能力低，使得酸性物质、空气劣化抗燃油质量。因此，通过采用精度合理的滤芯，以及在产生高温的部件，进行降温改造，促进整体系统结构合理，延长抗燃油使用寿命。