高压抗燃油

随着电力工业的高速发展,大容量、高参数机组越来越多,汽轮机的主汽门、调门及其执行机构的尺寸也相应增大。为了减小液压部件的尺寸,必须提高系统的压力,同时为了改善汽轮机调节系统的动态特性,降低甩负荷时的飞升转速,必须减小油动机的时间常数,因此调节系统工作介质的额定压力也随之升高,为了保证机组的安全经济运行,调节系统的控制也采用抗燃液压液,即高压抗燃油。

为了保障机组的安全经济运行,电液调节系统(DEH)的控制液多采用磷酸酯型抗燃油。该系统主要为高、中压汽门油动机提供动力油和保护油,用以调节和控制汽轮机高、中压汽缸的进汽量,并操纵主汽门的执行机构。如果油的自燃点低,会增加油泄漏到主蒸汽管道(>530°Ｃ)而导致火灾的危险性。

从70年代末期我国引进300ＭＷ机组开始,作为大机组电液调节工质的磷酸酯抗燃油就在电力系统逐步推广使用,并逐步积累经验。由于在我国使用时间不长,维护和管理也缺乏统一的规则,因此,加强抗燃油的监督、维护和管理,以延长抗燃油的使用时间和保证设备的安全经济运行都具有重要的意义。

抗燃油常用监督项目如下:

(1)外观:运行中的抗燃油有无沉淀物和是否浑浊是判断液体污染的直观依据。

(2)颜色:新抗燃油一般呈浅黄色,如果运行中颜色变深,应分析其他控制指标。

(3)密度:测定密度可以判断油品是否被其他液体污染。

(4)水分:水分会导致抗燃油水解劣化,造成系统部件腐蚀。因此,必须控制抗燃油的水分含量。

(5)运行粘度:抗燃油运行粘度一般是稳定的,测定运行粘度可以确定是否有污染存在。

(6)闪点:闪点降低,表明抗燃油中产生或者混入了易挥发可燃性组分。

(7)自燃点:如果运行油自燃点降低,说明油品被矿物油或其它易燃液体污染。

(8)酸值:高酸度会导致抗燃油产生沉淀,在运行中一般不超过0.2ｍｇ/ｇ。

(9)氯含量:氯含量高会加速引起伺服阀电化学腐蚀。因此,应严格控制抗燃油中的氯含量,一般应小于50ｍｇ/ｌ,运行中应小于150ｍｇ/ｌ。

(10)电阻率:高的电阻率可帮助防止由电化学腐蚀引起的伺服阀损坏。抗燃油的电阻率应大于5×109Ωｃｍ,有些新抗燃油的电阻率可达1010Ωｃｍ或更高。

(11)颗粒度:表示抗燃油被颗粒污染的程度。颗粒污染主要来源于经常更换过滤滤芯,伺服阀损坏,输送泵磨损等。防止颗粒污染可以采取以下措施:在储油器上安装过滤器;在注入新油前需清洁输送泵和管路经常测试抗燃油;维护保护好管路中的过滤器等。

抗燃油由磷酸酯组成,外观透明、均匀,新油略呈淡黄色,无沉淀物,挥发性低,抗磨性好,安定性好,物理性稳定,具体性能如下:

(1)密度:磷酸酯抗燃油密度大于1,一般为1.11～1.17。由于抗燃油密度大,因而有可能使管道中的污染物悬浮在液面而在系统中循环,造成某些部件堵塞与磨损。如果系统进水,水会浮在液面上,使其排除较为困难,系统产生锈蚀。

(2)粘度:较润滑油为大,一般为28ｍｍ2/ｓ～45ｍｍ2/ｓ。

(3)酸值:酸值高会加速磷酸酯抗燃油的水解,从而缩短抗燃油的寿命,故酸值越小越好。

(4)抗燃性:抗燃油的抗燃性可通过其自燃点来衡量,一般大于600°Ｃ。而且磷酸酯抗燃油不仅自燃点高,在其火焰切断火源后,会自动熄灭不再继续燃烧。

(5)挥发性:比汽油小。

(6)氯含量:磷酸酯抗燃油对氯含量的要求很严格,因为氯离子超标会加速磷酸酯的降解,并导致伺服阀腐蚀。

(7)介电性能:主要以电阻率为代表。抗燃油电阻率降低会引起伺服阀的磨蚀,其机理是化学腐蚀到磨蚀的过程。

(8)润滑性和抗磨性:磷酸酯本身就是很好的润滑材料,另外它具有优良的抗磨性能,它在摩擦时对金属表面起化学抛光作用。

(9)腐蚀性:磷酸酯的腐蚀性很小,但其热氧化分解产物和水解产物对某些金属有腐蚀作用,特别是铜和铜合金。

(10)抗氧化安定性:抗燃油具有良好的抗氧化安定性,不使用连续再生装置一般可运行2.5万ｈ～3万ｈ左右。若投入连续再生装置,运行时间会更长。

(11)脱气性和起泡沫性:磷酸酯的空气释放速度比汽轮机油小1/2～1/3,常压下,油中通常有约10的溶解空气,压力升高时,空气于油中的溶解度随压力而成比例增加,使之进入泵的不溶解空气在很长的压力油管中溶解于油,但是节流时在很小的局部减压区段内,空气又可能从油中释放出来。导致系统的工作不稳定,引起震动等现象。油中有不溶解的空气还会影响到泵的运转,同时会加速油的老化。回油管路的压力对泡沫的安全性和细微空气泡从油中释放出来的速度有明显的影响,特别是脱气速度,如果采用空气分离器可以提高脱气速度。

(12)材料的相容性:一般来说,金属材料钢、铜、铝、镁、银、锌、镉和巴氏合金等能适应磷酸酯抗燃油。对某些特殊的金属材料,需通过专门的试验后方可投入使用。

磷酸酯抗燃油对许多有机化合物和聚合材料有很强的溶解能力,对一般耐油橡胶有溶胀作用。因此,对衬垫密封件有特殊要求,使用中应仔细选择。国外进口的抗燃油,都有一整套与其相适应的非金属密封材料供其使用。

磷酸酯对非金属材料十分敏感。常用的耐油橡胶如丁腈橡胶、氯丁橡胶和天然橡胶等弹性密封材料都不适应磷酸酯抗燃油,而丁基橡胶、乙丙橡胶和氟化橡胶对抗燃液有良好的适应性。一般的石棉橡胶板、聚氯乙烯塑料和有机玻璃不耐磷酸酯抗燃油,聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯塑料等对磷酸酯抗燃油有良好的适应性。环氧树脂、酚醛树脂或热固性树脂等高度交联的聚合物通常也能耐磷酸酯,氯乙烯、苯乙烯、硝化纤维树脂、油性涂料和沥青等不耐磷酸酯抗燃油。

一些适用于普通矿物基汽轮机油的聚合材件不适应于磷酸酯抗燃油。所以,在选择调速系统密封材料时应特别注意与磷酸酯的适应性问题。

总之,磷酸酯抗燃油以其优良的难燃特性和抗氧化安定性而得到了广泛应用。

汽轮机数字式电液控制系统,由计算机控制部分和EH液压执行机构组成。200MW机组纯电调型DEH--ⅢA，改变原先国产200MW机组低压油纯液压控制，采用高压抗燃油驱动的纯电调系统。对与原高中压主汽门控制及保护系统采用两种方式改造。一种保持原先系统不变，通过隔膜阀与EH安全系统接口。另一种为高、中压主汽门均采用高压抗燃油油动机控制，保护系统只保留机械超速部分。这两种方式都将高压调门、中压调门的低压油动机及凸轮配汽机构部分拆除，换成每一个高压调门，每一个中压调门分别用一个独立的高压油动机驱动。油动机上装有一个电液伺服阀及2只LVDT位移变送器。油动机位置可由DEH精确控制。这样，4个高压调门、4个中压调门的位置，均由DEH系统根据转速调节、功率调节及运行方式的要求进行控制。从而大大提高了控制精度，为实现CCS协调控制及提高整个200MW机组控制水平提供了基本保障。首次在国产200MW机组上实现阀门管理，将更有利于汽轮机运行。