高壓抗燃油

隨著電力工業(yè)的高速發(fā)展,大容量、高參數(shù)機(jī)組越來(lái)越多,汽輪機(jī)的主汽門、調(diào)門及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸也相應(yīng)增大。為了減小液壓部件的尺寸,必須提高系統(tǒng)的壓力,同時(shí)為了改善汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,降低甩負(fù)荷時(shí)的飛升轉(zhuǎn)速,必須減小油動(dòng)機(jī)的時(shí)間常數(shù),因此調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作介質(zhì)的額定壓力也隨之升高,為了保證機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制也采用抗燃液壓液,即高壓抗燃油。

為了保障機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)的控制液多采用磷酸酯型抗燃油。該系統(tǒng)主要為高、中壓汽門油動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力油和保護(hù)油,用以調(diào)節(jié)和控制汽輪機(jī)高、中壓汽缸的進(jìn)汽量,并操縱主汽門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如果油的自燃點(diǎn)低,會(huì)增加油泄漏到主蒸汽管道(>530°Ｃ)而導(dǎo)致火災(zāi)的危險(xiǎn)性。

從70年代末期我國(guó)引進(jìn)300ＭＷ機(jī)組開始,作為大機(jī)組電液調(diào)節(jié)工質(zhì)的磷酸酯抗燃油就在電力系統(tǒng)逐步推廣使用,并逐步積累經(jīng)驗(yàn)。由于在我國(guó)使用時(shí)間不長(zhǎng),維護(hù)和管理也缺乏統(tǒng)一的規(guī)則,因此,加強(qiáng)抗燃油的監(jiān)督、維護(hù)和管理,以延長(zhǎng)抗燃油的使用時(shí)間和保證設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都具有重要的意義。

抗燃油常用監(jiān)督項(xiàng)目如下:

(1)外觀:運(yùn)行中的抗燃油有無(wú)沉淀物和是否渾濁是判斷液體污染的直觀依據(jù)。

(2)顏色:新抗燃油一般呈淺黃色,如果運(yùn)行中顏色變深,應(yīng)分析其他控制指標(biāo)。

(3)密度:測(cè)定密度可以判斷油品是否被其他液體污染。

(4)水分:水分會(huì)導(dǎo)致抗燃油水解劣化,造成系統(tǒng)部件腐蝕。因此,必須控制抗燃油的水分含量。

(5)運(yùn)行粘度:抗燃油運(yùn)行粘度一般是穩(wěn)定的,測(cè)定運(yùn)行粘度可以確定是否有污染存在。

(6)閃點(diǎn):閃點(diǎn)降低,表明抗燃油中產(chǎn)生或者混入了易揮發(fā)可燃性組分。

(7)自燃點(diǎn):如果運(yùn)行油自燃點(diǎn)降低,說(shuō)明油品被礦物油或其它易燃液體污染。

(8)酸值:高酸度會(huì)導(dǎo)致抗燃油產(chǎn)生沉淀,在運(yùn)行中一般不超過(guò)0.2ｍｇ/ｇ。

(9)氯含量:氯含量高會(huì)加速引起伺服閥電化學(xué)腐蝕。因此,應(yīng)嚴(yán)格控制抗燃油中的氯含量,一般應(yīng)小于50ｍｇ/ｌ,運(yùn)行中應(yīng)小于150ｍｇ/ｌ。

(10)電阻率:高的電阻率可幫助防止由電化學(xué)腐蝕引起的伺服閥損壞?？谷加偷碾娮杪蕬?yīng)大于5×109Ωｃｍ,有些新抗燃油的電阻率可達(dá)1010Ωｃｍ或更高。

(11)顆粒度:表示抗燃油被顆粒污染的程度。顆粒污染主要來(lái)源于經(jīng)常更換過(guò)濾濾芯,伺服閥損壞,輸送泵磨損等。防止顆粒污染可以采取以下措施:在儲(chǔ)油器上安裝過(guò)濾器;在注入新油前需清潔輸送泵和管路經(jīng)常測(cè)試抗燃油;維護(hù)保護(hù)好管路中的過(guò)濾器等。

抗燃油由磷酸酯組成,外觀透明、均勻,新油略呈淡黃色,無(wú)沉淀物,揮發(fā)性低,抗磨性好,安定性好,物理性穩(wěn)定,具體性能如下:

(1)密度:磷酸酯抗燃油密度大于1,一般為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懸浮在液面而在系統(tǒng)中循環(huán),造成某些部件堵塞與磨損。如果系統(tǒng)進(jìn)水,水會(huì)浮在液面上,使其排除較為困難,系統(tǒng)產(chǎn)生銹蝕。

(2)粘度:較潤(rùn)滑油為大,一般為28ｍｍ2/ｓ～45ｍｍ2/ｓ。

(3)酸值:酸值高會(huì)加速磷酸酯抗燃油的水解,從而縮短抗燃油的壽命,故酸值越小越好。

(4)抗燃性:抗燃油的抗燃性可通過(guò)其自燃點(diǎn)來(lái)衡量,一般大于600°Ｃ。而且磷酸酯抗燃油不僅自燃點(diǎn)高,在其火焰切斷火源后,會(huì)自動(dòng)熄滅不再繼續(xù)燃燒。

(5)揮發(fā)性:比汽油小。

(6)氯含量:磷酸酯抗燃油對(duì)氯含量的要求很嚴(yán)格,因?yàn)槁入x子超標(biāo)會(huì)加速磷酸酯的降解,并導(dǎo)致伺服閥腐蝕。

(7)介電性能:主要以電阻率為代表。抗燃油電阻率降低會(huì)引起伺服閥的磨蝕,其機(jī)理是化學(xué)腐蝕到磨蝕的過(guò)程。

(8)潤(rùn)滑性和抗磨性:磷酸酯本身就是很好的潤(rùn)滑材料,另外它具有優(yōu)良的抗磨性能,它在摩擦?xí)r對(duì)金屬表面起化學(xué)拋光作用。

(9)腐蝕性:磷酸酯的腐蝕性很小,但其熱氧化分解產(chǎn)物和水解產(chǎn)物對(duì)某些金屬有腐蝕作用,特別是銅和銅合金。

(10)抗氧化安定性:抗燃油具有良好的抗氧化安定性,不使用連續(xù)再生裝置一般可運(yùn)行2.5萬(wàn)ｈ～3萬(wàn)ｈ左右。若投入連續(xù)再生裝置,運(yùn)行時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。

(11)脫氣性和起泡沫性:磷酸酯的空氣釋放速度比汽輪機(jī)油小1/2～1/3,常壓下,油中通常有約10的溶解空氣,壓力升高時(shí),空氣于油中的溶解度隨壓力而成比例增加,使之進(jìn)入泵的不溶解空氣在很長(zhǎng)的壓力油管中溶解于油,但是節(jié)流時(shí)在很小的局部減壓區(qū)段內(nèi),空氣又可能從油中釋放出來(lái)。導(dǎo)致系統(tǒng)的工作不穩(wěn)定,引起震動(dòng)等現(xiàn)象。油中有不溶解的空氣還會(huì)影響到泵的運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)會(huì)加速油的老化?；赜凸苈返膲毫?duì)泡沫的安全性和細(xì)微空氣泡從油中釋放出來(lái)的速度有明顯的影響,特別是脫氣速度,如果采用空氣分離器可以提高脫氣速度。

(12)材料的相容性:一般來(lái)說(shuō),金屬材料鋼、銅、鋁、鎂、銀、鋅、鎘和巴氏合金等能適應(yīng)磷酸酯抗燃油。對(duì)某些特殊的金屬材料,需通過(guò)專門的試驗(yàn)后方可投入使用。

磷酸酯抗燃油對(duì)許多有機(jī)化合物和聚合材料有很強(qiáng)的溶解能力,對(duì)一般耐油橡膠有溶脹作用。因此,對(duì)襯墊密封件有特殊要求,使用中應(yīng)仔細(xì)選擇。國(guó)外進(jìn)口的抗燃油,都有一整套與其相適應(yīng)的非金屬密封材料供其使用。

磷酸酯對(duì)非金屬材料十分敏感。常用的耐油橡膠如丁腈橡膠、氯丁橡膠和天然橡膠等彈性密封材料都不適應(yīng)磷酸酯抗燃油,而丁基橡膠、乙丙橡膠和氟化橡膠對(duì)抗燃液有良好的適應(yīng)性。一般的石棉橡膠板、聚氯乙烯塑料和有機(jī)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對(duì)磷酸酯抗燃油有良好的適應(yīng)性。環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或熱固性樹脂等高度交聯(lián)的聚合物通常也能耐磷酸酯,氯乙烯、苯乙烯、硝化纖維樹脂、油性涂料和瀝青等不耐磷酸酯抗燃油。

一些適用于普通礦物基汽輪機(jī)油的聚合材件不適應(yīng)于磷酸酯抗燃油。所以,在選擇調(diào)速系統(tǒng)密封材料時(shí)應(yīng)特別注意與磷酸酯的適應(yīng)性問(wèn)題。

總之,磷酸酯抗燃油以其優(yōu)良的難燃特性和抗氧化安定性而得到了廣泛應(yīng)用。

汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng),由計(jì)算機(jī)控制部分和EH液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。200MW機(jī)組純電調(diào)型DEH--ⅢA，改變?cè)葒?guó)產(chǎn)200MW機(jī)組低壓油純液壓控制，采用高壓抗燃油驅(qū)動(dòng)的純電調(diào)系統(tǒng)。對(duì)與原高中壓主汽門控制及保護(hù)系統(tǒng)采用兩種方式改造。一種保持原先系統(tǒng)不變，通過(guò)隔膜閥與EH安全系統(tǒng)接口。另一種為高、中壓主汽門均采用高壓抗燃油油動(dòng)機(jī)控制，保護(hù)系統(tǒng)只保留機(jī)械超速部分。這兩種方式都將高壓調(diào)門、中壓調(diào)門的低壓油動(dòng)機(jī)及凸輪配汽機(jī)構(gòu)部分拆除，換成每一個(gè)高壓調(diào)門，每一個(gè)中壓調(diào)門分別用一個(gè)獨(dú)立的高壓油動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。油動(dòng)機(jī)上裝有一個(gè)電液伺服閥及2只LVDT位移變送器。油動(dòng)機(jī)位置可由DEH精確控制。這樣，4個(gè)高壓調(diào)門、4個(gè)中壓調(diào)門的位置，均由DEH系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、功率調(diào)節(jié)及運(yùn)行方式的要求進(jìn)行控制。從而大大提高了控制精度，為實(shí)現(xiàn)CCS協(xié)調(diào)控制及提高整個(gè)200MW機(jī)組控制水平提供了基本保障。首次在國(guó)產(chǎn)200MW機(jī)組上實(shí)現(xiàn)閥門管理，將更有利于汽輪機(jī)運(yùn)行。