磷酸酯抗燃油油质异常的原因分析及处理

孟祥煜

（大唐山西发电有限公司太原第二热电厂，山西 太原 030001）

0 引言

磷酸酯抗燃油是一种合成的液压油，一般是以三甲苯磷酸酯为基础的油，并加有少量抗氧化剂、抗腐蚀剂、酸性吸收剂及抗泡沫剂。抗燃油必须具备难燃性、抗压性能，但也要有良好的氧化安定性、低挥发性和好的添加剂感受性[1-2]。磷酸酯抗燃油的突出特点是比石油基液压油的蒸汽压力低，没有易燃和维持燃烧的分解产物，而且不沿油流传递火焰。

1 事件经过

1.1 设备概况

330 MW 机组于2014 年10 月投入正式运行。机组抗燃油系统均采用浙爆集体有限公司提供的YB2-200L-4 抗燃油系统，额定工作压力为15 MPa，额定流量为200 L/min，系统正常工作油温为35～55 ℃。

该机组采用数字电液控制系统，对机、炉、电有关系统和设备的工作状态进行实时监控，通过计算机分析，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，通过液压执行机构控制蒸汽调节阀的开度，达到控制操作的目的。液压调节系统的心脏是伺服阀。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[3]。该机组长期存在伺服阀卡涩的问题，但并未发现机组系统和设备存有缺陷。

1.2 试验分析

2019 年6 月3 日，对该机抗燃油进行油质简化试验时，发现其密度为1.12 g/cm3，标准为1.13～1.17 g/cm3，略低于标准值。油质的颜色、水分、颗粒度、酸值、电阻率均在合格范围内。由于机组当时在运行状态，因此对油质采取持续跟踪化验的措施，并未停机检查抗燃油系统。油质化验报告如表1 所示：

表1 抗燃油简化试验报表

由表1 可见，自2019 年6 月—12 月，抗燃油的密度均低于标准值，但未发现油质有明显的劣化或水解过程。同时在12 月的试验中，抗燃油的自燃点为540 ℃。抗燃油颜色没有明显的加深，酸值没有突出地上升，电阻率均在合格的范围内。运行油温45℃左右，系统无过热点。采样地点为冷油器出口，符合标准。因此分析判断后，怀疑密度不符合标准的原因是被矿物油污染。

持续跟踪数月，未发现机组异常。2020 年4 月，分别从EH 油箱上部和底部进行采样，送检至西安热工研究院。结果如表2：

表2 西安热工研究院有限公司试验报告单

试验报告单显示：抗燃油的泡沫特性、密度和自燃点的检测结果不符合标准要求，油泥析出检测结果表明该油品已发生了劣化。油箱上部油样和油箱下部油样的矿物油含量均在标准范围内，因此排除了被矿物油污染的可能。而伺服阀的频发卡涩也是油质劣化产生的后果。

2 处理过程

旁路再生装置是改善油质的方法之一。因此，将具有代表性的油样进行了实验室小试试验。分别将原运行油进行老化处理，2%吸附剂量再生处理和4%吸附剂量再生处理，观察分析油质的泡沫特性、酸值、电阻率、油泥析出等项目，可以更有针对性地解决油质问题。试验结果如表3：

表3 抗燃油实验室小试试验结果

通过再生处理的实验室小试试验结果可以看出，试验时再生处理后，油品的颜色、油泥倾向、水解安定性、氧化安定性均得到改善（见图1～图3）。虽然4%吸附剂量再生处理后，泡沫特性可符合标准要求，但是油泥析出的检测结果为水解安定性和氧化安定性结果也偏高。同时，再生处理不能改善密度和自燃点。因此，应更换合格的新油，并对油系统进行彻底清洗。

图1 各样品老化前油泥相对含量

图2 各样品老化后油泥相对含量

图3 油样处理前后颜色变化

磷酸酯抗燃油换油时，必须将油系统中的劣化油排放干净[4]。检查油箱及油系统无杂质、油泥，必要时清理油箱，用冲洗油将油系统彻底冲洗。冲洗过程中取样化验，冲洗后冲洗油质量不低于运行油标准。最后将冲洗油排空，更换油系统及旁路过滤装置的滤芯后再注入新油，进行油循环，直到油质符合运行中磷酸酯抗燃油的质量标准[5]。

3 维护措施

3.1 严格控制油品的清洁度和水分

固体颗粒种类繁多，油中的颗粒污染对调速系统的危害极大。它们会造成伺服阀的卡涩、堵塞，硬质的还会造成伺服阀的冲蚀和磨损。油中水分会对油品产生催化裂解作用，使油品在投运较短的时间内，颜色加深，酸值急剧上升，腐蚀相关运行设备，缩短抗燃油的使用寿命。

3.2 保持合适运行温度

抗燃油的热稳定性、黏温性较差，油温过低（低于20 ℃），油品的黏度过大，会使系统中的油泵和电动机过载；油温过高，则会加速抗燃油的水解及老化。运行时严格控制油温在合适的范围内，调节冷油器冷却水阀门的开度，采用合理适当的保温工艺，避免出现局部过热现象。

3.3 减少或防止空气浸入

抗燃油携带过量的空气，一方面会加速抗燃油的老化，使油品的空气释放性和泡沫性变差；另一方面，溶于抗燃油的空气在系统的节流部件会释出，造成调节系统的响应缓慢及振动和压力的不稳。减少或防止空气浸入，有助于抗燃油油质寿命的延长。

3.4 使用相容材料

抗燃油具有很强的溶剂性，在抗燃油液压系统的安装、检修过程中，要特别注意材料的相容性问题，如使用了不相容的垫圈等密封材料，抗燃油就会短期内因材料的溶解，导致其颜色迅速变深，理化指标变差。

3.5 加强过滤器、滤网的维护管理

油系统中采用的精密过滤器、滤网，应定期检查和维护。防止过滤元件堵塞，压力过大而使过滤器破损。如对于工作压力为15 MPa 的系统，其油泵出口过滤器前后压差超过0.7 MPa，就应立即更换，回油污染指示器压差超过0.2 MPa 应及时更换滤芯。

4 结论与建议

抗燃油密度降低的原因是油质在运行过程中产生了劣化。油质的劣化造成油泥的析出，并导致调速精密部件伺服阀的卡涩。由于抗燃油的密度和自燃点无法通过再生处理得到改善，同时使用再生处理后抗燃油仍有油泥析出，因此将抗燃油油系统采用换油的措施。

抗燃油本身经济成本较高，延长抗燃油的使用时间，提高相关运行设备的使用寿命是抗燃油运行与维护的主要目的。加强抗燃油的油质监督，控制抗燃油的运行温度，使用高效的滤油装置或再生处理系统，才能保障汽轮机安全可靠经济运行。