汽轮机EH油电阻率异常处理及原因分析

时间：2024-04-25

青华吕祖杰吴均惠董宜斌

中核霞浦核电有限公司福建宁德 352000

EH油电阻率是EH油非常重要的一项的电化学性能指标，如果EH油系统长期在电阻率低于限值情况下运行，会引起电化学腐蚀和化学腐蚀等不可修复的损坏，会严重影响调节部件的调节性能，导致汽轮机组汽门波动，这将给机组安全稳定运行带来隐患。本文结合某电厂EH油电阻率异常处理，对EH油电阻率降低原因进行了分析。

1 EH油劣化原因及电阻率降低原因分析

1.1 EH油劣化原因

目前多数电厂所用的汽轮机EH油均为磷酸酯抗燃油，学名为三芳基磷酸酯液压油。EH油在使用过程中油质劣化主要有油质老化和油质水解两个方面的原因[1]。引起油质劣化的直接因素主要为温度、水分、EH油系统中杂质和再生装置[2-3]。运行中电阻率降低主要是由于EH油中存在导电极性杂质，如存在添加剂、颗粒物、以及水等降解产生的极性污染物[4]。

1.2 EH油电阻率降低原因分析

1.2.1 EH油劣化机理

虽然EH油物理、化学特性较好，抗燃油的氧化安定性及水解安定性相对较差，如果运行时间较长，或者维护和管理方面缺乏规范，就会使得油质劣化，影响其使用性能。抗燃油的劣化机理有低温氧化、高温降解、外来污染（包括水解、金属污染、外来矿物油等）三大种类。

（1）EH油为磷酸酯抗燃油，由于磷酸酯的物理和化学特性，它极易主动吸附空气中的水分而发生水解，水解会产生磷酸，而磷酸又是水解的催化剂，促使进一步水解。同时除了生成酸性较强的磷酸以外，每一次水解还会生成一份酸性较弱的烷基酚，烷基酚会被氧化，产生另一种酸性较弱的羧酸。

（2）温度对磷酸酯存在两种类型的降解机理：低温氧化和高温降解。温度在60℃以内时，油质无明显变化；温度从60℃升至90℃时，酸值及电阻率的变化幅度较大；温度继续升高，油中开始产生沉淀；温度达到120℃时，电阻率已经超出运行油标准要求。油中存在水分会发生水解反应，当温度增加反应加剧，因此，油中水分含量过高，以及温度升高会加快电阻率降低速度[5]。

（3）EH油中金属污染物主要来源有两个方面：一是EH油再生系统中的硅藻土滤芯、强极性滤芯等含Ca、Mg、Na、Al等金属离子的滤芯；二是系统中高压油流冲刷、金属元件磨损产生的金属腐颗粒。EH油系统中的金属离子会与水解产生的酸性物质生成不溶性的磷酸酯金属皂化物，使得EH油液电阻率降低。

1.2.2 EH油处理结果分析

根据EH油劣化机理，EH油劣化主要直接表现在含水量、酸值、颗粒度等指标上，所以该机组EH油电阻率降低的可能因素有含水量、酸值和颗粒度异常等。据此，将EH油近半年来电阻率、酸值、含水量和颗粒度取样结果进行分析。如表1所示为EH油电阻率、酸值、含水量和颗粒度取样结果。

表1 EH油电阻率、酸值、含水量和颗粒度取样结果表

将EH油电阻率、酸值、含水量和颗粒度取样结果进行对比分析，从图1变化趋势可以看出，EH油电阻率随着含水量和酸值的增加呈现降低趋势，当含水量大于455.95mg/kg以及酸值大于0.082mgKOH/g时，EH油电阻率持续降低，且受到酸值的影响比较大，当含水量大于455.95mg/kg时，随着酸值的升高EH油电阻率降低。但是当含水量小于455.95mg/kg时，EH油电阻率快速升高，含水量的影响起主导作用。因此，当酸值在正常限值范围内，对于EH油电阻率影响最大的因素是含水量，当含水量降低到177.44mg/kg时，电阻率升高至2.33E10Ω·cm。另外，对于影响EH油电阻率的指标颗粒度，均在正常限值范围以内波动，所以随着颗粒度的变化对电阻率的影响不明显。根据2019年7月8日至2020年4月13日的取样数据分析，EH油电阻率从2019年11月25日开始逐渐降低，在这期间EH油酸值和含水量都略有增加趋势，当EH油酸值和含水量出现大幅增加时，也加快了电阻率的降低速度。

图1 EH油电阻率、酸值、含水量和颗粒度变化趋势图

根据以上对比分析结果，导致EH油电阻率降低的因素不是单一的，含水量、酸值都会对EH油质电阻率造成影响，且相互之间存在促进影响。由于取样分析结果除了电阻率降低外，EH油其他指标均在正常限值范围内变化，即使在EH电阻率恢复正常后，油质酸值、颗粒度均在相同水平波动，只有含水量低于原来水平。因此，含水量对EH油电阻率影响最为直接，当含水量低于455.95mg/kg时，调节油电阻率开始升高，且随着含水量逐渐降低，电阻率升高速率变大。从而可以得出：EH油中含水量较高是造成此次EH油电阻率降低的最可能直接因素，而酸值的增加会加速EH油电阻率降低速度。