謝尉揚，馮向東

（浙江浙能技術(shù)研究院有限公司，杭州310003）

新型靜電濾油機的特點及應(yīng)用

謝尉揚，馮向東

（浙江浙能技術(shù)研究院有限公司，杭州310003）

汽輪機設(shè)備的潤滑油及控制油質(zhì)量直接影響到汽輪機運行的安全可靠性。油液中顆粒污染度是重要質(zhì)量指標(biāo)，目前有多種油處理方法可以有效降低油液的顆粒污染度。對機械過濾式濾油機、離心過濾式濾油機和電處理濾油機的性能特點進行分析對比，重點介紹了新型電處理濾油機的原理和性能特點，并且對新型電處理濾油機在發(fā)電廠中的實際應(yīng)用效果進行評價。

靜電濾油機；油質(zhì)；顆粒污染度

0 引言

火力發(fā)電廠汽輪機潤滑系統(tǒng)使用的汽輪機油和液壓控制系統(tǒng)使用的抗燃油，在機組運行中有嚴(yán)格的油質(zhì)指標(biāo)要求[1-2]，重要的指標(biāo)有黏度、顆粒污染度、水分、酸值、體積電阻率等，其中的顆粒污染度尤為重要，關(guān)系到汽輪機轉(zhuǎn)子軸頸和軸承的磨損、控制系統(tǒng)電磁閥及伺服閥的靈活性，直接影響汽輪機設(shè)備的運行安全。汽輪機油的顆粒污染度質(zhì)量指標(biāo)一般要求不高于8級（NAS），抗燃油的顆粒污染度質(zhì)量指標(biāo)要求不高于6級（SAE）。

目前汽輪機設(shè)備向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，為了減小油動機結(jié)構(gòu)尺寸，液壓控制油也向著高壓方向發(fā)展，隨著對機組運行可靠性要求的提高，對汽輪機潤滑油和抗燃油清潔度的要求也越來越高。為了保證機組運行中油質(zhì)指標(biāo)始終控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，需要對潤滑油和抗燃油進行在線濾油處理，因此濾油機的選擇及其處理效果將直接影響到汽輪機運行的可靠性。

1 濾油機的類型

根據(jù)過濾原理不同，針對顆粒污染處理的濾油方式可以分為機械過濾（含沉淀式）、離心過濾和電處理過濾，在實際工程中也經(jīng)常將幾種不同的處理方式進行綜合應(yīng)用[3-5]。

1.1 機械過濾式濾油機

油液中攜帶的大顆粒雜質(zhì)可以通過沉淀式濾油設(shè)備去除，小顆粒雜質(zhì)可以通過濾芯式設(shè)備去除。機械過濾式濾油機是通過濾芯截留油中的顆粒狀雜質(zhì)，其過濾效果與濾芯精度直接相關(guān)。過濾精度在3 μm以上的為普通濾芯，1～3 μm的為高精度濾芯，濾芯主要有網(wǎng)狀、紙質(zhì)、燒結(jié)、鋼絲和磁性等形式，過濾精度目前最高可達1 μm。傳統(tǒng)的機械式濾油機在電力系統(tǒng)中大量使用，國內(nèi)外均有較多廠家生產(chǎn)供貨。機械過濾式濾油機運行的阻力與濾芯精度及系統(tǒng)臟污程度有關(guān)，過濾精度越高相應(yīng)阻力也越大。

濾芯過濾裝置具有過濾精度高、使用方便、自動化程度較高等優(yōu)點，在工程中應(yīng)用廣泛，在發(fā)電廠的潤滑油系統(tǒng)、控制油系統(tǒng)以及變壓器油處理系統(tǒng)中均有使用[6]。其缺點是濾芯的使用壽命比較短，工作中需頻繁更換濾芯，工作不慎時還可能造成人為污染。另外，濾芯式過濾裝置不能有效地濾除油液中的水分、膠狀生成物和尺寸小于濾網(wǎng)孔徑的雜物，所以在工程應(yīng)用中，經(jīng)常把這一技術(shù)與其他凈化方法（如真空脫水等）聯(lián)合使用，以達到最佳處理效果。

1.2 離心過濾式濾油機

離心過濾技術(shù)就是采用離心機對油箱內(nèi)的油液進行凈化處理，利用離心機將含有顆粒等污染物的油液高速旋轉(zhuǎn)，使密度大于油液的雜質(zhì)離心甩出，達到分離凈油的目的。其優(yōu)點是去除游離水及大顆粒雜質(zhì)效果較好、處理能力大，缺點是去除小顆粒效果較差，且不能除去非游離水，在燃機電廠的燃油處理中有廣泛的應(yīng)用[7]，在汽輪機潤滑油系統(tǒng)中也經(jīng)常與機械過濾處理方式聯(lián)合使用[8]。由于離心機高速旋轉(zhuǎn)，設(shè)備噪音大，工作環(huán)境差，體積和重量也較大。

1.3 電處理濾油機

隨著科技的進步，電處理濾油機已經(jīng)研制成功并投放市場。該技術(shù)是利用油中顆粒自身帶電荷或人為加電荷，使帶正負(fù)電荷的顆粒相互吸引后再過濾，或者通過電極吸附帶電顆粒以去除油中顆粒物。電處理濾油機根據(jù)其原理差異可分為電凝聚濾油機和靜電濾油機。

1.3.1 電凝聚濾油機

采用BCA（平衡電荷集聚）技術(shù)，在油流中分2路放置正負(fù)電極，對油中的顆粒物污染物進行加載充電，一路加正電荷，另一路加負(fù)電荷，然后讓被加了正負(fù)電荷的顆粒重新混合，由于正負(fù)電荷相互吸引，顆粒物會凝聚成團，從而使不易過濾的微小顆粒物在尺寸變大后被過濾去除，電凝聚處理的工藝流程見圖1。

圖1 電凝聚處理流程

電凝聚濾油機先進行預(yù)過濾處理，濾芯精度為3～5 μm，再通過充電混流裝置對顆粒物進行凝聚，最后經(jīng)過收集過濾器處理，能除去油系統(tǒng)內(nèi)的油泥和膠質(zhì)物，使汽輪機油或抗燃油長期保持高度清潔，其脫水型凝聚過濾器還具有一定的除水功能。從原理上可以看出，電凝聚濾油機除了充電混流這一環(huán)節(jié)外，其余與機械濾芯式過濾完全一樣，但是由于其帶電顆粒相互吸引凝聚后尺寸變大，因此細(xì)小顆粒也得以去除。電凝聚濾油機的優(yōu)點是過濾精度較高，可以達到0.1 μm；缺點是一次通過的油液凈化效率較低，油液流過裝置的速度不宜太快，否則影響凈化效果。

1.3.2 靜電濾油機

EDC（靜電濾油機）的原理是利用在電極上施加高壓直流電（10 kV），電極間產(chǎn)生高壓電場，帶電粒子被吸引到相反極性的電極上，不帶電的中性污染物則沿著電力線被吸引到就近的電極上。靜電濾油機同時利用電氣遷移、介質(zhì)遷移這2種電氣特性，可以高效地捕集所有的顆粒污染物，由于部分水分子也帶電荷，故同時可去除微量水分。靜電濾油機的工作原理見圖2。

圖2 靜電凈油機工作原理

靜電濾油機的優(yōu)點是：過濾精度非常高，最高可達0.03 μm，可去除油中的膠泥、膠質(zhì)、氧化物、微量水分（500 mg/L以下）等，通過除去油中的氧化物，可以抑制油質(zhì)的劣化。其大容量濾芯使用周期長（可捕集2 kg臟物），并適用于各種油液的凈化。缺點是：一次通過的油液凈化效率較低，油液流過靜電濾油機的速度不宜太快，否則將降低凈化效果。當(dāng)油中存在游離水時，必須利用其它手段先去除游離水，再進行靜電濾油。

靜電濾油機可分為平行板電極式結(jié)構(gòu)和圓柱形金屬網(wǎng)電極式結(jié)構(gòu)，后者的集粒體是由相互絕緣的金屬網(wǎng)電極和纖維介質(zhì)卷成的柱狀結(jié)構(gòu)，是一種改進的靜電過濾器，性能優(yōu)于前者。

2 各種濾油技術(shù)比較

機械濾芯過濾、離心式過濾、電處理過濾3種類型的濾油技術(shù)比較見表1。

機械濾芯式和電處理濾油機正常過濾后油質(zhì)顆粒度均能小于NAS 5級水平，都符合目前汽輪機油或液壓控制油的技術(shù)要求。離心式過濾只能去除大顆粒和游離水分，過濾精度較差。電處理濾油機由于工作原理不同于常規(guī)的機械式過濾，并且濾芯精度很高，能除去油中的油泥、膠質(zhì)和金屬氧化物等極細(xì)雜質(zhì)，處理后油質(zhì)可達NAS 3～4級甚至更高的水平。從處理原理及過濾精度來講，電處理濾油機過濾精度及處理效果明顯優(yōu)于其他2種。

表1 3種類型濾油技術(shù)比較

3種類型的濾油機均可成套為移動式處理裝置，尺寸較小，使用方便。機械濾芯式濾油機系統(tǒng)簡單，所配的濾芯容量較小，濾芯更換相對頻繁；電凝聚濾油機所配濾芯容量較大，更換周期較長；靜電凈油機所配濾芯容量最大，經(jīng)常使用時可以4～5年更換1次。

從對細(xì)顆粒、氧化物、油泥等去除特性而言，電處理過濾的濾油機具有較大的技術(shù)優(yōu)勢。

3 新型靜電濾油機的應(yīng)用實例

某發(fā)電廠從日本進口了1臺型號為EDKTSU型的靜電濾油機，尺寸規(guī)格1 160 mm（長）× 725 mm（寬）×1 110 mm（高），電壓380 V，功率1 kW，流量15 L/min，含4個凈化筒，用于1號機組（1 000 MW）EH（抗燃油）控制油系統(tǒng)。在基建期油循環(huán)過程中就投入運行，表現(xiàn)出良好的過濾性能，與以往機械過濾方式比較，油循環(huán)時間可以縮短一半，油質(zhì)指標(biāo)達到NAS 4級。表2為某次油循環(huán)的油質(zhì)顆粒度檢測數(shù)據(jù)，可以看出：顆粒的去除效果很好，5～15 μm的顆粒度從3級降到0級，15～25 μm的顆粒度從2級降到0級，25～50 μm的顆粒度從4級降到1級。

圖3為該廠1號機組A級檢修后EH油系統(tǒng)投運靜電濾油機情況，從顆粒度的變化曲線可以看出，顆粒度從最高的8級很快下降到6級，最終達到4級水平；油中雜質(zhì)去除效果明顯，對5～15 μm的小顆粒去除效果尤為顯著。

表2 某1 000 MW機組靜電濾油機進、出口油質(zhì)顆粒度

圖3 某1 000 MW機組A級檢修后EH油顆粒度變化曲線

圖4 為該廠2號機組（1 000 MW）運行的EH油顆粒度指標(biāo)，從2016年2月開始投運靜電濾油機，按合格指標(biāo)NAS 6級統(tǒng)計，在靜電濾油機投運前，采用機械濾芯式濾油機，合格率只有78%，顆粒度平均值為6.1級；在采用靜電式濾油機后，合格率提高到100%，顆粒度平均值達3.6級?？梢婌o電濾油機相比傳統(tǒng)的機械濾芯式濾油機，過濾效果有明顯提高。

圖4 2號機組EH油顆粒度（NAS）情況

東南某發(fā)電廠4×600 MW機組，一直采用機械式過濾裝置濾油，在2015年9月采購了1臺移動式靜電濾油機，輪流對4臺機組的EH油進行濾油處理。1—4號機組在靜電濾油機使用前后EH油顆粒度變化情況如表3所示。由表3數(shù)據(jù)可知，在靜電濾油機使用前，1—4號機組EH油顆粒度檢測共有10次超標(biāo)，平均合格率77.95%，在使用靜電濾油機后，總計僅1次超標(biāo)，平均合格率達到98.6%。由此可見，使用靜電濾油機后，顆粒度均值明顯下降，顆粒度合格率顯著提高。

表3 1—4號機組EH油顆粒度情況

上述6臺機組在采用靜電濾油機后，汽輪機控制系統(tǒng)的電磁閥和伺服閥均未發(fā)生卡澀現(xiàn)象。

4 結(jié)語

發(fā)電廠各類油系統(tǒng)所需的濾油機類型，可根據(jù)各類油系統(tǒng)不同的清潔度要求分別進行配置：燃油系統(tǒng)對顆粒度要求不高，配備離心式濾油機已經(jīng)足夠；普通的潤滑油系統(tǒng)對顆粒度要求不是很高，配置機械式濾油機也能滿足要求；液壓控制油系統(tǒng)對顆粒度要求較高，應(yīng)配置過濾精度高的機械式濾油機，或者采用新型電處理濾油機。相比而言，電處理類型的濾油機，過濾效果最好，對小顆粒、氧化物、油泥等雜質(zhì)的去除率高，能有效提高油質(zhì)顆粒度指標(biāo)的合格率，防止液壓控制系統(tǒng)中電磁閥以及伺服閥的卡澀事故，相應(yīng)地提高汽輪機運行的安全可靠性。

[1]GB/T 7596-2008電廠運行中汽輪機油質(zhì)量[S].北京：中國電力出版社，2008.

[2]GB/T 571-2014電廠用磷酸酯抗燃油運行維護導(dǎo)則[S].北京：中國電力出版社，2014.

[3]羅竹杰，吉殿平.火力發(fā)電廠用油技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2006.

[4]顧宏，邵關(guān)興.汽輪機油凈化技術(shù)和凈油裝置[J].華東電力，1997，25（8）∶25-29.

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[6]沈一平，何勇.立式過濾在線凈油裝置在有載調(diào)壓變壓器中的應(yīng)用[J].浙江電力，2008，27（1）∶55-57.

[7]俞洪鋒.燃機發(fā)電廠燃油分離機故障判斷[J].浙江電力，2012，31（1）∶55-57.

[8]陳偉榮，裘明.汽輪機油凈化裝置淺析及選用[J].熱力發(fā)電，2006，35（6）∶32-34.

（本文編輯：徐晗）

參考文獻的作用及要求

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編輯部摘編

Characteristics and Application of a New Electrostatic Oil Purifier

XIE Weiyang，F(xiàn)ENG Xiangdong

（Zhejiang Zheneng Technology Research Institute Co.，Ltd.，Hangzhou 310003，China）

The quality of turbine lube oil and control oil directly affects operation reliability of steam turbine. The degree of particle pollution is an important quality index for oil，and there are several treatment methods to raise the oil quality till now.The paper analyzes and compares the performance characteristics of the mechanical filter，centrifugal filter and electric treatment filter；in addition，it introduces the principle and performance characteristics of the new electrostatic oil purifier.In the final，the application effect of the new electric treatment oil purifier in the power plant is evaluated.

electrostatic oil purifier；oil quality；particle pollution degree

10.19585/j.zjdl.201705011

1007-1881（2017）05-0041-04

TK263.8+6

B

2017-03-30

謝尉揚（1966），男，教授級高級工程師，主要從事電力基建和生產(chǎn)技術(shù)管理工作。