關(guān)鵬 崔連祥 高健

摘要：電力用油是保證電力企業(yè)設(shè)備運(yùn)行安全、運(yùn)行穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)，而油品的凈化又決定油品的使用壽命。電力用油主要指汽輪機(jī)油，變壓器油以及EH系統(tǒng)的磷酸酯抗燃油這三種。本文首先闡述了電力用油凈化裝置的工作原理，接著分析了電力用油中可能存在的問題，最后對電力用油的對策進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電力用油;油凈化裝置;水分;氣體固體雜質(zhì)

引言

電力用油系統(tǒng)故障造成的損失巨大，如何減少和避免事故的關(guān)鍵是做好質(zhì)量管理，尤其是設(shè)備制造和安裝的質(zhì)量。此外，經(jīng)營管理也不應(yīng)放松。每一個環(huán)節(jié)都要抓緊。忽視任何一個環(huán)節(jié)都可能造成事故，帶來不必要的損失。

1電力用油凈化裝置的工作原理

1.1利用重力作用的沉淀分離原理

當(dāng)含有雜質(zhì)和水分（自由狀態(tài)）的油品靜置時，密度大于油的雜質(zhì)和水滴在重力作用下沉降。為了加快沉淀過程，引入了多層傾斜分離網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這種原始方法要求設(shè)備簡單，運(yùn)行成本低，但分離效果與雜質(zhì)水分密度和粒徑有關(guān)，油的流動也影響分離效果。

1.2利用材料的親油或親水特性聚結(jié)脫水原理

采用機(jī)械驅(qū)動的熔解油，通過特殊過濾材料將油中的水排放到水滴和排氣室中。殘留在油中的水被過濾器吸收，水被進(jìn)一步去除。

1.3利用分子吸附原理

吸收劑具有較高的吸收其他分子的界面容量，從而可以降低界面容量。吸收劑吸收了電力用油的花粉，消除了電力用油的并發(fā)癥。常用吸收劑有硅膠、分子篩（沸石）、801吸收劑等。

2電力用油中可能存在的問題

電力用油主要有汽輪機(jī)油，變壓器油以及EH系統(tǒng)的磷酸酯抗燃油。汽輪機(jī)油往往因汽封泄漏而造成油的含水量超標(biāo)，再有油路系統(tǒng)會將固態(tài)雜質(zhì)帶入油中，油在使用過程中產(chǎn)生膠泥狀物質(zhì)。導(dǎo)致油箱底部積累較多油泥，水和油泥將影響油的正常使用和汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。變壓器油因水、總烴或其他氣體超標(biāo)，使油的絕緣性能降低，影響變壓器的可靠運(yùn)行。EH系統(tǒng)的磷酸酯抗燃油因氣體、水固態(tài)雜質(zhì)和酸值超標(biāo)，影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.1電力用油中存在氣體的問題

電力用油中溶解的氣體在大氣壓力為101.33KPa，20℃時，體積比為6-12%。油中空氣的存在對油產(chǎn)生氧化，在高溫條件下氧化更為嚴(yán)重。游離氣體可直接損壞摩擦間隙層油膜，并加速摩擦元件的磨損。EH抗燃油在靜電伺服系統(tǒng)中可能導(dǎo)致巨大的壓力和溫度波動。當(dāng)油壓下降，溫度上升時，氣體與油分離，形成氣泡，破壞油膜，加速EH系統(tǒng)中泵、伺服閥和油缸的磨損。在EH系統(tǒng)中，油從泵進(jìn)口低壓到泵出口高壓可以認(rèn)為是絕熱過程。油中氣泡急劇壓縮，油溫急劇上升，加速EH抗燃油氧化酸化。EH抗燃油溶解的氣體還會形成氣穴現(xiàn)象，影響設(shè)備的工作精度和壽命。EH抗燃油發(fā)生氧化，其結(jié)果表現(xiàn)為油的顏色加深、酸值增加、電阻率降低、泡沫特性、空氣釋放值變差。

汽輪機(jī)油通過油泵輸至汽輪機(jī)中，油中的氣泡降低油泵的有效容積和油泵的出口壓力，影響油循環(huán)。增加了油的可壓縮性，油壓不穩(wěn)，影響系統(tǒng)調(diào)節(jié)，嚴(yán)重時會導(dǎo)致控制系統(tǒng)失靈。破壞油膜，發(fā)生磨損。與EH抗燃油一樣，形成氣穴現(xiàn)象，產(chǎn)生氣穴噪聲、氣穴腐蝕。油中溶有空氣，高溫下會加速油品的氧化變質(zhì)。

變壓器油中的溶解氣體的主要成分是氧和氮，它們都來源于空氣對油的溶解。正常運(yùn)行中的變壓器內(nèi)部絕緣油和固體絕緣材料由于受到電場、熱、濕度、氧的作用，隨運(yùn)行時間而發(fā)生緩慢老化現(xiàn)象，除產(chǎn)生一些非氣態(tài)的劣化產(chǎn)物外，，還會產(chǎn)生少量的氫、低分子烴類氣體和碳的氧化物等。變壓器油中溶解的可燃性氣體，如產(chǎn)生的氣量大，速度快，大都是設(shè)備存在故障造成的。這些故障氣體是在熱、電和機(jī)械應(yīng)力的作用下絕緣材料發(fā)生裂解而產(chǎn)生的。

2.2電力用油中固體雜質(zhì)的問題

電力用油中固體雜質(zhì)的大小范圍分布很廣，但大于副間隙最小尺寸的固體粒子的危害較大。特別是金屬腐蝕產(chǎn)生的固體雜質(zhì)會進(jìn)一步污染電力用油，嚴(yán)重影響電力用油的性能。

油流將接近間隙尺寸的粒子帶入間隙中。粒子一方面破壞油膜的均一性，損害油膜的強(qiáng)度，因此必須清除接近間隙尺寸的固體粒子。

因此，必須去除機(jī)油中的所有顆粒，以確保摩擦運(yùn)行時間更長，延長波的壽命成本低廉。變壓器油中的固體顆粒可導(dǎo)致高壓場下可形成一端帶有正電。一端帶有負(fù)電的偶極子，正、負(fù)偶極子相吸形成偶極子長鏈，即發(fā)生電場下“搭橋”現(xiàn)象，變壓器油很容易引起擊穿。因此變壓器油需要很高的潔凈度。對于汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（EH）而言，伺服閥是精密的機(jī)、電部件，具有閥芯、閥腔和節(jié)流縫隙，對EH抗燃油的固體雜質(zhì)要求很高。為確保該系統(tǒng)正常運(yùn)行，嚴(yán)禁油中含有的固體粒子數(shù)量超標(biāo)。

汽輪機(jī)油中固體雜質(zhì)，會影響油的乳化性能和分離空氣的性能。堅(jiān)硬的固體顆粒，可引起調(diào)速系統(tǒng)卡澀，機(jī)組的轉(zhuǎn)動部位磨損等潛在故障，威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。

變壓器油中的固體雜質(zhì)，會引起油質(zhì)的絕緣強(qiáng)度、介質(zhì)損耗因素及體積電阻率等電氣性能變壞，威脅設(shè)備的安全運(yùn)行。

2.3電力用油中水分的問題

電力用油質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)電力用油設(shè)備的使用壽命、發(fā)電的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性。造成電力用油質(zhì)量差的主要因素之一是水。水是油品氧化的主要催化劑，汽輪機(jī)潤滑系統(tǒng)水分主要來源有汽封不嚴(yán)，蒸汽泄漏，冷油器冷卻水泄漏，密封失效，油箱頂蓋配置不當(dāng)，空氣冷凝等。汽輪機(jī)油中水分的存在會加速油質(zhì)的老化及產(chǎn)生乳化，同時會與油中添加劑作用，促使其分解，導(dǎo)致設(shè)備銹蝕。水分的存在還會引起潤滑油膜變薄，加速運(yùn)行部件的磨損。

運(yùn)行變壓器油的水分來源為外界滲入，空氣或油接觸材料中殘存的潮氣。變壓器油中水分對絕緣介質(zhì)的電性能和理化性能均有很大的危害性，它使油的擊穿電壓降低和介質(zhì)損耗因素增大，使紙絕緣遭到永久的破壞，加速對金屬部件的腐蝕，促使油質(zhì)老化。

水分不僅使石油基油酸化，同樣使磷酸酯抗燃油的酸值增加，抗燃油的設(shè)計壽命為10年，但實(shí)際上，抗燃油使用0.5-1年后，其酸值就超標(biāo)、顏色變深、粘度增加、品質(zhì)變壞。其原因就是由于油中有水分存在。水分會導(dǎo)致抗燃油水解劣化，酸值升高，造成系統(tǒng)部件腐蝕，也會使汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（EH）的磨損加快。如果水分含量超標(biāo)，應(yīng)查明原因，進(jìn)行處理。

3電力用油的對策

3.1控制措施

1）嚴(yán)格控制油罐在開口處、無鉛處和法蘭處;

2）磁活塞總成放在罐內(nèi)裝物便于運(yùn)輸?shù)牡胤?，以吸收油中的金屬水合物。出現(xiàn)故障時，取出磁鐵，清潔并重新插入所附的污染物。

3）在機(jī)油管路死區(qū)安裝污染源閥，定期開啟閥門排放;

4）在大修期間增加系統(tǒng)油的流通，沖洗機(jī)油管路。

3.2固體雜質(zhì)的處理方法

1） 減少外界的污染。改進(jìn)設(shè)備制造和裝配過程中的質(zhì)量管理，盡量減少設(shè)備的負(fù)荷。設(shè)備安裝調(diào)試后，設(shè)備中的管道應(yīng)徹底磨削，并用必要的油沖洗固體顆粒。增強(qiáng)的設(shè)備運(yùn)行保護(hù)。清潔室內(nèi)和室外場景，防止異物進(jìn)入機(jī)油。作為設(shè)施日常維護(hù)的一部分，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)防措施，保護(hù)灰塵、汗水、纖維等污物免受電力用油污染，并在內(nèi)部加油、補(bǔ)充和清潔機(jī)器。大修調(diào)試完成前，通過大流量洗滌循環(huán)流動，消除廠房管道中顆粒污染物的殘留和殘留。

2） 減少并清除運(yùn)行中的污染。定期進(jìn)行油粒度檢查，如果發(fā)現(xiàn)電力用油中顆粒突然增加，應(yīng)立即進(jìn)行電力用油清理，從電力用油中除去水、氣體、固體雜質(zhì)等。改進(jìn)了機(jī)油濾清器的監(jiān)控和維護(hù)，以防止濾芯因壓力損失過大、大量異物進(jìn)入油液系統(tǒng)和系統(tǒng)故障而損壞。此外，及時確定精度來源以消除風(fēng)險也很重要。當(dāng)水進(jìn)入油中時，及時脫水并去除。為了防止水腐蝕金屬，可以在油中添加防腐劑，通常為0.02-0.03%。為了提高燃料的氧化穩(wěn)定性，可以在油中添加T501抗氧化劑，通常為0.15～0.3%。

3.3水分濾除的方法

無論如何防止水滲入電力用油，這種現(xiàn)象都無法完全避免。為了確保電力用油質(zhì)量不受影響，必須用水加工電力用油。

1） 重力沉降法：一般來說，水比油濃（一個例外）。重力可以沖洗水并與油分離。提高油溫和錐形分離塔有助于提高重力廢物的有效性;但高濃度的電力用油和氧化性產(chǎn)品及添加劑可能阻礙有效分離電力用油水。重力衰減不會完全過濾掉牛奶和溶液水。2） 離心分離法：這種方法是基于廢油中油和水的密度不同，在離心力的作用下，其運(yùn)動速度和距離也不同的原理。廢油放入離心機(jī)中，輕油聚集在轉(zhuǎn)鼓中心;如果水的密度更高，就會被甩到油的外層。這樣就把油和水分開了。3） 凝聚分離法：該方法采用的原理是：大水滴與油的接觸少于小水滴與油的接觸，通過將小水滴融化為大水滴，使水更容易與油分離。在機(jī)油粘度低的情況下，混凝土分離效果較好。但是，此方法不會去除溶解的水。4） 吸附法：游離水和牛奶可以被濾料上吸收量非常大的聚合物吸收。濕度導(dǎo)致聚合物膨脹，從而使水牢固。5） 真空分離法：該方法去除廢水、乳水和溶解水。該原理指出，在油水沸點(diǎn)真空的情況下，油會變熱，表面會急劇增加，水會蒸發(fā)。

4結(jié)束語

電力用油的主要影響因素是空氣、固體顆粒和水分，它們或多或少都存在。因此，在不可避免的情況下，如何減少和避免電力事故的發(fā)生，需要我們做好質(zhì)量管理工作。制造設(shè)備時，一定要特別注意每一個環(huán)節(jié)，嚴(yán)格程序;設(shè)備使用和動力油投入使用前，應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行清洗，并對油進(jìn)行脫水和脫氣。

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（作者單位：呼倫貝爾安泰熱電有限責(zé)任公司匯流河發(fā)電廠）

作者簡歷：關(guān)鵬（1986—），男，助理工程師，一直從事電廠化學(xué)、環(huán)保技術(shù)監(jiān)督工作。