刘 芳

（天津大唐国际盘山发电有限责任公司 天津蓟县）

一、泡沫特性空气释放值超标情况

1.系统概述

随着节能和环保的要求越来越高，高参数、大容量成为电力工业发展的必然趋势。通常来说，发电厂汽轮机调节油压随着机组功率的提高而增加，目前600 MW火电机组汽轮机调节油压可高达14 MPa，为防止高压油泄漏酿成火灾，调速系统控制液已经广泛采用磷酸酯抗燃液压油，简称抗燃油或EH油。如果抗燃油在使用中出现油质劣化现象，就会影响其使用性能，威胁机组的安全运行。因此，加强对大型汽轮机组抗燃油油质的监督维护和管理工作具有重要的意义。

2×600 MW亚临界火电机组抗燃油系统由2台高压油泵（1运1备）、再生泵、冷却泵、油箱、高低压蓄能器、管路及控制模块组成。采用美国阿克苏公司生产的磷酸酯抗燃油，硅藻土滤芯旁路再生装置，系统运行油压维持在14.5±0.5 MPa，油泵滤芯出口差压≤0.55 MPa，运行油温38～55℃。

2.超标情况

自2011年以来，运行抗燃油逐渐出现泡沫特性、空气释放值两项指标超标的情况。各项指标如表1所示。

表1 处理前运行抗燃油各项指标

运行时，抗燃油泡沫特性达到620/542、480/10、429/410 mL/mL，空气释放值19 min，均远大于控制指标。在故障排查期，检修人员对抗燃油系统进行了细致检查，系统无明显缺陷，旁路再生装置处于连续运行状态，多次更换滤芯，并跟踪取样化验，指标无明显改善。油质化验各项指标显示，除泡沫特性和空气释放值外，其他指标均合格，水分、酸值无明显劣化。

二、泡沫特性、空气释放值超标危害及其原因分析

1.泡沫特性、空气释放值超标危害

泡沫特性用于评价磷酸酯抗燃油中形成泡沫的倾向及形成泡沫的稳定性。泡沫特性超标对机组安全运行危害表现在：加速油的氧化与劣化；在高压下气泡破裂将引起调速系统振动，损害原件寿命；气泡进入油泵会造成油泵的汽蚀；如果泡沫过多会造成虚假液位，甚至会发生泡沫从油箱顶部呼吸口溢出的事故，严重威胁机组安全运行。

空气释放值用来表示油中夹杂空气的逸出能力。由于磷酸酯抗燃油系统运行压力较高（＞14 MPa），如果运行油中夹带有较多的空气，会对油系统的安全运行构成较大危害。如，改变油的压缩系数，会导致电液控制信号失准，危及汽轮机组的安全运行；在高压下，油中气泡破裂，造成油系统压力波动，对油系统设备产生影响；高压下，气泡破裂时在破裂区造成的高压及气体中的氧会使油发生氧化劣化。

2.原因分析

鉴于泡沫特性和空气释放值超标对机组安全运行的严重危害性，一旦超标，必须尽快查明原因，采取有效措施解决，保证机组安全稳定运行。一般来说造成抗燃油泡沫特性超标原因主要有：油老化或被污染；添加剂不合适，包括添加剂配比不当，以及添加剂消耗殆尽等。

经过相关专业人员结合实际运行情况，认真研究分析，初步认为，造成抗燃油泡沫特性和空气释放值超标的原因主要有3个方面。

（1）油品老化。大型汽轮机调速系统广泛使用磷酸酯抗燃油作为液压工作介质，运行中的抗燃油由于受温度、空气、杂质、水分及运行工况的影响，难免老化劣化。由于油的老化、水解变质或油被污染，以及运行中可能引入含有钙、镁离子的化合物，钙、镁离子与油劣化产生的酸性产物作用生成的皂化物会严重影响油的空气释放特性和泡沫特性。

（2）添加剂消耗。抗燃油在出厂时都添加了适量的消泡剂，在运行过程中，抗燃油中的消泡剂逐渐消耗损失，达不到较好的抗泡沫效果，导致泡沫特性超标。

（3）旁路再生装置处理效果不理想。自抗燃油泡沫特性和空气释放值持续不合格以来，检修人员多次对旁路再生装置滤芯进行更换，效果并不明显。从检测结果来看，在线旁路再生装置对于滤除抗燃油中可能造成泡沫特性和空气释放值增大的有害酸性产物、胶质、水分及机械杂质的能力下降。

三、措施

根据抗燃油运行与维护导则，泡沫特性超标的主要处理措施有：消除污染源；更换旁路再生装置的再生滤芯或吸附剂；添加消泡剂；考虑换油。

空气释放值超标的主要处理措施有更换旁路再生装置的再生滤芯及吸附剂或换油。由于抗燃油价格昂贵，换油应慎重，只有当油质严重劣化，不能满足生产需要且再生成本较高时才换油。综合考虑实际情况，技术人员主要从2个方面制定了处理措施。

（1）向运行抗燃油中添加消泡剂。在添加前，对运行抗燃油进行添加消泡剂的感受性试验，根据实验结果配制母液，在运行状态下从油箱呼吸口加入。运行一段时间后，母液中的消泡剂有效成分随着油系统循环，均匀分布到抗燃油中，达到控制抗燃油泡沫特性的目的。但要注意的是，向运行抗燃油中加添加剂时，应做相应的评价试验，并对油质进行全分析，添加剂不应对油品的理化性能造成不良影响。

（2）加装外置在线再生脱水装置。添加消泡剂虽然能控制抗燃油泡沫的量，但并不能从根本上解决抗燃油产生泡沫的根源。因为常用的抗泡剂是二甲基硅油，这种抗泡剂并不能预防泡沫的产生，其主要作用是吸附在气泡的表面，使泡沫膜局部表面张力下降，或者是浸入泡沫膜而使泡沫破裂。

经调研，某热工研究院生产的KZTZ-2抗燃油在线再生脱水装置，对于滤除抗燃油中的油品老化劣化所产生的有害酸性产物、胶质、水分及油中的机械杂质等有明显效果，可以间接改善抗燃油泡沫特性和空气释放值。在运行中只要坚持投入，对运行中抗燃油进行再生、脱水、净化，并及时更换各部分滤元，能有效保持油品性能的长期稳定，使油品性能指标充分满足调速系统设备安全运行的要求。KZTZ-2装置系统如图1所示。

经过以上处理措施，抗燃油各项指标明显好转，泡沫特性和空气释放值两项指标均降到合格标准范围内。处理后的抗燃油各项指标如表2所示。

四、结论及建议

通过上述分析，一方面尝试通过添加消泡剂的方法改善运行抗燃油泡沫特性和空气释放特性，取得良好效果，有效改善了运行抗燃油质量，确保了机组安全运行。另一方面验证了KZTZ-2抗燃油在线再生脱水装置对于改善抗燃油泡沫特性、空气释放值等指标的适用性。

图1 KZTZ-2装置系统原理图

为了做好运行抗燃油的运行维护，确保机组安全稳定运行，应从6个方面重点加强管理。

（1）加强对抗燃油油位、油温、主油泵压力、流量、滤网差压、再生装置滤芯差压等的日常检查，定期更换硅藻土滤芯。

（2）提高在线滤油设备的可靠性，必要时接外置滤油机以确保滤油效果。

（3）加强对抗燃油油质的化学监督，确保及时发现异常指标，做好跟踪分析。

（4）回油速度不宜过高，回流管路出口应位于油箱液面以下，避免产生冲击、飞溅和泡沫，影响杂质和空气分离。

表2 处理后运行抗燃油各项指标

（5）控制运行抗燃油中的氯含量，防止伺服阀腐蚀产生金属杂质。

（6）检修时，应彻底清洗油系统的污染物，大修后充油前要用同性质的油进行循环冲洗，按设备制造商提供的标准检查合格后再正式进油。同时应加强检修管理，严禁混用不同牌号，不同厂家的油，不准用带丝的碎布进行清洗作业，以防在检修时对抗燃油系统造成污染。