火力发电厂磷酸酯抗燃油异常原因分析及监督管理方法

火力发电厂磷酸酯抗燃油异常原因分析及监督管理方法

火力发电厂磷酸酯抗燃油异常原因分析及监督管理方法

孟丹

国家电投集团揭东能源有限公司，揭阳 522000

摘要：本文深入探讨了火力发电厂中磷酸酯抗燃油出现异常的原因，并提出了相应的监督管理方法。通过对磷酸酯抗燃油的性能特点、设备运行环境以及维护管理等方面的综合分析，阐述了抗燃油异常对火力发电厂设备运行的危害。同时，结合实际案例进行具体分析，为火力发电厂有效管理磷酸酯抗燃油、确保设备安全稳定运行提供了全面而深入的理论指导和实践参考。

关键词：火力发电厂；磷酸酯抗燃油；异常原因分析；监督管理方法

一、引言

火力发电厂作为电力生产的重要基地，其设备的正常运行对于保障电力供应的稳定性和可靠性至关重要。在火力发电厂中，磷酸酯抗燃油被广泛应用于汽轮机调速系统等关键设备，以确保系统的安全稳定运行。然而，由于多种因素的影响，磷酸酯抗燃油可能会出现异常情况，如变质、污染、泄漏等，这不仅会影响设备的性能和寿命，还可能导致设备故障甚至事故的发生。因此，深入分析火力发电厂磷酸酯抗燃油异常的原因，并制定有效的监督管理方法，对于提高火力发电厂的设备管理水平和安全生产具有重要的现实意义。

二、抗燃油结构及成分

基本结构是由三芳基磷酸酯组成，即磷酸与三个芳基通过酯化反应连接而成的化合物。其中磷原子处于中心位置，与三个芳基和一个氧原子相连，这种结构决定了它的一些特殊性质。电厂内使用较多的品牌为德国朗盛和阿克苏工业磷酸酯阻燃剂，为了保证其使用特性，添加剂一般较为复杂，成分如下：

1.抗氧化剂

其作用是防止磷酸酯抗燃油在使用过程中被氧化，减缓油品老化速度。因为抗燃油在运行过程中会不可避免地与空气接触，空气中的氧气会使油发生氧化反应，导致油的颜色加深、酸值增加、电阻率降低等问题，影响抗燃油的性能和使用寿命

2.腐蚀抑制剂

由于磷酸酯抗燃油具有一定的酸性，可能会对设备的金属部件造成腐蚀。腐蚀抑制剂能够在金属表面形成一层保护膜，阻止抗燃油与金属直接接触，从而减缓金属的腐蚀速度，保护设备的安全运行。

3.抗乳化剂

磷酸酯抗燃油在使用过程中可能会接触到水分，容易形成乳化液，影响油品的性能。抗乳化剂能够降低油和水之间的界面张力，使水分更容易从油中分离出来，保持抗燃油的性能稳定。

4.抗泡剂

在抗燃油的运行过程中，由于油泵的搅拌、油液的流动等原因，容易产生泡沫。泡沫会影响油液的正常循环和散热，降低系统的工作效率，甚至可能导致系统故障。抗泡剂能够降低油液的表面张力，抑制泡沫的产生，或者使已经产生的泡沫迅速破裂，保持油液的正常运行。

5.阻燃剂

磷酸酯抗燃油本身具有一定的阻燃性能，但在一些特殊的高温、高压或易燃环境下，可能需要添加额外的阻燃剂来提高其阻燃效果，确保系统的安全运行。

三、油脂主要特性及影响因素

1.抗燃性

这是磷酸酯抗燃油最突出的特性之一。自燃点高，一般大于530°C，在火焰切断火源后会自动熄灭不再继续燃烧，极大地提高了系统的安全性，适用于对防火要求高的场合，如火力发电厂的汽轮机调速系统。影响抗燃油燃点的主要因素为矿物油含量增多，如矿物油混入，汽轮机调速执行机构防锈油脂、装配油脂的混入等，另外油中阻燃剂含量减少也会影响其抗燃性。

2.水解安定性

磷酸酯抗燃油有较强的极性，容易吸潮。在合适条件下（如剧烈搅拌、有酸性物质存在）与水分作用会发生水解，水解程度不同可生成酸性磷酸二酯、酸性磷酸一酯和酚类物质等，水解产生的酸性物质对油的进一步水解有催化作用。

3.抗氧化安定性

磷酸酯的抗氧化安定性是指其抵抗氧化变质的能力，抗燃油出厂时具有良好的抗氧化安定性，不使用连续再生装置一般可运行2.5万小时～3万小时左右。若投入连续再生装置，运行时间会更长。

4.热安定性

抗燃油具有较高的热氧化稳定性即热安定性，但热安定性相对较差，在多数不同类型的热照射下，酯会分解，所以不宜用在受辐射的设备上。

5.润滑性和抗磨性

磷酸酯本身是很好的润滑材料，具有优良的抗磨性能，在摩擦时对金属表面起化学抛光作用，可减少设备部件的磨损，延长设备的使用寿命，可对伺服阀阀芯的锐边起到很好的保护作用。

6.介电性能

介电性能以电阻率为代表，高电阻率可防止由电化学腐蚀引起的伺服阀损坏。运行过程中，油老化、水解以及可导电物质的污染等都会导致电阻率降低。

四、火力发电厂磷酸酯抗燃油异常对设备运行的危害

1.降低设备的使用寿命

磷酸酯抗燃油异常会导致设备的润滑不良、磨损加剧、腐蚀等问题，从而降低设备的使用寿命。例如，抗燃油变质后，可能会导致汽轮机调速系统的零部件磨损加剧，甚至出现卡死现象，严重影响汽轮机的使用寿命。

电阻率是抗燃油的一项非常重要的电化学性能控制指标，如果油在运行中该项指标小于5.0×109Ω·cm，就有可能引起油系统调速部套的电化学腐蚀，尤其是在伺服阀内由于其流速及油流形态的变化，极易发生电化学腐蚀。导致伺服阀的卡涩、内漏及油泵负载电流加大的问题。电阻率越低，电化学腐蚀就越严重。电化学腐蚀对于部件是一种不可修复的损坏。电化学腐蚀的结果是不得不频繁更换被腐蚀破坏的性能无法满足要求的部件，如伺服阀的更换等。

图1电化学腐蚀的伺服阀阀芯

图2 电液转换器第一级放大油口的电化学腐蚀

由于调速系统的特殊性，对于抗燃油的颗粒度要求特别严（NAS 5级）, 如果颗粒度不合格，可能会引起机组伺服系统卡涩或卡死而发生严重的安全事故。

图3 伺服阀堵塞后的滤芯

2.增加设备的维修成本

磷酸酯抗燃油异常会导致设备故障的发生频率增加，从而增加设备的维修成本。例如，电机轴承中的润滑脂如果污染严重，可能会导致轴承损坏，需要更换轴承，这将增加维修成本；液压系统中的液压油如果泄漏严重，可能会导致液压设备无法正常工作，需要更换密封件和液压油，这也将增加维修成本。

 调速系统经常发生问题的主要原因是抗燃油的电阻率下降并引起伺服阀的电化学腐蚀问题。新油的电阻率一般不会有问题，然而当新油运行一段时间后（一般2年后）就会劣化变质，产生酸性化合物和带颜色的醌类化合物，如果采用了硅藻土或氧化铝等吸附再生设备，能控制油的酸值，但除不去油中带颜色的醌类物质（弱极性物质），随着醌类物质的不断积累，油的颜色会越来越深，油的电阻率也就越来越低，低到一定程度就会产生伺服阀的电化学腐蚀，从而影响伺服阀的正常工作，降低了设备的使用寿命。

油中含有极性化合物如酸、水和醌类化合物，以及导电的金属粉末，都会增加油的导电度，降低油的电阻率。所以影响运行油电阻率降低的主要因素有：油质劣化变质、含水量增高和金属粉末的增加。

3.影响设备的安全运行

磷酸酯抗燃油异常可能会导致设备的运行不稳定，甚至引发设备事故，从而影响设备的安全运行。例如，抗燃油泄漏后，如果遇到明火，可能会引发火灾事故；液压油泄漏后，如果压力过高，可能会导致液压设备爆炸，造成严重的人员伤亡和财产损失。

五、火力发电厂磷酸酯抗燃油异常的监督管理方法

1.油质的选型和采购管理

 1）根据设备的实际运行条件和要求，选择合适的磷酸酯抗燃油。在选型过程中，应充分考虑设备的工作温度、负荷、转速、环境等因素，选择具有相应性能特点的油液。例如，对于高温环境下运行的设备，应选择抗氧化性好、粘度指数高的磷酸酯抗燃油；对于潮湿环境下运行的设备，应选择抗水性好、防锈性强的磷酸酯抗燃油。

2）加强油液的采购管理，选择质量可靠、信誉良好的供应商。在采购过程中，应严格按照国家标准和行业规范进行验收，确保油液的质量符合要求。同时，应建立油液的质量追溯体系，以便在出现质量问题时能够及时追溯到供应商。

2.设备运行环境的管理

1）控制设备的工作温度，采取有效的散热措施，如安装冷却器、通风设备等，降低设备的工作温度，减缓磷酸酯抗燃油的氧化变质速度。同时，应定期对设备进行温度监测，确保设备的工作温度在正常范围内。

2）保持设备运行环境的干燥，采取防潮措施，如安装除湿设备、密封设备等，防止磷酸酯抗燃油吸收水分。同时，应定期对设备进行湿度监测，确保设备运行环境的湿度在正常范围内。

3）加强设备运行环境的清洁管理，采取防尘措施，如安装过滤器、密封设备等，防止粉尘和杂质进入设备的润滑系统。同时，应定期对设备进行清洁维护，确保设备运行环境的清洁。

3.设备运行管理的监督

1）优化设备的润滑系统设计，确保油路畅通、油量充足、油压稳定。定期对润滑系统进行检查和维护，及时发现和解决问题。

2）加强设备的维护管理，制定科学合理的维护计划，定期对设备进行检查、清洗、更换油液等维护工作。在维护过程中，应严格按照操作规程进行操作，确保维护质量。

3）加强操作人员的培训和管理，提高操作人员的技术水平和责任心。操作人员应熟悉设备的操作规程和油液的使用要求，严格按照操作规程进行操作，避免因操作不当对油液造成损坏。

4.油质的质量监测和分析

1）建立油质的质量监测制度，定期对磷酸酯抗燃油进行取样分析，监测油液的性能指标，如粘度、酸值、水分、杂质等。及时发现油液的异常情况，采取相应的处理措施。

2）采用先进的油质分析技术，如光谱分析、铁谱分析等，对磷酸酯抗燃油中的磨损颗粒、污染物等进行分析，了解设备的磨损情况和故障原因，为设备的维护和管理提供依据。

六、实际案例分析

案例一：抗燃油污染导致汽轮机调速系统故障：

事件经过：某火力发电厂的一台汽轮机在运行过程中，调速系统出现了不稳定的情况，表现为转速波动较大，无法正常调节。经过检查发现，汽轮机调速系统中的磷酸酯抗燃油受到了污染，油中含有大量的水分和杂质。分析原因，主要是由于抗燃油箱的密封不严，导致空气中的水分和杂质进入了抗燃油中。此外，由于长期没有对抗燃油进行过滤和更换，也使得抗燃油中的污染物逐渐积累，最终导致调速系统故障。

处理方法：首先，对抗燃油箱进行密封处理，防止水分和杂质再次进入。然后，对受污染的抗燃油进行过滤和净化处理，去除其中的水分和杂质。最后，定期对抗燃油进行取样分析，监测其质量变化，及时进行更换或处理。

案例二：抗燃油氧化变质导致汽轮机调速系统性能下降：

事件经过：某火力发电厂的一台汽轮机在运行过程中，调速系统的性能逐渐下降，表现为调节精度降低，响应速度变慢。经过检查发现，汽轮机调速系统中的磷酸酯抗燃油已经氧化变质，油的颜色变黑，粘度增大，酸值升高。分析原因，主要是由于汽轮机的运行温度较高，加上长期没有进行油质检测和更换，导致抗燃油在高温下氧化变质。此外，由于润滑系统的过滤器堵塞，也使得变质的抗燃油无法及时得到过滤和净化，进一步加剧了调速系统的性能下降。

处理方法：首先，停机对汽轮机进行检修，更换调速系统中的抗燃油和过滤器。然后，对润滑系统进行清洗和维护，确保油路畅通。最后，建立抗燃油的质量监测制度，定期对油质进行检测和分析，及时发现和处理问题。

案例三：抗燃油泄漏导致火灾事故：

事件经过：某火力发电厂的一台汽轮机在运行过程中，调速系统发生了抗燃油泄漏事故。泄漏的抗燃油遇到明火后，引发了火灾事故，造成了严重的人员伤亡和财产损失。分析原因，主要是由于调速系统的密封件老化损坏，加上操作人员在日常维护中没有及时发现和更换密封件，导致抗燃油泄漏。此外，由于现场的消防设施不完善，也使得火灾事故无法得到及时有效地控制。

处理方法：首先，对火灾事故进行紧急处理，组织人员进行灭火和救援工作。然后，对汽轮机进行检修，更换调速系统中的密封件和抗燃油。最后，加强现场的消防设施建设，提高火灾事故的应急处理能力。同时，加强对操作人员的培训和管理，提高操作人员的安全意识和责任心，避免类似事故的再次发生。

七、结论

火力发电厂磷酸酯抗燃油异常是一个复杂的问题，涉及到油质自身质量、设备运行环境和设备运行管理等多个方面。磷酸酯抗燃油异常会对设备的运行产生严重的危害，降低设备的使用寿命、增加设备的维修成本、影响设备的安全运行。因此，必须加强对火力发电厂磷酸酯抗燃油异常的原因分析，并采取有效的监督管理方法，确保油质的质量和设备的稳定运行。同时，结合实际案例进行分析，可以更好地理解磷酸酯抗燃油异常的原因和危害，为制定有效的监督管理方法提供参考。

参考文献

《电厂化学设备及系统》

《液压油液的理论与应用》

《DL/T 571-2014 电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则》

《DL/T 155-2021 火力发电厂汽轮机技术监督导则》

《DL/T 2273-2021 联合循环电站燃气轮机技术监督导则》

《DL/T 1717-2017 燃气-蒸汽联合循环发电厂化学监督技术导则》