福建福清核电有限公司设备管理处 福建省福清市 350318
摘要：针对核电厂汽轮机调速系统液压油系统油质导致调速系统不稳定的问题，该文对抗燃油老化机理、影响因素做出了相对应的比较，且依据相关标准和规范及现场经验实践，提出三种方案，并对方案效果进行了比较。经过对抗燃油进行处理，抗燃油的油质的到了一定程度的提升，对于调速系统和设备的安全性、可靠性得到显著提高。
关键词：核电；抗燃油；劣化
1前言
在核电厂汽轮机调速系统日常运行中，抗燃油油质参数超标时有发生。一方面，抗燃油具有低挥发性、抗燃性、润滑性、耐磨性等优点；同时其水解安定性、氧化安定性较差。日常维护及处理抗方法上，目前标准配置较为单一，同时也存在一定的局限性。
为优化抗燃油日常维护，尽量避免因日常因抗燃油油质不合格线滤油而增加风险，本文就日常关注参数的相关造成原因以及处理方案进行分析。
2 抗燃油当前劣化状态简介
2.1抗燃油劣化简化机理
抗燃油学名为三苯基磷酸酯液压油，为人工合成类磷酸酯抗燃液压液，是一种强极性物质，对水分敏感，易吸收空气中的水分而水解。本质是水与磷原子发生反应，并且置换可分离基团，可生成包括磷酸二酯、磷酸酯、磷酸和酚类物质，而生成的酸又会催化水解反应的进行，引发恶性循环。其基本化学式为（RO）3P=O，其中：R可能为甲基、异丙基、叔丁基；n=0-2。
抗燃油中含有水分时其水解反应过程如下：
（RO）3P=O+H2O?ROH+（RO）2P=O（OH）
（RO）2P=O（OH）+H2O?ROH+（RO）P=O（OH）2
（RO）P=O（OH）2+H2O?ROH+ P=O（OH）3
通过上述可反映出，三苯基磷酸酯液压油在含水环境中，通过水解反应会生成磷酸（H3PO4），这是导致抗燃油酸值升高以及电阻率降低的机理之一。
2.2抗燃油劣化现状
福清核电1-4号机组GFR汽轮机调节油系统采用美国科聚亚公司生产的ReoLube磷酸酯抗燃油，系统运行油压约12MPa。目前，系统油处理再生装置基础配备为由离子交换树脂过滤器和波纹纤维过滤器组成，具备酸值及颗粒度处理能力。
机组自商运以来，抗燃油在水分、酸值、颗粒度、运动粘度及电阻率等基础检测上未出现明显异常，但2号机组在2018年出现遮断电磁阀2GSE201EL失电时未正常反馈，即发生卸荷阀卡涩现象。同时，2、3号机组抗燃油电阻率发生明显降低，2号机组抗燃油在机组运行期间发生水含量超标，达到1400ppm。
根据DL/T571-2014《电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则》对于运行中磷酸酯抗燃油质量标准描述，抗燃油在日常运行中需监测的参数及我厂化学相关技术规范，对于抗燃油的漆膜倾向指数控制无明确要求，但根据现场实际运行经验，漆膜倾向指数在调节油系统日常监督和维护中有相当重要的参考价值。根据检测结果，我厂1-4号机组汽机调节油系统抗燃油漆膜倾向指数均超过建议值。
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3 原因分析及处理
在上述基本形成机理基础上，结合系统配置及现场数据，得出如下原因分析。
3.1 水含量
再生装置由离子交换树脂过滤器和波纹纤维过滤器组成，离子交换树脂过滤器可降低抗燃油酸值，但离子交换处理过程中会产生水分。波纹纤维过滤器为机械过滤，滤除抗燃油中颗粒物，保证抗燃油颗粒度处在正常可接受范围内。但再生装置未配备除水装置，因此产生的水分会随抗燃油进入抗燃油箱内，导致水含量上升。
再生装置随系统运行而投运，因此除酸过程为不间断过程，但是离子交换树脂滤芯在除水过程中会产生游离水随抗燃油进入油箱内部。此外，大修滤油后的含水量初始值，对于抗燃油在日常运行当中水含量有较大影响。以下数据可以看出含水量初始值越高，在运行的初始阶段，水含量上升趋势越为明显，如系统中无在线除水装置，则极有可能出现含水量超标的情况。
3.2体积电阻率
抗燃油体积电阻率是一个综合性的指标，体积电阻率偏低的根本机理是抗燃油中导电粒子增多，从而使得单位体积油的电阻率下降。影响体积电阻率的因素很多，最直接的因素有水分、酸值、金属离子、以及抗燃油中的极性产物等。
3.3漆膜倾向指数
漆膜倾向指数目前在行业标准内没有相关要求，在核电厂抗燃油维护过程中也未得到足够重视。因此，即便是抗燃油各质量标准均满足，也还是同样存在卸荷阀卡涩的情况发生。
漆膜为基础油及添加剂降解也会产生软性污染物。目前来讲，抗燃油再生装置配置一般为酸性物质、颗粒物处理，有的配备水分处理功能，但油中的软性污染会随着机组运行时间的推移而不断累积，漆膜倾向指数不断上升。
4 抗燃油常见处理方式分析
目前对于抗燃油在线处理设备的处理重点主要也是针对抗燃油水分电阻率以及漆膜倾向指数进行独立的模块化处理，水分处理主要为真空滤油、吸附性滤芯或薄膜脱湿原理，漆膜主要依靠带极性的特种树脂以及电荷颗粒物聚结，同时具有离子交换树脂进行酸性物质处理，使得电阻率上升。
4.1 方案一
配备电荷去污、干式离子交换树脂及薄膜脱湿滤油设备，针对于抗燃油中漆膜以及油含水量、酸性物质进行独立分别处理，对于漆膜成分则采用电荷聚结、过滤，水分采用干燥空气在抗燃油顶部空间吹扫，因水的密度小于抗燃油密度，因此水分扩散至干燥空气中随空气带出油箱，从而降低水含量。
2号机组抗燃油经处理，漆膜倾向指数、电阻率均有较为明显的改善，，漆膜倾向指数由最高69.9降低至41.9，电阻率由最低7.1×109Ω?cm上升至最高1.2×1011Ω?cm，远高于行业标准，抗燃油酸值基本保持稳定，且处于较低水平，较标准值有较大裕量。设备拆除后，经检测，漆膜倾向指数有一定程度的回升、电阻率存在较大幅度的下降。
4.2 方案二
设备配备阴阳树脂材料，极性多孔材料以及变径多级分离玻纤，其原理与方案一不同之处在于除水装置采用吸水性滤芯除水，其除水能力及吸收量有限，设备使用过程中水分基本维持初始状态，在器滤芯达到饱和之后，抗燃油含水量则会缓慢升高。
经过使用验证，电阻率效果优化明显提升，由原来1.3*1010Ω?cm提升至1.3*1011Ω?cm，漆膜倾向指数及其他参数基本维持不变。
4.3 方案三
在此方案中，替换系统内原有阴离子树脂滤芯。采用外置干燥空气干燥方法，干燥空气经油箱对油品干燥后，经呼吸器排出，由于水的比重相对于抗燃油小，因此水分值能维持较低水平。
经过处理抗燃油水分得到明显改善，能维持在200ppm左右，抗燃油水解得到控制。抗燃油漆膜倾向指数同样得到改善。
5 结论
1）漆膜倾向指数并不能完全作为抗燃油内部降解产物定量参考，比色检测方法因抗燃油可能存在碳化而造成误差；
2）抗燃油漆膜倾向指数高于推荐值与抗燃油是否发生沉淀之间并不存在必然联系，可能还与抗燃油酸值、温度存在较大相关性；
3）抗燃油水分含量是影响抗燃油油质的重要因素。
参考文献
[1]DL/T571-2014，电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则.
[2]吕修业，山东工业技术：磷酸酯抗燃油劣化的原因分析及处理.
[3]张贤明，等.环境科学与技术：磷酸酯抗燃油劣化机理及脱水净化技术研究.
论文作者:杨淦,刘竹鹏,罗贤龙,李祥奎,于新娜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年21期
论文发表时间:2020/2/27
标签：燃油论文; 漆膜论文; 电阻率论文; 磷酸酯论文; 水分论文; 酸值论文; 倾向论文; 《建筑学研究前沿》2019年21期论文;