前言
电厂用油主要包括汽轮机油、变压器油、抗燃油等[1],这些油类的各项理化性能对电厂设备运行的安全性和稳定性密切相关,首先汽轮机油主要用于汽轮机轴和联动机组的滑动轴承、减速齿轮、调速器和液压控制系统的润滑,主要作用是润滑、冷却和调速作用,其使用标准应符合国家标准 GB11120-2011[2],对于电厂运行汽轮机油而言,由于冷油器泄漏、大气中湿气进入油箱或轴封不严等因素容易导致蒸气进入油中使得水分含量超标,油品水分含量超标会加速油质的老化及乳化,同时水分也会与油中添加剂相互作用,促使其分解并对设备造成腐蚀[3]。
变压器油又称为绝缘油,其主要作用包括绝缘、散热、消弧等。变压器油具有比空气高的绝缘强度[4],变压器绕组、绝缘纸等浸在绝缘油中可提高各部分之间的绝缘强度,同时还可以使设备避免潮气侵蚀,是保护变压器安全运行的重要保障。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热粘度降低、密度减小,从而产生膨胀上升,通过绝缘油的上下对流,加速热量通过散热器散出,从而保证变压器稳定运行;另外绝缘油的灭弧作用也是保障变压器稳定运行的重要保障[5]。这3个作用对于变压器的稳定安全运行至关重要,变压器油应符合国家标准GB2536-2011。对于变压器油来说,水分是导致设备绝缘老化的重要因素之一,对绝缘油的上述3个作用均有重要影响,因此应加强绝缘油中水分含量的监督。抗燃油也称EH油,主要成分为人工合成的磷酸酯,水分的渗入会导致抗燃油水解,酸值升高,对系统部造成腐蚀,而酸值的升高也会反过来加速抗燃油的水解,进而影响抗燃油的润滑特性,当抗燃油水分含量超标时,应迅速查明原因,并直接采取有效措施进行矫正[6]。因此,保证油中微水测定分析的准确性,及时发现油质异常,指导现场处理设备的稳定运行,对维护整个发电厂的稳定发电,消除安全隐患具有十分重要的意义。油中水分含量的测定原理和测试过程如下。
1.试剂和仪器
试剂:卡尔费休电解液(河南中分仪器公司)。除盐水,厂内直供由厂内除盐水制备装置制取。样品油(厂内自取,其中汽轮机油取自厂内#1、#4机组汽轮机,取样点为母管取样门处,取样时确保汽轮机油循环泵为运行模式,且运行时间不低于24h;抗燃油取自#2机组液压控制系统,取样点为抗燃油循环管取样点处,取样时确保循环泵为运行模式,且运行时间不低于24h;变压器油取自#2主变,从变压器油取样口处进行取样)。
仪器:库仑型微水仪(SC-216型,购置于山东松悦仪器有限公司),注射器(0.5μL,1mL)。
2.试验设计与过程
首先,启动仪器待平衡稳定后,先进行水标试验,再进行油样测试。油样测试过程:用1mL进样针抽取一定量的油样,迅速通过进样口将油注入电解池进行测试。水标试验过程为:用0.5μL进样针注入0.1μL水分,考察仪器测量结果是否在100.0±5μg范围内,而后连续多次考察仪器水标情况。而后对油样测试结果和水标情况分别进行平行性比对。
3.结果与讨论
(1)汽轮机油分析测试研究
对2021年2月27日#4机汽轮机大机、小机取的汽轮机油进行含水量分析,进样体积为0.5mL,分析温度为室温。测试过程数据记录如表1所示。
结果分析
如表1、表2、表3所述,不仅是油中水含量分析结果或者是水标分析结果,测试结果远远偏离了5%的测试偏差范围,基于此结果判定应该是由于标样的测试数据不准确所导致的结果偏离。另外,还可能有其它的影响微水测定准确性的因素,主要包括以下几个方面:
①人员因素
因变压器油含水量低,汽轮机油、抗燃油含水量高于变压器油,实际测试取样量分别为1.0mL、0.2mL,测试完毕后仪器根据设置好的公式自动计算含水量,人员经过正规培训,能熟练掌握仪器的使用方法,油样吸入注射器后,能及时注入电解池参与反应,进样、推进的速度保持一致。
②仪器因素
A.电解池滴定杯应尽可能密封,空气中的潮气进入后影响结果;
B.各密封面为涂沫式真空脂,涂沫周期长,密封效果差,造成仪器稳定时间长;
C.电极使用一定时间后,受到油样的污染,导致反应慢,数据再现性差;
D.经过多次测试的硅胶垫变得无收缩性,大气水分进入滴定池而产生测量误差;
E.仪器使用完毕后,电解池置于空气中,易吸潮;
F.样品较多,测试频繁时,电解液易失效不灵敏。
③样品取样因素
取样瓶为化验室标准取样瓶,取样后及时分析,水分较大时,测试前混匀。
(4)分析结果准确度提升优化
①定期检查测量杯及管路密封性
密封管路使用的真空脂的有效期大约为10天,为避免接合面粘结,每周转动一次滴定池的各磨口连接处,在不能轻松转动时,小心取下,清洗干净磨口和插口,重新涂上一层真空脂,真空脂不能涂得过多,否则会进入滴定池而造成测量误差。磨口连接的零件有很好的密封性,不易造成粘结而难以拆卸清洗。
②清洗电极,保持电极的清洁
测量电极使用过久被油质污染或真空脂等污染,用丙酮对电极进行擦拭,当铂金丝的污垢仍不能去掉时,用酒精灯火焰烧铂丝球端,将火焰慢慢靠近铂丝球端,避免因急速加热引起电极玻璃部分炸裂。
③电解池配备专用干燥器
A.使用前,轻摇电解池,使电解液浸润整个池壁,目的是将池壁挂的微量水分冲至电解液中,以免测试过程中延长稳定时间,造成测量结果偏大。
B.电解池配备专用干燥器,测试完毕将电解池放至干燥器内,当硅胶由蓝色变为浅蓝色时及时更换硅胶,能有效防止电解池受潮。
稳定性和测试过程的灵敏度、防止电解液失效,可以将电解液放在冰箱冷藏室内进行保存,结合电解液失效指标灵活掌握更换电解液时间。
④优化改进后分析结果
同样以该厂的汽轮机油、抗燃油等分析过程为例,采取措施后的测试过程结果如表4所示。
由表4、表5、表6数据可知,0.1μL水标达到100.0± 5μg以内,测试结果的稳定性大幅度提高。这是由于在水标测试的过程中,受仪器影响的因素较大,导致结果偏差较大,在对仪器进行消缺后,使得测试结果平行性大幅提升。
5.结论
本文的研究通过系统性的数据分析表明,在采取合理必要的维护方式对检测设备和方法进行提升后,可有效提升检测结果的准确性,具体包括:定期检查测量杯及管路密封性,避免空气、水汽进入检测体系中;定期清洗电极,保持电极的清洁;电解池配备专用干燥器,可显著纠正电解时间,也大幅提高油品化验的效率。
综上所述,本研究通过对不同分析影响因素进行考察结果,对探究化学分析影响因素、测试方法改进提升提供了借鉴和指导,对提高电厂各项化学技术监督工作具有重要指导意义。