CN112195039A - 扫气法析除抗燃油中水汽系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了扫气法析除抗燃油中水汽系统包括入口隔离阀，机械过滤器，除湿过滤器，安全节流孔板，可调式流量计，压力表，安全阀和出口隔离阀。所述的入口隔离阀通过管线与机械过滤器连接，机械过滤器通过管线与压空除湿过滤器连接，除湿过滤器通过管线与安全节流孔板连接，安全节流孔板通过管线与可调式流量计连接，可调式流量计通过管线与压空出口隔离阀连接，在可调式流量计与出口隔离阀之间的管线上分别设置有压力表和安全阀。其有益效果在于：通过在抗燃油顶部一角持续向油箱内通流干燥洁净气体，使油箱内上部气空间始终保持微正压、阻抑外界湿空气通过呼吸干燥器等孔隙侵入，通入的干气吸溶油液上面水汽后从开气口排出将油中水汽析除。

Description

扫气法析除抗燃油中水汽系统

技术领域

本发明属于去除水汽装置，具体涉及一种利用扫气法进行析除抗燃油中水汽的系统，本发明可应用于发电厂汽轮机、燃气轮机等的以磷酸酯型抗燃油为介质的电液调节和安保系统的油品净化领域。

背景技术

大容量汽轮机组的电液控制系统(Electro-Hydraulic Control System，简称：EHC)目前多采用磷酸酯型抗燃油为主再热汽门油动机提供动力油和保护油、操控主再热汽门执行机构、调节和控制汽轮机高低压缸进汽量，完成机组启停、升降功率、负荷保持及快甩负荷、事故工况安全停机等过程控制。磷酸酯型抗燃油抗燃性、热氧化稳定和润滑性能优良，却极易吸附水汽并与水发生水解反应，使油品降级。

抗燃油中含水量过高会对油液品质和系统设备造成很大不良影响，具体体现在如下：

(1)磷酸酯抗燃油中水份含量大于300ppm时，其内水解反应开始加速，水解会产生强酸和弱酸，水解反应如不被抑制，油液酸值会不断升高，高酸值又会加速水解反应(自催化反应)，使抗燃油的酸值进一步快速升高，油品加剧劣化。

(2)磷酸酯水解产物与金属离子(如钙、镁、铝离子，来源于系统中除酸的硅藻土、改性氧化铝等材料)结合形成金属皂胶质物，粘附在金属设备表面，极易引起电磁阀阀芯卡涩故障。

(3)酸值过高不仅加速抗燃油的老化而缩短油品的使用寿命，还容易腐蚀电液调速系统中的电磁阀、伺服阀等控制元件，影响调速系统的动作准确性。

目前的电站为控制抗燃油中水含量常在许用范围，有的在油站净化回路上设置了离心甩分、或聚结分离、或真空抽吸、或材料吸附等方式的除水装置(各装置的功效比对见表1)，但因这些装置持续投用耗费较高、容易产生细微颗粒、有的还会加速油品劣化等，大都采取定期或发现水份过高时投用，有的是备置除水装置待发现水份高时临时外接除水，大多电站(国内所有核电)现都没有加装在线水分监测仪表，水份检测一周或一个月一次，检测发现油中水份高或严重超标再做除水净化，属为“污染-冶理-再污染-再冶理”补救方式，未察觉的油中水份上升以及除水净化时段，抗燃油品劣化已有所加剧，通油设备也已经受不良油液影响。

表1常用除水装置功效等对比

国内很多电厂沿海、沿江而建，厂房内环境中的水汽含量普遍较高，抗燃油中的水份含量通常维持在约500ppm，也常因呼吸干燥器失效、冷油器渗漏、更换滤芯时带入等出现含水量超标异常，对某核电厂(2003年-2014年)1号机组的抗燃油水含量检测统计如图1，超过500ppm需要外接除水处理的次数，平均每年超5次。

油中水份升高需派员外接装置除水净化，每次处理需运行、维修、化学、维支等多部门协同作业，耗时3至5天不等，外加更换滤芯和呼吸器等备件消耗，水份超标时段加剧油品劣化又直接影响调速、安保系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种扫气法析除抗燃油中水汽系统，它能够有效的长期将抗燃油的水含量稳定的控制在300ppm以内，从根本上解决由于呼吸干燥器失效导致抗燃油含水量反复超标的问题，在源头上减缓抗燃油的老化速率，同时规避体外滤油工作带来的风险与问题(成本高、加速油品老化、存在跑油风险、高耗能等)，从而提升抗燃油系统及机组运行的可靠性。

本发明的技术方案如下：扫气法析除抗燃油中水汽系统，包括入口隔离阀，机械过滤器，除湿过滤器，安全节流孔板，可调式流量计，压力表，安全阀和出口隔离阀。

所述的入口隔离阀通过管线与机械过滤器连接，机械过滤器通过管线与压空除湿过滤器连接，除湿过滤器通过管线与安全节流孔板连接，安全节流孔板通过管线与可调式流量计连接，可调式流量计通过管线与压空出口隔离阀连接，在可调式流量计与出口隔离阀之间的管线上分别设置有压力表和安全阀。

所述的出口隔离阀通过管线和接头连接控制油箱顶部的一角，控制油箱顶部的另一角连接有呼吸干燥器。

所述的入口隔离阀接入电站仪表压空系统处理后的空气。

所述的入口隔离阀的型号为6A-U12LR-G-SS，口径：3/8＂。

所述的机械过滤器的精度为0.01μm。

所述的除湿过滤器的型号为FTEC500-EH，出口露点-51℃。

所述的安全节流孔板在0.7MPa供气压力下，对应供气流量3～5SCFM。

所述的可调式流量计控制吹气流量在1～2SCFM，接口：3/8＂。

所述的出口隔离阀的型号为6A-U12LR-G-SS，口径：3/8＂。

本发明的有益效果在于：利用水比抗燃油比重轻的特性，通过在抗燃油顶部一角持续向油箱内通流干燥(露点-40℃以下)洁净气体，并从箱体顶部另一角上开气口排出，使油箱内上部气空间始终保持微正压、阻抑外界湿空气通过呼吸干燥器等孔隙侵入，同时持续通入的干气吸溶油液上面水汽后从开气口排出、不断将油箱内油中水汽析除，汽轮机等的调节保安系统所用抗燃油中水含量由此被控制在优良值以内，减缓了油品水解劣化速度、稳定了液压传动性能。

附图说明

图1为某核电站1号机组抗燃油水份含量历史数据；

图2为本发明所提供的扫气法析除抗燃油中水汽系统示意图。

图中：1压空入口隔离阀，2机械过滤器，3压空除湿过滤器，4安全节流孔板，5可调式流量计，6压力表，7安全阀，8压空出口隔离阀，9呼吸干燥器，10控制油箱。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明所利用的基本原理是，由于磷酸酯抗燃油密度比水大，一般为1.11～1.17，油中水汽多溶集在油液上层面，向控制油箱上空区持续输送定流量干燥洁净气体，按水汽浓度平衡特性，干性气体中水蒸汽分压力低于油液上表面空气中水蒸汽分压力，抗燃油中水分子将不断向上空气中扩散，最终达到水汽浓度平衡。在油箱内上空气水汽浓度未达到平衡前，干性气体持续将油液中蒸发的水汽从箱体顶部呼吸器排出，从而达到除水的目的。系统只需持续输送足够干燥的气体，控制油中水含量最终可维持在较低水平。同时，系统在向控制油箱内输送干性气体后，油箱空腔部分呈现微正压状态，从根本上解决由于呼吸干燥器失效和急剧呼吸(油箱内油量大幅波动产生剧烈呼吸，干燥效果差)导致水分入侵油箱的问题，也可以阻止其他污染物(空气中的粉尘、沿海空气中的盐离子)进入油液。

如图2所示，扫气法析除抗燃油中水汽系统包括入口隔离阀1，机械过滤器2，除湿过滤器3，安全节流孔板4，可调式流量计5，压力表6，安全阀7，出口隔离阀8。

其中，入口隔离阀1通过管线与机械过滤器2连接，机械过滤器2通过管线与压空除湿过滤器3连接，除湿过滤器3通过管线与安全节流孔板4连接，安全节流孔板4通过管线与可调式流量计5连接，可调式流量计5通过管线与压空出口隔离阀连接，在可调式流量计5与出口隔离阀8之间的管线上分别设置有压力表6和安全阀7。出口隔离阀8通过管线和接头连接控制油箱10顶部的一角，控制油箱10顶部的另一角连接有呼吸干燥器9。

入口隔离阀1接入电站仪表压空系统处理后的空气。

本发明实施例中上述部件采用的具体型号如下：

入口隔离阀1的型号为6A-U12LR-G-SS，口径：3/8＂。机械过滤器2的精度为0.01μm。除湿过滤器3的型号为FTEC500-EH，出口露点-51℃。安全节流孔板4在0.7MPa供气压力下(对应仪表压空压力)，对应供气流量3～5SCFM。可调式流量计5控制吹气流量在1～2SCFM，接口:3/8＂。压力表6的型号为PGI-63S-MG2.5-LBG1精度:±0.0375MPa范围:0～2.5MPa接口:3/8＂。安全阀7的型号为SS-RL3M4-S4-SET，阀体结构材料:SS压力等级:0.68～15.5bar整定压力:1±0.25bar阀座密封面材料:SS阀瓣密封面材料:SS连接端型式:卡套+1/4inNPT公称直径:1/4"；主体材质：不锈钢。出口隔离阀8的型号为6A-U12LR-G-SS，口径：3/8＂。

本发明所采用的电站仪表压空系统处理后的空气具有很高的洁净度和较低的露点，仪表压空过滤精度达到0.01μm，露点可达到-35～-40℃，其湿度和洁净度完全能满足作为除水系统的气源要求。

将仪表压空作为除水系统气源，并在供气管线上加装安全节流孔板4和安安全阀7，确保控制油箱不会超压，并在供气管线中加装机械过滤器2和除湿过滤器3，除去气源中颗粒杂质、水汽，水凝胶、油雾等，增加系统的冗余设计，确保仪表压空系统异常时，输送气流的清洁度和湿度仍能满足要求，防止污染抗燃油。配置压力表巡检监视油箱压力，配置进出口隔离阀便于供气回路设备故障检修。

通过流量可调式流量计5控制供气流量，干性气体充注整个油箱的上部腔室，形成微正压状态，并通过干燥呼吸器的气流通道(油箱其它部位全部密封，呼吸器设计通风流量为7SCFM)排出油箱外部，利用水汽浓度平衡的原理带出油中的水分。干燥空气不断将水分从抗燃油中析出，最终使空气与抗燃油两相的水汽浓度动态平衡，使抗燃油中水分含量保持较低水平。

本发明在某核电站得1#机组停堆大修期间，抗燃油水含量为656ppm时关停油箱外部滤油机，投用新增设的除水系统，持续向油箱内通流干燥气体，7天后水含量降至398ppm(期间向油箱内补充了100L新抗燃油)，15天后降至200ppm(期间为多雨天气，环境湿度较大)，水含量长期控制在低于100ppm的水平，除水和防水效果非常明显。

通过采用本发明，能够达到如下效果和收益：

能够长期稳定的将抗燃油水分维持在100ppm左右，减缓了水汽含量过高导致的油品老化，通过保障抗燃油品质，提升了机组运行可靠性。

该除水系统中无转动耗能设备，可靠性高且无需过多调节、维护，消除了接滤油机除水带来的巨大人力、物力消耗和跑油风险。

该除水系统可实现主动除水和防水入侵的能力，期间不需人员操作，消除滤油机除水过程引入杂质、加热等引起油品劣化的因素。该除水系统采用非能动式设计，无电仪元器件，系统运行持续可靠，维护成本低，节能环保。

该除水净化系统投运后，抗燃油中水分及颗粒度长期维持在较好的NAS3～4级，长期使用对控制油的酸值、电阻率、漆膜倾向性等重要油品指标均有较大益处，能延长控制油的使用寿命并大大降低运维成本。控制油水份长期保持低含量，可减缓油动机、蓄能器等碳钢部件的腐蚀速率；控制油品质长期保持优良，油中的油泥生成缓慢，有效降低电磁阀卡涩等故障发生率，保障机组安全稳定。

大大减少了呼吸干燥器的失效更换周期，降低了人力投入及备件消耗成本。

本发明适用于所有用抗燃油(其密度高于水)的核电厂、火电厂、燃机电厂的控制油的在线除水净化，为各电力、化工等行业去除抗燃油中水分和保持抗燃油的水含量在较低水平提供一种十分高效、安全可靠的解决方案。

本发明的工作过程如下：

在厂内仪表压空供气集管上引接一路压缩空气(机械滤芯过滤精度达到0.01μm，露点可达到-35～-40℃)向抗燃油箱内送气，该路仪表压空气体先后经入口隔离阀1、精度为0.01um的机械过滤器2、出口露点可达-51℃的除湿过滤器3，确保通入空气干燥、洁净；汽流经过一道安全节流孔板4限流量在3～5SCFM范围，后再通过可调式流量计5控制，将供气流量限定在1～2SCFM区间，在下游管路上安置0～2.5MPa的油箱压力表6和整定压力为1±0.25bar的防油箱超压安全阀7；汽流最后经过与控制油箱顶部相连的出口隔离阀8吹进入控制油箱10。

通过向控制油箱10顶部持续供给干燥、洁净的压空，使干性气体充注整个油箱的上部腔室，形成微正压状态，利用湿气浓度平衡的原理析带出油中水分，后通过干燥呼吸器的气流通道排出油箱外部。

干燥空气不断将水汽从抗燃油中析出，最终使空气与抗燃油两相的水汽浓度动态平衡，使抗燃油中水分含量保持较低水平。

Claims (10)

1.扫气法析除抗燃油中水汽系统，其特征在于：包括入口隔离阀，机械过滤器，除湿过滤器，安全节流孔板，可调式流量计，压力表，安全阀和出口隔离阀。

2.如权利要求1所述的扫气法析除抗燃油中水汽系统，其特征在于：所述的入口隔离阀通过管线与机械过滤器连接，机械过滤器通过管线与压空除湿过滤器连接，除湿过滤器通过管线与安全节流孔板连接，安全节流孔板通过管线与可调式流量计连接，可调式流量计通过管线与压空出口隔离阀连接，在可调式流量计与出口隔离阀之间的管线上分别设置有压力表和安全阀。

3.如权利要求1所述的扫气法析除抗燃油中水汽系统，其特征在于：所述的出口隔离阀通过管线和接头连接控制油箱顶部的一角，控制油箱顶部的另一角连接有呼吸干燥器。

4.如权利要求1所述的扫气法析除抗燃油中水汽系统，其特征在于：所述的入口隔离阀接入电站仪表压空系统处理后的空气。

5.如权利要求1所述的扫气法析除抗燃油中水汽系统，其特征在于：所述的入口隔离阀的型号为6A-U12LR-G-SS，口径：3/8＂。

6.如权利要求1所述的扫气法析除抗燃油中水汽系统，其特征在于：所述的机械过滤器的精度为0.01μm。

7.如权利要求1所述的扫气法析除抗燃油中水汽系统，其特征在于：所述的除湿过滤器的型号为FTEC500-EH，出口露点-51℃。

8.如权利要求1所述的扫气法析除抗燃油中水汽系统，其特征在于：所述的安全节流孔板在0.7MPa供气压力下，对应供气流量3～5SCFM。

9.如权利要求1所述的扫气法析除抗燃油中水汽系统，其特征在于：所述的可调式流量计控制吹气流量在1～2SCFM，接口:3/8＂。

10.如权利要求1所述的扫气法析除抗燃油中水汽系统，其特征在于：所述的出口隔离阀的型号为6A-U12LR-G-SS，口径：3/8＂。

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