過去60年來，磷酸酯流體已用于控制數(shù)千臺蒸汽輪機。有了如此多的用戶經(jīng)驗，人們就會認為他們的操作挑戰(zhàn)將得到很好的理解，并且發(fā)電廠將能夠輕松地保持這些流體的質(zhì)量。相反，磷酸酯液往往是大多數(shù)潤滑方案的致命弱點。

【降解模式】

磷酸酯液體的主要降解方式是水解和微柴油化。這些流體還可能由于氧化、熱降解和金屬皂的形成而降解。汽輪機電液控制 (EHC) 系統(tǒng)中磷酸酯流體降解的原因和影響

【水解】

水解是磷酸酯最常見的降解來源。高工作溫度、間歇性蒸汽泄漏和流體的吸濕性提供了有利于水解反應(yīng)的理想環(huán)境。操作溫度下磷酸酯的飽和極限約為水的百萬分之 3,000 至5,000份 (ppm)。在水解過程中，液體產(chǎn)生較強和較弱的酸。較強的酸經(jīng)歷一系列反應(yīng)，形成隨后的磷酸衍生物和烷基酚。

溫度、水和流體是控制水解反應(yīng)的三個主要參數(shù)，其中水的消耗是限制因素。這些反應(yīng)是自催化的，并在100至120攝氏度的較低持續(xù)溫度下引發(fā)。因此，建議保持水含量低于500ppm，酸值低于每克 0.2 毫克氫氧化鉀 (mg KOH/g)。

【微柴油】

微柴油涉及當(dāng)夾帶的氣泡通過高壓泵時對其進行壓縮。破裂后，氣泡會釋放大量熱能，從而導(dǎo)致800至1,000 攝氏度的高溫。這些溫度會將磷酸酯液體分解成其組成分子，并導(dǎo)致液體變黑。在某些情況下，微柴油可能會導(dǎo)致煙灰和不燃燒產(chǎn)物的形成。

煙灰顆粒為碳質(zhì)、黑色且尺寸為亞微米。它們可能會保持懸浮狀態(tài)或在系統(tǒng)內(nèi)部形成沉積物和清漆。這些顆粒有可能堵塞伺服閥，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的可靠性問題。煙灰顆粒的存在也會影響除酸介質(zhì)的性能和流體的電阻率。因此，監(jiān)測液體的顏色至關(guān)重要。

【磷酸酯金屬皂】

EHC 系統(tǒng)用戶經(jīng)常采用傳統(tǒng)的除酸介質(zhì)技術(shù)（例如漂白土）來更快地去除酸。該技術(shù)可浸出各種金屬，如鋁、硅、鈣、鈉和鎂。因此，監(jiān)測流體的元素分析非常重要。浸出的金屬與流體中的酸反應(yīng)形成肥皂。

金屬皂可以是堿性或中性的。它們通常是不溶的，但根據(jù)流體的狀況可能會溶解在流體中。生產(chǎn)時，這些肥皂往往會沉淀并在系統(tǒng)中形成沉積物。它們還會影響流體的電阻率和其他性能特性。

在最初應(yīng)用離子交換技術(shù)時，使用漂白土的系統(tǒng)通常會出現(xiàn)電阻率下降的情況。電阻率降低是由于從系統(tǒng)中去除了金屬。采用離子交換樹脂等現(xiàn)代除酸介質(zhì)技術(shù)，可以消除現(xiàn)有的浸出金屬，并避免流體中金屬的進一步浸出。

【狀態(tài)監(jiān)測】

主動的狀態(tài)監(jiān)測計劃對于成功維護磷酸酯液體至關(guān)重要。針對這些類型液體的傳統(tǒng)油液分析報告無法提供有關(guān)使用中液體健康狀況的重要信息。建議使用更新的或非傳統(tǒng)的測試方法來主動監(jiān)測液體的健康狀況。酸滴定曲線、線性掃描伏安法和膜片比色法(MPC) 是有效的測試方法。

【酸滴定曲線】

酸值測試 (ASTM D974) 通常用于測量使用液體的酸值。在此比色測試中，顏色變化決定終點，這使得深色樣品的測量變得困難。此外，該方法僅測量較強的酸，而不測量羧酸（有機清漆）或較弱的酸（烷基酚）。建議改用 ASTM D664 測試，該測試可測量更廣泛的酸并提供總酸值 (TAN)。除了測量所有類型的酸外，該測試方法不受液體顏色的影響，減少了錯誤的數(shù)量。 D664 設(shè)備也是自動的，與 D974 測試相比，消除了操作員造成的任何偏差。由 D664 測試方法生成的酸滴定曲線如圖 1所示。

（圖 1. 新的、受污染的和使用中的磷酸酯液體的酸滴定曲線）

【線性掃描伏安法】

根據(jù) ASTM D6971， 線性掃描伏安法廣泛用于監(jiān)測透平油的抗氧化劑。對電解池中的流體樣品進行線性掃描，生成伏安圖。同樣，該測試方法可用于監(jiān)測水解和熱降解過程中產(chǎn)生的烷基酚。對于渦輪機油，該方法顯示抗氧化劑的消耗，但對于磷酸酯，它可以揭示流體降解產(chǎn)生的污染物的增加。線性掃描伏安法對烷基酚非常敏感，測量濃度低于 100 ppm。因此，它是檢查磷酸酯流體中水解和縮合反應(yīng)的方法。

【膜片比色法】

發(fā)電行業(yè)通常使用膜片比色法 (MPC) 來測量清漆電位。類似的方法也適用于磷酸酯液體。該方法涉及將 50 毫升樣品與 50 毫升溶劑混合?；旌虾螅黧w混合物穿過纖維素酯貼片。測量色塊表面的顏色會產(chǎn)生“delta E"值。顏色越高，清漆潛力越高。

觀察 MPC 貼片上的顏色可以提供有關(guān)流體的更多信息。例如，黑色斑塊可能表明系統(tǒng)中形成了煙灰。深棕色斑塊可能表明在非常高的溫度下形成的不燃燒產(chǎn)物，而綠色斑塊可能表明銅的浸出。只需使用少量樣品進行測試并用極性溶劑沖洗貼片，即可從 MPC 貼片收集更多信息。然后可以在顯微鏡下識別煙灰或有機清漆的存在。

【測試頻率和限制】

表1顯示了監(jiān)測磷酸酯液體的推薦操作限值。主動管理流體有助于降低長期維護成本并延長機器的使用壽命。其他測試，例如粘度、氯化物、顆粒計數(shù)、空氣釋放和起泡，可以進一步了解流體和系統(tǒng)的健康狀況。

（表1. 推薦的磷酸酯液體狀態(tài)監(jiān)測測試方法及其報廢限值）

【污染控制】

靜電過濾、除酸介質(zhì)和空氣膜干燥等 不同的污染控制技術(shù)通常用于去除磷酸酯液體中的降解化合物或污染物。圖 2 顯示了這些技術(shù)及其目標(biāo)應(yīng)用。

（圖2. 推薦用于去除特定污染物的不同技術(shù)）

【靜電過濾】

采用靜電過濾技術(shù)去除煙灰和不燃燒產(chǎn)物。它的工作原理是電泳和介電泳。電泳是分散粒子在空間均勻電場的影響下相對于流體的運動。介電電泳是非均勻電場對介電粒子施加力的現(xiàn)象?？臻g均勻電場使粒子帶電。帶電粒子聚集，過濾器去除粒子。

【除酸介質(zhì)】

離子交換介質(zhì)技術(shù)是一種處理在用磷酸酯液體以減少酸度的現(xiàn)代方法。與漂白土介質(zhì)等傳統(tǒng)技術(shù)相比，離子交換技術(shù)具有多種優(yōu)點。離子交換處理可去除多種類型的污染物，包括強酸（磷酸衍生物）、弱酸（烷基酚）、有機可溶清漆（羧酸清漆）、金屬皂和一些聚磷酸鹽凝膠。此外，離子交換介質(zhì)可以恢復(fù)流體的電阻率。

不同的介質(zhì)組合顯示出不同的酸去除率和酸飽和率，具體取決于磷酸酯流體的狀況。有些介質(zhì)僅去除較強的酸，而另一些介質(zhì)則主要去除較弱的酸。因此，使用定制的混合介質(zhì)非常重要。酸滴定曲線可以作為通過識別酸的性質(zhì)、吸附和酸飽和度來評估介質(zhì)性能的有用工具。

【空氣膜干燥】

在所有潤滑系統(tǒng)中，保持油不受污染始終是一個挑戰(zhàn)。在 EHC（電液控制）系統(tǒng)中，這一點仍然正確，并且具有最高優(yōu)先級。在這些系統(tǒng)中，間隙通常小于常規(guī)系統(tǒng)。因此，至關(guān)重要的是，在污染物造成堵塞之前將其從潤滑劑中清除，而堵塞最終可能導(dǎo)致意外停機。 雖然傳統(tǒng)的過濾裝置可以有效地用于潤滑系統(tǒng)，但當(dāng)涉及磷酸酯時，過濾的動力學(xué)會發(fā)生一些重建。這些應(yīng)該在資產(chǎn)的整個生命周期內(nèi)持續(xù)存在，但是，如果它們受到污染，那么它們的使用壽命就會縮短。磷酸酯很容易被水污染，因此必須確保這些液體不受任何水污染。

空氣膜干燥器將干燥空氣掃過EHC 儲液罐的頂部空間。干燥空氣通過傳質(zhì)降低流體的水分含量。空氣膜干燥機可以有效地保持田間的低濕度，并且比真空脫水系統(tǒng)更便宜且維護成本更低。

（圖3. 應(yīng)用空氣膜干燥器后水分含量降低）

天津聯(lián)科思創(chuàng)采用創(chuàng)新技術(shù)，通過向儲液器中引入穩(wěn)定的清潔、干燥空氣流來去除磷酸酯中的水分。它利用傳質(zhì)原理。當(dāng)流體的濕度大于空氣（頂部空間）的濕度時，水分子轉(zhuǎn)移到干燥的空氣中，然后流體變得干燥。這會激活儲層呼吸，從而持續(xù)凈化儲層頂部空間并使其脫水，并從流體中去除水分。

LKAB系統(tǒng)用超干燥清潔的空氣覆蓋儲層頂部空間。頂部空間的低壓空氣吹掃可以從流體中提取水分，并防止污染物進入流體。該系統(tǒng)安裝成本低廉，沒有移動部件或電氣連接，并且不需要維護。

【使用空氣膜式干燥器可以帶來多種好處】：

●去除油中溶解的水分

●防止油庫容量中形成冷凝水和鐵銹

●無需更換昂貴的干燥劑式呼吸器

●通過去除水來減少酸的形成

●最大限度地減少顆粒物或水通過水庫入口進入的可能性

【維護磷酸酯液】

您現(xiàn)在應(yīng)該更好地了解用戶在管理磷酸酯液體時面臨的最重要問題，以及為什么標(biāo)準(zhǔn)油分析測試可能并不總能識別某些問題。此信息還應(yīng)提供測試磷酸酯狀況的路線圖以及建議的操作。