李 遜，徐浩俊

（國電浙江北侖第一發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315800）

1 抗燃油含水量檢測中遇到的困難

近年來，隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，大容量、高參數(shù)機組投建日益增多，抗燃油作為液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、給水泵汽輪機、高壓旁路等系統(tǒng)的工作介質(zhì)得到了廣泛應(yīng)用，但因其易吸潮而水解的特性會導(dǎo)致油質(zhì)快速劣化，因此含水量是重要監(jiān)控指標(biāo)之一。DL/T 571-2007《電廠用磷酸酯抗燃油運行與維護導(dǎo)則》中規(guī)定，正常運行狀態(tài)下對抗燃油含水量的檢測周期為1次/月，其測試法為庫侖法（GB/T 7600）。

抗燃油水分測試時常會出現(xiàn)一些異常情況，使測試工作無法順利進行，主要表現(xiàn)在：

（1）滴定池本底電解過程無法結(jié)束，儀器無法達到測試前的穩(wěn)定狀態(tài)。新電解液在經(jīng)過首次抗燃油水分測試并放置4～5天后，重新開機進行電解液本底水分的電解，開始階段電解速率迅速上升至最大值（如CA-06和CA-100水分儀可分別達到 33.8～34.0μg/s 和34.0～34.1μg/s 的最高值），陰極池的鉑網(wǎng)上開始釋放出大量氣泡，然后電解速率緩慢下降，持續(xù)2～3 h后，杯內(nèi)壁上開始掛現(xiàn)水滴狀液體，但無法確認(rèn)是否即為水滴。

（2）陰、陽極電解液液位出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。隨著本底電解過程的進行，陰極液液位漸漸上升，繼而超過陽極液液位，最終會高出約18～23mm，而正常測試過程應(yīng)保持陰極液液位略低于陽極液液位。

（3）陰極液顏色發(fā)生異常變化，同時陰極池有大量的氣體釋放。在電解開始前及剛開始時，用pH1-14的廣范試紙伸入陰極池口，試紙未發(fā)生變色（pH值為7）。隨著本底電解過程的進行，可以觀察到陰極液的顏色由透明逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬罱K呈現(xiàn)為淺藍色或銅綠色。取下陰極池的干燥管，可以嗅到類似胺類（或氨氣）的氣味，用試紙測試陰極池口釋放出的氣體，pH值在8～9，呈堿性。而測試過絕緣油或潤滑油的電解杯在本底電解過程中，陰極池口聞不到這種氣味，同樣作陰極池口釋放氣體的pH值測試時，結(jié)果約為7，呈中性。

（4）電解電流非常大，有顯著的放熱現(xiàn)象。隨著本底電解過程的進行，手摸電解杯壁有明顯的發(fā)熱發(fā)燙。開機后本體電解持續(xù)5～6 h仍無法結(jié)束，電解池本底值根本無法降至0.10μg/s以下，儀器無法進入到穩(wěn)定狀態(tài)，也即無法進行油品的測試。

新更換的陰、陽電解液經(jīng)1次抗燃油含水量測試后（有時僅作了1個油樣的測試，抗燃油的注入總量不超過2～3mL），電解液不會自然分層，無法抽棄廢液。當(dāng)靜置4～5天后再作第二次測試前的本底電解時，上述異?，F(xiàn)象就會重現(xiàn)。單獨更換陰極液或陽極液都不能消除這種現(xiàn)象，只能將陰、陽電解液同時更換。更換新電解液后，觀察到電解液本底電解過程非常快，一般僅需3～4 min就能達到允許測試樣品的穩(wěn)定狀態(tài)，隨后的抗燃油水分測試過程也正常。但這種正常性只是短暫地出現(xiàn)在更換新陰、陽電解液后的首次測定中。

在滴定池密封良好及存放環(huán)境溫、濕度符合要求的情況下，可基本排除外界水分大量侵入電解液而導(dǎo)致本底電解水量極高的可能。根據(jù)庫侖法的電解原理，從陰極池口釋放出的應(yīng)該為無色無味的氫氣，為中性氣體，而測試磷酸酯抗燃油時從陰極池口釋放出的是類似氨或胺類物質(zhì)氣味的堿性氣體。這說明在本底電解過程中進行的電解反應(yīng)已不同于庫侖法的反應(yīng)，生成了大量堿性產(chǎn)物。從表象看，這種電解反應(yīng)過程的特征與電解水的現(xiàn)象比較相似，但實際上儀器所顯示的累計電解的大量“水分”已不是真正意義上的水量。據(jù)初步分析，由于抗燃油是一種合成液體，其與電解液混合后就發(fā)生了某種化學(xué)反應(yīng)，生成了大量新的化學(xué)物質(zhì)。在進行下次本底電解時，新生成的化學(xué)物質(zhì)參與了電解反應(yīng)，其特點就是電解電流居高不下，持續(xù)時間長，電解終點無法達到。在長時間高電解電流的持續(xù)作用下，還極有可能縮短電極壽命。

2 抗燃油水分測試的新方法

2.1 技術(shù)要求

用現(xiàn)行庫侖法測試抗燃油含水量是可行的，但鑒于測試中上述現(xiàn)象的存在，只能通過頻繁更換電解液來完成檢測，由此造成電解液的使用壽命大大縮短，檢測耗材消耗量大增。從經(jīng)濟角度考慮顯然是不現(xiàn)實的，并且還直接導(dǎo)致了儀器日常維護工作量的增大。

由于抗燃油與庫侖法電解液混合后易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成干擾樣品測試的其它產(chǎn)物。因此需要尋找一種完全不同測試過程的新方法，即首先要避免抗燃油與電解液的直接接觸，然后再完成對抗燃油中水分的定量測定。經(jīng)反復(fù)論證后認(rèn)為：帶水分蒸發(fā)器的進樣測試技術(shù)（以下簡稱為蒸發(fā)器進樣測試技術(shù)）的流程比較符合抗燃油含水量測試的技術(shù)要求。該方法通過蒸發(fā)器加熱抗燃油，使其中含有的水分以氣態(tài)形式從油中分離溢出并導(dǎo)入滴定池，然后采用庫侖法進行定量測定。由于整個測試過程中電解液與抗燃油不再直接接觸，其測試的樣品僅僅是水分，所以可徹底解決庫侖法測試抗燃油水分過程中存在的上述問題，測試流程如圖1所示。

圖1 蒸發(fā)器進樣測試技術(shù)的流程簡示

2.2 檢測條件的選擇

由于蒸發(fā)器進樣測試法在電力行業(yè)的抗燃油含水量檢測領(lǐng)域中尚無應(yīng)用先例，在大量借鑒該項測試技術(shù)在其它領(lǐng)域應(yīng)用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)抗燃油水分檢測的技術(shù)要求，進行了長達近1年的相關(guān)摸索性試驗工作，目前已形成了比較可行的測試方法。就試驗采用的874 Oven Sample Processor+831水分儀的流程配置，對其重要測試參數(shù)的確定作如下簡要說明：

（1）抗燃油樣品量。采用稱量或體積計量的方式，為方便起見，可直接采用以體積計量的方式。合適的樣品量應(yīng)以抗燃油的含水量水平作為調(diào)整的依據(jù)，同時兼顧完成1次測試所需時間不宜過長的原則。經(jīng)對比測試，0.5～1.0mL的樣品量能獲得比較滿意的檢測結(jié)果。通常，對低含水量樣品（如新抗燃油、經(jīng)濾油處理后的抗燃油）的檢測可用1.0mL的樣品量。對較高含水量樣品（如運行中的抗燃油、油質(zhì)劣化較嚴(yán)重的抗燃油）的檢測可采用0.5mL的樣品量。

（2）載氣的選擇。在氣泵作為動力的情況下，可直接采用測試環(huán)境中的空氣作為載氣，但需經(jīng)除塵干燥處理。若測試對象的含水量較低，為降低環(huán)境水分對樣品測試結(jié)果的影響，載氣可改為由鋼瓶氣或氣體發(fā)生器供氣，如惰性氣體或氮氣等，目的是盡可能降低整個測試系統(tǒng)的背景水分，這在低含水量油品的測試中尤為重要。在數(shù)字式載氣流量控制模式下，載氣流量可在10～150mL/min間進行調(diào)整。載氣流量過低，會影響進樣效果，并導(dǎo)致完成測試所需的時間延長，加大測試結(jié)果的系統(tǒng)誤差。載氣流量高，雖可有效縮短測試所需時間，但可能會出現(xiàn)載氣夾帶油沫進入滴定池的情況。根據(jù)抗燃油的特性，經(jīng)對20，25，30，35，40mL/min載氣流量下的測試結(jié)果進行分析對比，目前將此參數(shù)調(diào)整為約30mL/min。為了使輸氣過程中水蒸汽因冷凝而損失的可能性降到最低，樣品瓶至滴定池的送氣管道采取了全程加熱恒溫的保溫措施，加熱溫度控制在約50℃。

（3）蒸發(fā)器加熱爐的爐溫。加熱爐的工作溫度范圍為50～250℃，控溫精度為±3℃，具有程序升溫功能，加熱速率為15℃/min，采用底部及四周均勻加熱方式。加熱爐具有降溫冷卻功能，冷卻速度為9℃/min。提高加熱溫度有利于充分驅(qū)盡樣品中的水分及縮短測試時間，但要防止抗燃油因高溫而分解，因為分解產(chǎn)物會對水分測定產(chǎn)生干擾。因此，加熱爐爐溫是影響最終測試結(jié)果準(zhǔn)確度、縮短測試時間、提高批量樣品檢測效率的關(guān)鍵參數(shù)之一。經(jīng)對100，110，120，125，130，135，140，145，150，155，160℃下的不同含水量樣品測試結(jié)果的分析對比后，目前將此參數(shù)調(diào)整為145℃和150℃。

3 結(jié)論

從實際使用情況看，應(yīng)用蒸發(fā)器進樣測試技術(shù)進行抗燃油含水量的檢測是切實可行的，并且取得了顯著的效益，解決了采用庫侖法測試抗燃油水分工作中遇到的技術(shù)難題。此項測試技術(shù)在電力行業(yè)中屬首次應(yīng)用，技術(shù)特點總結(jié)如下：

（1）與電力行業(yè)現(xiàn)行的庫侖法相比，采用新測試技術(shù)后，由于測試過程只是加熱抗燃油，將其中的水分蒸發(fā)后導(dǎo)入滴定池，從技術(shù)上完全隔絕了抗燃油與電解液的直接混合，杜絕了兩者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的可能性，徹底消除了反應(yīng)產(chǎn)物對含水量測試過程的嚴(yán)重干擾，測定過程真正實現(xiàn)了僅對水的電解，測試環(huán)境更加單一，測試條件更加穩(wěn)定，建立了良好的重現(xiàn)性分析條件，為確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確奠定了理論基礎(chǔ)。由于電解液與被測抗燃油無交叉污染，有效地延長了電解液的使用壽命，顯著降低了檢測成本，具有良好的經(jīng)濟效益。

（2）采用新測試技術(shù)的水分儀具有先進的微機及專業(yè)軟件控制操作系統(tǒng)（或功能），儀器的操作、運行控制高度自動化，對測試數(shù)據(jù)及分析結(jié)果的處理更加專業(yè)，尤其是實現(xiàn)了對批量樣品的自動檢測功能，提高了測試工作的效率，滿足了當(dāng)前日益增加的設(shè)備用油檢測需求。

[1]DL/T 571-2007電廠用磷酸酯抗燃油運行與維護導(dǎo)則[S].北京：中國電力出版社，2007.

[2]GB 7600-87運行中變壓器油水分含量測定法（庫侖法）[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1987.