论350MW双水内冷发电机组转子水路反冲洗的重要性

论350MW双水内冷发电机组转子水路反冲洗的重要性

高翔

（内蒙古京能盛乐热电有限公司内蒙古呼和浩特011518）

摘要：发电机的冷却方式一直是限制发电机容量的主要原因，本文主要对发电机内冷水的水质和发电机的运行关系进行分析，探索控制发电机内冷水水质的措施，同时对发电机转子盘根材质磨损堵塞转子水路问题进行浅析。

关键词：内冷水、反冲洗，水质

0引言

发电机内冷水控制系统主要是用来向发电机的转子、定子绕组提供连续不断的冷却水并对其进行监控和保护。发电机所需冷却水的水质、水量、水压、水温等参数均由本系统来保证。冷却水控制系统采用闭式循环方式，使连续的高纯水流通过转、定子线圈空心导线带走线圈的热量。启机前管道、阀门、集装所有元件和设备要多次冲洗排污，直至水质取样化验合格后方可向发电机转、定子线圈充合格水，以满足发电机定转子绕组冷却的需要。我国100MW～1000MW的大中型发电机组绝大部分采用“水-氢-氢”或“双水内冷”的冷却方式。水冷却是把绕组铜线圈做成空心状，运行时冷却水通过空心铜线圈内部，带出定子与转子绕组产生的热量，从发电机流出来的冷却水回到水箱，再由冷却泵打出流经冷却器冷却换热，然后进入发电机定子、转子绕组线圈内循环使用。由于发电机冷却水是在高压电场及铜导线内发挥作用的，冷却水的各项指标必须以满足发电机的安全运行为前提。因此对冷却水的要求非常严格，除了清洁、透明、无机械杂质外，还必须有足够的绝缘性（即极小的电导率），同时对发电机铜导线无腐蚀作用（即溶解氧与合适的pH值）。长期的水质不合格将引起发电机绝缘短路、结垢、腐蚀、过热等故障发生。所以，发电机内冷水的处理效果直接关系到发电机组的安全、稳定、经济运行。

1发电机内冷水系统的腐蚀机理

发电机内冷水一般采用除盐水补水，除盐水的pH值定子水控制在8-8.9，转子水控制在7-9，因除盐水箱一般通大气，因此除盐水中含有大量的溶解氧和二氧化碳；对于非密闭式内冷水系统来说，即使补充凝结水，也会有大量溶解氧和二氧化碳进入内冷水系统，从而造成内冷水系统pH偏低，使内冷水偏酸性。铜在含有溶解氧的酸性水中会加速腐蚀，在温度较低时，铜的腐蚀产物主要是碱式碳酸铜和少量的氧化亚铜，而在温度较高时，铜的腐蚀产物主要是氧化铜以及少量的氧化亚铜和碱式碳酸铜。在一般情况下，发电机空心铜导线在含氧和二氧化碳的弱酸性水中产生的腐蚀产物，只有少量会附着在腐蚀部位的管壁表面上，大部分都从管壁上脱落排入内冷水系统中，被带入内冷水中的铜的腐蚀产物在定子线圈中会被发电机磁场阻截而沉积下来，有可能导致定子线圈空心铜导线逐渐被铜氧化腐蚀产物所阻塞，造成通流截面减小，从而引起发电机定子线圈温度上升，绝缘烧损，严重影响机组安全运行。

2发电机内冷水的监督标准

发电机内冷水的补充水为凝结水或除盐水，主要监督指标有电导率、pH值、含铜量等。

目前国内关于发电机内冷水质量控制标准《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》（GB/T12415-2016）见下表所示：

3发电机内冷水水质思考

在发电机内冷水指标中，铜含量的大小是反映铜导线腐蚀程度的指标，内冷水的电导率、溶解氧、CO2、pH对铜导线的腐蚀有不同程度的影响，在这几个腐蚀要素中，内冷水的pH和溶解氧是影响铜导线腐蚀的主要因素，而pH对铜在水中的腐蚀影响最大。对双水内冷发电机组还是水-氢-氢冷却发电机组，只要将冷却水的pH值控制合理，就可以有效抑制铜导线的腐蚀。根据Cu-H2O体系电位-pH平衡关系，当溶液的pH处于7.0-9.0时，Cu处于热力学上的稳定区。随着水中溶解氧含量的增大，开始时铜的腐蚀速率增大，但如果继续增大溶解氧的含量，则铜的腐蚀速率则又趋于降低。因此，从理论上讲，通过调节溶液的pH可以控制铜的腐蚀；通过降低溶解氧的含量，也可以达到防腐的目的；在有溶解氧存在的情况下，控制合适的水质条件，在铜表面形成由铜的氧化物组成的保护膜，也可抑制腐蚀的发生。近年来发电机冷却水处理技术主要有离子交换法、缓蚀剂法、碱化处理法、氧量控制法等。在实际使用中，往往是根据现有设备，几种处理方法联合运用。

4发电机内冷水水质控制

对于内冷水的水质控制方法有许多。对于容量小于125MW的小型机组一般采用投加铜缓蚀剂和频繁更换内冷水的方法来满足水质控制要求，而对于大型机组则是采用发电机制造厂提供的小混床旁路处理内冷水的工艺。前者可以减缓铜线棒腐蚀，但有可能因形成铜与缓蚀剂的络合物沉淀导致铜线棒内冷水通道堵塞；后者可以降低内冷水电导率，但不能阻止发电机铜线棒腐蚀。国内已有多台机组因铜线棒腐蚀发生发电机内部线圈漏水甚至烧毁发电机的事故。

4.1反冲洗

利用发电机检修期间，定期开展对发电机定子、转子反冲洗，将沉积在水路滤网中的杂质进行物理去除，是电厂发电机内冷水系统维护保养的主要方式，但是物理因素还需辅助化学方式来考虑，提高发电机内冷水水质才是解决发电机冷却问题的有效途径。

4.2国内出现了一种发电机内冷水系统微碱性循环处理工程，该系统由离子交换器、特种树脂、树脂捕捉器、水冷箱防污染呼吸装置、在线仪表监测系统等部分组成。由于该装置采用的是特种均粒树脂，使用前进行了深度再生和特殊处理，不仅树脂的使用周期延长到1～2a，且可使内冷水的pH值达到7.0～9.0，从根本上减缓和抑制了对铜导线的腐蚀。

5发电机转子盘根对转子水冷却的影响及处理措施

目前双水内冷发电机主要以上电为主，日常运行中发生过因盘根材质问题，导致盘根磨损，发电机转子水在微负压作用下，将磨损后的杂志吸入转子水回路，导致发电机转子水路小圈堵塞，影响对发电机转子线圈的冷却，加速绝缘老化，进而影响发电机的出力和使用寿命。

针对上述问题，利用机组大修的机会，停机中观察发电机转子回水床内小圈的水流量，初步判断“堵塞”水路。“堵塞”小圈查明后，对发电机转子进行打压试验，利用压缩空气瓶，一般压力在0.5MPa，通过在发电机转子对应小圈的大圈处加压，通过压力将堵塞小圈处异物清出。目前，最可靠的办法是采用新型盘根（上电已研究），避免上述问题的发生。

6结束语

本文主要就发电机内冷水运行中水质对机组的腐蚀影响和水质的技术监督，通过内冷水反冲洗和化学水质处理分析如何加强对内冷水水质的控制和分析来保证机组的安全运行，并对发电机转子盘根磨损对转子水路堵塞的影响进行分析，希望给读者以启迪。

参考资料

[1]李智英.300MW机组内冷水处理方式优化.陕西电力,2009.

[2]李培元.火力发电厂水处理及水质控制[M].北京：中国电力出版社.2000.