350MW火电机组发电机线棒腐蚀问题研究与分析

350MW火电机组发电机线棒腐蚀问题研究与分析

1蔡兆顺，2李晓鹏，3李海明，

（酒钢集团宏晟电热有限责任公司，甘肃，嘉峪关，735100）

摘  要：氢气具有良好的散热性能，所有目前大型火力发电机组配套的发电机，一般采用水氢氢的冷却方式进行冷却。定子冷却用水必须清洁纯净,并保持一定pH。存在发电机绕组铜线棒沉积腐蚀与堵塞问题。本文就发电机绕组铜线棒沉积腐蚀与堵塞问题进行研究分析，对现有系统进行改造，解决该问题。

关键词：发电机，绕组铜线棒，腐蚀

1   前言

某4×350MW火电机组，发电机采用的是哈尔滨电机厂生产的型静止励磁发电机，型号QFSN-350-2，有功功率350MW，最大连续输出功率380MW，定子电流11887A，定子电压20000V，计算效率值达98.9%【1】。其冷却方式采用水氢氢冷却方式，定子内氢压0.35Mpa（g），允许偏差±0.02Mpa，定子冷却水压0.25Mpa，电导率范围0.5～1.5μS/cm，PH值在7.0～8.0之间，铜化合物最大允许含量100mg/L。

表1 定子冷却水水质控制标准

Table .1  Water quality

该厂4台机组于2021年年底起，发电机内冷水铜离子、PH值、电导值有超标现象，同时PH值长期偏低，影响机组安全稳定。该厂通过机组大修，对发电机内绕组铜线棒进行检查清理，未彻底解决该问题，在运行阶段，仅能依靠人为调整方式进行缓解，为控制内冷水PH值，保证发电机绕组铜线棒可靠，提高机组安全性与经济性，必须对内冷水PH值超标、铜离子腐蚀问题进行分析与研究。

2   发电机内冷水存在问题梳理与分析

2.1 发电机内冷水现状分析与存在问题

前文提到，该厂发电机内冷水铜离子、PH值、电导值有超标现象。如PH值长期在较低范围下运行，会产生铜腐蚀，冷却水中的铜离子超标，会发生铜化合物的沉淀，影响传热，严重时会堵塞铜线棒的水流通道，对发电机绕组铜线棒的寿命带来了极大威胁，严重时将造成机组迫停【2】。该厂当时采用人工参与调整方式进行处理，经不完全统计，人为调整次数约3000次/年，水质指标即将超标人为调整次数约为400次/年，人力投入较大，且超标问题不受控。

2.2目前国内采用技术方案

该厂技术人员经过技术交流，了解到为了减缓绕组铜线棒的腐蚀、堵塞问题，国内外研究、试验、应用了很多方法对发电机定冷水水质进行调节，例如添加铜缓蚀剂的方法、添加碱化剂的方法、小混床的处理方法、或者最简单但浪费的频繁换水法等。上述方案均不全面，存在一定的漏洞与反面效果。水质调节的效果不理想，方法操作困难，或者运行维护的工作量大【3】。常规加碱化剂或小混床处理办法水质很难达标，且离子交换树脂失效很快，运行成本较高。且该厂目前就采用类似方式进行调整，取得一定的缓解效果，但弊端明显。

3   发电机内冷水水质控制方案与实施

3.1改造方案制定

该厂技术人员经讨论研究与技术交流，结合现场实际条件，决定改变管道系统，改造其补水、排水系统，达到水质易调节、兼顾电导率与pH值的目的，从而解决对铜绕组的腐蚀性与堵塞的问题。原补充水源（除盐水和凝结水），加氨后按比例自动调节，补充安装一台简易回收水箱，系统排水至回收水箱，通过回收水箱引入凝汽器，且原补水系统保留。具体如下

1）从除盐水和凝杂水各引一路水源。

2）自凝杂水引的水源增加减压阀，使阀后压力保持与除盐水一致。

3）除盐水一路通过手动控制，使其长期处于固定状态。凝杂水加氨后的一路采用电动调节阀控制，使补水达到要求的pH值。

4）两路水混合后的水，通过在线监测方式检测电导率，利用反馈信号控制补水的电导率在1.0～2.0µS/cm的范围（对应的pH值范围约为8.4～8.7），即通过电导率值对加氨后的电动调节阀的开度进行PLC控制，达到自动调节的目的。

5）补水母管加装电动球阀，当补水水质不合格（例如电导率大于2.0µS/cm ）时，补水自动关闭。

6）排水设置为高位溢流的方式，通过管道溢流至回收水箱，然后通过水箱接入凝汽器。

图一：改造系统

3.2系统改造后流程说明

1）管道系统改造完成后，首先进行水冲洗及水压试验。水压试验时，输入试验压力为主系统工作压力的2.0倍，稳压8小时，各接口和焊口应无渗水、漏水。

2）试验完成后，进行投入运行前的检查。各电源已安全投入；凝结水精处理正常投运、加氨正常；水箱顶部排空气门打开、与大气相通，无憋压、负压；真空泵正常运行，凝汽器正常建立负压；凝结水精处理出口电导率＜0.2μS/cm，保证加氨前补水电导率＜0.5μS/cm。

3）并入发电机内冷水系统前逻辑。使用PID控制功能，通过控制调节凝结水加氨后电动调节阀的开度调节凝结水加氨后取水量，保证补水电导率始终在设定区间内。使用定时器控制功能，通过控制保护电动阀的开关动作，使补水电导率始终在合格范围内。

4）正式并入发电机内冷水系统，实现向内冷水箱补水功能，并通过控制阀门开关，保持溢流回收平衡，观察PID控制自动运行情况，记录内冷水箱液位、电动调节门开度、补水电导率值、PH。

4  实施效果与结束语

该厂在上述改造方案实施完成后，经不完全统计，只产生仪表维护费用约2000元/年，内冷水人为干预调整仅仅20次/年，大部分为仪器自动调整过程中的瞬时指标压线，运行人员人为简单干预调整后恢复正常。内冷水电导＜1.5us/cm,PH值控制在7.0—9.0，PH合格率达100%，铜离子含量≤10ug/l，水质合格。杜绝了因水质问题导致发电机绕组铜线棒的腐蚀风险，同时降低了机组迫停风险，减少了人工参与调整频次，对于存在相同问题的发电机组有参考作用。 

参考文献

QFSN-350-2型汽轮发电机说明书，哈尔滨电机厂有限责任公司；

DL/T 1039-2007《发电机内冷水处理导则》[S].苏尧，叶春松，李少杰；《电力标准化与技术经济》；2008-06-20；

新疆农六师煤电有限公司.一种自动控制定冷水补水配比装置[P].中国.CN202021685487.9.2020-08-13；

作者简介：蔡兆顺（1983-），男，甘肃省嘉峪关市人，中级工程师，本科，酒钢集团宏晟电热公司，现从事350MW火力发电机组管理工作

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