馬巖昕

(黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

1 定子冷卻水系統(tǒng)的組成及作用

(1)發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)主要包括定子冷卻水箱(1個)、100%容量的定子冷卻水泵(2臺)、100%容量的水-水冷卻器(2臺)、離子交換器(1臺)、壓力調節(jié)閥、溫度調節(jié)閥和水過濾器等設備和部件以及連接各設備、部件的閥門和管道等。

(2)定子冷卻水系統(tǒng)的主要作用。

1)采用冷卻水通過定子繞組空心導管的方法從定子繞組吸取熱量。

2)采用水冷卻器帶走冷卻水的方法將定子繞組損耗產生的熱量帶出發(fā)電機。

3)系統(tǒng)中設有過濾器以除去水中的雜質。

4)系統(tǒng)中設有補水離子交換器，以提高補水的質量。

5)利用監(jiān)測儀表儀器等設備對冷卻水的電導率、流量、壓力及溫度等進行連續(xù)的監(jiān)控。

6)具有定子繞組反沖洗功能，提高定子繞組沖洗效果。

2 定子冷卻水電導率增大的危害

某電廠300 MW機組發(fā)電機型號為QFSN-300-2-20，定子繞組采用水內冷方式。從2007年1月開始，#2機組的發(fā)電機定子冷卻水電導率異常升高，最高達到11 μS/cm，嚴重影響發(fā)電機的安全運行。

(1)定子冷卻水電導率升高，說明水中雜質比較多，引起較大的泄漏電流，加速引出水管老化，過大的泄漏電流會導致發(fā)電機相間發(fā)生故障。

(2)定子冷卻水系統(tǒng)為一獨立而封閉的自循環(huán)系統(tǒng)。冷卻水循環(huán)運行一段時間后，由于與金屬部件及空氣接觸，水質會逐漸下降。若不進行及時處理，其中的雜質會不斷沉積造成循環(huán)管路堵塞，阻礙冷卻水的循環(huán)，影響散熱。水質劣化引起電導率增大會影響發(fā)電機相關部件的絕緣效果，主要是影響發(fā)電機定子絕緣，可能會引起較大的泄漏電流，從而使絕緣引水管老化，導致發(fā)電機相間閃絡，甚至破壞發(fā)電設備，造成不可想象的后果。

3 定子冷卻水電導率增大的原因分析

(1)定子冷卻水離子交換器樹脂失效。

(2)定子冷卻水冷卻器泄漏。

(3)定子冷卻水箱密封不好，空氣中的CO2溶于定子冷卻水中，會導致pH值偏低，從而使電導率增大?？諝庵械难鯕馊苡诙ㄗ永鋮s水中，與發(fā)電機銅導線發(fā)生化學反應，引起冷卻水中銅離子含量增加，使定子冷卻水的電導率增大。

(4)定子冷卻水pH值過高，會造成管道和定子線棒空心銅導線的腐蝕(堿性腐蝕)。銅離子有一個穩(wěn)定區(qū)域(pH值為7～10)，超過這個區(qū)域也會造成定子冷卻水銅離子超標，導致電導率上升。

(5)定子冷卻水計量加藥泵工作失常。

4 定子冷卻水電導率增大的原因排查及改進措施

(1)定子冷卻水離子交換器樹脂失效。檢查進入離子交換器的水電導率在9 μS/cm時，離子交換器的出水電導率為0.15 μS/cm，離子交換器壓力損失為85 kPa，說明交換樹脂沒有失效，但仍然對離子交換器樹脂進行了更換，使離子交換器的出水電導率降為0.05 μS/cm。

(2)定子冷卻水冷卻器泄漏。分別對定子冷卻水冷卻器進行查漏，確認定子冷卻水冷卻器沒有漏泄。

(3)定子冷卻水箱存在不密封的現象(如內冷水箱的溢流管)。空氣中的CO2溶于定子冷卻水中造成pH值降低，從而使電導率增大?？諝庵械难鯕馊苡诙ㄗ永鋮s水中，與發(fā)電機銅導線發(fā)生化學反應，引起冷卻水中銅離子含量增加，使定子冷卻水的電導率增大。在檢查中發(fā)現定子冷卻水箱上部沒有設置密封。將定子冷卻水箱上部設置充氮密封，水箱上部空間保持微正壓，保持氮氣壓力不超過100 kPa，使定子冷卻水箱內的水與空氣隔絕。將#2機組定子冷卻水箱溢流管改為U狀形成水封并進行密封。

(4)在檢查中發(fā)現定子冷卻水pH值達到12，將加藥泵進行調節(jié)，使定子冷卻水pH值保持在9左右。

上述措施雖然可使定子冷卻水的電導率合格，但需要較長時間。一旦定子冷卻水電導率不合格，為保證定子冷卻水電導率盡快合格，一般要對定子冷卻水箱連續(xù)進行補排水，除鹽水浪費極大，經濟性差，雖然排水可回收到凝汽器，但腐蝕下的銅增加了給水的雜質。如將除鹽水改為補凝結水，雖然可以提高pH值，但凝結水電導率不穩(wěn)定(常因凝汽器泄露而突然升高)，系統(tǒng)安全性差。

(5)為了徹底解決定子冷卻水系統(tǒng)存在的問題，2007年3月，對#2機組發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)進行了改造，增加了1臺超凈化離子交換器。超凈化離子交換器規(guī)格為? 700 mm×2 000 mm，材質為不銹鋼。超凈化離子交換器內采用特制的高性能樹脂，采用特殊的預處理工藝措施后，大幅度降低了樹脂中低聚物的含量，提高了樹脂的再生度，能保證出水各項指標合格，樹脂不需再生，免維護，可消除小混床再生失敗后污染水質的隱患，安全、可靠性高。在交換器的出入口各安裝1臺樹脂捕捉器，確保在各種工況下均不漏樹脂。其次，定子冷卻水系統(tǒng)水質極易遭受外界灰塵及CO2等雜質污染，加裝的防塵、防污染呼吸裝置可提高水質，確保水的pH值不因受到CO2的污染而下降。安裝電導率和pH值在線測試儀表，可隨時直接讀出系統(tǒng)冷卻水和超凈化離子交換器出水的電導率和pH值，方便連續(xù)檢測。

5 改造后的效果

#2機組發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)項目于2007年4月完成改造，經過7 d的調試，試運后1個月定子冷卻水系統(tǒng)水質與前期發(fā)生了較大變化，具體見表1。

表1 改造前、后電導率、pH值、銅離子質量濃度對比

6 經濟性比較

(1)#2機組發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)增加了1臺超凈化離子交換器，大約需35萬元。改造前運行方式為連續(xù)換水，換水量為5t/h。每天按換水12h、除鹽水成本5.00元/t計算，則每年浪費10多萬元。

(2)定子冷卻水連續(xù)換水還帶來一些問題。

1)凝結器輸送泵必須運轉，廠用電率高。

2)由于凝結器輸送泵運轉，補入凝汽器的除鹽水瞬間流量太大，又帶來凝結水溶解氧不合格的問題。

3)改造后上述問題得以解決，最主要是解決了發(fā)電機的安全運行問題。而該系統(tǒng)實際運行近3年，由于運行時間較長，為防止影響水質，對樹脂進行了更換，一次花費2.7萬左右，維修費用較低，維護工作量較小。

7 結論

據進一步了解，國內多家供熱機組在試運行階段或投入商業(yè)運行后，由于定子冷卻水水質不良引起的事故逐步增加。通過改造定子冷卻水系統(tǒng)，使定子冷卻水各項水質指標均達到要求，腐蝕情況得到明顯遏制并在節(jié)水方面取得較好經濟效益，可為國內同類型機組內冷水的處理提供借鑒。

［1］華中電網有限公司培訓中心.300 MW火電機組集控運行［M］.北京:中國電力出版社，2005.