韓國(guó)強(qiáng)，杜寧寧

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發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)異物的產(chǎn)生及防范

韓國(guó)強(qiáng)1，杜寧寧2

（1.華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東 濟(jì)寧 273522；2.華電國(guó)際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250014）

通過對(duì)發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)異物來源進(jìn)行分析，找到異物出現(xiàn)的原因并提出防止定子水系統(tǒng)產(chǎn)生異物的措施。

發(fā)電機(jī)；定子水系統(tǒng)；異物；防范措施

發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)的主要功能是保證冷卻水不間斷地流經(jīng)定子線圈內(nèi)部，從而帶走發(fā)電機(jī)定子線圈產(chǎn)生的熱量，將線圈絕緣材料的溫度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。然而，發(fā)電機(jī)定子水系統(tǒng)因異物導(dǎo)致定子線棒堵塞，進(jìn)而冷卻不良，引起機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行甚至強(qiáng)迫停運(yùn)處理的情況，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。通過分析發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)異物來源，找到異物出現(xiàn)的原因并提出防止定子水系統(tǒng)產(chǎn)生異物的措施。

1 問題的引出

近期，在對(duì)一臺(tái)新投運(yùn)660 MW發(fā)電機(jī)檢查性大檢時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)定子冷卻水進(jìn)水精濾網(wǎng)線棒表面附著較多的淡綠色異物，抽查10余只濾網(wǎng)線棒都存在同樣的問題。對(duì)淡綠色異物進(jìn)行了取樣分析，分析結(jié)果顯示異物溶于氨水，主要成分為堿式碳酸銅（Cu2（OH）2CO3），應(yīng)為線棒腐蝕生成。在對(duì)6 m發(fā)電機(jī)定子進(jìn)水不銹鋼濾網(wǎng)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，濾網(wǎng)上附著較多雜質(zhì)，主要包括墊片顆粒、凝膠固體、焊渣等，多為基建施工遺留雜物。發(fā)電機(jī)定子水系統(tǒng)出現(xiàn)異物，將極大影響發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行，如何防止定子水系統(tǒng)生成異物和防止將異物帶入定子水系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)運(yùn)維人員應(yīng)該關(guān)注的重點(diǎn)。精濾網(wǎng)附著物如圖1所示，6 m發(fā)電機(jī)定子進(jìn)水濾網(wǎng)雜物如圖2所示。

圖1 精濾網(wǎng)附著物

圖2 6 m發(fā)電機(jī)定子進(jìn)水濾網(wǎng)雜物

2 定子冷卻水系統(tǒng)異物來源分析

定子冷卻水系統(tǒng)的異物來源可分為內(nèi)部生成和外部帶入兩種。在發(fā)電廠中，發(fā)電機(jī)定子水系統(tǒng)管理涉及汽機(jī)、化學(xué)、電氣多個(gè)專業(yè)，運(yùn)行、檢修多個(gè)部門，一個(gè)專業(yè)或部門管理出現(xiàn)漏洞，定子水系統(tǒng)出現(xiàn)異物將在所難免。

2.1 內(nèi)部生成的異物

定子冷卻水系統(tǒng)內(nèi)部生成的異物主要由于銅線棒腐蝕產(chǎn)生，是氧氣、二氧化碳和水相互作用的結(jié)果。這一腐蝕過程的化學(xué)反應(yīng)如下：

電化學(xué)腐蝕：

Cu+1/2O2→CuO

2Cu+1/2O2→Cu2O

Cu+Cu2+→2Cu+

二氧化碳的溶解和銅氧化物的反應(yīng)：

CO2+H2O→H++HCO3-

CuO+2H+→Cu2++H2O

Cu2O+2H+→Cu++H2O

亞銅離子的氧化反應(yīng)：

2Cu++1/2O2+H2O→Cu2++2OH-

2Cu++1/2O2→CuO+Cu2+

堿式碳酸銅的生成：

2Cu+O2+H2O+CO2→Cu2（OH）2CO3

銅在不同環(huán)境條件下會(huì)生成不同的腐蝕產(chǎn)物，比如氧化銅（CuO）、氧化亞銅（Cu2O）、堿式碳酸銅（Cu2（OH）2CO3），上述產(chǎn)物的生成、溶解度和析出受定子水中含氧量、pH值、溫度等指標(biāo)綜合影響。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子冷卻水質(zhì)控制不當(dāng)，銅的腐蝕產(chǎn)物析出能力大于溶解度，會(huì)造成銅腐蝕產(chǎn)物沉積，定子線棒出現(xiàn)堵塞、溫度升高的情況，這種情況同時(shí)伴有定子冷卻水銅離子含量異常升高、壓力升高、流量下降現(xiàn)象，定子水精濾網(wǎng)也會(huì)留存銅的腐蝕產(chǎn)物顆粒，表征較為明顯。

2.2 外部帶入的異物

主要是設(shè)備安裝及檢修中防異物措施落實(shí)不到位，施工時(shí)產(chǎn)生的焊渣、碎屑等施工垃圾清理不徹底，修后的定子水系統(tǒng)未進(jìn)行認(rèn)真沖洗檢查，誤將異物帶入定子水系統(tǒng)，異物進(jìn)入定子線棒會(huì)造成系統(tǒng)局部堵塞溫度升高的情況。

3 發(fā)電機(jī)定子線棒堵塞情況的判斷

機(jī)組運(yùn)行期間，注意發(fā)電機(jī)在同負(fù)荷條件下定子線棒層間溫度、出水溫度、溫差的變化趨勢(shì)；定子水系統(tǒng)相同壓力條件下，注意流量的變化趨勢(shì)，定期對(duì)發(fā)電機(jī)定子水系統(tǒng)銅離子含量進(jìn)行檢測(cè)。《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》（國(guó)能安全〔2014〕161號(hào)）規(guī)定，定子線棒層間測(cè)溫元件的溫差達(dá)8 ℃或定子線棒引水管同層出水溫差達(dá)8 ℃應(yīng)報(bào)警；當(dāng)定子線棒溫差達(dá)14 ℃或定子引水管出水溫差達(dá)12 ℃，或任一定子槽內(nèi)層間測(cè)溫元件溫度超過90 ℃或出水溫度超過85 ℃時(shí)，應(yīng)立即降低負(fù)荷。上述發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)如果出現(xiàn)異常變化，應(yīng)當(dāng)及時(shí)分析查明原因。

結(jié)合機(jī)組停運(yùn)、檢修對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)水濾網(wǎng)進(jìn)行檢查，認(rèn)真執(zhí)行發(fā)電機(jī)反沖洗措施并對(duì)反沖洗濾網(wǎng)進(jìn)行檢查，對(duì)濾網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)的異物要查清來源、分析原因并采取針對(duì)性措施。

機(jī)組檢修時(shí)要對(duì)定子線棒通流情況采用熱水流試驗(yàn)、流量測(cè)試等方法進(jìn)行測(cè)試，確保各線棒變化速率及偏差在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，并結(jié)合發(fā)電機(jī)日常運(yùn)行情況，對(duì)發(fā)電機(jī)定子線棒堵塞情況進(jìn)行綜合判斷。

4 防止定子冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生異物的措施

4.1 改變定子水系統(tǒng)多頭管理的現(xiàn)狀

定子水系統(tǒng)一旦出現(xiàn)異物，發(fā)電機(jī)將首受其害，因此發(fā)電機(jī)管理部門應(yīng)主動(dòng)對(duì)定子水系統(tǒng)牽頭管理，將定子水系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)控制納入電氣技術(shù)監(jiān)督范圍，將定子水系統(tǒng)檢修質(zhì)量管理納入電氣專業(yè)質(zhì)檢范疇，超前管理，確保為發(fā)電機(jī)定子線棒提供符合標(biāo)準(zhǔn)的冷卻水。

4.2 嚴(yán)格執(zhí)行定子冷卻水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)

發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間應(yīng)根據(jù)《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》（DL/T 801—2010），將定子冷卻水質(zhì)嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，防止線棒腐蝕異物的產(chǎn)生。業(yè)內(nèi)公認(rèn)的內(nèi)冷水pH值最佳控制范圍是8～9之間，此時(shí)水中含氧量對(duì)線棒腐蝕情況的影響可以忽略，可將定子水含銅量控制在20 μg/L范圍內(nèi)。

發(fā)電機(jī)停運(yùn)期間，如果定子水系統(tǒng)停運(yùn)，線棒內(nèi)存水不易全部清理干凈，空氣進(jìn)入定子線棒為銅腐蝕的發(fā)生提供了條件。為防止此種情況下的線棒腐蝕，應(yīng)縮短空心導(dǎo)線在空氣中的暴露時(shí)間，發(fā)電機(jī)停運(yùn)期間應(yīng)盡可能保持定子水系統(tǒng)正常運(yùn)行，并按運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)控制好定子冷卻水水質(zhì)。如果發(fā)電機(jī)定子水系統(tǒng)停運(yùn)檢修，應(yīng)對(duì)發(fā)電機(jī)定子線棒進(jìn)行沖氮保護(hù)，防止空氣進(jìn)入線棒引起腐蝕。

4.3 防止定子水系統(tǒng)檢修遺留雜物

嚴(yán)格執(zhí)行定子水系統(tǒng)防異物工藝標(biāo)準(zhǔn)。定子水系統(tǒng)管道應(yīng)使用不銹鋼材質(zhì)，管道焊接使用氬弧焊，減少施工焊渣的產(chǎn)生。管道法蘭、閥門墊子應(yīng)使用聚四氟乙烯材質(zhì)，禁止使用石墨纏繞墊、橡膠密封圈等易老化、易碎材質(zhì)墊片。

把好定子水系統(tǒng)防異物質(zhì)檢驗(yàn)關(guān)。定子水系統(tǒng)檢修工作往往由汽機(jī)部門承擔(dān)，發(fā)電機(jī)管理部門應(yīng)該和汽機(jī)專業(yè)充分溝通，主動(dòng)參加定子水系統(tǒng)管道焊接、濾網(wǎng)檢查、系統(tǒng)清理等工作的質(zhì)量驗(yàn)收活動(dòng)。

把好定子水系統(tǒng)管道焊接、法蘭墊子更換、濾網(wǎng)檢查、系統(tǒng)清理等檢修工作質(zhì)量驗(yàn)收關(guān)，防止異物進(jìn)入水系統(tǒng)，做到關(guān)口前移。定子水系統(tǒng)檢修后或未使用過的系統(tǒng)旁路管道投運(yùn)前，應(yīng)關(guān)閉發(fā)電機(jī)定子進(jìn)水門，進(jìn)行外部水系統(tǒng)循環(huán)、沖洗，當(dāng)檢查確認(rèn)外部水系統(tǒng)潔凈無異物后，再將冷卻水通入發(fā)電機(jī)線圈，防止異物進(jìn)入堵塞線棒。

廣東省科技發(fā)展專項(xiàng)資金“公益研究與能力建設(shè)方向”（編號(hào)：2017A070701007）

2095－6835（2018）18－0109－02

TM31

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.109

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕