發電機定子冷卻水系統流量降低處理方法淺析

盧凱超　孟洪漢　孫幸光

【摘 要】核電秦山二期1和2號機組的兩臺汽輪發電機為哈爾濱電機廠有限責任公司制造的QFSN-650-2型汽輪發電機，發電機采用整體全封閉、內部氫氣循環、定子繞組水內冷、定子鐵心及端部結構件氫氣表面冷卻、轉子繞組氣隙取氫氣內冷的冷卻方式。為了導出發電機定子線圈在正常運行時產生的熱量，維持發電機在滿負荷運行時的正常溫升值，設置有發電機定子冷卻水系統，發電機定子冷卻水系統是按照 QFSN-650-2 型發電機最大連續功率 689Mwe設計的，保證發電機所需冷卻水的水質和水量，并滿足壓力和溫度的要求，該文結合秦山核電機組的運行實際情況，分析探討發電機定值冷卻水系統流量降低對發電機的影響及處理方法。

【關鍵詞】GST；定子冷卻水；斷水保護；控制分析

1 定子冷卻水系統的功能

發電機定子冷卻水系統的功能就是要提供合格水質的發電機冷卻水，克服水在空心導線內循環流動的阻力，將線圈的熱量擴散到發電機之外，保持發電機在滿負荷運行時的正常溫升值。當出現供水量不足或斷水故障時，要有可靠的檢測環節和完善的保護措施，延時30秒實現跳機功能，起到對發電機的保護作用。

2 定子冷卻水流量降低的風險及原因

2011年4月份，1號機組108大修機組啟動后1GST定子水流量較低，維持在75t/h左右，7月29日開始出現緩慢降低的趨勢，至10月10日流量下降到約64t/h。

定子水流量的下降存在三大風險：1）發電機線圈冷卻不足，過熱損壞；2）由于發電內定子線圈的堵塞導致GST水壓越來越大導致發電機進水；3）分析得知如果由于堵塞造成的流量降低，發電機斷水保護也不會觸發，發電機斷水保護邏輯如下， 012/013/014spd（60T/h）3取2+007sp（0.124MPa）+008sp（0.06MPa），從邏輯可以看出由于GST水壓差越來越大，007sp和008sp不會觸發低壓定值，當流量低于60t/h時，也不會觸發定子斷水保護，起不到保護發電機的作用。

同時積極同大亞灣交流，分析GST流量減少的原因，可能的原因有：1）線圈表層氧化腐蝕，生成氧化銅；2）運行期間表層銅氧化物的轉化、釋放和沉積，表現為流量下降和溫度上升。

3 定子冷卻水流量降低的處理方法

3.1 控制發電定子冷卻水的氧含量，利用9ASG001DZ對SED水除氧后對1GST001BA補水

1）啟動9ASG001DZ用SED制水。

2）初始向1/2ASG001BA沖洗30min左右（制水出水之后，在向ASG水箱供水同時，可以略微開啟9ASG173VD，專工通過下游735VD沖洗管道，管道沖洗時間較長，兩次均在1h左右，水質和合格后連接補水法蘭）。

3）氧含量合格后切換至向REA制水。

4）在向REA制水的同時，專工通過9ASG735VD，1GST228VN，GST044VN，GST049VN向GST001BA 補水。

5）一般補水至高液位后停止（650mm）

6）若要進行換水操作則將通過GST一個疏水閥放水，同時補水即可。

3.2 發電機水—氣兩相沖洗

水—氣兩相吹掃技術原理就是在發電機線棒充滿無氧水，然后在充入一定壓力（0.3mpa）的氮氣，通過瞬間釋放（時間越短越好）壓力，線棒中的水—氣混合物形成很多小的水錘和氣錘，對線棒進行吹洗，使線棒上的腐蝕產物掉落，然后在發電機線棒兩端出口處收集。

我廠進行水—氣兩相沖洗后，流量上升至約78t/h，定子水入口壓力0.36MPa，吹掃處的腐蝕產物取樣98%為CuO，吹掃后流量上升效果不明顯，仍不能解決流量下降問題，最終判斷是結垢導致。

3.3 化學清洗

大型發電機組經過長期運行后，發電機空芯線棒由于定子內冷水系統運行過程中pH和銅離子等因素的共同作用，會在表面結垢或部分堵塞使通流面積減少從而造成內冷水阻力加大，導致內冷水流量降低、壓差增大、線棒超溫等一系列問題，對此需要進行化學清洗。

化學清洗方法可以在不腐蝕系統基體的前提下清除系統內金屬表面積垢和腐蝕產物，確保內冷水系統暢通，消除發電機的隱患。清洗后對內冷水系統銅表面進行活化預膜處理，以達到銅表面防腐蝕和控制運行中銅離子濃度的目的。

采用化學酸洗必須注意以下幾點：1）酸洗本身會對系統、設備產生影響，在酸洗前，首先必須確定腐蝕產物（停機后取垢樣）的化學成分，依據垢樣的化學成分確定酸洗液的濃度和配比。2）化學清洗后最好不要直接排空水（避免線棒直接與空氣接觸、引起再次腐蝕），系統沖水需采用無氧水。3）化學清洗后的預膜工作非常重要。

化學清洗后，定子水流量從77.9t/h上升至92.3t/h，經過正向和反向酸洗各2次后，流量基本維持在92t/h左右，測量發電機直流電阻合格。酸洗結束后，加入預膜液開始24h鈍化作業，其后進行定子繞組的水壓試驗合格，至此，1號機組定子冷卻水流量降低時間得到完美處理。

4 結束語

1）日常運行期間，應加強對定子冷卻水系統的溶解氧控制與監測，通過技術改造加裝了在線氧表。

2）發電機定子冷卻水箱利用N2覆蓋，降低氧含量。

3）加強檢修期間的設備保養。

【參考文獻】

[1]發電機定子冷卻水系統系統手冊[S].浙江：核電秦山聯營有限公司，2005.

[2]核電廠中級運行[S].2版.浙江：核電秦山聯營有限公司，2008.

[3]發電機定子化學清洗重大檢修工作方案[S].浙江：核電秦山聯營有限公司，2011.

[4]運行規程[S].浙江，核電秦山聯營有限公司，2005.

[責任編輯：田吉捷]