發電機定子冷卻水系統異物的產生及防范

韓國強，杜寧寧

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發電機定子冷卻水系統異物的產生及防范

韓國強1，杜寧寧2

（1.華電國際鄒縣發電廠，山東 濟寧 273522；2.華電國際電力股份有限公司技術服務中心，山東 濟南 250014）

通過對發電機定子冷卻水系統異物來源進行分析，找到異物出現的原因并提出防止定子水系統產生異物的措施。

發電機；定子水系統；異物；防范措施

發電機定子冷卻水系統的主要功能是保證冷卻水不間斷地流經定子線圈內部，從而帶走發電機定子線圈產生的熱量，將線圈絕緣材料的溫度控制在標準范圍內。然而，發電機定子水系統因異物導致定子線棒堵塞，進而冷卻不良，引起機組降負荷運行甚至強迫停運處理的情況，造成了較大的經濟損失。通過分析發電機定子冷卻水系統異物來源，找到異物出現的原因并提出防止定子水系統產生異物的措施。

1 問題的引出

近期，在對一臺新投運660 MW發電機檢查性大檢時發現，發電機定子冷卻水進水精濾網線棒表面附著較多的淡綠色異物，抽查10余只濾網線棒都存在同樣的問題。對淡綠色異物進行了取樣分析，分析結果顯示異物溶于氨水，主要成分為堿式碳酸銅（Cu2（OH）2CO3），應為線棒腐蝕生成。在對6 m發電機定子進水不銹鋼濾網檢查時發現，濾網上附著較多雜質，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。發電機定子水系統出現異物，將極大影響發電機的安全運行，如何防止定子水系統生成異物和防止將異物帶入定子水系統是發電機運維人員應該關注的重點。精濾網附著物如圖1所示，6 m發電機定子進水濾網雜物如圖2所示。

圖1 精濾網附著物

圖2 6 m發電機定子進水濾網雜物

2 定子冷卻水系統異物來源分析

定子冷卻水系統的異物來源可分為內部生成和外部帶入兩種。在發電廠中，發電機定子水系統管理涉及汽機、化學、電氣多個專業，運行、檢修多個部門，一個專業或部門管理出現漏洞，定子水系統出現異物將在所難免。

2.1 內部生成的異物

定子冷卻水系統內部生成的異物主要由于銅線棒腐蝕產生，是氧氣、二氧化碳和水相互作用的結果。這一腐蝕過程的化學反應如下：

電化學腐蝕：

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：

CO2+H2O→H++HCO3-

CuO+2H+→Cu2++H2O

Cu2O+2H+→Cu++H2O

亞銅離子的氧化反應：

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

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

2.2 外部帶入的異物

主要是設備安裝及檢修中防異物措施落實不到位，施工時產生的焊渣、碎屑等施工垃圾清理不徹底，修后的定子水系統未進行認真沖洗檢查，誤將異物帶入定子水系統，異物進入定子線棒會造成系統局部堵塞溫度升高的情況。

3 發電機定子線棒堵塞情況的判斷

機組運行期間，注意發電機在同負荷條件下定子線棒層間溫度、出水溫度、溫差的變化趨勢；定子水系統相同壓力條件下，注意流量的變化趨勢，定期對發電機定子水系統銅離子含量進行檢測。《防止電力生產事故的二十五項重點要求》（國能安全〔2014〕161號）規定，定子線棒層間測溫元件的溫差達8 ℃或定子線棒引水管同層出水溫差達8 ℃應報警；當定子線棒溫差達14 ℃或定子引水管出水溫差達12 ℃，或任一定子槽內層間測溫元件溫度超過90 ℃或出水溫度超過85 ℃時，應立即降低負荷。上述發電機運行參數如果出現異常變化，應當及時分析查明原因。

結合機組停運、檢修對發電機進水濾網進行檢查，認真執行發電機反沖洗措施并對反沖洗濾網進行檢查，對濾網上發現的異物要查清來源、分析原因并采取針對性措施。

機組檢修時要對定子線棒通流情況采用熱水流試驗、流量測試等方法進行測試，確保各線棒變化速率及偏差在標準范圍內，并結合發電機日常運行情況，對發電機定子線棒堵塞情況進行綜合判斷。

4 防止定子冷卻水系統產生異物的措施

4.1 改變定子水系統多頭管理的現狀

定子水系統一旦出現異物，發電機將首受其害，因此發電機管理部門應主動對定子水系統牽頭管理，將定子水系統運行指標控制納入電氣技術監督范圍，將定子水系統檢修質量管理納入電氣專業質檢范疇，超前管理，確保為發電機定子線棒提供符合標準的冷卻水。

4.2 嚴格執行定子冷卻水質控制標準

發電機運行期間應根據《大型發電機內冷卻水質及系統技術要求》（DL/T 801—2010），將定子冷卻水質嚴格控制在標準范圍內，防止線棒腐蝕異物的產生。業內公認的內冷水pH值最佳控制范圍是8～9之間，此時水中含氧量對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。

發電機停運期間，如果定子水系統停運，線棒內存水不易全部清理干凈，空氣進入定子線棒為銅腐蝕的發生提供了條件。為防止此種情況下的線棒腐蝕，應縮短空心導線在空氣中的暴露時間，發電機停運期間應盡可能保持定子水系統正常運行，并按運行標準控制好定子冷卻水水質。如果發電機定子水系統停運檢修，應對發電機定子線棒進行沖氮保護，防止空氣進入線棒引起腐蝕。

4.3 防止定子水系統檢修遺留雜物

嚴格執行定子水系統防異物工藝標準。定子水系統管道應使用不銹鋼材質，管道焊接使用氬弧焊，減少施工焊渣的產生。管道法蘭、閥門墊子應使用聚四氟乙烯材質，禁止使用石墨纏繞墊、橡膠密封圈等易老化、易碎材質墊片。

把好定子水系統防異物質檢驗關。定子水系統檢修工作往往由汽機部門承擔，發電機管理部門應該和汽機專業充分溝通，主動參加定子水系統管道焊接、濾網檢查、系統清理等工作的質量驗收活動。

把好定子水系統管道焊接、法蘭墊子更換、濾網檢查、系統清理等檢修工作質量驗收關，防止異物進入水系統，做到關口前移。定子水系統檢修后或未使用過的系統旁路管道投運前，應關閉發電機定子進水門，進行外部水系統循環、沖洗，當檢查確認外部水系統潔凈無異物后，再將冷卻水通入發電機線圈，防止異物進入堵塞線棒。

廣東省科技發展專項資金“公益研究與能力建設方向”（編號：2017A070701007）

2095－6835（2018）18－0109－02

TM31

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.109

〔編輯：嚴麗琴〕