某核電廠定子繞組防腐技術分析與設計優化

馬強志

摘 要：某核電廠對機組定子冷卻水系統進行了設計優化，利用系統設計功能實現降低定子冷卻水溶解氧的目的，以滿足定子冷卻水水質要求;通過增設在線溶解氧表對定子冷卻水的溶解氧進行實時監控，優化了系統的監控方式;通過增設一路低溶解氧含量的凝結水補水方案，保障了機組運行期間補水水質，使機組的可靠性大大提高。

關鍵詞：定子冷卻水;溶解氧;溶氧表;發電機

引言

某核電廠常規島采用哈電股份的百萬千瓦級汽輪發電機組。該方案要求定子冷卻水[1]的水質為低電導率，以避免放電;銅材基本無腐蝕，以防止空芯銅導線內部結垢、堵塞。其它適用該類型發電機組的核電廠的除鹽水分配系統根據用戶需求，可以制備溶解氧含量低于100ppb的除鹽水，從而越過了溶解氧含量為400ppb銅易腐蝕區，只需經過定子冷卻水系統簡單的處理，即可滿足定子冷卻水水質指標。而該核電廠的除鹽水分配系統參照參看電站設計，不具備除氧功能，除鹽水溶解氧含量達到飽和（約8000ppb）。汽輪機廠家和設計院都不能肯定系統本身可以將溶解氧降至20ppb以下;同時也無法確定在經過400ppb的高腐蝕區時，是否會引起系統的嚴重腐蝕，進而導致空芯銅導線腐蝕、堵塞等問題的發生。

1? 發電機定子冷卻水運行方式

1.1中性除氧運行方式[2]

將定子冷卻水系統的電導率控制在0.3μs/cm以下;溶解氧小于20μg/l;該方法即為國內部分核電廠定子冷卻水系統的運行方式。

優點：

a、電導率極低，可以保證較好的絕緣性;

b、可以有效防止銅導線腐蝕。

缺點：若冷卻水系統密封失效，空氣將進入定子冷卻水系統，引起溶解氧超標。同時，空氣中的CO2還可引起PH明顯下降，使銅的腐蝕速率劇增，有可能使銅導線內沉積氧化銅和氧化亞銅垢。因此，當發現溶解氧濃度上升時，應及時分析原因并進行消缺。

1.2堿性運行方式

由《大型發電機內冷卻水值及系統技術要求》可知，當定子冷卻水的PH值控制在8.0～9.0時，對水中的溶解氧沒有要求，并可有效防止銅腐蝕。目前國內主要有兩種堿化方式：

a、向水中加入一定量的稀NaOH溶液。

b、冷卻水系統的離子交換混床選用Na型和H型陽樹脂，OH型陰樹脂，并調整Na型和H型混合陽樹脂的比例，利用系統中腐蝕產物與鈉型樹脂交換后釋放的微量NaOH進行PH調節。

優點：系統對空氣的進入不敏感，在PH為8.5～9時，含氧量對銅的腐蝕速率的影響相對較小;另外，由于加入了微量的NaOH，使得整個系統具有較大的緩沖作用。

缺點：PH調節范圍較窄，不易控制。

2? 方案比選：

針對上述兩種處理方法，鑒于該核電廠不具備提供低氧除鹽水的前提，設計院積極推動廠家采用第二種方案調控定子冷卻水，該方案可有效的防止銅腐蝕，且對水中的溶解氧含量無硬性要求。但由于補水為二級除鹽水，若只選用離子床調節PH，將使調節周期過長;若增設NaOH加藥裝置，對系統改動又較大，經過細致分析，出于可行性以及工程影響方面的考慮，不適宜采用。

最終，經過多方努力，在第二次定子冷卻水系統專題協調會期間，經發電機技術提供方澄清，證明該核電廠的定子冷卻水系統利用道爾頓分壓定律和亨利定律，通過充排氫氣的方法，只需消耗10～20m3的氫氣即可將定子冷卻水系統的溶解氧含量降至20ppb以下，從而滿足系統的運行要求，并提供了相關的實驗數據。最終，發電機廠通過接口單重新提交了定子冷卻水系統的補水要求。

但考慮正常運行期間的補水需求，若補充溶解氧含量飽和的除鹽水，勢必影響定子冷卻水質波動，進而影響機組運行。因此，我司要求設計院對定子冷卻水系統方案進行優化，以彌補系統設計的不足，優化方案如下：一是增設在線溶解氧表，從而實現對定子冷卻水系統溶解氧的實時監控;該方案已落實在設計文件中;二是增設低溶解氧含量的凝結水補水方案，從而保證機組正常運行期間定子冷卻水的補水達標。

結束語：

定子冷卻水系統水質調控在國內外核電站中存在多種處理方案。但近一半機組采用低氧中性方案。但補水溶解氧含量較高，本項目利用系統自身功能實現降低溶解氧含量的目的，有效節約了投資;同時，增設在線溶解氧表，優化了監控手段;增補一路低溶解氧含量的凝結水補水方案，大大提高了機組運行的可靠性。該方案對后續核電建設極有參考價值和指導意義。

參考文獻：

[1]唐放. 定子冷卻水水箱補水控制系統的改進[J]. 哈爾濱電機廠有限責任公司，2014（15）.

[2]馬飛. 一種發電機定子冷卻水低溶氧控制方法探討[J]. 江蘇核電有限公司，2017，（03-0056-03）.

（江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222000）