发电机定子冷却水系统异物的产生及防范

韩国强，杜宁宁



发电机定子冷却水系统异物的产生及防范

韩国强1，杜宁宁2

（1.华电国际邹县发电厂，山东 济宁 273522；2.华电国际电力股份有限公司技术服务中心，山东 济南 250014）

通过对发电机定子冷却水系统异物来源进行分析，找到异物出现的原因并提出防止定子水系统产生异物的措施。

发电机；定子水系统；异物；防范措施

发电机定子冷却水系统的主要功能是保证冷却水不间断地流经定子线圈内部，从而带走发电机定子线圈产生的热量，将线圈绝缘材料的温度控制在标准范围内。然而，发电机定子水系统因异物导致定子线棒堵塞，进而冷却不良，引起机组降负荷运行甚至强迫停运处理的情况，造成了较大的经济损失。通过分析发电机定子冷却水系统异物来源，找到异物出现的原因并提出防止定子水系统产生异物的措施。

1 问题的引出

近期，在对一台新投运660 MW发电机检查性大检时发现，发电机定子冷却水进水精滤网线棒表面附着较多的淡绿色异物，抽查10余只滤网线棒都存在同样的问题。对淡绿色异物进行了取样分析，分析结果显示异物溶于氨水，主要成分为碱式碳酸铜（Cu2（OH）2CO3），应为线棒腐蚀生成。在对6 m发电机定子进水不锈钢滤网检查时发现，滤网上附着较多杂质，主要包括垫片颗粒、凝胶固体、焊渣等，多为基建施工遗留杂物。发电机定子水系统出现异物，将极大影响发电机的安全运行，如何防止定子水系统生成异物和防止将异物带入定子水系统是发电机运维人员应该关注的重点。精滤网附着物如图1所示，6 m发电机定子进水滤网杂物如图2所示。

图1 精滤网附着物

图2 6 m发电机定子进水滤网杂物

2 定子冷却水系统异物来源分析

定子冷却水系统的异物来源可分为内部生成和外部带入两种。在发电厂中，发电机定子水系统管理涉及汽机、化学、电气多个专业，运行、检修多个部门，一个专业或部门管理出现漏洞，定子水系统出现异物将在所难免。

2.1 内部生成的异物

定子冷却水系统内部生成的异物主要由于铜线棒腐蚀产生，是氧气、二氧化碳和水相互作用的结果。这一腐蚀过程的化学反应如下：

电化学腐蚀：

Cu+1/2O2→CuO

2Cu+1/2O2→Cu2O

Cu+Cu2+→2Cu+

二氧化碳的溶解和铜氧化物的反应：

CO2+H2O→H++HCO3-

CuO+2H+→Cu2++H2O

Cu2O+2H+→Cu++H2O

亚铜离子的氧化反应：

2Cu++1/2O2+H2O→Cu2++2OH-

2Cu++1/2O2→CuO+Cu2+

碱式碳酸铜的生成：

2Cu+O2+H2O+CO2→Cu2（OH）2CO3

铜在不同环境条件下会生成不同的腐蚀产物，比如氧化铜（CuO）、氧化亚铜（Cu2O）、碱式碳酸铜（Cu2（OH）2CO3），上述产物的生成、溶解度和析出受定子水中含氧量、pH值、温度等指标综合影响。当发电机定子冷却水质控制不当，铜的腐蚀产物析出能力大于溶解度，会造成铜腐蚀产物沉积，定子线棒出现堵塞、温度升高的情况，这种情况同时伴有定子冷却水铜离子含量异常升高、压力升高、流量下降现象，定子水精滤网也会留存铜的腐蚀产物颗粒，表征较为明显。

2.2 外部带入的异物

主要是设备安装及检修中防异物措施落实不到位，施工时产生的焊渣、碎屑等施工垃圾清理不彻底，修后的定子水系统未进行认真冲洗检查，误将异物带入定子水系统，异物进入定子线棒会造成系统局部堵塞温度升高的情况。

3 发电机定子线棒堵塞情况的判断

机组运行期间，注意发电机在同负荷条件下定子线棒层间温度、出水温度、温差的变化趋势；定子水系统相同压力条件下，注意流量的变化趋势，定期对发电机定子水系统铜离子含量进行检测。《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（国能安全〔2014〕161号）规定，定子线棒层间测温元件的温差达8 ℃或定子线棒引水管同层出水温差达8 ℃应报警；当定子线棒温差达14 ℃或定子引水管出水温差达12 ℃，或任一定子槽内层间测温元件温度超过90 ℃或出水温度超过85 ℃时，应立即降低负荷。上述发电机运行参数如果出现异常变化，应当及时分析查明原因。

结合机组停运、检修对发电机进水滤网进行检查，认真执行发电机反冲洗措施并对反冲洗滤网进行检查，对滤网上发现的异物要查清来源、分析原因并采取针对性措施。

机组检修时要对定子线棒通流情况采用热水流试验、流量测试等方法进行测试，确保各线棒变化速率及偏差在标准范围内，并结合发电机日常运行情况，对发电机定子线棒堵塞情况进行综合判断。

4 防止定子冷却水系统产生异物的措施

4.1 改变定子水系统多头管理的现状

定子水系统一旦出现异物，发电机将首受其害，因此发电机管理部门应主动对定子水系统牵头管理，将定子水系统运行指标控制纳入电气技术监督范围，将定子水系统检修质量管理纳入电气专业质检范畴，超前管理，确保为发电机定子线棒提供符合标准的冷却水。

4.2 严格执行定子冷却水质控制标准

发电机运行期间应根据《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》（DL/T 801—2010），将定子冷却水质严格控制在标准范围内，防止线棒腐蚀异物的产生。业内公认的内冷水pH值最佳控制范围是8～9之间，此时水中含氧量对线棒腐蚀情况的影响可以忽略，可将定子水含铜量控制在20 µg/L范围内。

发电机停运期间，如果定子水系统停运，线棒内存水不易全部清理干净，空气进入定子线棒为铜腐蚀的发生提供了条件。为防止此种情况下的线棒腐蚀，应缩短空心导线在空气中的暴露时间，发电机停运期间应尽可能保持定子水系统正常运行，并按运行标准控制好定子冷却水水质。如果发电机定子水系统停运检修，应对发电机定子线棒进行冲氮保护，防止空气进入线棒引起腐蚀。

4.3 防止定子水系统检修遗留杂物

严格执行定子水系统防异物工艺标准。定子水系统管道应使用不锈钢材质，管道焊接使用氩弧焊，减少施工焊渣的产生。管道法兰、阀门垫子应使用聚四氟乙烯材质，禁止使用石墨缠绕垫、橡胶密封圈等易老化、易碎材质垫片。

把好定子水系统防异物质检验关。定子水系统检修工作往往由汽机部门承担，发电机管理部门应该和汽机专业充分沟通，主动参加定子水系统管道焊接、滤网检查、系统清理等工作的质量验收活动。

把好定子水系统管道焊接、法兰垫子更换、滤网检查、系统清理等检修工作质量验收关，防止异物进入水系统，做到关口前移。定子水系统检修后或未使用过的系统旁路管道投运前，应关闭发电机定子进水门，进行外部水系统循环、冲洗，当检查确认外部水系统洁净无异物后，再将冷却水通入发电机线圈，防止异物进入堵塞线棒。

广东省科技发展专项资金“公益研究与能力建设方向”（编号：2017A070701007）

2095－6835（2018）18－0109－02

TM31

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.109

〔编辑：严丽琴〕