秦山330MW机组发电机空冷器结露的分析

李寅光　占建华　王泉

【摘 要】秦山330MW机组采用的是定转子线圈用冷却水冷却，发电机的定子铁芯、端部构件及转子表面通过空气冷却，即双水内冷.而空冷器在投切瞬间导致进风风温低或者在初春、初冬季节及梅雨季节等外界湿度大的情况下会发生结露，结露会加大发电机空冷器小室的湿度，如果水溅到定子的绝缘薄弱环节，造成相地或者相间故障，而且结露产生的现象和发电机漏水的现象比较接近，增加了运行人员区分辨认的难度，所以有必要通过探讨对于空冷器结露的机理及处理寻找合适的运行方式来预防和减少结露的发生及产生的不良后果。

【关键词】空冷器；结露；循环水温度

中图分类号： TM621 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）23-0049-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.23.018

【Abstract】Qinshan 330 MW nuclear power unit is the stator coil with cooling water cooling，the generator stator core，end components and rotor surface cooling through the air，namely double cold water.The air cooler in cutting moment lead to intake air temperature is low or in the early spring，such as winter season and monsoon rains outside under the condition of high humidity will happen condensation，condensation will increase the humidity of small generator air cooler room，if the water splashed into the stator insulation weak link，cause phase ground fault or alternate with， and dewing phenomenon and generator water leakage phenomenon is more close，increased the difficulty of the operation personnel to distinguish identify，so it is necessary by discussing the mechanism and process of condensation for air cooler to find the right operation mode to prevent and reduce the occurrence of condensation and cause of adverse consequences.

【Key words】Air cooler dewing temperature of circulating wate

1 秦山330WM機组空冷器现状

1.1 空冷器运行基本情况

我厂发电机空冷器共有八台，分二组，由海升泵提供冷却用的海水，并可通过调整空冷器回水阀HLS-36V、HLS-37V开度来调节通过空冷器的海水流量，以控制发电机的进口风温。冷风由安装在转轴两端的轴向风扇打入，通过转子表面、定子铁芯径向通风道，带出热量，热风从机座下面的出风口流经过空冷器，形成冷风，冷风再由进风通道经两端风扇送入发电机，这样形成一个封闭循环系统，发电机通过空冷器将热量传送给海冷水。正常运行期间，控制进口风温在22℃—40℃，最大不允许超过55℃。

我厂发电机空冷器海冷水系统目前运行方式为海升泵用户只有发电机空冷器（两台共8组），为保证发电机两端进口风温，夏季需运行两台泵而冬季一台泵运行仍不能维持正常风温，需通过调节发电机空冷器回水总阀HLS-36V/37V和切除1到2组发电机空冷器来维持正常风温，如图1-1。

每个空冷器是由119根钛管组成，设计流量为90×8=720m3/h，运行水压0.1Mpa，最大允许水压是0.3Mpa，风压降600pa，最高进水温度33℃，出风温度40℃，海水冷却水走管侧，通过热传导带走气侧的发电机出风热量。

1.2 目前监视和处理手段

主控CB-531屏装有SCJ-2型湿度差动检漏仪，用来监测空冷器机侧及励侧温湿度，通过对发电机机侧及励侧内部空气的绝对湿度和环境空气的绝对湿度，然后来判断结露或者发电机及空冷器是否漏水的情况，正确报警，不受环境或气候变化的影响。湿度差动仪正常运行值为5.0（△%RH）以下，报警值为10.0（△%RH），注：△%RH为空冷器小室内的湿度值与小室外的湿度值之差，数值越大，说明空冷器内湿度越高。

湿度仪异常升高或报警，应区分发电机漏水或空冷器漏水，结合考虑CB-530屏上的发电机漏水监测仪的电阻计算值，如为空冷器漏水，迅速隔离泄漏组空冷器，并采用薄膜、蚊香对空冷器传热管进行初步查漏；如确认发电机漏水根据《发电机主变压器运行规程》中发电机漏水异常运行处理。

空气湿度大，空冷器容易结露，要及时对发电机风温进行调整，当发现空冷器有结露现象时，除及时调高风温外，还要注意做好地面积水的疏排，防止发电机小室内积水。

目前针对空冷器结露的处理一般是先调节海升泵出口母管压力至0.23Mpa，再调节关小两组空冷器回水阀，减少流经空冷器的冷却水流量。

2 空冷器小室结露的发生原因分析

根据理想气体的分压力定律，湿空气总压力等于干空气分压力和水蒸气分压力之和，由于其中的水蒸气含量不同及温度不同，或者出于过热状态，或者出于饱和状态，因而湿空气有未饱和与饱和之分。干空气和过热水蒸气组成未饱和湿空气。未饱和湿空气可以通过增加水蒸气含量或者降低温度这两个途径达到饱和状态，此时空气中便有水滴析出，出现结露。由此可知，理论上空气中的水蒸气，外界的温度是结露产生的两个重要因素。

2.1 空冷器在初春、冬季节及梅雨季节等外界湿度大的情况下会发生结露。

选取某一天观察外界湿度和空冷器小室内的湿度值如下图2-1所示

图2-1 空冷器小室内湿度和外界湿度的变化

由图2-1可知，空冷器汽侧，励侧的湿度变化趋势和外界地面湿度变化大致一致，只是20：00以后的湿度变化可能是由于循环水温度的升高而使空冷器小室内的湿度减少。

图2-2，2-3为连续6天的励侧和汽侧湿度差随外界温度及大气湿度的变化趋势，显示空冷器小室内湿度和外界地面湿度呈正比，和外界温度呈反比。

2.2 空冷器小室密封不严。

比如补风口和墙体结合部位，海水冷却水管和墙体连接处，空气潮湿会通过缝隙进入空冷器小室引起空冷器结露。另外发电机端盖和发电机转子的动静结合交接处，由于不能密封，且该处正好位于发电机两扇风扇旋转产生的负压区，必然会吸入大量的机外大气。

我厂主发电机的观察窗的橡胶密封圈也存在橡胶老化和密封不严，导致此处存在和外界的空气交流，影响了发电机内部的空气湿度。

由于设计原因，我厂单台海升泵的额定流量为1116m3/h，大于空冷器冷却水设计流量（90×8=720m3/h），这就导致海水冷却水流速偏高，海水冷却水强烈湍流效应加剧了阀门本体的冲刷磨损。C8、C9运行期间相继发生过空冷器回水总阀后管段的穿孔渗漏缺陷以及空冷器海水进出口端盖损坏的缺陷，诸多缺陷也造成了空冷器系统整体的不严密性。

2.3 循環水温度低而产生结露。

针对秦山330MW机组的循环冷却水温和空冷器湿度差动仪的跟踪，我们选择了5月期间的连续6天的数据作比较，如图2-4

图表曲线表明循环水温度谷峰和湿度的谷峰正好相反。特别是励侧的尤为明显，因此循环冷却水温低是造成空冷器结露的重要原因。湿空气由干空气和水蒸气混合而成，都是理想气体，当湿空气与冷表面接触或因为冷气流而降温，温度降低到水蒸气分压力所对应的饱和温度时，水蒸气开始凝结，如果温度继续降低，达到了露点，此时继续冷却，就会有水蒸气凝结成水滴析出。

相比较之前的和外界的湿度比较，我们可知造成空冷器小室内部湿度大的主要原因还是循环水的温度，而我厂空冷器结露的情况大多发生在12月至3月之间，再一次的印证了这个结论。

3 空冷器结露的预防

3.1 适当减少空冷器的冷却水流量。

秦山330MW机组主发电机规程要求发电机两侧进风温度应基本相等（≤40℃），最低允许进风温度为22℃，且应空冷器不结露为标准。如图2-4，图2-5所示，循环冷却水温度和空冷器小室湿度的关系密切，因此尽量使空冷器管壁温度大于其露点温度

根据公式：含湿量■，其中？渍为发电机出风的相对湿度，取45%，Ps为发电机出风温度下的水蒸气饱和压力，取56℃时的水蒸气饱和压力为16509帕，P为电厂当地的大气压，取101490帕，计算出D为0.05438Kg/Kg，保持D和P不变，降低温度并使为100%，计算出Ps为8158.9帕，查询饱和水蒸气表可知对应的44.2℃，此为该状态下出风的露点温度，如果要阻止发电机出风温度在56℃、？渍=45%状态下的出风在发电机空冷器管壁处结露，必须提高空冷器管表温度，使其在44.2℃以上，以此来减小和发电机出口风温的差值，能有效防止空冷器结露。所以如果在主控室湿度检漏仪数值较大时，我们在规程允许和机组安全稳定运行的情况下，适当提高发电机入口风温。

虽然SCJ-2湿度检漏仪在一定程度上反映了湿度变化和结露的关系，但是它装设的最终目的还是和高阻漏水监测仪一起检测发电机漏水和空冷器漏水，所以针对结露，有必要在空冷器管表上装设温度传感器，及时跟踪空冷器管表温度，通过计算，来判断是否达到结露的极限点。

3.2 对发电机定期排潮

利用主控室CB-531屏上的湿度差动检漏仪，当湿度差动检漏仪有报警时判断空冷器小室发生结露现象而非发电机漏水或者空冷器管束泄漏后可以采取间断打开小室大门，充分予以通风降湿，并加设安全防护栏。建议天气湿度大的时候，关闭发电机空冷器小室附近的厂房对外界窗户，并加强对空冷器小室的监视。空冷器小室内的疏水管道保持畅通，及时疏排可能的凝结水。

另外在空冷器小室内装设防静电的干燥剂，定期更换。

3.3 填补发电机空冷器小室漏风点，使空冷器小室减少和外界接触

如果湿空气保持温度不变，而水蒸气含量增加，则水蒸气分压力增大，当分压力达到对应的水蒸气饱和压力值时，此时饱和水蒸气和干空气就组成了饱和湿空气。饱和湿空气吸收水蒸气的能力已经达到了极限，若再向它加入水蒸气，则凝结为水滴从中析出，此刻水蒸气的分压力和密度是该温度下可能有的最大值。因此降低外界水汽进入空冷器小室就是阻断了饱和湿空气的生成。

对主发电机观察窗的不严密的密封橡胶进行更换，使其保持良好的密封作用。对空冷器系统易腐蚀受损的阀门，设备，墙体等进行及时防腐或者换新，强化其整体严密性。

3.4 日常运行操作注意

从分析抄录的秦山330MW机组汽侧，励侧的湿度数据来分析，励侧的湿度更大，更容易引起结露，为了防止空冷器折回水室因为冷热不均而导致破裂，因此在投运空冷器的时候务必要缓慢进行，可先微开备用空冷器入口阀，使空冷器充水冷却均匀后再执行下一步操作，而在切换空冷器时，最好同时把投运的空冷器出口阀打开和切除的空冷器出口阀关闭，并且保持动作阀门开度一致，以降低空冷器的瞬间的冷却水流量，加强保持和主控沟通，防止发电机入口风温急剧下降。

3.5 加装分子筛干燥器

在发电机密封循环风道上加装分子筛干燥器，当内部湿度达到设定值时，自动投入分子筛干燥器，达到规定值后自动停运，程序如同发电机封闭母线干燥器。

4 结束语

通过对空冷器循环水流量，整个系统的密封性能提高以及干燥设备的投入，可以使发电机内部湿度大大降低，以实现对结露的控制和对发电机内部环境的改善，更加有利于机组的安全稳定运行。

【参考文献】

[1]沈维道.工程热力学.4版.北京：高等教育出版社.2007.

[2]CP300核电厂二回路系统设备及运行.秦山核电公司.2009.

[3]1#发电机主变压器运行规程.中核核电运行管理有限公司.2015.