发电机定冷水流量的标定与分析

裴 丹，吴 宇

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

0 概 述

某型2×600 MW机组的发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组采用内冷水，转子绕组气隙取气氢内冷，定子铁芯和定、转子表面及端部结构件采用氢气表面冷却。发电机定子冷却水系统采用闭式循环方式，利用连续的除盐水通过定子线圈空心导线，带走线圈损耗产生的热量[1]。补入水箱的化学除盐水，先通过电磁阀及过滤器后，再进入水箱。机组启动前，需对管道、阀门及机组所有设备进行多次冲洗和排污，直至水质取样化验合格后，方可向发电机定子线圈充入化学除盐水。水箱内的水通过定冷水泵升压后，经过定子冷水器和过滤器，然后进入发电机定子线圈的回流管，将发电机定子线圈的热量带出，再返回至水箱，形成闭式循环。为了改善进入发电机定子线圈的水质，应将进入发电机总水量的5%～10%的冷却水，不断地通过离子交换器进行处理，然后回到水箱[2-3]。

发电机定子冷却水的断流保护设置方式，是考虑当发电机的定子线圈冷却水突然中断后，继续运行较短的时间(发电机定冷水断流时间的长短，应根据负荷、环境温度等因素，约取0.5～2 min)[4]，这样设置，便于通过启动备用泵等措施，恢复供水。如在设定的时间内，发电机冷却水系统不能恢复供水，发电机将立即解列跳闸，引发停机事故。该发电机定冷水的保护设置，是当定冷水流量小于63±2 t/h后，延时30 s启动保护动作[5]。

1 定冷水流量的测量

1.1 定冷水系统主要测点的布置

定冷水泵一般布置在厂房零米层，每台泵的进出口管路上装有压差开关，用于判断水泵是否工作正常[6]。水泵出口母管上设有压力测点，用于监测定冷水向发电机的供水状态。流量的模拟量测点有3个，开关量测点有4个，分别安装在发电机定冷水进、回水母管上，1个开关量测点是用于软光字报警，对于另外3个测点信号，采用“三取二”逻辑方式，用于判断发电机定冷水是否断流。如发生断流，将有30s的延时时间，再将定冷水断流信号送至电气发变组保护柜，使发电机解列[7]。

1.2 定冷水流量的检测原理

差压式流量计(简称DPF)可感知装于管道中流量检测件产生的压差，依据流体条件及管道的几何尺寸，并对流量进行检测。按照检测件的形式，可将DPF分类为孔板流量计、文丘里管流量计及均速管流量计等。当定冷水满管流经管道内的节流件时，流束将在节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压降低。同时，在节流件前后产生差压，流体的流量越大，产生的压差越大，这样就能够根据压差的变化，间接测量流量的大小[8-9]。

2 定冷水流量标定

2.1 传统标定方法

DPF在出厂时附有设计计算书，可查得孔板流量计的参数，根据差压变送器(DP)测得差压，再将差压信号发送至流量变送器，变送器经过运算后，可得实时流量[10]。当变送器显示流量值后，要根据差压变送器的量程，计算得到变送器的上限值和下限值，并输入至变送器，才能够在变送器上显示实时流量。从理论上讲，对于标准的DPF仪器，无需经过实流校验，就能获得令人满意的计算精度。但在实际应用中，由于受到设备、安装条件等因素的影响，定冷水的实测流量与理论计算设定的流量值相差10%，因为误差较大，无法满足机组稳定运行的精度要求，所以需通过实流校验，重新标定定冷水的流量[11-12]。

2.2 标定定冷水流量的新方法

对于该机组的定冷水系统，按照额定工况下的流量计算，得到K′=1.348。

根据计算，得到广义流量孔板系数。重新设定流量计的量程上限，为161.76 t/h，从而得到新的定冷水流量变送器显示的实时流量。

误差计算为：

根据计算，流量值的相对误差为0.34%。

在不同工况下，通过计算广义流量孔板系数，重新设定了流量的上限值之后，流量变送器显示的流量与实际流量的测试数据，如表1所示。

表1 变送器显示的流量与实际流量

从表1可知，按照新的标定方法，在正常工况下定冷水流量的测量误差，均小于2%，即使在60%额定流量工况下，也可将误差控制在3%以下，因此，所测流量的精度能满足火电机组稳定运行的要求。

2.3 广义流量孔板系数分析

由于变送器显示的流量数据，是通过压差计算后显示的数值，即：

流量与压差的开方成正比关系，也就是与实际流量成正比。定义广义流量孔板系数，在管道流量不变的情况下，压差不变，把任意值作为流量变送器量程的显示上限，变送器显示的流量和压差的开方成正比例关系。当变送器输入的流量值为理论设计值时，显示值就是理论计算后的流量值。通过广义流量孔板系数修订后，若输入变送器是修订后的流量值，就可让变送器显示为实测流量。因为定冷水系统在运行中的工况较为稳定，在一般情况下，流量值的变化范围较小，所以，通过广义流量孔板系数的重新标定，对于定冷水流量的测量就更加精确。

2.4 定冷水流量开关的校核

在发电机的断水保护中，采用了定冷水流量低的开关信号。流量开关的启闭，是通过压差的设定转换为对应的动作值，因此，对流量开关需进行实测流量后的重新标定[13]。在常规设计中，定冷水流量开关有1个流量低报警开关，3个断水保护开关。通过广义流量孔板系数的重新标定，将该流量值输入变送器后，即可调整定冷水系统的运行。按照定冷水流量的设定值报警，也可将断水保护值调整至相应的流量值，当流量达到开关设定的数值时，读取流量开关取样管的压差值，根据压差值校定流量开关，确保流量开关不会误动作及拒动[14-15]。

3 结 语

定冷水系统是确保发电机稳定运行的重要系统之一，定冷水流量与机组安全运行有直接的关系。通过引入广义流量孔板系数的计算方法，对定冷水流量重新进行了标定。新的方法修正了系统安装及运行工况等因素的变化造成的变送器显示流量与实测流量的偏差，标定后的定冷水流量与实测流量的误差小，该方法适用于不同参数下的发电机机组，具有方法简单、适用性广的特点。