發(fā)電機定子冷卻水水質(zhì)控制技術分析

1、    發(fā)電機定子冷卻水水質(zhì)控制技術分析    鐘翠摘 要：介紹影響內(nèi)冷水腐蝕和堵塞的因素。內(nèi)冷水處理的原理和應用，并對每種方法進行了評價。關鍵詞：發(fā)電機;內(nèi)冷水;腐蝕發(fā)電機內(nèi)冷水作為高壓電場中的冷卻介質(zhì)，其水質(zhì)好壞直接影響發(fā)電機的運行安全，這一特殊環(huán)境要求其必須具備絕緣性，對銅導線無腐蝕性，同時不能有顆粒物沉積，否則將造成銅導線堵塞燒毀事故。為了達到這個要求，國家相關標準對內(nèi)冷水水質(zhì)做出了嚴格規(guī)定， 最新電力標準 dl/t1039-2016 發(fā)電機內(nèi)冷水處理導則對內(nèi)冷水各項指標的規(guī)定如表 1 所示。a適用于轉(zhuǎn)子獨立冷卻水系統(tǒng)和雙水冷卻機組公用循環(huán)水系統(tǒng)

2、。1發(fā)電機銅線棒腐蝕機理在中性或弱酸性水溶液中cu-h2o體系的反應如下：反應式可知，影響銅在水中腐蝕的因素是水中的溶解氧濃度和ph值，降低內(nèi)冷水中的溶解氧濃度或提高內(nèi)冷水的ph值都可以抑制反應式的平衡向右移動，有效阻止發(fā)電機銅線棒在內(nèi)冷水中的腐蝕。如圖1所示，當溶解氧濃度小于100g/l時，銅腐蝕速度與溶解氧濃度幾乎成線形關系，溶解氧濃度越高，銅腐蝕速度越大。該規(guī)律表明，對于非密閉內(nèi)冷水系統(tǒng)，溶氧量不能降到30g/l以下，不采取除氧措施，保持較高溶氧量反而可以降低銅的腐蝕速度。圖2是cu-h2o體系的電位-ph平衡圖，當ph>6.8時，cu-h2o體系中的銅處于鈍化區(qū)，即在中性及弱堿性

3、水溶液中，銅表面能形成致密的氧化亞銅膜，隔斷銅本體與氧氣、水的接觸，阻止銅的進一步腐蝕;但是當水溶液的堿性較大時，水溶液中的cu-h2o體系將發(fā)生如下反應：反應的發(fā)生使反應的平衡向右移動，促進了銅的腐蝕。由此可見，在低ph值的水溶液中，由于銅表面不能生成氧化亞銅保護膜而使銅快速腐蝕;而在高ph值的水溶液中，由于水溶液中的銅離子的絡合，同樣加速了銅的腐蝕。因此，dl/t801-2010標準提出了內(nèi)冷水的ph值控制上限，即控制內(nèi)冷ph=7.09.0（有除氧工況）和ph=8.09.0（無除氧工況）。圖3的試驗曲線證實了上述結(jié)論。內(nèi)冷水主要水質(zhì)指標包括ph值、電導率和含銅量。制定ph值標準是為了阻止發(fā)

4、電機銅線棒腐蝕，其理論依據(jù)是cu-h2o體系的電位-ph平衡圖（圖2）。當凝汽器泄漏時，凝結(jié)水中有硬度，采用凝結(jié)水作補充水就有可能在內(nèi)冷水系統(tǒng)沉積鈣垢，導致內(nèi)冷水過水通道堵塞。對于密閉內(nèi)冷水系統(tǒng)，內(nèi)冷水溶氧量較小，處于圖1中的線性區(qū)域，即銅線棒的腐蝕速率與內(nèi)冷水溶氧量呈線性關系。為控制銅腐蝕速率，并考慮現(xiàn)有除氧技術條件，規(guī)定了內(nèi)冷水的溶氧量小于30g/l。由于目前的發(fā)電機內(nèi)冷水系統(tǒng)絕大部分沒有除氧系統(tǒng)，內(nèi)冷水的溶氧量指標均不能合格，考慮到實際運行要求，大型發(fā)電機定冷水質(zhì)及系統(tǒng)技術要求（dl/t801-2010）增加了不除氧工況，即在不除氧的工況下，控制ph=8.09.0，也認為內(nèi)冷水水質(zhì)合格。

5、2.目前國內(nèi)常用的內(nèi)冷水處理工藝2.1 小混床旁路處理工藝原理是取出內(nèi)冷水循環(huán)量的810%通過裝有h型和oh型樹脂的小混床旁路處理，除去內(nèi)冷水中的銅離子和其他雜質(zhì)離子，降低內(nèi)冷水的電導率和銅離子濃度。采用此工藝的內(nèi)冷水電導率在0.1s/cm（25）左右，ph值在7.0左右，內(nèi)冷水質(zhì)不能達到新標準要求，銅線棒腐蝕的因素依然存在。而且小混床中的離子交換樹脂失效后不能再生，需要購買新樹脂更換，運行成本較高。2.2 微堿性處理工藝和加堿處理工藝該工藝也是采用小混床旁路處理內(nèi)冷水循環(huán)量的810%，只是改變了小混床的離子交換樹脂種類及其數(shù)量比例， 將na型、h型和oh型三種樹脂以一定數(shù)量混合裝入混床中，出

6、水水質(zhì)決定于小混床中的離子交換樹脂層態(tài)分布及其數(shù)量比例，不能人為調(diào)控內(nèi)冷水水質(zhì)，因此內(nèi)冷水質(zhì)波動較大，內(nèi)冷水ph值在6.57.5（標準值為ph值8.09.0），水質(zhì)不能根據(jù)標準要求調(diào)整，難于保證內(nèi)冷水水質(zhì)達標。而且小混床中的離子交換樹脂失效后不能再生，每次更換樹脂需要10多萬元，運行成本較高。加堿處理工藝是在上述小混床旁路處理的基礎上增加一臺劑量泵和一個naoh溶液箱，在滿足電導率要求的前提下，通過在線化學儀表自動控制向內(nèi)冷水中加入少量的氫氧化鈉以提高內(nèi)冷水ph值，需要7-10天配一次氫氧化鈉溶液。該工藝對控制系統(tǒng)要求嚴格，在線化學儀表、檢測傳感器、信號放大電路、信號傳輸過程以及加藥泵驅(qū)動控制

7、系統(tǒng)等環(huán)節(jié)中的任何故障均可能導致內(nèi)冷水水質(zhì)波動，甚至過度加藥導致內(nèi)冷水電導率嚴重超標致使發(fā)電機絕緣不合格，影響發(fā)電機運行安全。所以只可作為臨時處理措施，不宜作為長期運行方式。2.3 分床處理工藝（陰陽床處理工藝）分床處理工藝是將na型、h型和oh型三種樹脂分別裝在三個離子交換器內(nèi)，內(nèi)冷水并聯(lián)進入na床和h床，然后進入oh床，調(diào)節(jié)na床的進水量可以調(diào)節(jié)內(nèi)冷水的ph值，調(diào)節(jié)h床的進水量可以調(diào)節(jié)內(nèi)冷水的電導率，從而人為調(diào)控內(nèi)冷水水質(zhì)使其滿足標準要求（見圖5），可以控制ph值8.08.3，電導率0.41.0s/cm（25），銅離子濃度小于10g/l。整個運行周期內(nèi)水質(zhì)指標能穩(wěn)定達標，旁路處理水量僅為內(nèi)

8、冷水循環(huán)量的12%2.4 使用“凝結(jié)水+除鹽水”調(diào)節(jié)內(nèi)冷水水質(zhì)的工藝“凝結(jié)水+除鹽水”：該工藝將凝結(jié)水和除鹽水引入中間水箱，通過在線化學儀表和plc自動控制調(diào)節(jié)中間水箱水質(zhì)，當水質(zhì)達到標準后補入內(nèi)冷水箱，并將內(nèi)冷水箱中不合格的內(nèi)冷水排入凝汽器熱水井。當凝結(jié)水系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時，將直接影響到發(fā)電機內(nèi)冷水的水質(zhì)。例如一旦凝汽器泄漏，循環(huán)冷卻水進入凝結(jié)水，將鈣鎂等雜質(zhì)帶入內(nèi)冷水，在發(fā)電機銅線棒內(nèi)結(jié)垢積鹽，堵塞發(fā)電機銅線棒，也會使發(fā)電機局部過熱燒毀。在線化學儀表和控制系統(tǒng)故障很難人為掌控，所以自動控制本身就存在一定的不安全因素。2.內(nèi)冷水處理系統(tǒng)技術改造工藝的選擇目前可供選擇的內(nèi)冷水處理工藝有加堿處理工藝、補充水使用凝結(jié)水工藝、分床旁路處理工藝（陰陽床處理工藝）等。在可選擇的內(nèi)冷水處理工藝中，加堿處理工藝和補充水使用凝結(jié)水工藝均存在不安全因素，內(nèi)冷水質(zhì)波動大，ph值和電導率易超標，運行控制的可靠性要求高，而且采用凝結(jié)水作補充水會攜帶氨進入內(nèi)冷水系統(tǒng)，超過一定濃度的氨有可能與銅離子生成銅氨絡離子，破壞銅表面的保護