发电机定子冷却水水质控制技术分析

发电机定子冷却水水质控制技术分析

谭琳琳

江苏核电有限公司江苏连云港222000

摘要：随着我国现代化的飞速发展，目前电厂存在着标准更新缓慢、水质处理方法选择不佳、仪表测量准确性不足、指标重视程度不够、定冷水系统运行维护和发电机停备用保护欠妥等方面的问题，从而造成了定冷水pH值和铜含量指标间断性不合格，排污、换水操作频繁，增大环保压力与经济损失的同时，也给发电机的安全运行带来了风险。本文可为今后电厂选择定冷水处理技术，制定相关维护措施提供参考。

关键词：发电机；定子冷却水；水质控制；技术

引言

通过对某电厂4台发电机定冷水箱补水水源及定冷水处理方法的介绍、对发电机定冷水指标间相互关系的论述，对比分析了3种不同的水质处理手段（特种混床法、超净化+碱法和离子交换+充氮密封法）在现场的实际运用情况。

1GST系统介绍

1.1GST系统功能

发电机定子线圈采用水内冷。发电机定子冷却水系统的功能就是要提供合格水质的发电机冷却水，克服水在空心导线内循环流动的阻力，将线圈的热量扩散到发电机之外，保持发电机在满负荷运行时的正常温升值。当出现供水量不足或断水故障时，要有可靠的检测环节和完善的保护措施，延时30秒实现跳机功能，起到对发电机的保护作用。

1.2GST系统基本参数

发电机定子冷却水系统运行基本参数：入口压力0.3-0.4MPa出口压力0.2-0.3MPa入口温度25-50℃满功率时的进出口温差20℃流量110+3立方/小时

1.3GST系统组成

发电机定子线圈冷却水系统采用水内冷，是由定子水箱、定子冷却水泵、冷却器、过滤器、离子交换器以及管道和阀门组成的。定子水箱中的定子水由水泵压入冷却器，其热量由常规岛闭式冷却水系统带走，冷却后的定子水接至水过滤器，其中一部分（3%－5%）在必要时去离子交换器（除盐器），对水质进行处理后直接回到定子水箱。定子冷却水从励磁机侧进水管经绝缘引水管向定子绕组、定子绕组引线、引出线、瓷套端子和中性点母线等供水，出水经汽轮机侧的汇流管排出。从发电机定子排出的冷却水流至定子水箱，再从水箱下部经管道进入定子冷却水泵，这样就完成了发电机定子冷却水系统的一个循环。

2某电厂4台发电机的定冷水处理方法

2.1特种混床法

2.1.1特种混床+除氧法

4号发电机此种装置主要由特种混床处理单元、除氧处理单元、取样检测单元及相应管道阀门等组成。其工作原理为：定冷水（3%～5%）流经混床处理单元时，装置内部专用树脂稳定维持定冷水指标在标准范围内；定冷水流经除氧处理单元时，专用除氧催化填料使进入单元的微量H2充分与溶解氧化合成H2O，保证定冷水中溶解氧＜30μg/L。整套装置就地有出口pH表和入口电导率表各1块，同时就地有出水取样点1处，取样间有1块电导率表。运行维护时，装置入口处流量计指示值应在发电机定冷水流量的3%～5%范围内。高于该范围，有可能导致出水电导率低于规定值；低于该范围，有可能导致出水电导率高于规定值。该型号特点：双塔、单元式结构；无动力设备，维护量小；树脂1～2年需再生一次；初次投入前要对特种离子交换器进行冲洗、排污；装置停运时须关闭氢气截止门。

由于4号发电机定冷水系统10余年来始终处于富氧工况运行，铜表面形成了致密的氧化膜，保护性很强，系统向贫氧工况转变时铜腐蚀速率减小效果不明显。加上定冷水系统密封不严，补入的未加氨的除盐水溶解氧极高且吸收有大量CO2，在不进行严密性改造、补水除氧、充氮密封等情况下，除氧单元很难将定冷水中的溶解氧降至＜30μg/L，溶解氧工况的转变有破坏氧化膜、增大铜含量的风险，同时又要考虑定冷水系统的停备用保护，故该装置的除氧单元未投入使用。从其水质运行情况看，电导率最大1.7μS/cm，最小0.48μS/cm，完全符合标准要求；pH值为7.73～9.0；铜含量一般情况＜10μg/L（注：统计数据为机组运行状态良好时，由HSE监督站人员查定，排除定冷水系统保护措施不到位等方面的情况，下同）。

2.1.2特种混床+空气净化法

5号发电机此种装置主要由特种混床处理单元、空气净化单元、仪表单元、取样检测单元及相应管道阀门等组成。其工作原理为：定冷水通过旁路（5%左右）流经混床处理单元时，装置内部专用树脂稳定维持定冷水指标在规定范围内；在定冷水箱上部安装空气净化设备（水箱呼吸系统），以阻止CO2气体进入，确保水质稳定。整套装置就地有定冷水箱pH表和装置进水电导率表各1块，取样间有1块电导率表。运行时，装置入口处流量计指示值应在发电机定冷水流量的5%左右。该装置特种混床与pH调节床并联运行，电导率高了可增加特种混床的流量，pH值低了可增加pH调节床的流量。该型号特点：双塔、单元式结构；无动力设备，维护量小；树脂1～2年需更换一次；初次投入前要对特种离子交换器进行冲洗、排污；每6～8个月更换水箱呼吸系统的CO2滤芯。实际上，因与4号发电机定冷水处理过程中除氧方面差不多的原因，空气净化设备未投入使用。从其水质运行情况看，电导率最大1.5μS/cm，最小0.62μS/cm，完全满足标准要求；pH值为7.64～8.74；铜含量有时超标，最大25μg/L。

2.2超净化+碱法

6号发电机此种装置整套设备全部采用不锈钢制造，不会在运行过程中生成腐蚀产物；所有垫圈采用聚四氟乙烯垫，长期运行不会腐蚀、老化和脱落。该方法是将一定浓度的NaOH溶液加在超净化装置出口。因系统密封不严和超净化装置对钠的交换吸附会造成pH值呈缓慢下降走势，pH值降为＜8.0时需重新加药。事实上，因电厂一直以pH值为7.0～9.0作为控制标准，该装置加碱功能未充分发挥。整套装置就地有进、出口pH表和电导率表各1块，同时就地有进、出水取样点各1处，取样间有1块电导率表。从维护情况看，该法调节pH值较为迅捷，能将铜含量降得很低，树脂运行周期较长，可达1.5～2年。缺点：树脂接近失效时需做更换，运行维护时要定期配置碱液，对在线仪表检测的准确性和加药系统的稳定可靠性要求高。从其水质运行情况看，电导率最大1.8μS/cm，最小0.1μS/cm，基本符合标准要求；pH值为7.22～8.89，受加药不及时影响，pH值有连续走低现象；铜含量总体＜20μg/L。

2.3离子交换+充氮密封法

7号发电机随机组建设配套此法，离子交换器内装填等比例的强酸、强碱树脂，用以除去腐蚀颗粒物和阴阳离子等，处理水量是定冷水量的5%～10%。其定冷水箱初始设计为采用充氮密封，水箱内氮气压力保持在0.014MPa，但该密封装置未投入使用。整套装置就地有补水电导率表和定子进水电导率表各1块，取样间有电导率表和pH表各1块，值班室CRT画面有补水电导率、定冷水电导率和pH值显示。从1年多来的定冷水控制指标监测情况看，电导率最大1.7μS/cm，最小0.5μS/cm，完全满足标准要求；pH值为6.44～8.86，且有间断性偏低现象；铜含量多有超标情况，最高为39μg/L。

结语

水质查定工作应伴随着定冷水系统投停来进行，不因机组备用而中止；同时，电厂要根据机组检修或技术改造的实际情况，有针对性地加强定子线圈停用期间的保护工作。

参考文献

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