大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水質(zhì)指標(biāo)的探討與應(yīng)用

摘 要：隨著電力工業(yè)的發(fā)展，大型水冷發(fā)電機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)指標(biāo)控制成為一個(gè)難題。因水質(zhì)控制不善造成定轉(zhuǎn)子銅線棒腐蝕，引發(fā)發(fā)電機(jī)線棒溫差大、進(jìn)水壓力高、內(nèi)冷水流量低、出水溫差大，輕則影響發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷，重則造成發(fā)電機(jī)損壞。本文分析了發(fā)電機(jī)銅線棒腐蝕的機(jī)理及原因，同時(shí)又從實(shí)踐出發(fā)指出了具體的水質(zhì)控制指標(biāo)，通過具體應(yīng)用證明可以有效防止銅線棒的腐蝕，確保發(fā)電機(jī)線棒溫差、出水溫差、內(nèi)冷水壓力、流量達(dá)到發(fā)電機(jī)運(yùn)行的較優(yōu)水平。

關(guān)鍵詞：水冷發(fā)電機(jī)；水質(zhì)指標(biāo)；PH值；銅離子；溶解氧；銅腐蝕；線棒溫差大

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.180

1 發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水指標(biāo)的控制方法及易引起的問題

由于水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)具有單機(jī)容量大、體積小、重量輕等特點(diǎn)，因此，在大型發(fā)電機(jī)組中得到廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理方法有中性處理、堿化處理和加緩蝕劑處理等方法，內(nèi)冷水處理技術(shù)普遍存在內(nèi)冷水pH控制不穩(wěn)定、銅導(dǎo)線腐蝕速率高、銅離子含量超標(biāo)、補(bǔ)水換水頻繁、水量損失大等問題。因水質(zhì)控制不合理，造成發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)、子銅導(dǎo)線腐蝕，腐蝕產(chǎn)物沉積在定子或轉(zhuǎn)子線圈內(nèi)，引起線圈傳熱不均和發(fā)電機(jī)線圈超溫，甚至有局部線圈堵塞或穿孔的問題，輕則因定子線棒超溫，不能滿負(fù)荷運(yùn)行，重則引發(fā)發(fā)電機(jī)線圈超溫?zé)龘p短路的嚴(yán)重事故。所以，發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水的指標(biāo)控制直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子線圈銅導(dǎo)線腐蝕的機(jī)理

冷卻水接觸的材質(zhì)主要是銅和不銹鋼，由于不銹鋼具有相當(dāng)好的耐腐蝕性，所以處理目的主要是防止空芯銅導(dǎo)線的腐蝕。

影響銅在冷卻水中均勻溶解腐蝕的因素主要有水的pH值、溶解氧水的純度，此外在腐蝕過程中生成的二價(jià)銅離子對(duì)銅的腐蝕有加速作用。這一腐蝕過程的反應(yīng)如下：

（4）二次腐蝕產(chǎn)物的生成： Cu2+ +2OH-= CuO+ H2O

上述反應(yīng)交替進(jìn)行，從而導(dǎo)致銅的腐蝕和腐蝕產(chǎn)物的沉積。銅在含氧水中與氧發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氧化銅和氧化亞銅。氧化銅在銅材的表面形成一薄層覆蓋層。在純度一定、含氧量一定的水中，銅的腐蝕速率隨pH的變化而變化，在pH8～9時(shí)為最低；pH值一定時(shí)，水中溶氧不同，銅的腐蝕速率也明顯不同，一般在小于20μg/L時(shí)，腐蝕速率已相當(dāng)?shù)?；?00～300μg/L時(shí)，腐蝕速率最高；含氧量進(jìn)一步提高時(shí)，銅的腐蝕速率又趨于穩(wěn)定。

3 發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子線圈銅導(dǎo)線防腐蝕原理

由Cu- H2O體系電位-pH平衡圖知，溶液中的含Cu物質(zhì)以金屬銅離子（Cu+、Cu2+ 、Cu3+ ）含Cu水合物（Cu2O3·nH2O）和銅的酸根（HCuO2-、CuO22-、CuO2-）形態(tài)穩(wěn)定存在的區(qū)域，是Cu的理論上的腐蝕電位-pH條件區(qū)域；金屬Cu以單質(zhì)Cu形勢(shì)穩(wěn)定存在的區(qū)域，則是Cu的理論上的免蝕條件區(qū)域。根據(jù)理論分析計(jì)算和判斷，Cu- H2O體系Cu腐蝕-鈍化-免蝕的理論條件區(qū)域如圖1中幾條曲線劃分的區(qū)域所示。

銅的腐蝕率取決于水中的氧濃度和pH值。根據(jù)上圖顯示當(dāng)氧濃度為200～300μg/L時(shí)，銅的腐蝕率最大。隨著pH值的增加，腐蝕率將降低，當(dāng)pH值達(dá)到一定值時(shí)，腐蝕率已接近零了。氧化銅的溶解度取決于pH值以及銅的化合價(jià)。在pH值小于8時(shí)，Cu2O的溶解性比CuO低得多。隨著pH值的降低，氧化銅的溶解度將大幅度升高。pH值在8～9之間時(shí)，這2種氧化銅的溶解度都將很低。

4 發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水指標(biāo)控制應(yīng)用

鄒縣發(fā)電廠#7、8發(fā)電機(jī)在投產(chǎn)初期經(jīng)歷過了因內(nèi)冷水PH值控制6.5～7.5較低、溶解氧高等指標(biāo)控制不合理造成過發(fā)電機(jī)線棒溫差大、出水溫度高、內(nèi)冷水通流量低、銅離子超標(biāo)等情況，后來經(jīng)過分析研究和不斷的摸索，自2011年3月起確定控制內(nèi)冷水pH值為8.0～9.0；硬度≤2μmol/L；銅≤20μg/L；電導(dǎo)率≤0.5μs/cm。自此#7、8發(fā)電機(jī)定子線棒溫差、出水溫差逐步向好的方向發(fā)展，約3個(gè)月后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，定子線棒溫差穩(wěn)定在1℃、出水溫差穩(wěn)定在2℃；定子水進(jìn)水壓力、流量穩(wěn)定，沒再出現(xiàn)流量降低、壓力升高現(xiàn)象，困擾已久的難題得到了解決。

通過在#7、8發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水指標(biāo)控制試驗(yàn)，使冷卻水具有堿性+低氧特性，內(nèi)冷水只產(chǎn)生微弱的銅腐蝕和溶解氧化銅現(xiàn)象。有效地解決了內(nèi)冷水電導(dǎo)率高、pH值低、腐蝕產(chǎn)物銅離子超標(biāo)的問題。達(dá)到了內(nèi)冷水水質(zhì)最佳工況，徹底地解決了內(nèi)冷水銅腐蝕問題，最大限度地提高了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求（中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) DL/T 801—2010）.

作者簡(jiǎn)介：李建華（1978-），本科，工程師，主要從事：火電廠集控運(yùn)行、技術(shù)管理工作。endprint