發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)流量降低處理方法淺析

盧凱超　孟洪漢　孫幸光

【摘 要】核電秦山二期1和2號機組的兩臺汽輪發(fā)電機為哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司制造的QFSN-650-2型汽輪發(fā)電機，發(fā)電機采用整體全封閉、內(nèi)部氫氣循環(huán)、定子繞組水內(nèi)冷、定子鐵心及端部結(jié)構(gòu)件氫氣表面冷卻、轉(zhuǎn)子繞組氣隙取氫氣內(nèi)冷的冷卻方式。為了導(dǎo)出發(fā)電機定子線圈在正常運行時產(chǎn)生的熱量，維持發(fā)電機在滿負荷運行時的正常溫升值，設(shè)置有發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)，發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)是按照 QFSN-650-2 型發(fā)電機最大連續(xù)功率 689Mwe設(shè)計的，保證發(fā)電機所需冷卻水的水質(zhì)和水量，并滿足壓力和溫度的要求，該文結(jié)合秦山核電機組的運行實際情況，分析探討發(fā)電機定值冷卻水系統(tǒng)流量降低對發(fā)電機的影響及處理方法。

【關(guān)鍵詞】GST；定子冷卻水；斷水保護；控制分析

1 定子冷卻水系統(tǒng)的功能

發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)的功能就是要提供合格水質(zhì)的發(fā)電機冷卻水，克服水在空心導(dǎo)線內(nèi)循環(huán)流動的阻力，將線圈的熱量擴散到發(fā)電機之外，保持發(fā)電機在滿負荷運行時的正常溫升值。當(dāng)出現(xiàn)供水量不足或斷水故障時，要有可靠的檢測環(huán)節(jié)和完善的保護措施，延時30秒實現(xiàn)跳機功能，起到對發(fā)電機的保護作用。

2 定子冷卻水流量降低的風(fēng)險及原因

2011年4月份，1號機組108大修機組啟動后1GST定子水流量較低，維持在75t/h左右，7月29日開始出現(xiàn)緩慢降低的趨勢，至10月10日流量下降到約64t/h。

定子水流量的下降存在三大風(fēng)險：1）發(fā)電機線圈冷卻不足，過熱損壞；2）由于發(fā)電內(nèi)定子線圈的堵塞導(dǎo)致GST水壓越來越大導(dǎo)致發(fā)電機進水；3）分析得知如果由于堵塞造成的流量降低，發(fā)電機斷水保護也不會觸發(fā)，發(fā)電機斷水保護邏輯如下， 012/013/014spd（60T/h）3取2+007sp（0.124MPa）+008sp（0.06MPa），從邏輯可以看出由于GST水壓差越來越大，007sp和008sp不會觸發(fā)低壓定值，當(dāng)流量低于60t/h時，也不會觸發(fā)定子斷水保護，起不到保護發(fā)電機的作用。

同時積極同大亞灣交流，分析GST流量減少的原因，可能的原因有：1）線圈表層氧化腐蝕，生成氧化銅；2）運行期間表層銅氧化物的轉(zhuǎn)化、釋放和沉積，表現(xiàn)為流量下降和溫度上升。

3 定子冷卻水流量降低的處理方法

3.1 控制發(fā)電定子冷卻水的氧含量，利用9ASG001DZ對SED水除氧后對1GST001BA補水

1）啟動9ASG001DZ用SED制水。

2）初始向1/2ASG001BA沖洗30min左右（制水出水之后，在向ASG水箱供水同時，可以略微開啟9ASG173VD，專工通過下游735VD沖洗管道，管道沖洗時間較長，兩次均在1h左右，水質(zhì)和合格后連接補水法蘭）。

3）氧含量合格后切換至向REA制水。

4）在向REA制水的同時，專工通過9ASG735VD，1GST228VN，GST044VN，GST049VN向GST001BA 補水。

5）一般補水至高液位后停止（650mm）

6）若要進行換水操作則將通過GST一個疏水閥放水，同時補水即可。

3.2 發(fā)電機水—氣兩相沖洗

水—氣兩相吹掃技術(shù)原理就是在發(fā)電機線棒充滿無氧水，然后在充入一定壓力（0.3mpa）的氮氣，通過瞬間釋放（時間越短越好）壓力，線棒中的水—氣混合物形成很多小的水錘和氣錘，對線棒進行吹洗，使線棒上的腐蝕產(chǎn)物掉落，然后在發(fā)電機線棒兩端出口處收集。

我廠進行水—氣兩相沖洗后，流量上升至約78t/h，定子水入口壓力0.36MPa，吹掃處的腐蝕產(chǎn)物取樣98%為CuO，吹掃后流量上升效果不明顯，仍不能解決流量下降問題，最終判斷是結(jié)垢導(dǎo)致。

3.3 化學(xué)清洗

大型發(fā)電機組經(jīng)過長期運行后，發(fā)電機空芯線棒由于定子內(nèi)冷水系統(tǒng)運行過程中pH和銅離子等因素的共同作用，會在表面結(jié)垢或部分堵塞使通流面積減少從而造成內(nèi)冷水阻力加大，導(dǎo)致內(nèi)冷水流量降低、壓差增大、線棒超溫等一系列問題，對此需要進行化學(xué)清洗。

化學(xué)清洗方法可以在不腐蝕系統(tǒng)基體的前提下清除系統(tǒng)內(nèi)金屬表面積垢和腐蝕產(chǎn)物，確保內(nèi)冷水系統(tǒng)暢通，消除發(fā)電機的隱患。清洗后對內(nèi)冷水系統(tǒng)銅表面進行活化預(yù)膜處理，以達到銅表面防腐蝕和控制運行中銅離子濃度的目的。

采用化學(xué)酸洗必須注意以下幾點：1）酸洗本身會對系統(tǒng)、設(shè)備產(chǎn)生影響，在酸洗前，首先必須確定腐蝕產(chǎn)物（停機后取垢樣）的化學(xué)成分，依據(jù)垢樣的化學(xué)成分確定酸洗液的濃度和配比。2）化學(xué)清洗后最好不要直接排空水（避免線棒直接與空氣接觸、引起再次腐蝕），系統(tǒng)沖水需采用無氧水。3）化學(xué)清洗后的預(yù)膜工作非常重要。

化學(xué)清洗后，定子水流量從77.9t/h上升至92.3t/h，經(jīng)過正向和反向酸洗各2次后，流量基本維持在92t/h左右，測量發(fā)電機直流電阻合格。酸洗結(jié)束后，加入預(yù)膜液開始24h鈍化作業(yè)，其后進行定子繞組的水壓試驗合格，至此，1號機組定子冷卻水流量降低時間得到完美處理。

4 結(jié)束語

1）日常運行期間，應(yīng)加強對定子冷卻水系統(tǒng)的溶解氧控制與監(jiān)測，通過技術(shù)改造加裝了在線氧表。

2）發(fā)電機定子冷卻水箱利用N2覆蓋，降低氧含量。

3）加強檢修期間的設(shè)備保養(yǎng)。

【參考文獻】

[1]發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)系統(tǒng)手冊[S].浙江：核電秦山聯(lián)營有限公司，2005.

[2]核電廠中級運行[S].2版.浙江：核電秦山聯(lián)營有限公司，2008.

[3]發(fā)電機定子化學(xué)清洗重大檢修工作方案[S].浙江：核電秦山聯(lián)營有限公司，2011.

[4]運行規(guī)程[S].浙江，核電秦山聯(lián)營有限公司，2005.

[責(zé)任編輯：田吉捷]