秦山330MW機(jī)組發(fā)電機(jī)空冷器結(jié)露的分析

李寅光　占建華　王泉

【摘 要】秦山330MW機(jī)組采用的是定轉(zhuǎn)子線圈用冷卻水冷卻，發(fā)電機(jī)的定子鐵芯、端部構(gòu)件及轉(zhuǎn)子表面通過空氣冷卻，即雙水內(nèi)冷.而空冷器在投切瞬間導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)風(fēng)溫低或者在初春、初冬季節(jié)及梅雨季節(jié)等外界濕度大的情況下會發(fā)生結(jié)露，結(jié)露會加大發(fā)電機(jī)空冷器小室的濕度，如果水濺到定子的絕緣薄弱環(huán)節(jié)，造成相地或者相間故障，而且結(jié)露產(chǎn)生的現(xiàn)象和發(fā)電機(jī)漏水的現(xiàn)象比較接近，增加了運(yùn)行人員區(qū)分辨認(rèn)的難度，所以有必要通過探討對于空冷器結(jié)露的機(jī)理及處理尋找合適的運(yùn)行方式來預(yù)防和減少結(jié)露的發(fā)生及產(chǎn)生的不良后果。

【關(guān)鍵詞】空冷器；結(jié)露；循環(huán)水溫度

中圖分類號： TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）23-0049-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.23.018

【Abstract】Qinshan 330 MW nuclear power unit is the stator coil with cooling water cooling，the generator stator core，end components and rotor surface cooling through the air，namely double cold water.The air cooler in cutting moment lead to intake air temperature is low or in the early spring，such as winter season and monsoon rains outside under the condition of high humidity will happen condensation，condensation will increase the humidity of small generator air cooler room，if the water splashed into the stator insulation weak link，cause phase ground fault or alternate with， and dewing phenomenon and generator water leakage phenomenon is more close，increased the difficulty of the operation personnel to distinguish identify，so it is necessary by discussing the mechanism and process of condensation for air cooler to find the right operation mode to prevent and reduce the occurrence of condensation and cause of adverse consequences.

【Key words】Air cooler dewing temperature of circulating wate

1 秦山330WM機(jī)組空冷器現(xiàn)狀

1.1 空冷器運(yùn)行基本情況

我廠發(fā)電機(jī)空冷器共有八臺，分二組，由海升泵提供冷卻用的海水，并可通過調(diào)整空冷器回水閥HLS-36V、HLS-37V開度來調(diào)節(jié)通過空冷器的海水流量，以控制發(fā)電機(jī)的進(jìn)口風(fēng)溫。冷風(fēng)由安裝在轉(zhuǎn)軸兩端的軸向風(fēng)扇打入，通過轉(zhuǎn)子表面、定子鐵芯徑向通風(fēng)道，帶出熱量，熱風(fēng)從機(jī)座下面的出風(fēng)口流經(jīng)過空冷器，形成冷風(fēng)，冷風(fēng)再由進(jìn)風(fēng)通道經(jīng)兩端風(fēng)扇送入發(fā)電機(jī)，這樣形成一個封閉循環(huán)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)通過空冷器將熱量傳送給海冷水。正常運(yùn)行期間，控制進(jìn)口風(fēng)溫在22℃—40℃，最大不允許超過55℃。

我廠發(fā)電機(jī)空冷器海冷水系統(tǒng)目前運(yùn)行方式為海升泵用戶只有發(fā)電機(jī)空冷器（兩臺共8組），為保證發(fā)電機(jī)兩端進(jìn)口風(fēng)溫，夏季需運(yùn)行兩臺泵而冬季一臺泵運(yùn)行仍不能維持正常風(fēng)溫，需通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)空冷器回水總閥HLS-36V/37V和切除1到2組發(fā)電機(jī)空冷器來維持正常風(fēng)溫，如圖1-1。

每個空冷器是由119根鈦管組成，設(shè)計流量為90×8=720m3/h，運(yùn)行水壓0.1Mpa，最大允許水壓是0.3Mpa，風(fēng)壓降600pa，最高進(jìn)水溫度33℃，出風(fēng)溫度40℃，海水冷卻水走管側(cè)，通過熱傳導(dǎo)帶走氣側(cè)的發(fā)電機(jī)出風(fēng)熱量。

1.2 目前監(jiān)視和處理手段

主控CB-531屏裝有SCJ-2型濕度差動檢漏儀，用來監(jiān)測空冷器機(jī)側(cè)及勵側(cè)溫濕度，通過對發(fā)電機(jī)機(jī)側(cè)及勵側(cè)內(nèi)部空氣的絕對濕度和環(huán)境空氣的絕對濕度，然后來判斷結(jié)露或者發(fā)電機(jī)及空冷器是否漏水的情況，正確報警，不受環(huán)境或氣候變化的影響。濕度差動儀正常運(yùn)行值為5.0（△%RH）以下，報警值為10.0（△%RH），注：△%RH為空冷器小室內(nèi)的濕度值與小室外的濕度值之差，數(shù)值越大，說明空冷器內(nèi)濕度越高。

濕度儀異常升高或報警，應(yīng)區(qū)分發(fā)電機(jī)漏水或空冷器漏水，結(jié)合考慮CB-530屏上的發(fā)電機(jī)漏水監(jiān)測儀的電阻計算值，如為空冷器漏水，迅速隔離泄漏組空冷器，并采用薄膜、蚊香對空冷器傳熱管進(jìn)行初步查漏；如確認(rèn)發(fā)電機(jī)漏水根據(jù)《發(fā)電機(jī)主變壓器運(yùn)行規(guī)程》中發(fā)電機(jī)漏水異常運(yùn)行處理。

空氣濕度大，空冷器容易結(jié)露，要及時對發(fā)電機(jī)風(fēng)溫進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)發(fā)現(xiàn)空冷器有結(jié)露現(xiàn)象時，除及時調(diào)高風(fēng)溫外，還要注意做好地面積水的疏排，防止發(fā)電機(jī)小室內(nèi)積水。

目前針對空冷器結(jié)露的處理一般是先調(diào)節(jié)海升泵出口母管壓力至0.23Mpa，再調(diào)節(jié)關(guān)小兩組空冷器回水閥，減少流經(jīng)空冷器的冷卻水流量。

2 空冷器小室結(jié)露的發(fā)生原因分析

根據(jù)理想氣體的分壓力定律，濕空氣總壓力等于干空氣分壓力和水蒸氣分壓力之和，由于其中的水蒸氣含量不同及溫度不同，或者出于過熱狀態(tài)，或者出于飽和狀態(tài)，因而濕空氣有未飽和與飽和之分。干空氣和過熱水蒸氣組成未飽和濕空氣。未飽和濕空氣可以通過增加水蒸氣含量或者降低溫度這兩個途徑達(dá)到飽和狀態(tài)，此時空氣中便有水滴析出，出現(xiàn)結(jié)露。由此可知，理論上空氣中的水蒸氣，外界的溫度是結(jié)露產(chǎn)生的兩個重要因素。

2.1 空冷器在初春、冬季節(jié)及梅雨季節(jié)等外界濕度大的情況下會發(fā)生結(jié)露。

選取某一天觀察外界濕度和空冷器小室內(nèi)的濕度值如下圖2-1所示

圖2-1 空冷器小室內(nèi)濕度和外界濕度的變化

由圖2-1可知，空冷器汽側(cè)，勵側(cè)的濕度變化趨勢和外界地面濕度變化大致一致，只是20：00以后的濕度變化可能是由于循環(huán)水溫度的升高而使空冷器小室內(nèi)的濕度減少。

圖2-2，2-3為連續(xù)6天的勵側(cè)和汽側(cè)濕度差隨外界溫度及大氣濕度的變化趨勢，顯示空冷器小室內(nèi)濕度和外界地面濕度呈正比，和外界溫度呈反比。

2.2 空冷器小室密封不嚴(yán)。

比如補(bǔ)風(fēng)口和墻體結(jié)合部位，海水冷卻水管和墻體連接處，空氣潮濕會通過縫隙進(jìn)入空冷器小室引起空冷器結(jié)露。另外發(fā)電機(jī)端蓋和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動靜結(jié)合交接處，由于不能密封，且該處正好位于發(fā)電機(jī)兩扇風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)，必然會吸入大量的機(jī)外大氣。

我廠主發(fā)電機(jī)的觀察窗的橡膠密封圈也存在橡膠老化和密封不嚴(yán)，導(dǎo)致此處存在和外界的空氣交流，影響了發(fā)電機(jī)內(nèi)部的空氣濕度。

由于設(shè)計原因，我廠單臺海升泵的額定流量為1116m3/h，大于空冷器冷卻水設(shè)計流量（90×8=720m3/h），這就導(dǎo)致海水冷卻水流速偏高，海水冷卻水強(qiáng)烈湍流效應(yīng)加劇了閥門本體的沖刷磨損。C8、C9運(yùn)行期間相繼發(fā)生過空冷器回水總閥后管段的穿孔滲漏缺陷以及空冷器海水進(jìn)出口端蓋損壞的缺陷，諸多缺陷也造成了空冷器系統(tǒng)整體的不嚴(yán)密性。

2.3 循環(huán)水溫度低而產(chǎn)生結(jié)露。

針對秦山330MW機(jī)組的循環(huán)冷卻水溫和空冷器濕度差動儀的跟蹤，我們選擇了5月期間的連續(xù)6天的數(shù)據(jù)作比較，如圖2-4

圖表曲線表明循環(huán)水溫度谷峰和濕度的谷峰正好相反。特別是勵側(cè)的尤為明顯，因此循環(huán)冷卻水溫低是造成空冷器結(jié)露的重要原因。濕空氣由干空氣和水蒸氣混合而成，都是理想氣體，當(dāng)濕空氣與冷表面接觸或因?yàn)槔錃饬鞫禍?，溫度降低到水蒸氣分壓力所對?yīng)的飽和溫度時，水蒸氣開始凝結(jié)，如果溫度繼續(xù)降低，達(dá)到了露點(diǎn)，此時繼續(xù)冷卻，就會有水蒸氣凝結(jié)成水滴析出。

相比較之前的和外界的濕度比較，我們可知造成空冷器小室內(nèi)部濕度大的主要原因還是循環(huán)水的溫度，而我廠空冷器結(jié)露的情況大多發(fā)生在12月至3月之間，再一次的印證了這個結(jié)論。

3 空冷器結(jié)露的預(yù)防

3.1 適當(dāng)減少空冷器的冷卻水流量。

秦山330MW機(jī)組主發(fā)電機(jī)規(guī)程要求發(fā)電機(jī)兩側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度應(yīng)基本相等（≤40℃），最低允許進(jìn)風(fēng)溫度為22℃，且應(yīng)空冷器不結(jié)露為標(biāo)準(zhǔn)。如圖2-4，圖2-5所示，循環(huán)冷卻水溫度和空冷器小室濕度的關(guān)系密切，因此盡量使空冷器管壁溫度大于其露點(diǎn)溫度

根據(jù)公式：含濕量■，其中？漬為發(fā)電機(jī)出風(fēng)的相對濕度，取45%，Ps為發(fā)電機(jī)出風(fēng)溫度下的水蒸氣飽和壓力，取56℃時的水蒸氣飽和壓力為16509帕，P為電廠當(dāng)?shù)氐拇髿鈮海?01490帕，計算出D為0.05438Kg/Kg，保持D和P不變，降低溫度并使為100%，計算出Ps為8158.9帕，查詢飽和水蒸氣表可知對應(yīng)的44.2℃，此為該狀態(tài)下出風(fēng)的露點(diǎn)溫度，如果要阻止發(fā)電機(jī)出風(fēng)溫度在56℃、？漬=45%狀態(tài)下的出風(fēng)在發(fā)電機(jī)空冷器管壁處結(jié)露，必須提高空冷器管表溫度，使其在44.2℃以上，以此來減小和發(fā)電機(jī)出口風(fēng)溫的差值，能有效防止空冷器結(jié)露。所以如果在主控室濕度檢漏儀數(shù)值較大時，我們在規(guī)程允許和機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，適當(dāng)提高發(fā)電機(jī)入口風(fēng)溫。

雖然SCJ-2濕度檢漏儀在一定程度上反映了濕度變化和結(jié)露的關(guān)系，但是它裝設(shè)的最終目的還是和高阻漏水監(jiān)測儀一起檢測發(fā)電機(jī)漏水和空冷器漏水，所以針對結(jié)露，有必要在空冷器管表上裝設(shè)溫度傳感器，及時跟蹤空冷器管表溫度，通過計算，來判斷是否達(dá)到結(jié)露的極限點(diǎn)。

3.2 對發(fā)電機(jī)定期排潮

利用主控室CB-531屏上的濕度差動檢漏儀，當(dāng)濕度差動檢漏儀有報警時判斷空冷器小室發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象而非發(fā)電機(jī)漏水或者空冷器管束泄漏后可以采取間斷打開小室大門，充分予以通風(fēng)降濕，并加設(shè)安全防護(hù)欄。建議天氣濕度大的時候，關(guān)閉發(fā)電機(jī)空冷器小室附近的廠房對外界窗戶，并加強(qiáng)對空冷器小室的監(jiān)視。空冷器小室內(nèi)的疏水管道保持暢通，及時疏排可能的凝結(jié)水。

另外在空冷器小室內(nèi)裝設(shè)防靜電的干燥劑，定期更換。

3.3 填補(bǔ)發(fā)電機(jī)空冷器小室漏風(fēng)點(diǎn)，使空冷器小室減少和外界接觸

如果濕空氣保持溫度不變，而水蒸氣含量增加，則水蒸氣分壓力增大，當(dāng)分壓力達(dá)到對應(yīng)的水蒸氣飽和壓力值時，此時飽和水蒸氣和干空氣就組成了飽和濕空氣。飽和濕空氣吸收水蒸氣的能力已經(jīng)達(dá)到了極限，若再向它加入水蒸氣，則凝結(jié)為水滴從中析出，此刻水蒸氣的分壓力和密度是該溫度下可能有的最大值。因此降低外界水汽進(jìn)入空冷器小室就是阻斷了飽和濕空氣的生成。

對主發(fā)電機(jī)觀察窗的不嚴(yán)密的密封橡膠進(jìn)行更換，使其保持良好的密封作用。對空冷器系統(tǒng)易腐蝕受損的閥門，設(shè)備，墻體等進(jìn)行及時防腐或者換新，強(qiáng)化其整體嚴(yán)密性。

3.4 日常運(yùn)行操作注意

從分析抄錄的秦山330MW機(jī)組汽側(cè)，勵側(cè)的濕度數(shù)據(jù)來分析，勵側(cè)的濕度更大，更容易引起結(jié)露，為了防止空冷器折回水室因?yàn)槔錈岵痪鴮?dǎo)致破裂，因此在投運(yùn)空冷器的時候務(wù)必要緩慢進(jìn)行，可先微開備用空冷器入口閥，使空冷器充水冷卻均勻后再執(zhí)行下一步操作，而在切換空冷器時，最好同時把投運(yùn)的空冷器出口閥打開和切除的空冷器出口閥關(guān)閉，并且保持動作閥門開度一致，以降低空冷器的瞬間的冷卻水流量，加強(qiáng)保持和主控溝通，防止發(fā)電機(jī)入口風(fēng)溫急劇下降。

3.5 加裝分子篩干燥器

在發(fā)電機(jī)密封循環(huán)風(fēng)道上加裝分子篩干燥器，當(dāng)內(nèi)部濕度達(dá)到設(shè)定值時，自動投入分子篩干燥器，達(dá)到規(guī)定值后自動停運(yùn)，程序如同發(fā)電機(jī)封閉母線干燥器。

4 結(jié)束語

通過對空冷器循環(huán)水流量，整個系統(tǒng)的密封性能提高以及干燥設(shè)備的投入，可以使發(fā)電機(jī)內(nèi)部濕度大大降低，以實(shí)現(xiàn)對結(jié)露的控制和對發(fā)電機(jī)內(nèi)部環(huán)境的改善，更加有利于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

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