600 MW定子線棒出水溫度異常原因分析及處理方案

齊瑞鵬

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150040)

0 引言

近年來，隨著現(xiàn)代社會電力需求不斷增加、技術(shù)水平的提高，人們對大型水氫冷汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)要求越來越高，尤其是對定子線棒冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行要求提高，但實際運(yùn)行中定子線棒經(jīng)常出現(xiàn)溫度異?，F(xiàn)象。水氫冷汽輪發(fā)電機(jī)定子線棒采用水內(nèi)冷的冷卻方式，當(dāng)發(fā)電機(jī)工況發(fā)生變化時，定子線棒出水溫度也會發(fā)生變化。為保證發(fā)電機(jī)定子線棒內(nèi)水溫處于正常水平，應(yīng)對故障特征進(jìn)行仔細(xì)辨識，查明原因并及時處理，避免誤判造成損失。本文結(jié)合600 MW等級水氫冷發(fā)電機(jī)定子線棒出水溫度異常實例，對其現(xiàn)象、原因進(jìn)行分析，提出有針對性、合理的處理方案及措施，并在實踐中得到驗證。

1 故障情況

某電廠#1汽輪發(fā)電機(jī)型號為QFSN-600-2，額定功率為600 MW，額定電壓20 kV，定子繞組為雙Y接線形式，采用水氫氫的冷卻方式。該機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行7年，運(yùn)行期間定子線棒出水溫度均未出現(xiàn)異常。某日定子#1槽內(nèi)下層線棒出水溫度與同層線棒出水溫度差值達(dá)到報警值，在此期間不同工況下，該線棒出水溫度差值見表1，發(fā)電機(jī)定子線棒其余測點溫度均在正常范圍內(nèi)。

表1 不同工況下定子#1槽內(nèi)下層線棒與同層線棒出水溫度差值情況

2 原因分析

一般情況下，造成發(fā)電機(jī)定子線棒出水溫度異常的主要原因為測溫元件故障和定子線棒異常。測溫元件是監(jiān)測發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況的關(guān)鍵部件，通常預(yù)置在機(jī)組內(nèi)部，測溫元件故障、安裝工藝的分散性及電氣接觸不良，均會導(dǎo)致定子線棒出水溫度異常。本文發(fā)電機(jī)#1槽內(nèi)下層線棒出水溫度的測溫元件安裝在線棒出水絕緣連接管接頭上，經(jīng)現(xiàn)場對測溫元件及回路檢查，該測點元器件無異常，故排除測溫回路問題。

發(fā)電機(jī)定子線棒的通水導(dǎo)線銹蝕、堵塞，冷卻水出力不穩(wěn)定等因素，都會引起定子線棒出水溫度異常。依據(jù)DL/T 1164—2012《汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行導(dǎo)則》，對發(fā)電機(jī)定子線棒冷卻水的壓力和定子三相電流進(jìn)行檢查，結(jié)果無異常，故排除冷卻水出力不穩(wěn)定因素[1]。在機(jī)組停機(jī)檢修期間，通過內(nèi)窺鏡觀察定子#1槽內(nèi)下層線棒汽勵兩端水盒內(nèi)部情況，發(fā)現(xiàn)勵端水盒內(nèi)無異常，汽端水盒內(nèi)1根空心導(dǎo)線中有亮點，疑似異物，如圖1所示。

圖1 汽端水盒內(nèi)情況

從#1槽內(nèi)下層線棒勵端充氮氣至0.5 MPa對線棒內(nèi)部進(jìn)行吹掃，線棒汽端流出的水帶有黑色粉末，經(jīng)化驗后確認(rèn)黑色粉末為氧化銅，并未發(fā)現(xiàn)其它異物，如圖2所示。水排凈后再次使用內(nèi)窺鏡對定子#1槽內(nèi)下層線棒汽勵兩端水盒內(nèi)部情況進(jìn)行檢查，觀察發(fā)現(xiàn)汽端水盒內(nèi)亮點消失。

圖2 黑色粉末

為確認(rèn)其他定子線棒是否存在黑色粉末，對出水溫度較高的定子線棒分別進(jìn)行吹掃，其中#9槽內(nèi)下層線棒發(fā)現(xiàn)少許黑色粉末，其余線棒未發(fā)現(xiàn)黑色粉末及異物，故排除其他定子線棒存在黑色粉末。

根據(jù)機(jī)組長期運(yùn)行狀態(tài)和檢查結(jié)果，可以確認(rèn)定子#1槽內(nèi)下層線棒溫度異常是由線棒中通水導(dǎo)線堵塞所導(dǎo)致的。定子線棒水路堵塞可分為異物堵塞、腐蝕、引線氣堵三種[2]，造成本發(fā)電機(jī)#1槽內(nèi)下層線棒出水溫度異常的原因為氧化銅腐蝕，而水質(zhì)中含氧量偏高和pH值偏低是引起氧化銅腐蝕的最主要原因?！镀啺l(fā)電機(jī)產(chǎn)品使用說明書技術(shù)數(shù)據(jù)及曲線》中對水質(zhì)的要求是：25 ℃時的pH值8～9，銅化合物含量≤20 μg/L，電導(dǎo)率在0.5～1.5 μs/cm范圍內(nèi)，而電廠沒有保存相應(yīng)的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，無法直接確定電廠的水質(zhì)是否符合要求。通過對比同類型機(jī)組定子線棒出現(xiàn)氧化腐蝕的情況，以及長期運(yùn)行經(jīng)驗來看，機(jī)組#1槽內(nèi)下層定子線棒出水溫度異常的主要原因是水質(zhì)不合格所導(dǎo)致。

3 處理方案及建議

機(jī)組停機(jī)檢修時，拆除#1槽內(nèi)下層線棒水接頭處防護(hù)，安裝沖洗工具，單獨對線棒進(jìn)行沖洗與反沖洗工作。線棒出水口閥門全開使水流量最大，水壓0.35 MPa左右進(jìn)行水錘式多次沖擊；清理后檢查線棒出水端濾網(wǎng)是否有異物雜質(zhì)等；最后重新裝配新絕緣引水管，做熱水流試驗，檢查線棒堵塞情況。

機(jī)組停機(jī)檢修后，在541～570 MW負(fù)荷情況下，測量出#1槽內(nèi)下層線棒出水溫度與同層線棒出水溫度差值在6.1～7.2 K范圍，雖未到達(dá)報警值，但相比其它槽內(nèi)線棒的同槽內(nèi)出水溫度差值還是相對高點，如表2所示。

表2 不同工況下定子#1槽內(nèi)下層線棒與同層線棒出水溫度差值情況

此現(xiàn)象是由于定子#1槽內(nèi)下層線棒的通水導(dǎo)線已經(jīng)明顯發(fā)生過氧化腐蝕，氧化銅附著在空心銅線內(nèi)部，雖經(jīng)過反復(fù)沖洗處理，但通水導(dǎo)線內(nèi)部仍存在氧化銅。運(yùn)行一段時間后，由于定子冷卻水起到?jīng)_洗作用，內(nèi)部堵塞明顯好轉(zhuǎn)，#1槽內(nèi)下層線棒出水溫度差值降為1 K左右。

為避免定子線棒由氧化腐蝕造成線棒出水溫度異常的情況再次發(fā)生，建議現(xiàn)場運(yùn)維人員重點關(guān)注以下幾點：

(1) 定子線棒氧化腐蝕，是由于水質(zhì)不合格所導(dǎo)致，根據(jù)《汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)品使用說明書技術(shù)數(shù)據(jù)及曲線》中對水質(zhì)的要求應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控定子內(nèi)冷水水質(zhì)，水質(zhì)要求如下：

銅化合物含量≤20 μg/L

25 ℃時的電導(dǎo)率0.5～1.5 μs/cm

25 ℃時的pH值8～9

25 ℃時的硬度<2 μgE/L

25 ℃時的含氨(NH3)量微量

25 ℃時的含氧量<20 μg/L

(2) 運(yùn)行中監(jiān)測定子內(nèi)冷水入口、出口壓力，監(jiān)測繞組溫度及出水溫度及差值變化及與出力變化趨勢。

(3) 在機(jī)組停機(jī)檢修時反復(fù)沖洗，檢測每次反復(fù)沖洗后的水質(zhì)情況，并定期對沖洗濾網(wǎng)進(jìn)行檢查，檢查濾網(wǎng)是否存在磨損或表面附著雜質(zhì)等現(xiàn)象。

4 結(jié)論

通過對600 MW等級水氫冷汽輪發(fā)電機(jī)定子線棒出水溫度異常的實例分析，快速有效確認(rèn)出問題原因，即忽視了對定子線棒的定期保養(yǎng)，且未按照《汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)品使用說明書技術(shù)數(shù)據(jù)及曲線》標(biāo)準(zhǔn)對定子內(nèi)冷水水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，從而導(dǎo)致定子線棒出水溫度異常。本文提出的處理方案與建議，避免了定子線棒由氧化腐蝕造成的堵塞風(fēng)險，有效的解決了定子線棒出水溫度異常問題，為發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了參考和幫助。