定子冷却水处理方式的探索与应用
定子冷却水处理方式的探索与应用
定子冷却水处理方式的探索与应用作者：李化霜来源：《科技资讯》 2012年第29期李化霜(四川广安发电有限责任公司四川广安 638000)摘要:综合比较了定子冷却水的多种处理方法,总结了各种处理方法的优缺点,提出了“发电机定冷水弱碱化处理”方法是一种既经济、安全、又操作简单的最优的处理方法。
发电机定冷水弱碱化处理方式:发电机定冷水部分水经“发电机定冷水弱碱化处理系统”处理后,pH值提高到7.5～8.5、DD降低到0.5 us/cm以下后回到内冷水箱,系统内整个水质能同时满足行业标准DL/T1039—2007(pH=7～9,DD≤2.0 us/cm,Cu2+≤40 ug/Ｌ)的要求。
发电机内冷水弱碱化处理装置配装的是经特殊工艺深度再生后按特殊配方填装的进口树脂,运行周期长(大于2年)。
树脂失效后无需再生,直接更换新树脂即可,操作简单、维护量小。
关键词:定子冷却水水质弱碱化中图分类号:TM311 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(b)-0103-021 发电机定子冷却水的品质要求发电机定子绕组和转子绕组等部件在运行中所产生的交换热量必须由冷却介质带走,通常是选用二级除盐水进行冷却,由于发电机冷却水是在高压电场中作冷却介质,对它的各项控制指标的要求必须保证以发电机安全经济运行为前提。
因此对发电机定子冷却水的水质须有以下要求。
1.1 较好的绝缘性(即较低的电导率)以防止发电机绕组对地短路而导致泄漏电流和泄漏损耗增加。
1.2 不结垢1.3 对发电机铜导线和内冷水系统须无侵蚀性因为铜导线的腐蚀产物会在空心铜导线内沉积,造成导线内部冷却水流通截流面积减小,阻力加大,甚至完全堵塞;结果使发电机运行中线棒温度上升,严重的甚至导致发电机线圈烧毁。
2 定冷水处理方法的探讨和分析总结四川广安发电有限公司自1998年9月第一台300 MW的机组投运以来,到2007年最后一台600 MW的机组建设完工投运,发电机的定子冷却水处理系统先后采用了小混床处理法、加铜缓蚀剂法、凝结水和除盐水交替补充的开放式运行法;在使用过程中分别发现上述方法或多或少均存在不同的问题,现将问题分析总结如下。
核电厂发电机定子冷却水处理技术探讨
核电厂发电机定子冷却水处理技术探讨摘要：在发电机中定子冷却的水质和机组运行的安全与否产生了直接的影响，本文就介绍了核电厂中发电机定子冷却水处理技术，将多种定子冷却水处理技术进行分析与比较，并对定子冷却水水质调整与机组的停备用保护加以讨论。
如果发电机定子冷却水系统发生腐蚀或是系统内各个管道及设备带入杂质，都会导致发电机定子线圈内部运行发生异常。
确保发电机中定子冷却水水质达标，为发电机组运行的安全性与稳定性，本文就对发电机定子线圈内杂质来源加以分析，并提出预防措施。
关键词：核电厂；发电机；定子冷却水；处理技术随着超临界和亚临界机组增加，在发电机运行过程中为确保运行的稳定性和安全性，对于发电机中定子冷却水的水质要求较高，因此就要加强对发电机组中定子冷却水水质的监督与管理工作[1]。
为了避免发电机出现损坏事故，就要对发电机定子冷却水水质进行严格控制，如果发电机中定子冷却水的水质不合格，则会对发电机中定子线圈造成直接的影响，从而导致线圈发生腐蚀或是结垢，对定子冷却水管路造成堵塞，从而导致发电机中定子线圈超温，对发电机组运行的安全带来影响。
为了充分发挥定子冷却水的作用，就应该加强对系统运行方式进行优化，确保定子冷却水正常运行。
一．发电机定子冷却水水质处理技术分析（一）碱化处理1.1铵型混床处理：在定子冷却水处理中铵型混床是一种常用的处理方式，定子冷却水和铵型混床在离子交换后会释放出一定的氢氧化铵，而氢氧化铵呈弱碱性，不仅可以满足定子冷却水对PH值的要求，另外氢氧化铵属于弱电解质，电离度较小，在进入到定子冷却水时不会使定子冷却水电导率发生变化。
此外，在定子冷却水中还存在有氢氧化铵和铵根离子，并形成缓冲溶液，也会释放出氢氧根离子，在长时间内可以确保定子冷却水PH值在稳定区间内。
1.2氢氧化钠处理：氢氧化钠添加在定子冷却水中，将定子冷却水的PH值进行调节，使PH值范围控制在弱碱性，而这种处理方式定子冷却水的PH值较合格，但铜含量和电导率较难合格[2]。
1000MW发电机定子冷却水补水系统改进及实践
1000MW发电机定子冷却水补水系统改进及实践摘要：新电1000MW超超临界#1机组发电机定子冷却水水质超标，化学取样装置无法连续投运，运行无法跟踪监视和调整，除盐水补水时，影响机组运行安全。
通过对发电机定子冷却水补水管路的改进和应用，保证了化学取样装置连续投用，使运行跟踪监视和调整得到了保证，从而使凝结水水质达到国标要求。
为#2机组发电机定子冷却水补水管路的设计、安装、调试提供了资料。
关键词：1000MW超超临界机组；定子冷却水；补水管路；改进前言：新电1000MW超超临界发电机为上海汽轮发电机有限公司引进德国西门子公司技术生产的THDF125/67型三相同步汽轮发电机。
发电机采用水氢氢冷却方式：发电机的定子绕组采用定子冷却水直接冷却，转子绕组、相连接线和出线套管均采用氢气直接冷却。
定子由定子机座，定子铁心与定子绕组组成。
定子线棒内为不锈钢镀膜。
1、发电机定冷水系统补水系统改进前工况及运行方式1.1新电1000MW发电机定冷水系统补水系统改进前如图1所示。
一路补水是凝结水加氨点后至内冷水泵入口管道；另一路补水是凝补水母管来的除盐水至定冷水泵入口管道。
当定冷水电导、PH值超标，通过除盐水对其间断换水以保证其水质。
化学连续取样装置因补水不能连续无法投用。
图1 改进前定子冷却水补水系统示意图1.2定子冷却水运行中水质数据表1 定冷水补水系统改进前数据1.3#1机发电机定冷水水质要求如表2所示按化学水质标准相关规定内冷水系统需保持一定连续溢流，进行换水以保证水质及连续取样要求。
表2定冷水水质标准经对比定冷水电导超标，硬度超标严重。
2、定子冷却水补水管道改进分析1000MW发电机定子为不锈钢空心线。
按照GBT-7064-2008《隐既同步发电机技术要求》如表2所示。
改进补水管道的前提是有合适的水源。
通常情况下，水源只有两路，即除盐水和凝结水。
除盐水水质电导（25℃）＜0.4μS/cm，硬度为0μmol/L，pH（25℃）在6.3～7.0，铜为0μg/L。
定子冷却水系统
关于发电机断水保护 当发电机定子绕组进出水压差值降低到1/3额定 水流量下的压差值时压差开关闭合，3个信号按“3 取2”的逻辑原则运算后，作为发电机断水保护的信 号源。当发电机定子绕组出现断水情况时，允许满 载100%额定电流运行5秒，备用泵需在5秒内投入正 常运行。如果备用泵在5秒内不能正常运行，发电机 必须停机或者在2钟内以每分钟50%的速率将定子电 流自动降低到额定电流的15%，同时定子冷却水的电 导率需控制在1.5μs/cm以内。当定子冷却水流量低 同时水电导率又低于1.5μs/cm时，发电机可在15% 额定定子电流下运行一小时，如果定子冷却水水量 低时，电导率高于1.5μs/cm，发电机需立即停机， 2.5分钟后励磁失磁。在运行过程中发电机定子绕组 出现断水情况后，如果两台定子循环水泵恢复到额 定运行状态，在增加负荷之前，水泵必须运行15分 钟，发电机负荷可按汽轮机负荷增加速率增加。
2.定子水泵
定子冷却水系统为一闭式循环系统。为保证发 电机连续、可靠的运行，配有两台各为100%额定能 力的离心泵使水循环流动，两台泵中一台为工作泵、 另一台为备用泵。当工作泵出现故障时，备用泵将 自动启动。泵由三相交流电动机驱动，由不同的系 统供电以提高可靠性。
3.水过滤器 3.
注入的除盐水及循环定子冷却水应不含能 积聚和阻流颗粒，因此，主水路的水必须通过 有一定过滤精度的过滤器。。主水路过滤器设 有二台，每台都可承担100%的水量，运行时可 通过置换阀门进行切换。
定冷水箱充氮系统的作用： 1、占据定冷水箱上部空间并保证此空间为表 压正压，从而可以防止空气进去此空与定子 冷却水系统直接接触。从而防止了空气中的 二氧化碳进去水中造成定冷水导电率增加。 2、充氮后，即使定冷水箱中漏入大量氢气也 不会有爆炸的危险。
发电机定子冷却水系统
二、为防止发电机漏水，重点应对绝缘引水 管进行检查，引水管外表应无伤痕，严禁 引水管交叉接触，引水管之间、引水管与 端罩之间应保持足够的绝缘距离。
误操作
• 投离子交换器时，阀门应缓慢开启（防止 突然开大造成流量下降） • 切换定冷水泵时，运行和备用泵出口门缓 慢关闭和开启（抢量或者排空不好容易造 成泵出口的压力波动） • 切换冷却器时，注意流量和压力波动 • 切换滤网时，注意流量和压力外，还要注 意水质的变化
外部 • 冲洗时把过滤器滤芯拆除（防止堵塞）， 离子交换器树脂未铺设（防止破坏树脂特 性），电导仪率仪隔离。在总进水管道上 装上锥形过滤器并在反冲洗管道上装上斜 插式过滤器滤芯，在回水入口装临时性滤 网，冲洗时切换水泵，切换冲洗阀，改变 水流方向提高冲洗效果（这时的供氢，供 二氧化碳，供氮管道全部切断）。
排除定子线圈内的冷却水
• 打开各放水阀排空阀排水，防止残余水在 线管式管道内部结冰，导致定子空心导线 和其他部件损坏。 • 关闭所有阀门，将压缩空气充入水箱压力 达到0.5MPA，快速打开汇水管排污阀，由 于水箱内压缩空气的瞬时压差，促使残留 水，通过排污阀流出（反复操作)。 • 真空干燥（关闭所有进口管路上阀门，抽 真空，高的真空度把水蒸发掉）。
• 7 定子线棒层间测温元件的温差和出水支路的同 层各定子线棒引水管出水温差应加强监视。温差 控制值应按制造厂规定，制造厂未明确规定的， 应按照以下限额执行：定子线棒层间最高与最低 温度间的温差达8℃或定子线棒引水管出水温差达 8℃时应报警，应及时查明原因，此时可降低负荷。 定子线棒温差达14℃或定子引水管出水温差达 12℃，或任一定子槽内层间测温元件温度超过 90℃或出水温度超过85℃时，在确认测温元件无 误后，应立即停机处理。
定子线棒结构
核电厂发电机定子冷却水处理技术探讨
３定子冷却水系统化学清洗
腐蚀 产物 （ 主 要是 氧化 铜／ 氧化 亚铜 ）沉 积 引起 阻塞也 是常 见 问题 。发 电机 空 心导线 内部 结垢 ，铜 腐蚀产 物在 空心导 线 的 内表 面 沉 积 ，如不 及时 处理 ，可能 导致 发 电机 绕组 严重 损坏 。最 简便 的 方 法 是用 水作正 反 冲洗 ，如果 正反 冲洗仍 解决 不 了 ，唯一 的 办法 只能 考 虑化 学 清洗 。在 国内不 少 电厂 ，包 括核 电厂都 进行 过化 学清 洗来 消除 缺陷 ，美 国ｓ ａ ｎ ｏ ｆ ｏ ｒ ｅ（ 评估 专 家Ｏ ｓ ｃ ａ ｒ 所 在 电厂 ）２ ／ ３ 号机组 都 已经进 行过 两次 化学 清洗 。 但是 ，由于空心 铜导 线的截 面小 ，其 内壁结垢 的总量 义不是 很 明确 ，洗 下的垢 物是 否会在 空心 导线 内造成 堵 塞 ，这 是我 们不得 不 面 对 的 巨大 风险 。制 定化学 清洗 方案 就必须 充分 考虑 这些 因素 ，并 尽可 能把 风 险值 控 制到 最低 。国 内某核 电厂 １ ＃机 组 已连续 化 学清 洗两 次 ，效果 不是很 好 ， 已决 定不再 化学 清洗 。
１发 电机定 子冷却 水 的水质 要求
２ ０ １ ０ 年 ，电 力行 业 电机 标准 化 技 术委 员会对 大 型 发 电机 内 冷 却水 及其 系统 技术要 求 进行 升版 ，并于 ２ ０ １ １ 年 ５ 月 １ 日起 执 行 。新 的 标 准 明确 规 定 ：发 电 机 内 冷 却 水应 采 用 除 盐 水 或 凝 结 水 。当发 现 汽轮 机凝 汽 器有 循 环水 漏入 时 ，内冷 却水 的补 充 水必 须 用除盐 水 。水 质要求 见表 １ 。 表 １发 电机 内冷水水质控制标准
√２ ｌ 。 ｌ １ 一 书 尊ｌ ■ １ 搠 ｌ ¨ ｃ ¨ 州 一 Ａ ｓ … ｃ Ｉ Ｅ ｃ Ｅ ＿ ＾ Ｔ Ｅ ｏ Ｈ Ｎ ｏ Ｌ ｏ Ｇ Ｙ ｛ Ｎ Ｆ ｏ 刚Ａ Ｔ Ｉ ｏ Ｎ 臻 ａ ｐ ． ２ ｏ １ ３
发电机定子冷却水系统的作用、组成、运行方式及事故处理
一、发电机定子冷却水系统的作用发电机定子冷却水系统是在发电机运行的全过程中，提供温度、流量、压力和品质（水质和纯度）符合要求的水作为冷却介质，通过定子绕组空心线圈将绕组损耗产生的热量带出，在水冷却器中由闭式循环冷却水带走高纯度定子冷却水从定子绕组吸收的热量。
定子绕组冷却水系统是一个闭式循环水系统。
该系统在发电机运行中，应保证向定子线圈不间断地供水，监视水压、流量和电导率等参数在规定范围内。
利用自动水温调节器，以调节定子线圈冷却水进水温度，使之保持在规定范围内并基本稳定。
设置了离子交换器，用以提高进入定子线圈冷却水的水质。
系统的特点及功能简介如下：（1）采用冷却水通过定子线圈空心导线，将定子线圈损耗产生的热量带出发电机。
（2）用水冷却器带走冷却水从定子线圈吸取的热量。
（3）系统中设有过滤器以除去水中的杂质。
（4）用分路式离子交换器对冷却水进行软化，控制其电导率。
（5）使用监测仪表及报警器件等设备对冷却水的电导率、流量、压力及温度等进行连续的监控。
（6）具有定子线圈反冲洗功能，提高定子线圈冲洗效果。
（7）水系统中的所有管道及与线圈冷却水接触的元器件均采用抗腐蚀材料。
二、发电机定子冷却水系统的流程该冷却水系统自成为一个独立的封闭循环系统。
水泵从水箱中吸水后送入水冷器降温，然后经过过滤器除去机械杂质。
经流量孔板后分两路进入发电机定子线棒中的空导线和引线定子出线套管，冷却水由励端进入，由汽端流出，出水流回至水箱中，如此循环。
为了冲洗发电机内冷却管方便，还设有反冲洗管逆向流回至水箱。
三、系统设备组成及作用该系统的设备主要由定子冷却水箱、定子冷却水泵、定冷水冷却器、定子水滤网、离子交换器、导电度仪等及有关管道、流量控制开关、阀门组成。
1、定子冷却水箱：定冷水箱是定子水冷系统中的一个储水容器。
发电机出水管口伸入水箱内液面以下，可以消除发电机回水的汽化现象，回水中如含有微量氢气也可在水箱内释放，当箱内气体压力高于设计整定值时，安全阀自动排汽，水箱上装有水位控制开关和就地水位计，当水箱水位下降时，控制开关动作，自动向水箱内补水及对不正常水位发出报警。
定子冷却水系统的工作原理
定子冷却水系统的工作原理
哇塞，今天咱就来好好讲讲定子冷却水系统的工作原理啊！
你看哦，就像人体内有血液循环一样，定子也需要一个专门的“水循坏系统”来保持健康呢！定子冷却水系统啊，简单来说，就是让冷却水在定子里欢快流动，给它降温保驾护航的。
比如说啊，定子就像是一个在努力工作的“大力士”，它在运行的时候会产生很多热量，如果不及时把这些热量散去，它可就会“累坏”的呀！而冷却水呢，就像是给这个“大力士”带来清凉的“小精灵”。
当水进入系统后，就会通过一系列的管道和设备，在定子里“穿梭”，把热量带走，让定子能一直清爽地工作。
我们可以想象一下，定子是个火热的舞台，而冷却水就是那一阵凉爽的风，呼呼地吹过，让舞台上的一切都能舒适地表演，是不是很形象呢？
在这个过程中，还有各种设备在默默地工作呢！水泵就像是个“大力士助手”，用力地推动着冷却水前进；过滤器则是个“清洁小精灵”，把水中的杂质都清理掉，保证水的干净纯洁；还有各种阀门啊，就像开关一样，精准地控制着水的流动。
这一切配合得多么完美啊！
哎呀，定子冷却水系统可真是太重要啦！没有它，定子可就没法好好工作啦！所以啊，我们一定要好好了解它、爱护它呀！你说是不是呢？。
核电厂发电机定子冷却水处理技术探讨任旭东
核电厂发电机定子冷却水处理技术探讨任旭东摘要：文章主要针对核电厂发电机定子冷却水处理技术进行分析，结合当下定子冷却水处理技术发展现状，从厂发电机定子冷却水水质需求、厂发电机定子冷却水处理模式方面进行深入研究与探索，更好的推动厂发电机定子冷却水处理技术的发展与进步。
关键词：核电厂；发电机；定子冷却水；处理技术在核电运行机组与装机容量逐渐提升影响下，定子空芯铜导线腐蚀以及绝缘引水管线堵塞问题经常出现，使得定子冷却水控制流量降低。
而发动机定子冷却水系统的稳定运行对于核电站机组运行安全性有着直接影响，所以需要结合实际需求对定子冷却水水质进行科学的控制与管理。
一、厂发电机定子冷却水水质需求在现代科技与社会经济不断发展作用下，我国政府有关部门对于电力行业电机冷却水以及系统技术等有着全新的需求与标准，并在社会的广泛认同下进行可全面的落实。
在全新的标准中明确表示了发电机自身冷却水需要对除盐水以及凝结水进行使用。
若汽轮机凝汽器中存在循环水漏入时，在补充冷却水期间需要使用除盐水。
另外通过对新标准的研究还可发现，全新电力行业标准对于定子冷却水系统pH值的控制格外重视。
二、厂发电机定子冷却水处理模式我国有关部门在《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》中明确规定了核电站发电机定子冷却水的主要控制参数为导电率、酸碱度（PH值）以及溶解氧等内容，而对于系统腐蚀具有直接想象的参数主要为PH与溶解氧。
（一）碱液的注入碱液注入方法具有较强的安全性与稳定性，并逐渐成为各个制造企业的标准方法之一。
其中较为常见的注入碱液方法是使用具有少量氨的凝结水为定子冷却水系统进行补水处理，进而促进发电机定子冷却水系统PH值符合相关需求。
其优势为操作较为简单，并在各个火力发电厂有着广泛的使用，同时田湾核电站也使用这一方法。
而其存在的缺点则是CEX氨含量相对较高，在补水期间对于定子冷却水酸碱度（PH值）有着较为直接的影响，导致PH具有较大的浮动。
（二）加碱碱化方法在使用除盐水为发电机定子冷却水时，需要在除盐床下游位置添加0.1%至1%NaOH（氢氧化钠）溶解。
定子冷却水系统
定子冷却水系统一、定子冷却水系统相关介绍1、定子：定子是电机静止不动的部分。
定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。
定子的主要作用是产生旋转磁场。
2、发电的冷却方式：国内外大容量发电机组采用的冷却方式主要有三种：全氢内冷方式，定子绕组水冷转子及铁芯氢冷却方式（水氢氢），双水内冷却方式（水水空）。
国峰煤电机组采用水氢氢冷却方式。
3、区别于空气冷却，发电机采用氢气冷却的优缺点：优点：（1）氢气密度小，大大降低了发电机风扇和通风系统等的摩擦损耗，提高了发电机的效率；（2）氢气传热系数大，导热能力强，可提高发电机的单机容量和缩小发电机的体积；（3）氢气的绝缘性能好，电离现象微弱，可以延长线圈的使用寿命；（4）由于氢气密度小，且采用密闭循环系统后，可使机组噪音大大减小。
缺点：氢气属于易燃易爆物质。
4、发电机定子采用水冷的原因:水冷的效果是氢冷的50倍,定子铁心和转子绕组内部有通风道，采用氢气冷却，若转子、定子铁芯采用水冷，设备较为复杂，制造工艺上较困难。
水内冷绕组的导体既是导电回路又是通水回路，定子绕组内部的空心导体里通水，水带走发电机运行过程中产生的热量，实现冷却的作用。
二、定子冷却水系统的作用运行中的发电机定子绕组产生的热量和发电机的输出功率有着密切的关系，发电机的输出功率越大，其发热量也越多。
定子绕组温度过高，会影响其内部的绝缘。
为了保证机组的安全运行，大容量发电机组都设置有发电机定子冷却装置，用来带走发电机运行中产生的热量。
对于水内冷发电机组，就是利用定子冷却水来带走发电机运行中产生的热量。
三、定子冷却水系统流程：定子冷却水系统是汽轮发电机控制系统中一个独立的回路。
定子冷却水从水箱出来，经过冷却水泵和冷却器后及滤网，通过外部进水管进入发电机励端定子机座内的环形总进水管，其中一路通过绝缘水管流入定子线棒中的空心导线，然后从线圈另一端经绝缘水管汇入环形出水管；另一路经绝缘引水管流入定子线圈主引线，出主引线后经绝缘引水管汇入安置在出线盒内的出水管，然后也经外管道汇入汽端环形出水管。
发电机定子冷却水系统
19. 当氢气冷却器中的二次水泵电机发生故障，保护装置 应发出信号，并延时3min使发电机解列，解除励磁及停机。 20. 离子交换器出水电导率超过1.5μs/cm，发出“离子交 换器出水电导率高”报警信号。 21. 定子绕组进水导电率达到5μs/cm，发出“定子绕组进 水导电率高” 报警信号。 22. 当导电率达到10μS/cm时，应迅速解除发电机负荷并 与电网解列。
定子冷却水系统离子交换器的使用
1. 开启离子交换器进出口水门及排气门，对离子交换器注 水排气。 2. 当离子交换器排气完毕，关闭离子交换器旁路门，开启 定子冷却水冷却器出口至离子交换器入口手动门。 3. 经过离子交换装置的水量约为4m3/h，占系统总流量的8 ％。
谢 谢！
定冷水系统的运行规定
1. 发电机定冷水冷系统应在发电机充氢且大于0.20MPa后 投入。 2. 定子线圈充水前确认发电机内部水路气密性试验合格。 3. 发电机正常运行期间应保持定子线圈冷却水的额定流量 为30 m3/h，冷却水进口压力为0.2～0.25Mpa，冷却水水质 合格。 4. 发电机定子线圈冷却水运行时冷却水进水温度在40～ 45℃，出水温度55～60℃。 5. 发电机定冷水系统安装完毕或大修及水路阻塞以后，水 路系统按要求进行正、反冲洗，水质合格方才能投入运行。 发电机定子线圈反冲洗只允许在发电机停止时进行。 6. 严禁二氧化碳气体进入定冷水系统内。
9. 发电机未解列时，单台运行的定子冷却水泵禁停。 10. 定子冷却水过滤器两端差增大到比设定值高到0.03MPa时，差压 开关动作发出“过滤器差压高”报警信号。 11. 定子绕组两端水压降比正常值高到0.35MPa，发出“定子绕组两 端压降大”报警信号。 12. 定子冷却水水箱内氮气压力升高到0.035MPa，安全阀打开自动排 气。 13. 定子冷却水水箱内氮气压力高于0.042MPa时发出报警信号。 14. 发电机内氢压下降到仅高于进水压力0.035MPa时，压差开关动作 发出报警信号。 15. 发电机定子绕组内冷水流量保护： 16. 定子绕组冷却水流量降至20m3/h时，压差开关动作发出“定子绕 组水流量低”报警信号。 17. 定子绕组冷却水流量降至10m3/h时，压差开关动作发出“定子绕 组水流量非常低”事故信号，联跳发电机，使发电机解列并解除励磁。 18. 氢气冷却器中的二次水流量保护： 当流量降至75%额定值时，保护装置应报警。 当流量继续降至30%额定值时，保护装置延时5min使 发电机解列，解除励磁及停机。
关于定冷水系统冷却水改造及效果
科技创新36产 城关于定冷水系统冷却水改造及效果杨新文重庆大唐国际石柱发电有限责任公司，重庆404100摘要：我公司化学专业通过对国内定冷水水质控制的方法的优劣进行了分析比较，结合我公司定冷水系统运行情况的分析提出解决方案，并在2018年进行了技术改造，经过一年半的运行，效果良好，解决了发电机定子冷却水铜离子量经常超标的问题。
关键词：方法优劣；改造选型；效果我公司化学专业通过对国内定冷水水质控制的方法的优劣进行分析比较，结合我公司定冷水系统运行情况的分析提出解决方案，并在2018年进行了技术改造，经过一年半的运行效果良好，解决了发电机定子冷却水铜离子量经常超标的问题。
1 各方法优劣分析1.1 小混床法：该方法是在定冷水系统的旁路设置小混床，通过专用内冷水专用树脂处理除掉水中铜离子并释放出氢氧根离子来维持水的电导率和PH值，减缓铜线棒的腐蚀速率，但该方法对于系统的密封要求高。
这是因为内冷水采用的是除盐水，水质纯度高PH值一般在7.0左右、电导率≤0.2μs/cm，当水箱密封不严有空气进入，空气中的二氧化碳和氧气融入水中，会导致水的PH值进一步下降，在酸性条件下铜线棒腐蚀严重，长时间运行可能会由于腐蚀产物的沉积导致对定冷水流通部分的堵塞。
1.2 换水法：该法是通过采用除盐水或凝结水精处理出水将部分或全部置换已超标内冷水，维持内冷水的PH值，保证水质合格。
此方法对于系统的密封要求同小混床法一样高。
同时，采用凝结水或凝结水精处理出水置换，会使水中氨含量高，氨根和铜线棒作用产生铜氨络合，使铜线棒腐蚀加速；另外由于水中氨消耗较快，换水的周期较短；一般采用自动补水方式，不具备条件时需要人工来操作，除盐水或凝结水浪费大，操作不当可能影响发电机安全运行。
1.3 微量碱化剂控制法（即投加氢氧化钠）：该方法是在内冷水系统旁路增加一套微碱加药装置，将分析纯氢氧化钠浓度稀释1%左右后，用计量泵加入内冷水系统，通过加药点前后安装的PH表和电导率表，控制内冷水的PH值在8.0～8.5之间的最低铜线棒腐蚀速率范围内，这样既保证PH值合格又保证电导率合格，一般水中铜含量可以维持在几个μg/l。
汽轮发电机定子冷却水防腐问题研究
汽轮发电机定子冷却水防腐问题研究范 瑾（国能榆次热电有限公司）摘 要：针对汽轮发电机定子冷却水防腐问题展开探讨，采用案例分析法，简要介绍了汽轮发电机定子冷却系统的水路结构和基本传热方式，进一步分析了冷却水腐蚀的原因，并提出了相应防腐策略。
根据研究结果可知，通过冷却水处理、运行监督以及定期冲洗的方式，能够降低冷却水腐蚀情况出现的概率，实现对于腐蚀问题的有效预防。
研究结果可应用于类似工程项目当中，也可为相关技术的理论研究提供参考。
关键词：汽轮发电机；定子；冷却水；防腐0 引言定子冷却系统作为汽轮发电机当中的重要组成部分，对于发电机运行效率、质量以及使用寿命等都有着直接影响，甚至关乎着发电机的运行安全。
但在系统长期运行之下，难以避免会出现空心铜导线腐蚀情况，严重威胁系统安全。
常用的措施主要为添加缓蚀剂，但是这种添加药剂的方式，会影响系统电导率，增加水资源消耗，而且还会在铜导线内产生附着物。
此外，还包括旁路离子交换等方式，但防腐效果不佳。
因此，进一步加强对于汽轮发电机定子冷却水防腐问题的研究和探讨是十分有必要的。
1 案例概况以某机组改造项目为例，针对其中汽轮发电机定子冷却水防腐问题进行研究。
案例机组自投产运行以来，定子冷却水的pH值始终偏低，经过进一步检测发现，含铜量超过了200μg/l，不符合相关规范要求。
最初企业为保障冷却水中铜含量达标，采取换水的方式进行处理，但是换水量巨大，需要消耗大量水资源，极大地增加了系统运行成本。
后又采取了旁路离子交换法，并结合系统实际情况，调整了交换树脂的阴阳离子占比，虽然冷却水当中的铜含量有所下降，但pH值仍然无法达到标准要求，这表明该处理方式的效果不理想，系统仍然存在铜导线腐蚀情况。
2 汽轮发电机定子冷却系统2.1 定子冷却水路结构定子冷却水路结构如图1所示。
绕组部分是由定子线棒连接，每根线棒由若干实心和空心铜线组成，其中空心铜线主要用于通水，以冷却定子线棒。
实心铜线与另一根线棒的实心铜线对弯后焊接［1］。
核电厂发电机定子冷却水处理技术探讨
核电厂发电机定子冷却水处理技术探讨发布时间：2021-06-29T07:48:26.752Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年26期作者：余添[导读] 核电厂发电机定子冷却水系统是发电厂中一个非常关键的组成部分，其水质的质量直接影响到核电厂的正常运行，因此对于核电厂发电机定子冷却水处理技术进行研究是非常有必要的。
本文针对核电厂定子冷却水水质的影响因素进行了详细的分析并综合了国内几种水处理方式，进而提出了从定子冷却水处理方式、化学清洗、大修期间保养等几个方面提出了措施，希望能为以后的相关研究提供些许借鉴意义。
余添福清核电有限公司福建福清 350300摘要：核电厂发电机定子冷却水系统是发电厂中一个非常关键的组成部分，其水质的质量直接影响到核电厂的正常运行，因此对于核电厂发电机定子冷却水处理技术进行研究是非常有必要的。
本文针对核电厂定子冷却水水质的影响因素进行了详细的分析并综合了国内几种水处理方式，进而提出了从定子冷却水处理方式、化学清洗、大修期间保养等几个方面提出了措施，希望能为以后的相关研究提供些许借鉴意义。
关键词：核电厂；定子冷却水；水处理1引言水相较于其他的介质不仅具有高的比热容和导热率，还具有便宜，无毒且不易燃的优点。
因此它是一种适用性非常好的的冷却介质。
由于发电机定子冷却水（以下称为定冷水）与发电机定子线圈直接接触，而且定子绕组的材料为铜。
如果定冷水中的水质不能达到要求，则会很快腐蚀定子线圈，影响线圈的散热，甚至可能因线圈损坏而造成严重后果。
例如，秦山二号电厂1号机组108大修后，发电机定子的冷却水流量减小，定冷水进出口压力差逐渐增大。
检查显示，定子冷却水系统中的铜含量增加了许多，最高达到27ppb，远高于正常运行期间的5ppb。
大亚湾核电站也出现了同样的问题。
2 发电机定子冷却水对定子线圈的腐蚀机理发电机定子冷却水中主要是溶解氧，酸碱度，电导率等多个方面造成定子线圈腐蚀。
对于铜腐蚀，溶于水中的氧气具有双重特性。
发电机定子冷却水系统浅析
之 间 ( 20 益 ) , 当 定 子 冷 却 水 电 导 率 超 过 5滋s / cm 时 , 此
时应用合格内冷水更换原内冷水, 使导电率降至标准
值 以 下 遥 当 电 导 率 达 到 9 . 5 滋s / cm 时 , 应 迅 速 将 发 电 机
与电网解列,同时解除发电机励磁遥 运行过程中袁净化
正常运行应加强对定子水箱氢含量的监视院 监视
Science & Technology Vision
科技视界
发电机定子冷却水系统浅析
李二伟 渊 中 核 核 电 运 行 管 理 有 限 公 司 运 行 三 处 袁 浙 江 嘉 兴 324300 冤
揖摘 要铱本文主要介绍发电机定子冷却水系统的功能袁系统设备组成以及运行情况遥具体说明了在日常运 行中所遇到的主要操作以及风险分析袁 避免在操作中出现人因事故遥 并对该系统近期发生的事件以及事件处 理过程进行介绍袁文章最后对重要的技术改造进行了介绍并说明技改后新增设备的日常运行情况遥
定子冷却水系统
定子冷却水系统一、定子冷却水系统简介发电机定冷水系统的作用是向发电机的定子线圈和引出线不间断的提供冷却水，冷却水采用闭式循环，水源引自合格的除盐水，定子水系统必须有很高的工作可靠性，确保长期稳定运行，冷却水水不但不能含有机械杂质，而且对导电度、含氧量等指标也有很高的要求，否则就会对发电机的安全带来极大的隐患。
二、定子水系统的组成内冷水系统由水箱、水泵、冷却器、滤网、离子交换器、电导率计等组成，系统配有两台冷却水泵，正常一台运行，一台备用。
为保证水质防止空气漏入水箱，配有一套水箱充氮系统，从水箱上部充入一定压力的氮气，其压力值过高时由安全门排出。
图1定子冷却水系统三、定子水系统工作原理定子冷却水系统采用闭式循环方式，通过定子水泵使连续的高纯水流通过定子线圈空心导线，带走线圈损耗。
进入发电机定子的水引自凝结水或闭冷水系统，补入水箱的除盐水通过电磁阀、过滤器，最后进入水箱。
开机前管道、阀门、集装所有元件和设备要多次冲洗排污直至水质取样化验。
然后经过定子水泵升压送入冷却器、滤网，再进入发电机定子线圈的汇流管，将发电机定子线圈的热量带出来再回到水箱，完成一个闭式循环。
为了维持冷却水的水质，将进入发电机总水量5～10%的水不断经过离子交换器进行处理，然后回到定子水箱。
四、定子水系统的主要设备（一）水泵两台交流电动离心水泵，一台工作，一台备用，在每台泵的进出口管路上装有压差开关，当工作泵故障时通过压差将备用泵自动投入运行，备用泵出口门常开。
每台泵的出口装有逆止阀，并设有再循环，用来调整水压和流量。
图2定冷泵(二）冷却装置冷却装置由两台并联的管式冷水器组成，冷却水由开冷水系统提供。
两台冷却器彼此独立运行，一台运行，一台备用。
平时运行中靠增减冷却水量来调整定子水的温度，保证冷却器出口定子水温在40 ～50℃。
图3定冷水冷却器图4离子交换器（三）离子交换器离子交换器由不锈钢制造，软化水的处理是由装在主回路上的离子交换器来完成的。
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定子冷却水处理方式的探索与应用摘要:综合比较了定子冷却水的多种处理方法,总结了各种处理方法的优缺点,提出了“发电机定冷水弱碱化处理”方法是一种既经济、安全、又操作简单的最优的处理方法。
发电机定冷水弱碱化处理方式:发电机定冷水部分水经“发电机定冷水弱碱化处理系统”处理后,pH值提高到7.5～8.5、DD降低到0.5 us/cm以下后回到内冷水箱,系统内整个水质能同时满足行业标准DL/T1039—2007(pH=7～9,DD≤2.0 us/cm,Cu2+≤40 ug/Ｌ)的要求。
发电机内冷水弱碱化处理装置配装的是经特殊工艺深度再生后按特殊配方填装的进口树脂,运行周期长(大于2年)。
树脂失效后无需再生,直接更换新树脂即可,操作简单、维护量小。
关键词:定子冷却水水质弱碱化1 发电机定子冷却水的品质要求发电机定子绕组和转子绕组等部件在运行中所产生的交换热量必须由冷却介质带走,通常是选用二级除盐水进行冷却,由于发电机冷却水是在高压电场中作冷却介质,对它的各项控制指标的要求必须保证以发电机安全经济运行为前提。
因此对发电机定子冷却水的水质须有以下要求。
1.1 较好的绝缘性(即较低的电导率)以防止发电机绕组对地短路而导致泄漏电流和泄漏损耗增加。
1.2 不结垢1.3 对发电机铜导线和内冷水系统须无侵蚀性因为铜导线的腐蚀产物会在空心铜导线内沉积,造成导线内部冷却水流通截流面积减小,阻力加大,甚至完全堵塞;结果使发电机运行中线棒温度上升,严重的甚至导致发电机线圈烧毁。
2 定冷水处理方法的探讨和分析总结四川广安发电有限公司自1998年9月第一台300 MW的机组投运以来,到2007年最后一台600 MW的机组建设完工投运,发电机的定子冷却水处理系统先后采用了小混床处理法、加铜缓蚀剂法、凝结水和除盐水交替补充的开放式运行法;在使用过程中分别发现上述方法或多或少均存在不同的问题,现将问题分析总结如下。
2.1 小混床处理法经了解,国内大多数300 MW及以上机组设计中发电机内冷水的处理方法均为“小混床处理法”(广安公司的全部六台机组均设计为“小混床处理法”),小混床内装有阴阳两种离子交换树脂(设计的罐体容积为91L,树脂的装填容积70L左右),分别用来除去水中的阴离子和阳离子,达到净化水质的目的。
1999年至2001年广安公司一期两台机组采用小混床处理法运行了近三年时间,分析、运行监测发现小混床运行中存在诸多问题。
2.1.1 出水水质不稳定小混床本身结构设计不合理,存在一些缺陷,如偏流、漏树脂、运行周期不稳定等问题,导致出水水质不稳定。
2.1.2 系统内存在酸性腐蚀小混床内装普通型树脂,树脂中常泄漏大量低分子聚合物,对系统存在污染并使小混床出水pH偏低,系统pH≤6.5,不符合国标规定pH≥7.0的要求。
水质呈酸性,定冷水系统实质上存在铜腐蚀(四川某电厂曾经因为长期采用小混床处理方法运行了近15年,最终导致发电机端部线圈腐蚀穿孔,引发发电机定子短路烧损事故),小混床内的树脂将系统内腐蚀下来的铜离子的置换了下来,表面上将铜离子含量控制在标准的合格范围内。
此外,若定冷水的温度控制不好,一超温(超过定冷水最高的温度48 ℃)的就会引发树脂的分解而产生有机酸,更加的降低系统内的pH值,加剧系统的腐蚀。
2.1.3 运行周期短普通树脂交换容量小,需每隔1～2个月抽出树脂一次进行体外再生(相应的须建一套体外再生装置),不仅费时费力,而且要求的再生技能较高,树脂的分层困难,混脂的效果不易控制,一次性再生成功的几率较低,且再生费用不菲。
2.1.4 系统设计存在的问题系统设计中缺少一些必要的在线仪表,无法连续检测系统水质,树脂捕捉器的设置和内部结构不合理,树脂装入后混脂不均匀,影响出水质量,还存在树脂漏入发电机现象等问题。
由于小混床系统存在上述的不完善的技术问题,大多数的时候就没有投运小混床。
自2001年4月开始开始广安公司就在#31、#32机组上放弃了使用小混床处理方法,改为在定冷水内加缓蚀剂的处理方法。
2.2 加铜缓蚀剂法向冷却水中加入一定量的铜缓蚀剂,如MBT、BTA、TT等,其作用是铜缓蚀剂与水中铜离子络合生成难溶沉淀,覆盖在铜表面,形成暂时保护膜,以缓解铜基体的腐蚀。
经过近两年的运行观察、监测,发现向水中加入缓蚀剂虽然可以减轻铜腐蚀但也存在较多的问题。
2.2.1 缓蚀效果欠佳铜缓蚀剂在铜表面形成的保护膜层为单分子膜,膜层薄,易破损,防护性差,因此必须连续保持水中有一定量的缓蚀剂,否则水中铜离子含量会很快升高。
缓蚀剂加入后定冷水的电导率会升高,易造成电导超标问题,加入MBT后电导率经常超过5μs/cm,如果按标准DD≤2 μs/cm控制要求,内冷水DD指标难以合格。
因此在2002年1月就放弃使用MBT缓蚀剂。
随后采用在定冷水中加BTA类缓蚀剂,虽然能基本满足电导率DD≤2 μs/cm标准,但缓蚀效果差,未加药前Cu2+=200～400 μg/L,加入BTA后降为100～200 μg/L,离现行标准要求的Cu2+≤40 μg/L仍有很大差距。
此外,BTA加入后水的pH会进一步降低,缓蚀效果难以达到最佳,如再加入碱性物质提高pH,又将使电导率升高,水质难以合格。
2.2.2 安全隐患大无论加何种缓蚀剂均难使电导率、pH和Cu2+几项指标同时合格,运行控制难度极大,系统中腐蚀依然较严重,并易生成铜的腐蚀产物,主要为铜的氧化物颗粒,机组大修期间检查发现在内冷水水流较缓慢的区域发现了缓蚀剂析出或形成的粘泥,这些粘泥和腐蚀产物易在空心的铜导线中沉积形成污垢,严重时阻塞管道,使线棒超温,最终烧毁线棒。
有报道1998年华能某电厂一台360 MW机组因发电机内冷水BTA产生的沉积污垢导致线棒堵塞而导致烧损事故发生,损失巨大。
2.2.3 新标准规定对加缓蚀剂的限制DL/T801-2002《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》(适用于200MW及以上水内冷绕组的汽轮发电机)及DL/T1039-2007《发电机内冷水处理导则》(适用于125 MW及以上汽轮发电机和水轮发电机内冷水的处理)都规定:允许运行时在水中加缓蚀剂,但必须控制pH 大于7.0。
基于以上多种原因,加缓蚀剂的方法实际应用上存在诸多问题,广安公司于2004年1月放弃了在定冷水系统添加缓蚀剂的处理方法。
2.3 开放式运行方式开放式运行方式即向发电机冷却水箱中连续大量补充二级除盐水,并辅助补充凝结水调节pH值,并保持大量溢流排水的运行方式。
广安电厂二期机组在2003年至2005年期间采用这种运行方式,补水量约为5t/H·台机。
虽然这种方式可以满足定冷水所有的指标,但也存在一些无法解决的问题。
2.3.1 存在引发停机的安全隐患连续大量补水的运行方式存在较大的安全隐患,二级除盐水一旦受到污染或者凝汽器发生泄漏,电导率不稳定或者超标而引起保护动作跳机的事故,运行状况极不安全。
2.3.2 操作繁琐、复杂,工作量大,需要专人值守由于广安公司炉内及精处理值班点只设一人值班,在人员的安排上不可行。
2.3.3 二级除盐水浪费大连续补水,除盐水浪费极大,每年每台机消耗除盐水约4万吨,经济性差,虽然排水可回收到凝汽器,但腐蚀下的铜增加了凝结水、给水的杂质。
由于存在上面的缺陷,广安公司2005年在二期机组定冷水系统上放弃了采用“开放式补水运行方式”的方法。
依据离子的交换理论,广安公司在实验室试验过改变阴阳树脂的配比(阴阳树脂比例为2.5～3.5∶1)和RNa+ROH配套RH+ROH的双套小混床处理法,试验的效果不甚理想,后由于寻求到了新型的、价格便宜、操作简单、运行稳定的定冷水弱碱化处理方法,就没有继续试验下去。
2005年底开始对公司的全部发电机的定冷水处理系统逐步的实施了改造。
2.4 发电机定冷水弱碱化处理方法2.4.1 发电机定子冷却水超净化微碱处理的工作过程发电机内冷水弱碱化处理系统的工作过程为:发电机定冷水的部分定冷水(一般为5%～10%左右)通过旁路流经“发电机定冷水弱碱化处理系统”中的超净化装置处理后,出水的DD控制在0.2 us/cm以下,同时微碱化加碱装置向其出自动加碱,将出水pH值提高到7.5～8.5左右、DD控制在0.5 us/cm以下后回到内冷水箱,将整个定冷水系统的水质质量提高到同时满足行业标准DL/T1039—2007的要求:pH=7～9,DD≤2.0 us/cm,Cu2+≤40 ug/L。
定冷水弱碱化处理系统由超净化处理装置、特种树脂、自动调节加碱装置、在线监测仪表等部分组成,并配备相应的仪表和仪表柜。
其中填装的树脂是经特殊工艺处理的进口树脂,运行周期长(大于两年),出水水质稳定。
实效后不须再生更换即可。
2.4.2 超净化微碱处理系统的主要设备及配置（3）该系统主要设备配置如下。
超净化处理装置。
超净化装置为容积为800 L的不锈钢装置,能盛装600 L的树脂,具独特的结构设计,其作用为除去定冷水中的各种离子,确保出水水质的DD在0.2 us/cm以下;罐体并布置有正、反洗进水门和排水门、排污门,投入或退出运行操作简单。
（2）弱碱化装置。
装置中加碱微电机通过PID接受超净化装置出口管道上的DD表控制,将系统的出水的pH值控制在7～9的范围内。
工作原过程为:全自动调节加碱装置的自动启停由超净化装置出水电导率控制,设定装置启动电导为0.4 μs/cm,停止电导为1.8 us/cm;由PID调节器根据超净化装置出水电导率大小,自动控制电磁计量泵运行频率,调整加药量,将装置出水电导率控制到设定值0.55 μs/cm(此状态下内冷水系统pH为8.0～8.3),电导率上下浮动不大于±0.03 μs/cm,运行稳定。
该装置具有三重安全保护功能。
若交换器电导率超标,即电导大于2.0 μs/cm,全自动调节加碱装置会自动切断电磁计量泵电源,停止加药;若内冷水系统电导率超标,即电导大于 2.0 μs/cm,全自动调节加碱装置会自动切断电磁计量泵电源,停止加药;若装置出水电导率高于设定值(0.55 μs/cm)的20%,PID调节器会将电磁计量泵运行频率设定为0次,即加碱装置也会停止加药。
此控制方法安全、稳定。
多年运行证明,能完全满足定冷水系统的运行技术要求,无任何安全隐患。
(3)在线仪表。
每套超净化微碱处理装置配置2套在线pH仪表、2套电导率表。
可直接显示弱碱化装置进出水的pH值及电导率,方便连续检测,提高了运行的监控水平。
(4)树脂捕捉器。
在弱碱化装置的出入口各安装1套树脂捕捉器,确保在各种工况下均不漏树脂,保证内冷水系统的安全运行。
2.4.3 定冷水弱碱化处理方法的优点自2005年广安公司第一台一期300 MW的发电机的定冷水处理系统进行“超净化微碱处理”技改以来,一直运行良好,平时的维护工作就是在线仪表的维护和每隔5个月左右时间添加一次微碱化装置的碱液,维护工作量小,运行可靠,系统内几乎无腐蚀(Cu2+的含量一般在5 ug/L以下)。