大型发电机内冷水质指标的探讨与应用

摘 要：随着电力工业的发展，大型水冷发电机得到了广泛应用。发电机内冷水水质指标控制成为一个难题。因水质控制不善造成定转子铜线棒腐蚀，引发发电机线棒温差大、进水压力高、内冷水流量低、出水温差大，轻则影响发电机带负荷，重则造成发电机损坏。本文分析了发电机铜线棒腐蚀的机理及原因，同时又从实践出发指出了具体的水质控制指标，通过具体应用证明可以有效防止铜线棒的腐蚀，确保发电机线棒温差、出水温差、内冷水压力、流量达到发电机运行的较优水平。

关键词：水冷发电机；水质指标；PH值；铜离子；溶解氧；铜腐蚀；线棒温差大

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

1 发电机内冷水指标的控制方法及易引起的问题

由于水内冷发电机具有单机容量大、体积小、重量轻等特点，因此，在大型发电机组中得到广泛应用。目前国内发电机内冷水处理方法有中性处理、碱化处理和加缓蚀剂处理等方法，内冷水处理技术普遍存在内冷水pH控制不稳定、铜导线腐蚀速率高、铜离子含量超标、补水换水频繁、水量损失大等问题。因水质控制不合理，造成发电机定转、子铜导线腐蚀，腐蚀产物沉积在定子或转子线圈内，引起线圈传热不均和发电机线圈超温，甚至有局部线圈堵塞或穿孔的问题，轻则因定子线棒超温，不能满负荷运行，重则引发发电机线圈超温烧损短路的严重事故。所以，发电机内冷水的指标控制直接关系到发电机组的安全经济运行。

2 发电机定转子线圈铜导线腐蚀的机理

冷却水接触的材质主要是铜和不锈钢，由于不锈钢具有相当好的耐腐蚀性，所以处理目的主要是防止空芯铜导线的腐蚀。

影响铜在冷却水中均匀溶解腐蚀的因素主要有水的pH值、溶解氧水的纯度，此外在腐蚀过程中生成的二价铜离子对铜的腐蚀有加速作用。这一腐蚀过程的反应如下：

（4）二次腐蚀产物的生成： Cu2+ +2OH-= CuO+ H2O

上述反应交替进行，从而导致铜的腐蚀和腐蚀产物的沉积。铜在含氧水中与氧发生氧化还原反应，生成氧化铜和氧化亚铜。氧化铜在铜材的表面形成一薄层覆盖层。在纯度一定、含氧量一定的水中，铜的腐蚀速率随pH的变化而变化，在pH8～9时为最低；pH值一定时，水中溶氧不同，铜的腐蚀速率也明显不同，一般在小于20μg/L时，腐蚀速率已相当低；在200～300μg/L时，腐蚀速率最高；含氧量进一步提高时，铜的腐蚀速率又趋于稳定。

3 发电机定转子线圈铜导线防腐蚀原理

由Cu- H2O体系电位-pH平衡图知，溶液中的含Cu物质以金属铜离子（Cu+、Cu2+ 、Cu3+ ）含Cu水合物（Cu2O3·nH2O）和铜的酸根（HCuO2-、CuO22-、CuO2-）形态稳定存在的区域，是Cu的理论上的腐蚀电位-pH条件区域；金属Cu以单质Cu形势稳定存在的区域，则是Cu的理论上的免蚀条件区域。根据理论分析计算和判断，Cu- H2O体系Cu腐蚀-钝化-免蚀的理论条件区域如图1中几条曲线划分的区域所示。

铜的腐蚀率取决于水中的氧浓度和pH值。根据上图显示当氧浓度为200～300μg/L时，铜的腐蚀率最大。随着pH值的增加，腐蚀率将降低，当pH值达到一定值时，腐蚀率已接近零了。氧化铜的溶解度取决于pH值以及铜的化合价。在pH值小于8时，Cu2O的溶解性比CuO低得多。随着pH值的降低，氧化铜的溶解度将大幅度升高。pH值在8～9之间时，这2种氧化铜的溶解度都将很低。

4 发电机内冷水指标控制应用

邹县发电厂#7、8发电机在投产初期经历过了因内冷水PH值控制6.5～7.5较低、溶解氧高等指标控制不合理造成过发电机线棒温差大、出水温度高、内冷水通流量低、铜离子超标等情况，后来经过分析研究和不断的摸索，自2011年3月起确定控制内冷水pH值为8.0～9.0；硬度≤2μmol/L；铜≤20μg/L；电导率≤0.5μs/cm。自此#7、8发电机定子线棒温差、出水温差逐步向好的方向发展，约3个月后达到稳定状态，定子线棒温差稳定在1℃、出水温差稳定在2℃；定子水进水压力、流量稳定，没再出现流量降低、压力升高现象，困扰已久的难题得到了解决。

通过在#7、8发电机内冷水指标控制试验，使冷却水具有碱性+低氧特性，内冷水只产生微弱的铜腐蚀和溶解氧化铜现象。有效地解决了内冷水电导率高、pH值低、腐蚀产物铜离子超标的问题。达到了内冷水水质最佳工况，彻底地解决了内冷水铜腐蚀问题，最大限度地提高了发电机的运行安全。

参考文献：

[1]大型发电机内冷却水质及系统技术要求（中华人民共和国电力行业标准 DL/T 801—2010）.

作者简介：李建华（1978-），本科，工程师，主要从事：火电厂集控运行、技术管理工作。endprint