发电机内冷水超净化及微碱装置的应用

2015-12-30达海华

电力安全技术 2015年4期

关键词：冷水电导率导线

达海华

(甘肃大唐国际连城发电有限责任公司，甘肃兰州 730332)

发电机内冷水超净化及微碱装置的应用

达海华

(甘肃大唐国际连城发电有限责任公司，甘肃兰州 730332)

针对目前发电机内冷水运行中普遍存在pH值偏低、铜导线腐蚀速率快、Cu2+和电导率超标等问题，分析了影响发电机冷却水质量的主要因素及控制标准，介绍了应用超净化及全自动微碱装置进行内冷水处理的方案，评价了方案实施后的效果，总结了运行经验。

超净化；微碱装置；电导率；Cu2+含量

1 设备概况

某公司3，4号发电机组(2×330 MW)采用水—氢—氢冷却方式，定子绕组采用水内冷方式。2005年，2台机组内冷水系统各安装了1套XL-07系列发电机冷却水超净化装置。在运行过程中，内冷水经常发生pH值小于8.0的情况。由于内冷水pH值偏低会引发铜导线腐蚀，造成内冷水中Cu2+含量时高时低，电导率随水质变化波动较大，整个系统水质不稳定；而且超净化树脂寿命周期仅为1年左右，使用寿命较短，经济性不高。

2 影响发电机内冷水质量的主要因素

水内冷发电机最大的问题是铜导线的腐蚀。铜导线的腐蚀会引起冷却水中Cu2+含量增加、冷却水电导率上升，导致发电机泄漏电流增加、绝缘性能下降；铜的腐蚀产物在空芯铜导线内沉积，冷却水流量降低，有可能使铜导线内部发生堵塞，线圈温度上升，甚至导致发电机线圈烧毁，造成重大设备事故。因此，要最大限度地抑制铜导线的腐蚀。发电机内冷水电导率和pH值及溶解氧对铜导线腐蚀速度的影响如图1，2，3所示。

由图1可见，内冷水电导率大于2.0 μS/cm时，铜腐蚀速度趋于平稳。从防腐的角度来说，控制内冷水电导率在2.0～5.0 μS/cm，有利于系统防腐；但会造成发电机绝缘性能下降，有可能导致铜导线接地。所以，为了满足绝缘性能，必须要保证较低的电导率。但是，电导率降低时，Cu2+含量又会升高，不利于系统防腐及改善铜导线的腐蚀状况。因此，为了同时保证系统的绝缘水平和防腐性能，应当选择一个既能保持较高的绝缘水平，又能使铜导线的腐蚀速率最小的电导率。

图2 pH值对铜腐蚀速率的影响

图3 铜的腐蚀速率与内冷水pH值、含氧量的关系

由图2可见，内冷水pH值在7.0～9.0时，铜的腐蚀速率最低。

由图3可见，内冷水pH值为7.0时，铜的腐蚀速率随水中溶氧量变化而起伏很大；pH值达到8.0时，铜的腐蚀速率随水中溶氧量变化而起伏的程度大幅减弱；pH值大于8.0时，铜的腐蚀速率趋于稳定。

3 发电机内冷水控制标准

为满足发电机对地绝缘及铜线棒防腐蚀的要求，国家能源局2011年颁布的电力行业标准DL/T 801—2010《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》，对200 MW及以上水内冷汽轮发电机定子空心铜导线冷却水质、双水内冷冷却水质、定子不锈钢空心导线冷却水质控制标准作出了最新规定。其中，对于定子空心铜导线发电机组，要求控制冷却水电导率在0.4～2.0 μS/cm、控制pH值在8.0～9.0。当pH值为7.0～9.0时，控制溶氧量不大于30 μg/L；控制Cu2+含量不大于20 μg/L。同时注明，pH值由7.0升至8.0时，铜腐蚀速率可下降为1/6；由8.0升至8.5时，铜腐蚀速率可下降为1/15。

该标准修改了DL/T801—2002《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》中控制电导率不大于2.0 μS/cm、pH值7.0～9.0、Cu2+含量不大于40 μg/L、溶氧量不大于30 μg/L的规定，并对发电机内冷水电导率下限值作出了具体规定，对内冷水pH值与溶解氧控制值的规定也更为合理，对Cu2+含量的要求更为严格。总的来说，该标准对发电机内冷水水质的处理提出了更高的要求，水质标准更为严格。

4 微碱装置应用

为改善发电机内冷水水质、提高内冷水pH值、减少系统腐蚀、延长树脂寿命，根据内冷水实际情况，该公司于2013年对内冷水系统进行了改造，在原有超净化装置基础上，增设了一套全自动调节微碱装置。整个内冷水系统由超净化装置、特种树脂、树脂捕捉器、微碱装置、在线监测仪表、仪表柜等部分组成。

4.1 改造方案

(1) 在超净化装置出水管上增加1个出水总门。

(2) 将出水取样点改至出水捕捉器与出水总门之间，原有取样点改为加碱点。

(3) 将系统的除盐水补水管路，改至超净化装置出水管段后侧接近水箱底部的进水门前。

(4) 加装1套自动加碱装置柜，上部为控制系统，下部为溶药箱，进口计量泵装在药箱上。

(5) 加碱装置为全自动控制，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，调整加碱量大小。设定加药泵启动电导率为0.4 μS/cm、停止电导率为1.0 μS/cm，将装置出水电导率控制在设定值0.55 μS/cm(此状态下内冷水系统pH值约为8.0～8.5)。

(6) 碱液的配置：分析纯NaOH，碱浓度为0.5 %，药箱容量70 L，每次配药70 L。

(7) 加碱计量泵的设置：将冲程旋钮(stroke)调至10 %～20 %，通过按住方式键将计量泵设置为外部控制方式，选择第3种控制方式(mA响应)；设置mA对应的泵速，4 mA对应0 SPM，20 mA对应10 SPM。改造后内冷水系统设备连接如图4所示。

4.2 运行注意事项

(1) 投运加碱装置前，要确认加碱点加碱门全开，碱箱中碱液充足，超净化装置已运行稳定(出水电导率降至0.5 μs/cm以下)，监测仪表已投运。

(2) 碱液配制浓度为0.5 %，药箱药液可用约25天。运行人员应注意观察药箱液位，当液位低于20 L时及时配药；配药时注意药液一定要混合均匀。

(3) 超净化装置在短时间停运时，可不进行正洗，直接投运；较长时间(大于12 h)停运后重新投入使用时须进行正洗，以防止直接投运超净化装置出水电导过高，影响系统安全。

图4 改造后的内冷水系统

(4) 正洗和运行时，用超净化装置进水门来调节流量；注意门要缓慢开启，防止大流量冲击损坏流量计。

(5) 仪表取样系统取样流量计的流量调节要在电极要求的范围内，防止取样管路超压泄漏。

(6) 每月检查1次树脂捕捉器运行情况。检查时，透过视镜观察树脂捕捉器内树脂捕捉量，如果发现捕捉器内有树脂，应将超净化装置从系统解列，并把树脂从排放口排放掉，然后检查设备，查明原因并进行处理。放掉捕捉器内的树脂后禁止直接投运，应开启超净化装置出水门，冲洗干净后再投运。

(7) 超净化装置在运行期间压差一般增加很少，尽量避免对设备进行反洗操作，以免树脂乱层影响出水效果。

(8) 每半年校正1次仪表，尤其是pH值表。

(9) 当超净化装置需要停运时，应先停运全自动调节微碱装置。

(10) 超净化装置应始终保持充满水的状态，防止树脂脱水而失效。

5 运行效果

由图5，6，7所示数据统计结果可知，发电机内冷水系统投入微碱装置后，内冷水系统电导率稳定性非常好，均在0.50～0.60 μS/cm；内冷水pH值得到有效提高，均维持在8.0～9.0范围内，并基本稳定在8.4～8.7；Cu2+含量较改造前降低，基本在5 μg/L以下，比较稳定。通过改造，内冷水水质得到明显改善，完全符合DL/T801—2010《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》中相关水质规定；且运行时水质波动小，趋于稳定状态，能保证内冷水系统安全稳定运行。