发电机定子冷却水系统流量降低处理方法浅析

卢凯超　孟洪汉　孙幸光

【摘 要】核电秦山二期1和2号机组的两台汽轮发电机为哈尔滨电机厂有限责任公司制造的QFSN-650-2型汽轮发电机，发电机采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取氢气内冷的冷却方式。为了导出发电机定子线圈在正常运行时产生的热量，维持发电机在满负荷运行时的正常温升值，设置有发电机定子冷却水系统，发电机定子冷却水系统是按照 QFSN-650-2 型发电机最大连续功率 689Mwe设计的，保证发电机所需冷却水的水质和水量，并满足压力和温度的要求，该文结合秦山核电机组的运行实际情况，分析探讨发电机定值冷却水系统流量降低对发电机的影响及处理方法。

【关键词】GST；定子冷却水；断水保护；控制分析

1 定子冷却水系统的功能

发电机定子冷却水系统的功能就是要提供合格水质的发电机冷却水，克服水在空心导线内循环流动的阻力，将线圈的热量扩散到发电机之外，保持发电机在满负荷运行时的正常温升值。当出现供水量不足或断水故障时，要有可靠的检测环节和完善的保护措施，延时30秒实现跳机功能，起到对发电机的保护作用。

2 定子冷却水流量降低的风险及原因

2011年4月份，1号机组108大修机组启动后1GST定子水流量较低，维持在75t/h左右，7月29日开始出现缓慢降低的趋势，至10月10日流量下降到约64t/h。

定子水流量的下降存在三大风险：1）发电机线圈冷却不足，过热损坏；2）由于发电内定子线圈的堵塞导致GST水压越来越大导致发电机进水；3）分析得知如果由于堵塞造成的流量降低，发电机断水保护也不会触发，发电机断水保护逻辑如下， 012/013/014spd（60T/h）3取2+007sp（0.124MPa）+008sp（0.06MPa），从逻辑可以看出由于GST水压差越来越大，007sp和008sp不会触发低压定值，当流量低于60t/h时，也不会触发定子断水保护，起不到保护发电机的作用。

同时积极同大亚湾交流，分析GST流量减少的原因，可能的原因有：1）线圈表层氧化腐蚀，生成氧化铜；2）运行期间表层铜氧化物的转化、释放和沉积，表现为流量下降和温度上升。

3 定子冷却水流量降低的处理方法

3.1 控制发电定子冷却水的氧含量，利用9ASG001DZ对SED水除氧后对1GST001BA补水

1）启动9ASG001DZ用SED制水。

2）初始向1/2ASG001BA冲洗30min左右（制水出水之后，在向ASG水箱供水同时，可以略微开启9ASG173VD，专工通过下游735VD冲洗管道，管道冲洗时间较长，两次均在1h左右，水质和合格后连接补水法兰）。

3）氧含量合格后切换至向REA制水。

4）在向REA制水的同时，专工通过9ASG735VD，1GST228VN，GST044VN，GST049VN向GST001BA 补水。

5）一般补水至高液位后停止（650mm）

6）若要进行换水操作则将通过GST一个疏水阀放水，同时补水即可。

3.2 发电机水—气两相冲洗

水—气两相吹扫技术原理就是在发电机线棒充满无氧水，然后在充入一定压力（0.3mpa）的氮气，通过瞬间释放（时间越短越好）压力，线棒中的水—气混合物形成很多小的水锤和气锤，对线棒进行吹洗，使线棒上的腐蚀产物掉落，然后在发电机线棒两端出口处收集。

我厂进行水—气两相冲洗后，流量上升至约78t/h，定子水入口压力0.36MPa，吹扫处的腐蚀产物取样98%为CuO，吹扫后流量上升效果不明显，仍不能解决流量下降问题，最终判断是结垢导致。

3.3 化学清洗

大型发电机组经过长期运行后，发电机空芯线棒由于定子内冷水系统运行过程中pH和铜离子等因素的共同作用，会在表面结垢或部分堵塞使通流面积减少从而造成内冷水阻力加大，导致内冷水流量降低、压差增大、线棒超温等一系列问题，对此需要进行化学清洗。

化学清洗方法可以在不腐蚀系统基体的前提下清除系统内金属表面积垢和腐蚀产物，确保内冷水系统畅通，消除發电机的隐患。清洗后对内冷水系统铜表面进行活化预膜处理，以达到铜表面防腐蚀和控制运行中铜离子浓度的目的。

采用化学酸洗必须注意以下几点：1）酸洗本身会对系统、设备产生影响，在酸洗前，首先必须确定腐蚀产物（停机后取垢样）的化学成分，依据垢样的化学成分确定酸洗液的浓度和配比。2）化学清洗后最好不要直接排空水（避免线棒直接与空气接触、引起再次腐蚀），系统冲水需采用无氧水。3）化学清洗后的预膜工作非常重要。

化学清洗后，定子水流量从77.9t/h上升至92.3t/h，经过正向和反向酸洗各2次后，流量基本维持在92t/h左右，测量发电机直流电阻合格。酸洗结束后，加入预膜液开始24h钝化作业，其后进行定子绕组的水压试验合格，至此，1号机组定子冷却水流量降低时间得到完美处理。

4 结束语

1）日常运行期间，应加强对定子冷却水系统的溶解氧控制与监测，通过技术改造加装了在线氧表。

2）发电机定子冷却水箱利用N2覆盖，降低氧含量。

3）加强检修期间的设备保养。

【参考文献】

[1]发电机定子冷却水系统系统手册[S].浙江：核电秦山联营有限公司，2005.

[2]核电厂中级运行[S].2版.浙江：核电秦山联营有限公司，2008.

[3]发电机定子化学清洗重大检修工作方案[S].浙江：核电秦山联营有限公司，2011.

[4]运行规程[S].浙江，核电秦山联营有限公司，2005.

[责任编辑：田吉捷]