600MW發電機定子線棒溫度高的原因分析

紀強,石宗國,石立斌

(江蘇國華陳家港發電有限公司,江蘇 鹽城 100360)

隨著單機容量的提高,現代汽輪發電機組對各項運行參數的要求也越來越高,對大型發電機的運行管理也提出了更高的要求。由于運行管理不善,導致在運行過程中定子線棒過熱的現象時有發生。

1 發電機線棒堵塞造成溫度高

江蘇某發電公司#7發電機在運行過程中,#23槽下層線棒比相鄰的#22、#24槽下層線棒溫度高4℃左右,#7槽下層線棒其相鄰的線棒溫度高 2℃左右,雖未達到 8℃的報警值,但這一溫度偏差長期存在且有上升趨勢,存在安全隱患。為了消除這一安全隱患,該公司利用小修的機會對線棒進行了水流量試驗,發現水中有黑色物質流出。

1.1 處理過程

對可疑線棒及其相鄰線棒做流量試驗:分別在汽 、勵兩端拆開#7、#22、#23、#24槽下層線棒的絕緣引水管,對每根線棒單獨進行量杯法流量試驗(進水壓力為 0.1MPa,通水時間為 60s)并與相同時間、相同壓力下的水的流量進行對比(廠家要求差別不大于 10%),測得的水流量數據見表 1。

表1 溫度高的線棒水流量情況

從測量出的數據可以看出,運行溫度高的#7、#23槽下層線棒流量與其他線棒相比水流量明顯偏小,并且與正常線棒平均流量差值已超過 10%的標準,初步判斷#7、#23槽下層線棒運行溫度比其他線棒偏高是由于定冷水流量小的緣故,基本可排除測溫元件存在測量誤差大導致讀數偏差的可能性。

圖1 線棒水錘沖洗示意圖

用水錘法對線棒進行吹掃(如圖 1所示),操作方法為:在待吹線棒的進水口用三通閥門分別接上除鹽水和高壓氮氣,通過閥門控制,利用氮氣突然改變線棒內水的流動速度,使其在很短的時間內產生一個很大的壓力,這個壓力向四周擴散產生錘擊效應,對線棒內的堵塞物產生沖擊使其脫落,以達到清除污垢的作用。針對#7、#23槽下層線棒流量偏小的問題,對#7、#22、#23、#24槽下層線棒用水錘法進行吹掃;同時,為了增加可比性,增加了對#7槽相鄰的#8、#9槽下層線棒的吹掃。

1.2 處理結果

水錘沖洗后分別對#7、#8、#9、#22、#23、#24槽下層線棒進行量杯法流量試驗(進水壓力 0.12MPa,通水時間為 60 s),測得的水流量數據見表 2。

從表 2的數據可以看出,吹掃后,運行發熱情況較嚴重的#23槽下層線棒流量與鄰近的#22、#24槽下層線棒流量平均值(9 845 mL)相比,差值為2.80%。同樣,#23槽下層線棒流量與#22、#24、#8、#9槽下層線棒平均流量(9772.5m L)相比,差值為 2.11%。#7槽下層線棒與#22、#24、#8、#9槽下層線棒平均流量(9 772.5mL)相比,差值為 0.23%。以上數據滿足 JB/T 6228—2005《汽輪發電機繞組內部水系統檢驗方法及評定》中規定的水流量不超過平均值的 ±10%的評定要求。

表2 處理后各線棒水流量情況

除了#7、#23槽下層線棒吹掃出較多黑色微小顆粒和混濁臟水外,其他線棒吹出的均為類似的黑色微小顆粒,化驗分析該物質為氧化銅。

2 原因分析

從吹掃前、后流量試驗結果看,造成#7、#23槽下層線棒溫度比其他線棒溫度高的原因是定子線棒空心導線由于銅的氧化物結垢后水管壁變窄,使定冷水流速下降導致溫度偏高。對發電機定冷水質進行分析,從發電機水質的 pH值測定記錄來看,機組運行時 pH值保持在 7.0～8.0之間。雖然新標準規定pH值為 7.0～9.0時機組都能穩定運行,但pH值在 7.0～8.0范圍內(尤其是靠近 7.0時)銅的腐蝕速度受水中氧的質量濃度、二氧化碳氧的質量濃度、溫度、電導率等的影響很大,銅的腐蝕率取決于水中氧的質量濃度和 pH值。發電機廠提供的銅的腐蝕速率與水的 pH值及水中溶解氧的質量分數的關系曲線及有關研究結果顯示,當氧的質量濃度為200～300μg/L時,銅的腐蝕率最大。隨著 pH值的增加,腐蝕率將降低,當 pH值達到一定值時,腐蝕率接近零。

銅的氧化物的溶解度取決于 pH值以及銅的化合價。在 pH值小于 8.0時,Cu2O的溶解性比 CuO低得多。隨著 pH值的降低,氧化銅的溶解度將大幅度升高。pH值在 8.0～9.0之間時,這 2種銅的氧化物溶解度都很低,當 pH值大于 9時,在室溫下其溶解度又會升高。

銅的氧化物的溶解度還與溫度相關,發電機定子線棒由于出水端溫度比進水端溫度高,結垢相對來說要嚴重一些。

3 防范措施

防止發電機空心導線因腐蝕結垢而導致運行溫度偏高的根本在于控制冷卻水的 pH值和水中氧的質量濃度,因此,在發電機運行和檢修中應做好 3方面的工作。

(1)將 pH值控制在 8.0～9.0的范圍內,加強定子水內冷系統及補水系統密封裝置的維護,保持其嚴密性,防止水質受空氣中二氧化碳污染而導致pH值下降。

(2)采用低氧運行,用凝結水精處理水出水作為內冷水箱的補給水,避免啟動階段水中氧的質量濃度為 200～300μg/L,防止腐蝕過快發生銅腐蝕產物脫落及二次沉淀。

(3)電導率按 DL/T 805—2002《火電廠汽水化學導則:直流鍋爐給水加氧處理》的規定控制在0.5～1.5μS/cm的范圍內。

4 結束語

發電機定子線棒腐蝕和異物堵塞是定子線棒溫度偏高的主要原因。線棒腐蝕結垢較嚴重時,常規的正反沖洗很難達到預期效果,而水錘法的應用彌補了正反沖洗的不足。實踐證明,這種方法不但效果好且操作簡單,是一種值得推廣的方法。