大型發電機內冷水質指標的探討與應用

摘 要：隨著電力工業的發展，大型水冷發電機得到了廣泛應用。發電機內冷水水質指標控制成為一個難題。因水質控制不善造成定轉子銅線棒腐蝕，引發發電機線棒溫差大、進水壓力高、內冷水流量低、出水溫差大，輕則影響發電機帶負荷，重則造成發電機損壞。本文分析了發電機銅線棒腐蝕的機理及原因，同時又從實踐出發指出了具體的水質控制指標，通過具體應用證明可以有效防止銅線棒的腐蝕，確保發電機線棒溫差、出水溫差、內冷水壓力、流量達到發電機運行的較優水平。

關鍵詞：水冷發電機；水質指標；PH值；銅離子；溶解氧；銅腐蝕；線棒溫差大

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

1 發電機內冷水指標的控制方法及易引起的問題

由于水內冷發電機具有單機容量大、體積小、重量輕等特點，因此，在大型發電機組中得到廣泛應用。目前國內發電機內冷水處理方法有中性處理、堿化處理和加緩蝕劑處理等方法，內冷水處理技術普遍存在內冷水pH控制不穩定、銅導線腐蝕速率高、銅離子含量超標、補水換水頻繁、水量損失大等問題。因水質控制不合理，造成發電機定轉、子銅導線腐蝕，腐蝕產物沉積在定子或轉子線圈內，引起線圈傳熱不均和發電機線圈超溫，甚至有局部線圈堵塞或穿孔的問題，輕則因定子線棒超溫，不能滿負荷運行，重則引發發電機線圈超溫燒損短路的嚴重事故。所以，發電機內冷水的指標控制直接關系到發電機組的安全經濟運行。

2 發電機定轉子線圈銅導線腐蝕的機理

冷卻水接觸的材質主要是銅和不銹鋼，由于不銹鋼具有相當好的耐腐蝕性，所以處理目的主要是防止空芯銅導線的腐蝕。

影響銅在冷卻水中均勻溶解腐蝕的因素主要有水的pH值、溶解氧水的純度，此外在腐蝕過程中生成的二價銅離子對銅的腐蝕有加速作用。這一腐蝕過程的反應如下：

（4）二次腐蝕產物的生成： Cu2+ +2OH-= CuO+ H2O

上述反應交替進行，從而導致銅的腐蝕和腐蝕產物的沉積。銅在含氧水中與氧發生氧化還原反應，生成氧化銅和氧化亞銅。氧化銅在銅材的表面形成一薄層覆蓋層。在純度一定、含氧量一定的水中，銅的腐蝕速率隨pH的變化而變化，在pH8～9時為最低；pH值一定時，水中溶氧不同，銅的腐蝕速率也明顯不同，一般在小于20μg/L時，腐蝕速率已相當低；在200～300μg/L時，腐蝕速率最高；含氧量進一步提高時，銅的腐蝕速率又趨于穩定。

3 發電機定轉子線圈銅導線防腐蝕原理

由Cu- H2O體系電位-pH平衡圖知，溶液中的含Cu物質以金屬銅離子（Cu+、Cu2+ 、Cu3+ ）含Cu水合物（Cu2O3·nH2O）和銅的酸根（HCuO2-、CuO22-、CuO2-）形態穩定存在的區域，是Cu的理論上的腐蝕電位-pH條件區域；金屬Cu以單質Cu形勢穩定存在的區域，則是Cu的理論上的免蝕條件區域。根據理論分析計算和判斷，Cu- H2O體系Cu腐蝕-鈍化-免蝕的理論條件區域如圖1中幾條曲線劃分的區域所示。

銅的腐蝕率取決于水中的氧濃度和pH值。根據上圖顯示當氧濃度為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，腐蝕率已接近零了。氧化銅的溶解度取決于pH值以及銅的化合價。在pH值小于8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8～9之間時，這2種氧化銅的溶解度都將很低。

4 發電機內冷水指標控制應用

鄒縣發電廠#7、8發電機在投產初期經歷過了因內冷水PH值控制6.5～7.5較低、溶解氧高等指標控制不合理造成過發電機線棒溫差大、出水溫度高、內冷水通流量低、銅離子超標等情況，后來經過分析研究和不斷的摸索，自2011年3月起確定控制內冷水pH值為8.0～9.0；硬度≤2μmol/L；銅≤20μg/L；電導率≤0.5μs/cm。自此#7、8發電機定子線棒溫差、出水溫差逐步向好的方向發展，約3個月后達到穩定狀態，定子線棒溫差穩定在1℃、出水溫差穩定在2℃；定子水進水壓力、流量穩定，沒再出現流量降低、壓力升高現象，困擾已久的難題得到了解決。

通過在#7、8發電機內冷水指標控制試驗，使冷卻水具有堿性+低氧特性，內冷水只產生微弱的銅腐蝕和溶解氧化銅現象。有效地解決了內冷水電導率高、pH值低、腐蝕產物銅離子超標的問題。達到了內冷水水質最佳工況，徹底地解決了內冷水銅腐蝕問題，最大限度地提高了發電機的運行安全。

參考文獻：

[1]大型發電機內冷卻水質及系統技術要求（中華人民共和國電力行業標準 DL/T 801—2010）.

作者簡介：李建華（1978-），本科，工程師，主要從事：火電廠集控運行、技術管理工作。endprint