摘要：定子冷却水系统作为发电机的重要辅助设备，对冷却水水质有着极其严格的要求。根据GBT12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》，定冷水水质需要符合以下要求：PH值为7.0-9.0；电导率为≤2μS/cm；铜离子含量≤40μg/L，分析了控制发电机定冷水铜离子含量超标的办法，以期为发电机定冷水系统的稳定安全运行工作提供参考。
关键词：发电机定子冷却水；铜含量；超标分析
河源电厂发电机采用哈尔滨汽轮发电机有限公司生产的QFSN4-600-2三相同步汽轮发电机。发电机额定容量666.667MVA ，额定功率因数0.9，最大连续输出功率654MW。发电机采用水氢氢冷却方式：定子线圈直接水冷，转子线圈直接氢冷，转子本体及定子铁芯氢冷，定子出线氢内冷。定子冷却水系统采用闭式循环方式，使连续的高纯水流通过定子线圈空心导线，带走线圈损耗。发电机定子冷却水系统补水分二路：一路接自凝结水泵出口杂用母管，一路接自冷凝器补水管道上。补入水箱的除盐水通过电磁阀、过滤器，最后进入水箱。开机前管道、阀门、集装所有元件和设备要多次冲洗排污，直至水质取样化验合格后方可向发电机定子线圈充除盐水。水箱内的软化水通过耐酸水泵升压后送经冷却器、过滤器，然后再进入发电机定子线圈的汇流管，将发电机定子线圈的热量带出来再回到水箱，完成一个闭式循环。为了改善进入发电机定子线圈的水质，将进入发电机总水量的5～10%的水不断经过本装置内的离子交换器进行处理，然后回到水箱。定子冷却水系统作为发电机的重要辅助设备，对冷却水水质有着极其严格的要求。根据GBT12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》，定冷水水质需要符合以下要求：PH值为7.0-9.0；电导率为≤2μS/cm；铜离子含量≤40μg/L。
定冷水PH值偏低，会加剧发电机内导线的腐蚀，导致铜离子超标。发电机定子绕组三相在电气回路上是绝缘的，但在定冷水回路上确实联通的。如果定冷水电导率高，电流就会通过定冷水回路将定子绕组三相导通，当电导率超过规定值时，就可能造成发电机相间短路、接地短路。
发电机铜离子含量高，说明发电机铜导线腐蚀较重，被腐蚀下来的铜的化合物会在发电机内部的空心导线内沉积，降低或者堵塞定冷水的流通，造成线棒温度升高，严重可能导致发电机烧毁。同时，会导致发电机绝缘损坏，振动加剧。
河源电厂投产至今，多次发生发电机定冷水铜含量超标的情况。
一．发电机铜离子的产生
定冷水中的铜，主要是由于发电机定子铜导线被腐蚀而溶解在定冷水中。影响定子铜导线腐蚀的因素主要有pH 值、溶解氧、水中二氧化碳以及水的导电度。要防止定子铜导线水侧的腐蚀，就要控制内冷水的水质，降低其电导率，提高pH 值，减少水中的溶氧和二氧化碳，维持低电导。
二．定冷水铜离子含量超标的原因
究其根源，定冷水铜离子含量超标的原因有两个方面，一方面是因为产生的铜离子增加，另外一方面是系统除去的铜离子减小。机组正常运行中，定冷水中的铜离子含量是稳定的，发电机铜导线被腐蚀产生铜离子的同时，一部分定冷水通过系统中的离子交换器除去产生的铜离子，使得系统中的铜离子含量保持在一个稳定值范围内。
正如本文前面所述，系统产生的铜离子含量增加，是由于定冷水水质恶化引起的。定冷水的PH值降低，溶解氧增加，二氧化碳含量增加都会导致发电机铜导线腐蚀加剧，从而导致定冷水中的铜离子增加。
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定冷水系统稳定运行时，所除去的铜离子也是一定的，当除去铜离子的效果不佳时，所除去的铜离子减小，定冷水中的铜离子含量也会超标。导致除铜离子效果不佳的原因有：离子交换器树脂失效，定冷水经过离子交换器后没有达到除去铜离子的目的；由于离子交换器入口水压降低，导致经过离子交换器的循环水量没有达到定冷水总水量的5%-10%，从而使得铜离子依然留在定冷水中。
三．定冷水铜离子含量超标的处理
1、当发现定冷水铜离子含量超标时，首先要进行定冷水水换水，通过定冷水的补排将水质不合格的水排出，补进去水质合格的水源。注意补排水的方式，确保补排的效果。由于我厂系统中，定冷水补水与排水都是在定冷水箱的底部，补排效果更好的方法应该是先排水再补水，避免补排水同时进行。为彻底解决这个问题，可考虑在机组大修时将定冷水补水位置改至水箱中位置稍高的地方。定冷水补排水只是治标不治本的方法，只能是应急的方法。如果在较长的一段时间内铜离子都超标，可以通过开大定冷水取样门保持连续排水，等到定冷水箱水位低后自动开启补水电磁阀补水，以减小人工操作量。
2、针对发电机铜导线腐蚀加剧的情况，要加强定冷水水质的监督，确保水质符合GBT12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》的要求。为降低定冷水PH值，因凝结水PH值高于除盐水PH值，可将定冷水补水由除盐水改为凝结水。当然，凝结水或者除盐水作为定冷水补水水源各有优劣。凝结水的PH值符合定冷水水质要求，但电导率偏高；而除盐水的电导率符合定冷水水质的要求，但PH值偏低。所以采用凝结水作为补水水源的前提是必须要保证凝结水的电导率符合要求。由于到我厂凝结水的电导率偏高，可以考虑在定冷水PH值偏低的时候短时使用凝结水作为定冷水的补水水源。
3、当离子交换器的树脂失效时，除去铜离子的效果会明显降低，所以需要及时更换系统中离子交换器的树脂。
4、保证离子交换器过水量达到设计值的5%-10%。定冷水泵出口再循环手动门要保持合适的开度，如果开度过大，定冷水泵出口压力会降低，离子交换器的过水量就会减小，离子交换器除去铜离子的效果就差。
5、及时清理离子交换器出口滤网。如果离子交换器出口滤网上杂质较多而使前后差压变大，会导致定冷水的循环水经过离子交换器的阻力增大，最后的结果就是离子交换器过水量变小。
6、定冷水箱排气门保持合适开度，排气门如果开度过大，会导致定冷水系统中漏入的空气量增加，溶氧和二氧化碳含量对进入到定冷水中去，从而使得定冷水水质变差，发电机铜导线腐蚀加剧。
四．总结
综上所述，通过控制定冷水PH值、溶氧量、二氧化碳含量减低发电机铜导线腐蚀，是控制定冷水铜离子含量超标的根本办法。合理选择定冷水补水水源，使用正确的补水方法，加强离子交换器树脂的维护，保证离子交换器出口滤网干净，控制定冷水箱排气门的开度合适，上述方法可以最大程度上保证发电机定冷水系统的稳定安全运行。
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论文作者:王兴隆
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/24
标签：冷水论文; 发电机论文; 定子论文; 离子论文; 含量论文; 导线论文; 水质论文; 《基层建设》2017年第24期论文;