600MW发电机定子线棒温度高的原因分析

2010-07-30纪强石宗国石立斌

综合智慧能源 2010年3期

纪强,石宗国,石立斌

(江苏国华陈家港发电有限公司,江苏盐城 100360)

随着单机容量的提高,现代汽轮发电机组对各项运行参数的要求也越来越高,对大型发电机的运行管理也提出了更高的要求。由于运行管理不善,导致在运行过程中定子线棒过热的现象时有发生。

1 发电机线棒堵塞造成温度高

江苏某发电公司#7发电机在运行过程中,#23槽下层线棒比相邻的#22、#24槽下层线棒温度高4℃左右,#7槽下层线棒其相邻的线棒温度高 2℃左右,虽未达到 8℃的报警值,但这一温度偏差长期存在且有上升趋势,存在安全隐患。为了消除这一安全隐患,该公司利用小修的机会对线棒进行了水流量试验,发现水中有黑色物质流出。

1.1 处理过程

对可疑线棒及其相邻线棒做流量试验:分别在汽、励两端拆开#7、#22、#23、#24槽下层线棒的绝缘引水管,对每根线棒单独进行量杯法流量试验(进水压力为 0.1MPa,通水时间为 60s)并与相同时间、相同压力下的水的流量进行对比(厂家要求差别不大于 10%),测得的水流量数据见表 1。

表1 温度高的线棒水流量情况

从测量出的数据可以看出,运行温度高的#7、#23槽下层线棒流量与其他线棒相比水流量明显偏小,并且与正常线棒平均流量差值已超过 10%的标准,初步判断#7、#23槽下层线棒运行温度比其他线棒偏高是由于定冷水流量小的缘故,基本可排除测温元件存在测量误差大导致读数偏差的可能性。

图1 线棒水锤冲洗示意图

用水锤法对线棒进行吹扫(如图 1所示),操作方法为:在待吹线棒的进水口用三通阀门分别接上除盐水和高压氮气,通过阀门控制,利用氮气突然改变线棒内水的流动速度,使其在很短的时间内产生一个很大的压力,这个压力向四周扩散产生锤击效应,对线棒内的堵塞物产生冲击使其脱落,以达到清除污垢的作用。针对#7、#23槽下层线棒流量偏小的问题,对#7、#22、#23、#24槽下层线棒用水锤法进行吹扫;同时,为了增加可比性,增加了对#7槽相邻的#8、#9槽下层线棒的吹扫。

1.2 处理结果

水锤冲洗后分别对#7、#8、#9、#22、#23、#24槽下层线棒进行量杯法流量试验(进水压力 0.12MPa,通水时间为 60 s),测得的水流量数据见表 2。

从表 2的数据可以看出,吹扫后,运行发热情况较严重的#23槽下层线棒流量与邻近的#22、#24槽下层线棒流量平均值(9 845 mL)相比,差值为2.80%。同样,#23槽下层线棒流量与#22、#24、#8、#9槽下层线棒平均流量(9772.5m L)相比,差值为 2.11%。#7槽下层线棒与#22、#24、#8、#9槽下层线棒平均流量(9 772.5mL)相比,差值为 0.23%。以上数据满足 JB/T 6228—2005《汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定》中规定的水流量不超过平均值的 ±10%的评定要求。

表2 处理后各线棒水流量情况

除了#7、#23槽下层线棒吹扫出较多黑色微小颗粒和混浊脏水外,其他线棒吹出的均为类似的黑色微小颗粒,化验分析该物质为氧化铜。

2 原因分析

从吹扫前、后流量试验结果看,造成#7、#23槽下层线棒温度比其他线棒温度高的原因是定子线棒空心导线由于铜的氧化物结垢后水管壁变窄,使定冷水流速下降导致温度偏高。对发电机定冷水质进行分析,从发电机水质的 pH值测定记录来看,机组运行时 pH值保持在 7.0～8.0之间。虽然新标准规定pH值为 7.0～9.0时机组都能稳定运行,但pH值在 7.0～8.0范围内(尤其是靠近 7.0时)铜的腐蚀速度受水中氧的质量浓度、二氧化碳氧的质量浓度、温度、电导率等的影响很大,铜的腐蚀率取决于水中氧的质量浓度和 pH值。发电机厂提供的铜的腐蚀速率与水的 pH值及水中溶解氧的质量分数的关系曲线及有关研究结果显示,当氧的质量浓度为200～300μg/L时,铜的腐蚀率最大。随着 pH值的增加,腐蚀率将降低,当 pH值达到一定值时,腐蚀率接近零。

铜的氧化物的溶解度取决于 pH值以及铜的化合价。在 pH值小于 8.0时,Cu2O的溶解性比 CuO低得多。随着 pH值的降低,氧化铜的溶解度将大幅度升高。pH值在 8.0～9.0之间时,这 2种铜的氧化物溶解度都很低,当 pH值大于 9时,在室温下其溶解度又会升高。

铜的氧化物的溶解度还与温度相关,发电机定子线棒由于出水端温度比进水端温度高,结垢相对来说要严重一些。