640MW发电机定冷水流量异常分析与治理

本文旨在介绍某电厂发电机定子线棒冷却水流量偏低问题，并提出治理措施。该机组为进口640MW机组，水氢氢冷却方式，即定子线棒采用水冷却。在某次等级检修过程进行冷却水流量试验时，发现有个别流量偏低现象。该型机组线棒中通水管为不锈钢材质，不同于老式铜材质，是不易锈蚀或堵塞的，在设计和制造时本身不设计安装反冲洗装置。但在检修过程中，有异物进入此系统导致管道部分分管堵塞，冷却水流量偏低，但又不足以影响线棒温度。在机组大修期间，增加了临时反冲洗，方案简单易行，成本较低，不影响运行期间冷却水流量特性，且能够达到预期处理效果。

1　系统原理及组成

1.1　定冷水系统结构

发电机定子冷却水系统用于冷却发电机定子绕组及出线侧的高压套管。定子冷却水不间断地流经定子线圈内部，从而将该部分由于损耗而引起的热量带走，以保证温升或温度符合发电机的有关要求，同时系统必须控制进入定子线圈的压力、流量、温度、水的导电率等。系统的工作介质为凝结水，经离子交换器处理后进入系统，经过定冷水泵、冷却器、温控阀、滤网、发电机定子线圈等主循环回路。冷却器出口设有一只过滤器，用于除去冷却水中的固体杂质；还设有再循环管路，让进入发电机总水量5%～10%的水经离子交换器循环处理。定子冷却水系统基本流程为：冷却水泵出口→冷却器→温控阀、主滤网→汽端汇水管→定子线圈→励端汇水管→返回系统。

1.2　定子线棒构造

发电机定子线棒是中空通水结构，采用的空心管为不锈钢材质，杜绝了老式工艺中空铜管通水易氧化而堵塞铜管的可能性。在线棒端部有水电接盒，采用特氟龙绝缘引水管将冷却水引至汇流排，进而循环到外部进行冷却。图1为定子线棒结构图，中间间断为通水管路。图2是定子线棒端部水电接盒结构，线棒端部全绝缘且带压紧构件，引水管为绝缘特氟龙管，绝缘可靠。

1.3　流量评定标准

按照2016版规程《发电机定子绕组内冷水系统水流量超声波测量方法及评定导则》要求，单根引水管流量负偏差应小于10%，如负偏差大于10%属于异常，需要在线棒另一端进行复测，并结合历次测量数据、运行温度等，综合判断被测线棒的内冷水流通状况。

2　异常分析与治理

2.1　异常分析

根据近三次等级检修对定冷水流量的试验跟踪（表1），2013年试验数据完全合格，2015年等级检修期间试验发现有两根线棒流量偏低，2016年等级检修期间试验发现有三根线棒流量偏低，不满足规程《发电机定子绕组内冷水系统水流量超声波测量方法及评定导则》中各支路流量与平均流量相对差值不超过-10%的要求。其他定子线棒流量正常。分析原因为：在等级检修期间，管道或冷却水滤网检修未做好防异物工作，导致颗粒状异物进入线棒，在线棒端部水电接盒部位因管道较小导致颗粒物聚集，堵塞线棒。从流量偏低发电机定子线棒位置来看，此三根线棒既不在发电机顶部，也不在发电机底部，说明线棒堵塞物质并非沉积在底部或漂浮在顶部；结合几次试验堵塞情况分析，颗粒物已经较强地吸附在线棒内或出入口，定冷水除盐树脂为0.3mm的颗粒，不具备黏性，所以不能确定堵塞物质堵住定冷水入口或在定冷水管内。

表1　流量偏低线棒流量试验数据

通过对比发电机各线棒冷却水出口温度，比较分析近两年#13、#23、#37定子线棒冷却水出口温度与其他正常流量线棒冷却水出口温度曲线，可以得出：从2014年8月至今，整体运行温度趋势稳定，线棒温度无发展变大趋势。这说明异物仅堵塞线棒通水管的一部分，未影响热量交换。按照发电机厂家标准和国标要求，线棒出水温度最高不超过85℃，线棒温差最高不大于8℃，此三根线棒完全符合要求。如图3所示，#13、#23、#37线棒为流量偏低线棒，#20、#45线棒为流量正常线棒。通过分析线棒出口水温度趋势，温度稳定，无劣化趋势。

根据以上分析，建议采取以下措施：

（1）定冷水系统检修，应严格质量控制，防止小颗粒及絮状异物等进入定冷水系统，导致定子线棒堵塞。

（2）做好大修处理准备工作，待机组大修时进行处理。

（3）运行期间，对此三根定子线棒冷却水出水温度进行监视和跟踪。

2.2　异常治理及效果

本机组是进口640MW机组，线棒中水管为不锈钢材质，设计和制造时不需安装反冲洗装置。为消除该机组线棒堵塞隐患，消除线棒水管堵塞现象，采用了增加临时反冲洗装置方案。即发电机本身定冷水进出水管在发电机本体上有接头，选择在进出发电机的定冷水管第一个法兰处解开，将原定冷水进水管反接至发电机定冷水出水管，将定冷水出水管反接至发电机定冷水进水管，实现反冲洗功能。在反冲洗出水法兰口增设反冲洗滤网，利用定子冷却水泵作为动力源，并在规定压力下调节定冷水阀门来控制定冷水压力。

通过对反冲洗之后定冷水流量进行试验（表2），所有线棒流量都合格，各线棒流量比较靠近平均数，三个流量偏低的线棒流量也正常，全部偏差都在10%以内，符合要求，反冲洗达到预期效果。

表2　处理后流量试验数据

3　结论

发电机定冷水系统是一个非常重要的系统，如发生异常或单根线棒管路堵塞，会导致停机和损坏设备，在维修时间和维修成本上损失较大。本文分析了该台640MW发电机定冷水流量偏低的原因及其设备结构，根据设备实际情况制定了处理方案和治理，达到了预期效果。

参考文献

[1]汪耕，李希明．先进制造技术与应用前沿：大型汽轮发电机设计、制造与运行[M]．上海：上海科学技术出版社，2011．

[2]中国华电工程（集团）有限公司，上海发电设备成套设计研究院．大型火电设备手册：汽轮发电机[M]．北京：中国电力出版社，2009．

[3]李伟清．汽轮发电机故障检查分析及预防（第2版）[M]．北京：中国电力出版社，2010．

[4]周晓明．640MW发电机氢气湿度偏大原因分析及对策[J]．中国高新技术企业，2016，（30）．

（作者杨冬供职于淮南联合大学）