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1、发电机定子冷却水系统简介 刘俊 发电机定子冷却水概述 大容量汽轮发电机常用的冷却介质为氢气和水 这是因为氢气和水具有优良的冷却性能 氢气和空气 水与油之间的冷却性能相互比较如下 以空气的各项指标为基准 1 0 定子冷却水系统的主要功能是保证冷却水 纯水 不间断地流经定子线圈内部 从而将部分由于损耗引起的热量带走 以保证温升 温度 负荷发电机的有关要求 同时 系统还必须控制进入定子线圈的压力 温度 流量 温度 水的导电度等参数 使之符合规定 水内冷绕组的导体既是导电回路又是通水回路 每个线棒分成若干组 每组内含有一根空心铜管和数根实心铜线 空心铜管内通过冷却水带走线棒产生的热量 到线棒出槽以后的
2、末端 空心铜管与实心铜线分开 空心铜管与其它空心铜管汇集成型后与专用水接头焊好由一根较粗的空心铜管与绝缘引水管连接到总的进 或出 汇流管 冷却水由一端进入线棒 冷却后由另一端流出 循环工作 不断地带走定子线棒产生的热量 发电机定子冷却水水质的特殊要求 冷却水应当透明 纯洁 无机械杂质和颗粒 冷却水的导电度正常运行中应当小于0 5us cm 过大的导电度会引起较大的泄漏电流 从而使绝缘引水管老化 还会使定子相间发生闪络 为防止热状态下造成冷却管内壁结垢 降低冷却效果 甚至堵塞 应当控制水中的硬度 不大于10ug L NH3浓度越低越好 以防腐蚀铜管 PH值要求为中性规定在6 8之间 为防止发电机
3、内部结露 对应于氢气进口温度 定子水温也应当大于一定值 一般规定在40 46 为达到上述要求 一般采用凝结水或除盐水作为水源 并设有连续运行的树脂型离子交换器系统 以保证运行中的水质 定子冷却系统供发电机定子绕组冷却 采用闭式独立水系统并采用集装式结构 发电机内定子冷却水流程 定冷水箱内的定冷水由定冷水泵升压后 经冷却器冷却通过温度调阀和压力调阀 再经过滤器和流量孔板到达外部进水管 进入发电机励端定子机座内的环形总进水管之后分为两路 其中一路通过聚四氟乙烯绝缘水管流入定子线棒中的空心导线 然后从线圈的另一端 汽端 经绝缘引水管汇入环形出水管 另一路经绝缘引水管流入定子线圈主引线 出主引线后经绝
4、缘引水管汇入安置在出线盒内的出水管 然后也经外管道汇入汽端环形出水管 双路水流最后从汽端机座上部流出发电机 经总出水管返回到水箱 定子冷却水系统图 在定子水回水管上的最高点 引出一细管直接连接到水箱 从而使可能泄漏的氢气直接进入水箱 同时也可以避免因虹吸现象而在高温出水端出现汽化 形成较大的气阻 同时防止运行中如泵突然停运 由于虹吸现象导致定子线圈形成局部真空 在进回水管之间还设了一路联络细管 以保证回水侧的压力高于大气压 可以在一定程度上降低汽化的可能性 同时还可以防止管道压力突变的震动 系统主要工作流程 定冷水水质的控制要求 定冷水水质应透明纯净 无机械混杂物 在水温为20 时 电导率为0
5、 5 1 5 S cm 定子线圈独立水系统 PH值7 0 8 0硬度 2微克当量 L 2 gE L 含氨 NH3 微量 各设备的作用 水箱体内部结构很简单 只有一个网板用以拦截回水管中由于偶然原因而可能出现的固态杂物 水箱人孔盖上设有一个观察窗 用以观察箱内水位及回水动态 水箱右端上方设有一个漏氢检测接口 该接口用于抽取水箱上部气样进行分析以便确定其中是否有氢气 如果含有氢气 说明发电机内部水路有漏点 需要进行处理 水箱上设置有液位信号计 液位信号计上配置了液位信号接点和液位变送器 实现液位高或低时的报警和液位连续信号 定冷水泵 定冷水泵为卧式 单级 单吸 悬臂式耐腐蚀离心泵 两水泵均是由交流
6、电机带动 一台工作 一台备用 当工作泵输出压力低时 通过压力开关信号应能使备用泵自动投入运行 离子交换器 离子交换器由不锈钢制成 树脂装填容积0 36m3 该离子交换器为混合床式 即采用强碱性阴树脂和强酸性阳树脂且按2 1的比例混合填装 离子交换器的最大允许流量为6 2L S 22 3m3 h 为流入发电机的水量的百分之十 最高允许水温60 压力损失不高于98kPa 正常运行期间 离子交换器的水流量控制在250L min左右 当进入离子交换器的电导率不高于1 0 S cm时 其出水的电导率将不高于0 1 S cm 当进入离子交换器的水的电导率不高于9 9 S cm时 其出水的电导率将不高于0
7、2 S cm 如果系统中水的电导率不能维持在0 5 S cm以下 或者压力损失超过98kPa 则说明交换树脂已经失效 应进行更换 温度和压力调节阀 温度调阀 定冷水温度调节阀 如右图及下图 用以调节定子冷却水进入线圈前的温度 它是一套气动式三通调节阀 其主要部件有 气 电定位器 阀位变送器 空气过滤减压器 手轮结构等 温度讯号由水集装上的铂热电阻 TE 321 输出 信号到DCS系统后 和温度设定值进行比较运算转变成4 20mA的偏差控制信号 再反作用到调节阀上的气 电定位器 输出工作气信号以驱动调节阀执行机构动作 直到实际检测到的温度值和设定点之间的偏差无限小为止 从而实现了闭环逻辑控制 在
8、整个调节过程中 阀位变送器不断将阀位变化信号输出 并反馈到DCS系统画面供监视 该三通调节阀最终调节的只是进入水冷却器和旁路的定冷水流量比 以此达到调节阀下游端的水温保持稳定的目的 压力调阀 定冷水压力调节阀用以调节定子冷却水进入线圈前的压力 它和定冷水温度控制阀相类似 也有一套气动式调节机构 其主要部件有 气 电定位器 阀位变送器 空气过滤减压器 手轮结构 阀板开度限位器 压力讯号由发电机进水管路上的压力变送器 PX 321 输出 信号到DCS系统并和设定值进行比较运算后 发出4 20mA电信号 作用到调节阀上的气 电定位器 输出工作气信号以驱动调节阀执行机构 过滤器 系统中设置有两种用途的
9、过滤器 一种用于补水管路和离子交换器出口管路上 另一种用于主管路 主管路过滤器的滤芯为特制缠绕式 即在一根管壁上钻有许多小孔的不锈钢管的外表面再缠绕经特别处理过的脱脂棉或其他纤维制品 从而使过滤器具有很高的过滤精度 不大于10 m 过滤器顶部装有排气阀 系统充水时应将壳体内气体排尽 底部装有排水门 供清洗或更换滤芯时排水用 主过滤器投入正常运行时 应记录其进 出口压差值 正常运行一段时期后 压差值增加量达到55KPa 应当对滤芯进行清洗或者更换 Y型过滤器内装20目的滤网 它用于主过滤器之后一段管路的过滤器 正常运行时 它作为主过滤器的备用保护装置 它也使用于反冲洗管路上 发电机定子冷却水系统
10、投运前的检查准备 1 检查定子冷却水系统检修工作结束 工作票终结 现场清洁无杂物 2 检查系统各仪表齐全 指示正确 LCD画面上各参数 报警指示无异常 联系热工投入相关保护 3 联系化学确认离子交换器备用良好 4 确认发电机内已充氢 5 检查定子冷却器冷却水备用正常 6 检查定子冷却水箱水位正常 650mm 系统放空气门开启 放水门关闭 7 检查反洗门关闭 发电机定子冷却水进出水总门关闭 8 检查定子冷却水泵轴承油位正常 油质合格 9 定子冷却水温度调节门在自动位 补水电磁阀正常 冷却器 滤网投一组运行 10 定子冷却水泵测绝缘合格后送电 定子冷却水箱的冲洗 1 打开定子冷却水箱的放水门 2
11、确认离子交换器入口 出口手动门关闭 3 打开定子冷却水箱补水手动总门 补水滤网前 后手动门 对定子冷却水箱进行大流量冲洗 冲洗过程中注意保持水箱水位正常 4 联系化学人员化验 定子冷却水箱水质合格后 停止冲洗 将定子冷却水箱补水至 650mm后关闭补水滤网前 后手动门 定子冷却水系统的投运 1 定子水流量计旁路门开启 定子水流量计前 后手动门关闭 投入一组冷却水滤网 2 开启发电机定子线圈排污门 开启定子线圈冷却水供水手动门 3 启动定子冷却水泵 系统管道 冷却器 定子线圈排空门见连续水流后关闭 4 冲冼半小时后 联系化学人员取样化验水质 确认水质合格后 开启定子线圈回水手动门 关闭定子线圈排
12、污门 流量计投入运行 5 联系化学人员确认定子冷却水离子交换器具备投运条件 检查关闭离子交换器排污门 关闭树脂排出门 稍开其入口门 离子交换器排空门见水后关闭 全开离子交换器入口 出口门 捕捉器出口门 注意母管压力变化 及时用再循环门调整 6 定子冷却水水温投 自动 定子冷却水系统的停运 1 发电机解列后 当定子线棒温度下降稳定后 可停运定子冷却水系统 2 关闭定子冷却器冷却水进 出口门 水温调节置 手动 3 退出备用定子冷却水泵联锁 停止定子冷却水泵运行 将水箱水位调整门切至 手动 关闭 4 开启定子线圈入 出口母管底部排污门 放尽存水后关闭 可接入仪用压缩空气进行吹干 5 关闭离子交换器出
13、 入口门 6 定子冷却水系统的联锁 报警 保护试验 定子冷却水系统的运行维护 1 定子冷却水系统正常运行 发电机运行中要严格控制定子冷却水压力 保持水压低于氢压0 1 0 2MPa 定子冷却水量122T h 主机技术协议 2 定子冷却水压力正常 0 31MPa 3 运行中要定期对定子水的水质进行化验 以确定冷却水的电导率 以及所含杂质的种类和含量 以便分析处理 并进行适当的排污 4 定子冷却水进水温度45 50 出水温度不高于85 必要时可投入两台冷却器运行 其压力小于0 25MPa 5 检查定子冷却水滤网差压正常 0 021MPa 否则应及时切换并联系清理 6 为防止水路堵塞过热 应定期对定
14、子线圈进行排空 7 二十五项反措中规定 应加强监视定子线棒层间测温元件的温差和出水支路的同层各定子线棒引水管的出水温差 定子线棒层间最高与最低温度差达到8 或定子线棒引水管出水温差达到8 时报警 应降负荷查找原因 若定子线棒温差达14 或定子引水管出水温差达12 或任一定子槽内层间测温元件超过90 或出水温度超过90 时 在确认测温元件无误后 应立即停机处理 8 发电机并网前应将发电机断水保护投入 9 发电机并网后根据回水温度的变化 及时投入定子冷却水冷却器 以维持发电机进水温度在规定范围内 10 当在同样进水压力下冷却水量有所减少时 可判断为有堵塞现象 应及时调节 维持正常流量 待停机后对发
15、电机内部冷却水系统进行反冲洗 11 定期对定子冷却水系统和发电机油水继电器处的积水情况进行检查 若有泄漏 及时处理 12 要加强对定子冷却水流量 压力 水温等参数的检查和调整 13 在发电机停机期间 机组厂房内温度如果低于5 时 应采取保温措施使厂房温度高于允许值 否则 不能停止定子冷却水在定子绕组水路系统内的循环 发电机定子线圈冷却水系统反冲洗 发电机定子线圈的反冲洗 只能在机组停运后进行 发电机解列后要及时进行线圈反冲洗 直至水质合格 机组启动前必须认真检查 使水冷系统切换为正常运行方式 1 检查确认发电机解列 定子冷却水系统停运前 关闭发电机定子线圈冷却水供 回水手动门 2 打开定子线圈
16、冷却水反冲洗滤网前后手动门 开启反冲洗手动门 3 发电机定子线圈冷却水管道开始冲洗 联系化学定期取样化验 直至水质合格 4 关闭定子线圈冷却水反冲洗手动门 5 根据需要进行发电机定子线圈冷却水系统放水 发电机断水保护 定子水中断会造成严重的过热 威胁机组的安全运行 因此 本机组综合参考定子水压力 流量 温度 设置了完善的断水保护 保护触发的条件及动作程序 当定冷水出水温度达85 时 发出报警信号 应降低发电机出力 当出水温度达90 时 启动断水保护 发电机定子线圈进水流量达1200L min 72t h 时 发出进水流量低报警信号 当进水流量达1050L min 63t h 时 启动发电机断水保护 分下面两种情况 1 带额定负荷运行30秒 若30秒后备用水泵不能投入 应解列发电机 并使发电机端电压降为零 2 断水5秒后 开始减负荷 2分钟内降负荷到26 额定负荷 此后根据线圈入口 出口 离子交换器出口共三个冷却水的导电度选择运行方式 如三个点均 0 5 s cm 运行一小时 如一个点 0 5 s cm 运行三分钟 如三个点均 0 5 s cm 立即停机 危险点分析 1进行发电机定冷水泵
