浅谈大型发电机定子冷却水水质控制

摘要：本文对发电机定子冷却水系统及处理方法进行了介绍，并对不同定子冷却水处理方法进行了比较和分析；对定子冷却水处理方法的选择、定子冷却水的水质调整和监控及发电机的停备用保护进行了讨论。发电机定子冷却水系统出现的腐蚀及系统内各设备、管道、补充水等所带入的杂质，以及设备防腐方法不当所引起的发电机定子线圈内部运行出现异常现象，通过对发电机定子线圈内部杂质的来源进行分析，提出了安全有效的预防措施。发电机定子冷却水的各项水质指标均达到要求，以保证发电机组安全稳定运行。

关键词：发电机；定子冷却水；过滤；腐蚀

一、概述

随着亚临界、超临界、超超临界机组的增加，保证发电机组安全运行，对发电机定子冷却水水质要求则更加严格。为此，发电机定子冷却水水质的日常化学监督工作就显得非常重要，在《防止电力生产重大事故二十五项重点要求实施导则（2009版）》中，在防止发电机损坏事故的相关规定中，进一步提出加强对发电机定子冷却水水质指标的控制。因为发电机定子冷却水水质不合格，将直接影响到发电机内的定子线圈受到腐蚀、结垢，腐蚀产物也将会堵塞定子冷却水管路，引起发电机定子线圈超温，影响发电机组的安全运行。所以应该优化系统运行方式，使定子冷却水发挥其应有的作用，能够保证定子冷却水通过定子线圈进行正常循环，以便带走发电机在发电过程中定子线圈所产生的热量，并使发电机定子线圈的进水温度保持恒定，减少氢冷铁芯与定子线圈之间的相对位移。

发电机定子冷却水是作为发电机定子线圈的冷却介质，因此对其品质要求是：不结垢、不腐蚀、传热快、绝缘性好的特点。各国家都对发电机定子冷却水水质做了严格规定，随着机组参数和容量的提高，定子冷却水水质控制标准将会越来越严格。

二、发电机定子冷却水水质控制效果及处理方式

1、碱化处理

1.1铵型混床用于定子冷却水处理。铵型混床常用于定子冷却水处理。铵型混床在与定子冷却水进行离子交换后释放出NH4OH，NH4OH呈弱碱性，可以满足定子冷却水对于pH值的要求。同时，NH4OH又是弱电解质，电离度相对较小，当进入定子冷却水中时，不会导致定子冷却水的电导率产生较大变化。此外，由于定子冷却水中有NH4OH和NH4+的存在，会形成缓冲溶液，可以缓慢释放出OH-，在很长时间内保持定子冷却水的pH值在一个较稳定的区间范围内。

1.2直接加氢氧化钠处理。向定子冷却水中加入一定量的氢氧化钠，调节定子冷却水pH处于8～8.9之间。对于这种处理方式，定子冷却水pH值很容易合格，而电导率和铜含量将很难合格。氢氧化钠的碱化特性很好，容易配制和使用。氢氧化钠纯度越高，在控制相同的pH值的要求下，实际氢氧化钠用量与理论所需氢氧化钠量的差值将越小，因此进入定子冷却水系统中的杂质将越少，对定子冷却水电导率的影响也就越小，因此应首选加入优级纯的氢氧化钠。实际上碱化处理常与保持定子冷却水系统密闭性极为重要，还与系统补充水的PH值关系很大。因为如果系统密闭性不好，碱化处理后的定子冷却水pH值会因为空气中二氧化碳的影响而下降，为维持定子冷却水的pH值将需要加入更多的氢氧化钠，从而导致定子冷却水电导率超标。采用部分定子冷却水通过小混床旁路可以将定子冷却水电导率降低，为了防止空气中二氧化碳的溶入，采用氮气密封定子冷却水箱上部、定子冷却水补充水源为凝结水（含氧量、二氧化碳含量低）或高速混床出水，并在氢氧化钠加药箱上安装除二氧化碳呼吸器等。

1.3直接加氨法。定子冷却水的补充水多为凝结水或凝结水与除盐水的混合水，由于凝结水中含有一定浓度的氨，因此，向定子冷却水系统补充凝结水相当于直接向定子冷却水系统中直接加氨，从而提高pH值以达到防腐目的。凝结水pH值为9.0～9.5，电导率约为2.0μs/cm，在与空气接触时，由于二氧化碳溶入补充水，将会导致pH值下降、电导率升高。因此向定子冷却水系统补充凝结水的要求是补充水系统密闭性好，否则随着二氧化碳气体溶解的增多，定子冷却水电导率容易超出标准，并且凝结水的电导率也将增大。凝汽器如果出现泄漏而污染了凝结水，从而造成对定子冷却水水质的污染，凝结水水质一旦出现污染，就要立即采用其它方式来处理。因此，部分电厂采用向定子冷却水系统补充除盐水或高速混床出口经加氨后的凝结水来调节定子冷却水的pH值。

2、加氧和除氧处理

根据资料介绍，国外部分机组采用了加氧或除氧方法处理定子冷却水。其原理是：当定子冷却水中的溶解氧浓度在小于40μg/L和大于1000μg/L时，铜的腐蚀速率均较低。加氧处理技术在电厂中很少采用。除氧处理技术有：钯离子型催化树脂加氢除氧和真空除氧。目前这两种技术在国外定子冷却水处理领域内都有采用。

3、精密过滤处理

对国内进口机组的调研发现大多数全进口发电机组定子冷却水处理的一个显著特点就是加装有精密过滤器。对定子冷却水进行全部精密过滤，其过滤精度为3μm。混床采用普通H/OH型离子交换床体，用以除去定子冷却水中离子杂质，来降低水的電导率。定子冷却水经该系统处理后，水质如下：电导率（25℃）≤0.5μs/cm、Cu≤20μg/L、PH（25℃）≤7。水质的pH值将不能满足GB-T 12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》的要求，需要对系统补充水进行加碱化剂处理。

综上所述，在使用铵型混床处理发电机定子冷却水时，与其他方法相比较具有相当明显的优势，且能够同时满足GB-T 12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》的各项指标要求，又可以使定子冷却水水质在一定时间范围内保持稳定，且运行与维护都极为便利，这是其它定子冷却水处理技术所不具备的。

三、结束语

随着大型火力发电机组投产日益增多，解决发电机定子冷却水系统的水质问题是一件迫在眉捷的事情，它对整个发电机组的安全正常运行有着非常重要的意义，采用凝结水加氨的方式得到了较好的经济效果，运行维护费用降低，满足水质要求，提高了设备的运行效率。对于相关的技术人员来说，要不断的优化系统，应根据本厂的实际情况确定定子冷却水的处理方法，尽可能将问题从根本上进行解决。