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发电机内冷水水质管理问题与解决办法
发布时间:2010/12/30  阅读次数:1473  字体大小: 【】 【】【
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发电机内冷水水质管理问题与解决办法
陈文中’,付强。
(1.湛江电力有限公司,广东湛江524099;2.广东省电力试验研究所,广州510600)
摘要:分析了发电机内冷水在运行中存在的问题,从电化学的角度研究产生问题的腐蚀机理及发电机中空导线
发生堵塞的原因;比较并分析目前国内外常用的内冷水处理方式及其优缺点,提出较成熟的解决办法。
关键词: 内冷水;腐蚀机理;堵塞机制
中图分类号:TM311 文献标志码:B
Management Problems of Generator Inner Cooling Water Quality and
Solutions thereof
CHEN Wen—zhong ,Fu Oian~
(1.Zhanjiang Power Co.,Ltd.,Zhanjiang,Guangdong 524099,China;2.Guangdong Power Test& Research Inst.·
Guangzhou 5 1 0600,China)
Abstract:The problems of generator inner cooling water during operation are analyzed.The corrosion mechanism causing
the problems and the reasons for the blockage of generator hollow conductor are studied electrochemically.The advantages
and disadvantages of common treating methods for inner cooling water at home and abroad are compared and analyzed with
solutions to the problems presented.
Key words:inner cooling;corrosion mechanism;blockage mechanism
发电机内冷水是大型发电机组的重要运行冷却
介质之一,近几十年来,大型内冷水发电机定子绕
组端部烧毁的重大事故时有发生,损失极大,并且
出现不同形式的超温现象。主要原因除端部电磁振
动的绝缘磨损、股线疲劳断裂、氢气湿度大、内外
水作用等单纯性绝缘故障和结构缺陷外,内冷水及
其系统方面的问题也是不可忽视的因素。许多发电
机组内冷水的pH值经常在6.2~6.8的偏低范围
内,电导率和铜离子质量浓度的控制指标也经常
超标。
1998年6月,某电厂1号机组发电机定子绝
缘发生严重损坏事故,直接经济损失728.8万元。
损坏的原因主要是:腐蚀产物将同一冷却水回路的
端部流通截面严重堵塞,水流减少,使线棒达不到
充分冷却而发热损坏,导致53号槽下层线棒端部
绝缘击穿,对地放电,造成发电机定子绝缘严重损
收稿日期:20()8.09.18
坏。德国一台450 Mw 机组,运行5 000 h,定子
水压降增大到比原始值大一倍。分析发现,多数空
心铜导线已被完全堵塞。经化学分析发现,主要腐
蚀产物是氧化铜,腐蚀的主要原因是运行时发电机
内冷水pH值偏低。
1 发电机线棒腐蚀机理和堵塞机制
1.1 腐蚀机理
金属的电化学研究表明,金属在不同的电位和
pH值下,其稳定性不同。从Cu—H:0体系电位
pH值平衡简图l1](如图1所示,虚线a和b之间的
区域为电位pH值平衡区间)中可以看出:Cu.H O
体系的电位在0.1~0.4 V时,介质pH值小于
6.9或大于10时,金属铜均在腐蚀区域内;在pH
值大于6.9且小于10时,是铜的钝化区,在此区
域内,从热力学角度来说,处于稳定态的固体不是
铜本身,而是它的化合物,铜趋向于被其氧化产物
覆盖的状态。由于覆盖在金属表面上的金属氧化物、氢氧化物或不溶性盐类的保护,金属的溶解受
到阻滞。因而,金属的腐蚀不单纯取决于其生成的
固体化合物的热力学稳定性,还与这些化合物是否
能在金属表面生成粘附性好、无孔隙连续的膜
有关。
pH值
图1 OU—H2O体系电位pH值平衡图
在水溶液中,铜的电极电位低于氧。从热力学
观点出发,铜和铜合金都可以产生氧的去极化腐
蚀。铜的腐蚀产物Cu(OH):,在弱酸性环境中不
稳定,可以被溶解而使腐蚀得以继续进行,其反应
式为:
阳极:Cu.2e— Cu ; (1)
阴极:O2 +H20— 20H ; (2)
Cu2 +2OH一---~Cu(OH)2; (3)
Cu(oH)2+2H 一Cu +2H2O . (4)
反应式(3)中,生成的腐蚀产物具有一定的保
护作用,在pH值较高时,它比较稳定;在pH较
低时,可按反应式(4)发生溶解。由此可见,在微
酸性环境中,铜和铜合金的腐蚀是氧腐蚀,但是
H 控制了腐蚀的二次过程。因此,控制适当的水
溶液pH值是必要的,国际标准中规定内冷水的
pH值控制范围为7.()~9.0。pH值对铜的腐蚀影
响模拟试验结果如图2所示。
图2 pH值对铜的腐蚀影响模拟试验结果
随着水中溶解氧质量浓度的增大,铜的腐蚀速
度也增大。但当溶解氧的质量浓度增大到一定值
时,由于铜的表面钝化,其腐蚀速度又会降低。该
规律如图3所示。而定冷水系统没有进行除氧处理
时,其溶氧量一般在2 000~5 000 tzg/L的范围内。
该工况下,除非把溶解氧质量浓度降到50/~g/L以
下,否则降低溶解氧质量浓度只能加剧腐蚀。





溶解氧质量浓度/( -L )
图3 溶解氧质量浓度与铜腐蚀速度关系曲线(温度为4O℃ )
另外,当水中存在游离CO 时,水中H 的质
量浓度增高。重碳酸根与金属离子所形成的盐大部
分溶于水,碳酸根与金属离子所成盐则多为难溶化
合物,但在弱酸性环境中,它们可以相互转化而溶
解。对铜盐而言,碳酸铜可溶于酸l生溶液。这也表
明,铜和铜合金在弱碱性环境中较稳定,在酸性环
境中不稳定。
1.2 堵塞机制
引起发电机中空导线发生堵塞的原因有:一是
内冷水的铜离子质量浓度高,超过了它的溶解度,
产生氧化铜沉淀;二是氧化铜的重新溶解脱落,若
内冷水的溶解氧从原来的1 mg/L降到了0.5 mg/
L,铜在水中的脱落溶解速度很快增加,水中腐蚀
产物的增加,就很容易形成过饱和而产生沉淀。沉
积的氧化铜的脱落甚至比过饱和析出的影响更大;
此外,因停用保护不佳,存在停用锈蚀,使系统中
含铜量和氧化铜量大量增加,堵塞也有可能发生。
2 内冷水处理方式及腐蚀控制研究现状
内冷水的处理主要是为了降低内冷水中铜、铁
等杂质的含量,防止内冷水对铜导线的腐蚀,确保
机组的安全运行。常用的处理方法有:溢流排水
法、凝结水与除盐水交替补排法、添加铜缓蚀剂处
理法、小混床(氢型离子交换器)旁路处理法、氢型
加钠型双套小混床旁路处理法、小混床加NaOH

[PDF]

发电机内冷水水质管理问题与解决办法

环处理器,该处理器有类似于2台不同类型混床并
联运行的结构,将原混床H型阳树脂和强碱OH
型阴树脂混合运行方式改造为特殊3种树脂并联分
层运行的方式。
华能井冈山电厂2号30()MW 发电机在2003
年5月进行了微碱性循环水处理技术改造后,主要
运行水质情况为:pH值为7.25~8.10,电导率为
0.08~(j.5 uS/cm,铜质量浓度小于1 5 ug/L。
3 结论
发电机内冷水处理常用的几种方法各有利弊,
在现场应用时应根据发电机组的类型、大小、冷却
方式以及补水水质等因素加以选择确定。从安全可
靠和经济性方面综合考虑,超净化处理法和微碱性
循环水处理法简单、安全、可靠,具有一定的推广
意义。
参考文献:
[1]闻人勤.发电机内冷水铜导线腐蚀的原因及影响因素分析[J].

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