600 MW QFSN型水氫氫冷汽輪發(fā)電機(jī)線棒出水溫差超標(biāo)原因分析及防控措施

梁堂雄

(廣東拓奇電力技術(shù)發(fā)展有限公司，廣東 廣州 510663)

600 MW QFSN型水氫氫冷汽輪發(fā)電機(jī)線棒出水溫差超標(biāo)原因分析及防控措施

梁堂雄

(廣東拓奇電力技術(shù)發(fā)展有限公司，廣東 廣州 510663)

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力需求成倍增加，我國(guó)都上大容量的機(jī)組。上海電氣集團(tuán)引進(jìn)美國(guó)西屋公司技術(shù)生產(chǎn)的QFSN-600-2型發(fā)電機(jī)，具有工藝先進(jìn)、質(zhì)量可靠、成本較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢修方便、快捷等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。但是，一段時(shí)期以來(lái)，其生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)在投產(chǎn)初期就發(fā)現(xiàn)定子繞組出水溫差超過(guò)國(guó)家25項(xiàng)反措標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，給發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行投下陰影，影響了電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?，F(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組出水溫差超標(biāo)常見(jiàn)現(xiàn)象進(jìn)行了介紹，對(duì)原因進(jìn)行分析，提出合理的、有針對(duì)性的預(yù)防控制措施，并在實(shí)踐中得到驗(yàn)證。

發(fā)電機(jī)；溫差；原因；預(yù)防控制措施

0 引言

QFSN-600-2型的發(fā)電機(jī)在國(guó)內(nèi)得到廣泛使用，不少電廠(包括國(guó)華臺(tái)山電廠)，都先后發(fā)生定子繞組出水溫差超標(biāo)的問(wèn)題。為了總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，確保國(guó)內(nèi)同型號(hào)的發(fā)電機(jī)不再發(fā)生定子繞組溫差超標(biāo)，下面介紹發(fā)電機(jī)繞組出水溫差超標(biāo)故障的原因及預(yù)防控制措施。

1 事故回顧

上海電氣集團(tuán)生產(chǎn)的QFSN-600-2型發(fā)電機(jī)，在發(fā)電機(jī)汽端每槽出水管上焊接安裝銅—康銅熱電偶型出水測(cè)溫元件一個(gè)，共84個(gè)。通過(guò)以下一些案例進(jìn)行事故原因分析：

1.1 案例一

某發(fā)電公司1號(hào)發(fā)電機(jī)在2004年1月16日進(jìn)行發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)13號(hào)、14號(hào)、39號(hào)、40號(hào)槽線棒溫度迅速升高，發(fā)電機(jī)定子繞組出水溫差超過(guò)國(guó)家25項(xiàng)反措標(biāo)準(zhǔn)，由于沒(méi)有及時(shí)采取措施，使4根線棒迅速膨脹引起絕緣損壞，造成接地故障。事故原因是線棒匯水盒內(nèi)有大量紙狀物將空心導(dǎo)線堵塞。

1.2 案例二

某發(fā)電公司2號(hào)發(fā)電機(jī)自從2004年4月份投產(chǎn)以來(lái)，定子線棒定冷水進(jìn)出水壓差調(diào)試時(shí)為185 kPa，隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，到8月份，線棒的進(jìn)出水壓差也逐步升高到400 kPa，超過(guò)了廠家200 kPa的設(shè)計(jì)值，說(shuō)明線棒存在堵塞現(xiàn)象，引起定子繞組出水溫差超標(biāo)。2004年10月27日，在2號(hào)機(jī)組小修期間，對(duì)全部線棒進(jìn)行了吹掃，吹出了大量的黑色物質(zhì)，經(jīng)化驗(yàn)，主要成分為氧化銅。

1.3 案例三

2007年8月7日，國(guó)華臺(tái)山電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中，上層7、22、27、31、32、40、41號(hào)槽線圈出水溫度低，37號(hào)槽線圈出水溫度高；發(fā)電機(jī)上層線圈最高出水溫差為12.1 K，超過(guò)8 K的標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示。2008年1月2號(hào)小修期間，對(duì)測(cè)溫元件檢查發(fā)現(xiàn)，部分測(cè)溫元件包扎厚度不均，有些較為松軟、較薄，溫度顯示較低的測(cè)點(diǎn)包扎不嚴(yán)，如圖2所示。

圖1 處理前定子線圈出水溫度(600 MW負(fù)荷)

圖2 定子線圈溫度測(cè)點(diǎn)焊接及外部隔熱保溫材料包扎情況

2 發(fā)電機(jī)線棒出水溫差超標(biāo)原因分析

綜合上述案例分析，造成發(fā)電機(jī)定子線棒出水溫差超標(biāo)的原因主要有3種：

2.1 機(jī)械雜物堵塞

機(jī)械雜物堵塞線棒造成的溫差異常在水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)運(yùn)行中時(shí)常發(fā)生。定冷水系統(tǒng)中存在的機(jī)械雜物隨定冷水流入空心導(dǎo)線，大的顆粒會(huì)堵在匯水盒空心導(dǎo)線的入口處，小的顆粒會(huì)進(jìn)入空心導(dǎo)線內(nèi)部卡在某處，造成整個(gè)線棒堵塞或局部堵塞。由于堵塞造成冷卻水流量不均，帶走的熱量不同，線棒的溫度及出水溫差就會(huì)超標(biāo)。

造成線棒機(jī)械雜物堵塞的主要原因有：

(1) 發(fā)電機(jī)在生產(chǎn)制造過(guò)程中匯水環(huán)中的焊渣、線棒水盒因焊接引起的氧化皮或異物未清理干凈。

(2) 安裝過(guò)程中定冷水外部管道系統(tǒng)清理不干凈，管道內(nèi)留有焊渣、異物等。

(3) 運(yùn)行中化學(xué)漏樹(shù)脂，濾芯破裂，造成樹(shù)脂及濾芯破損物進(jìn)入空心線棒造成堵塞。

2.2 氧化腐蝕堵塞

水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)線棒在制造、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)、運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)都可能產(chǎn)生和誘發(fā)氧化腐蝕。氧化腐蝕產(chǎn)物造成線棒堵塞會(huì)使進(jìn)出水壓差、進(jìn)出水溫度、溫差發(fā)生異常變化，較輕微的會(huì)造成線棒的出水溫差超標(biāo)，限制發(fā)電機(jī)的出力，嚴(yán)重的甚至?xí)龎陌l(fā)電機(jī)。

產(chǎn)生和誘發(fā)空心導(dǎo)線氧化腐蝕的主要原因有：

(1) 在制造過(guò)程中線棒進(jìn)行水壓試驗(yàn)、水流量試驗(yàn)、熱水流試驗(yàn)后，放置時(shí)間長(zhǎng)，未能及時(shí)將水吹干，造成空心導(dǎo)線內(nèi)表面氧化腐蝕。

(2) 在運(yùn)輸保管過(guò)程中定冷水系統(tǒng)未進(jìn)行充氮密封或密封不良，使潮濕的空氣進(jìn)入空心導(dǎo)線，長(zhǎng)期放置造成空心導(dǎo)線內(nèi)表面氧化腐蝕。

(3) 在基建安裝時(shí)，發(fā)電機(jī)線棒通水后，系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，不能將水放凈吹干，長(zhǎng)期放置造成線棒空心導(dǎo)線內(nèi)表面氧化腐蝕。

(4) 機(jī)組檢修停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，定冷水不能全部放凈吹干，造成空心導(dǎo)線內(nèi)表面局部發(fā)生氧化腐蝕。

(5) 定冷水水質(zhì)控制不好，水箱未充氮密封，定冷水pH值長(zhǎng)期低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，造成氧化腐蝕等。

2.3 測(cè)溫元件安裝質(zhì)量不良

測(cè)溫元件安裝質(zhì)量的好壞，是能否正確真實(shí)反映線棒溫度和出水溫度的前提條件。如測(cè)溫元件不準(zhǔn)，將使運(yùn)行人員無(wú)法準(zhǔn)確地判斷發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度。

造成測(cè)溫元件溫度測(cè)量不準(zhǔn)的主要原因有：

(1) 出水測(cè)溫元件熱電偶在匯水環(huán)引水管接頭焊接位置(距匯水環(huán)尺寸)不一致，造成測(cè)量誤差。

(2) 出水溫度測(cè)溫元件保溫層包裹不均勻，厚度不統(tǒng)一，受冷氫影響造成測(cè)量溫度偏差。

(3) 出水測(cè)溫元件熱電偶焊接質(zhì)量差或存在虛焊現(xiàn)象，造成測(cè)量溫度偏低或溫度跳動(dòng)。

(4) 測(cè)溫元件接線柱壓接松動(dòng)或存在電腐蝕，造成測(cè)量回路電阻發(fā)生變化，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。

(5) 鐵芯端部測(cè)溫元件抗電磁干擾性能差，導(dǎo)致在運(yùn)行工況下測(cè)溫元件不能真實(shí)反映實(shí)際溫度等。

3 發(fā)電機(jī)線棒出水溫差超標(biāo)的預(yù)防控制措施

針對(duì)上述引起發(fā)電機(jī)線棒出水溫差異常的原因，采取有效的預(yù)防控制措施非常必要。

3.1 防止線棒機(jī)械雜物堵塞

(1) 在發(fā)電機(jī)進(jìn)行制造、安裝的過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制定冷水系統(tǒng)的清潔度，通過(guò)采取嚴(yán)格的控制措施，確保發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)無(wú)加工、安裝時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械雜物。

(2) 發(fā)電機(jī)投運(yùn)前必須做熱水流試驗(yàn)或超聲波流量試驗(yàn)，以鑒別發(fā)電機(jī)線棒是否有堵塞現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)有堵塞現(xiàn)象就要進(jìn)行單根線棒水流量測(cè)試，并徹底解決堵塞問(wèn)題。

(3) 發(fā)電機(jī)投運(yùn)前定冷水外部管道系統(tǒng)必須進(jìn)行徹底沖洗，做到無(wú)任何雜質(zhì)，水質(zhì)合格，嚴(yán)防定冷水外部系統(tǒng)的雜物進(jìn)入線棒。發(fā)電機(jī)匯水環(huán)首次通水時(shí)，應(yīng)將汽勵(lì)兩側(cè)排污門打開(kāi)，進(jìn)行徹底沖洗排污后，再進(jìn)行定冷水循環(huán)。

(4) 發(fā)電機(jī)停運(yùn)時(shí)要進(jìn)行反沖洗，為防止反沖洗時(shí)將沉積在匯水環(huán)底部的機(jī)械雜物重新帶入線棒內(nèi)，在改變定冷水流向前，應(yīng)先進(jìn)行充分排污，然后關(guān)閉排污門，再進(jìn)行反向沖洗，之后要對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行全面的檢查和清理。

3.2 防止線棒氧化腐蝕堵塞

(1) 發(fā)電機(jī)線棒在制造、安裝、檢修過(guò)程中，若放置時(shí)間超過(guò)20天以上，應(yīng)將線棒內(nèi)的水放凈，并盡量吹干，防止空心導(dǎo)線內(nèi)表面產(chǎn)生氧化腐蝕，破壞氧化膜。

(2) 發(fā)電機(jī)在運(yùn)輸保管過(guò)程中，要進(jìn)行充氮保養(yǎng)，保持微正壓，防止潮濕空氣進(jìn)入線棒內(nèi)而發(fā)生氧化腐蝕。

(3) 運(yùn)行中控制定冷水水質(zhì)，pH值、溶氧和銅離子含量要控制在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)，最好能控制pH值在8～9之間。

(4) 定冷水箱要充氮密封運(yùn)行，禁止與空氣直接接觸。

3.3 防止測(cè)溫元件出現(xiàn)異常

(1) 發(fā)電公司要監(jiān)督制造廠測(cè)溫元件的安裝質(zhì)量，保證測(cè)溫元件焊接質(zhì)量良好，安裝位置尺寸一致，保溫層厚度一致。

(2) 對(duì)于投產(chǎn)時(shí)溫度偏低的溫度測(cè)點(diǎn)，若影響出水溫差達(dá)到報(bào)警值及以上，應(yīng)在停機(jī)檢修時(shí)檢查測(cè)溫元件狀況，重新保溫或重新焊接熱電偶。

(3) 應(yīng)在大、小修時(shí)檢測(cè)測(cè)溫系統(tǒng)回路電阻、絕緣符合要求，接線端子緊固無(wú)腐蝕，懷疑有問(wèn)題時(shí)，及時(shí)檢查處理。

(4) 應(yīng)要求制造廠在制造鐵芯測(cè)溫元件時(shí)采用防電磁干擾的測(cè)溫元件。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司制造的QFSN-600-2型發(fā)電機(jī)，先后發(fā)生多起上述類似事故，本文通過(guò)針對(duì)該型號(hào)發(fā)電機(jī)線棒出水溫差異常進(jìn)行分析，提出了預(yù)防措施，以期對(duì)各發(fā)電企業(yè)防止類似事故的發(fā)生起到一定的借鑒作用。

[1] 廣東國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司.600 MW機(jī)組集控運(yùn)行規(guī)程

[2] GB/T8564—2003 水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范

[3] 機(jī)械工程手冊(cè)編輯委員會(huì).電機(jī)工程手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1982

[4] 上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司.QFSN-600-650-2型水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)品說(shuō)明書

[5] 國(guó)家電力公司.防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求，2000

2014-09-02

梁堂雄(1980—)，男，廣東雷州人，研究方向：電力系統(tǒng)。