1000MW机组发电机定子冷却水系统

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1000MW机组发电机定子冷却水系统

第一节 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

下表19-1所示(以空气的各项指标为基准=1.0):

表19-1 氢气和空气、水与油之间的冷却性能表

介质 比热 密度 所需流

量 冷却效

空气 1.0 1.0 1.0 1.0

氢气(0.414MPa) 14.35 0.35 1.0 5.0

油 2.09 0.848 0.012 21.0

水 4.16 1.000 0.012 50.0

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

之符合相应的规定。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。

对发电机定子冷却水水质的特殊要求:①冷却水应当透明、纯

洁、无机械杂质和颗粒;②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;③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;④NH3浓度越低越好,以防腐蚀铜管;⑤PH值要

求为中性规定在6~8之间;⑥为防止发电机内部结露,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。

1、定冷水系统设备配置

我公司定子冷却水系统中水泵、冷却器、滤水器各设2台,互

为备用。每台冷却器都按照机组最大负荷设计流量、最高水温,

并且水侧污染系数为0.000176m2.℃/w及5%管子堵塞的情况来设

计,冷却器型式为管式。

发电机内冷却水进水管装有压力表、压力开关和流量表及流量测量装置,为了确保断水保护动作信号的可靠性,设置3只水流

量极低开关。发电机本体设有漏水、漏油监测装置。定子水系统

中的所有接触水的元器件均采用1Cr18Ni9Ti或有色金属等抗水腐

蚀材料。

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。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。

2、系统主要工作流程

系统初始充水,一次所需水量约为4200L,其中水箱存水量约

1100L。系统运行时,这些水在系统内部不断循环。只有因系统排

污等原因引起水箱水位下降时,才需要向系统中补水。补水进入

系统的压力控制在0.2~0.7MPa之间,补水流量不高于250L/min。

当外部补水压力高于0.2~0.7MPa时,应减压至系统所需的补水

压力值。补水过程中,应注意观察水箱水位变化,补充进入系统

中的水先经过离子交换器(进入离子交换器的水压不得高于

0.6MPa),然后再进入水箱,再由水箱进入水泵、冷却器等主循环回路。

系统中的水是由水泵驱动进行循环的。系统中设置有两台水

泵,一台工作,一台备用。备用泵按压力下降值整定启动点,即

工作泵的输出压力低至某一数值时,备用泵自启动投入运行,从

而保证冷却水不间断地流经发电机定子线圈,带走热量。

系统中设置有两台冷却器,正常运行时一台工作,一台备用(特

殊情况下,也可两台同时投入运行)。冷却器的作用是让冷却水吸

收的热量进行热交换。由另外的水源(普通冷却用水-又称循环

水)将热量带走。

发电机定子线圈出水的温度随发电机负荷而变化,最高可达

73℃甚至更高,而进入定子线圈的水温希望稳定在45±3℃的范

围之内。为此 ,系统中设置有自动调节水温的气动温度调节阀。

温度调节阀为三通式阀门,它不改变定子冷却水的总流量,而只

是控制其流经冷却器和旁路的流量比,从而使调节阀下游端,也

即进入发电机定子线圈的冷却水温度稳定在整定值,温度讯号测

点来自调节阀下游管路。气动温度调节阀上电/气定位器接收的

调节信号来自电厂中控室DCS的电信号。

正常运行期间,整个系统中的冷却水必须保持高纯度,其中电

导率不高于0.5 us/cm。为此,在温度调节阀出口端设置一条旁路

管道,使系统中的部分冷却水经这一旁路管流入离子交换器进行

净化,净化后这一部分水的电导率可高达0.2 us/cm左右,之后再

流回水箱。 冷却水进入定子线圈的计算压力为196kPa,为保证这一压力

稳定,系统中设置有气动压力调节阀。它主要是通过阀门开度的

变化来调节阀门下游端的压力,使之稳定在整定值,压力讯号取

自调节阀下游管路上的压力变送器。气动压力调节阀上电/气定

位器接收的调节信号也来自电厂中控室DCS的电信号。

系统中设置的主过滤器用以滤除水中的机械杂质,Y型拦截器

是冷却水进入定子线圈之前的最后一道滤网。在发电机内部,冷

却水从进水接口管进入,依次经进水端集水环(即汇流管)绝缘

引水管、空心铜线、出水端绝缘引水管、集水环(汇流管)至出

水接口管流出,然后回至水箱。水箱水位、水泵输出压力,主过

滤器进、出口压差;进水压力、温度、电导率、流量、回水温度

等各种运行参数均设有专用表计进行监视,重要参数超限时发出

报警或保护动作讯号。

3、 水温的控制要求

冷却器冷却水进水设计温度为38℃,定子线圈内冷却水进水

温度范围为40~50℃,设有自动调节装置,冷却水温度波动范围

±3℃,出水温度不得大于85℃。水系统设有电加热装置。系统

中热电偶/阻的设置情况:

1)定子每槽内上下层线圈间埋置二只热电阻(Pt100),一支

工作,一支备用。

2)每根绝缘引水管出口端安装测量出水温度的热电偶一只(E

分度)。 3)定子铁芯齿部和轭部装设12只热电偶(E分度)。

4)氢气冷却器进、出风处各装一只Pt100的双支型热电阻(三

线制)。

5)各轴瓦上各装一只热电偶(E分度)。

6)定子线圈水路进、出水处各装一只双支型热电阻(Pt100)。

7)定子压圈、压指和铜屏蔽上共装设9只热电偶(E分度,

励端按120度分布)。

4、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 0.5~1.5μS/cm(定子线圈独立水系统)。

PH值 7.0~8.0

硬度 <2微克当量/L(2μgE/L)

含氨(NH3) 微量

定子水系统配有10%容量的离子交换器及其流量计、电导仪、

压力表及温度计,以提高水质。定子水箱按压力容器设计、制造,

且采用氮气加压。水箱排空管上装有气敏元件、测氢浓度报警。

发电机管道设计考虑定子线圈反冲洗和排水管及阀门,能方便地

对定子进行反冲洗,反冲洗管道上加装激光打孔过滤器。

5、 系统运行与维护

定子冷却水系统调试完毕后可以投入正式运行,当回水温度上

升接近48℃时,冷却器应通入冷却水(闭冷水)并将冷却器管程侧内部气体排尽。闭冷水的流量要从小到大逐步递增。系统投入

运行后,主要的工作就是定期检查和监视各个运行参数是否正常。

1)每天必须进行的监视检查项目如下:

①定子冷却水入口、出口水温

②定子冷却水入口水压、流量、电导率

③水泵出口压力,泵的轴承油位、振动和音响是否有异常

④离子交换器出水电导率、进水压力和流量。并从观察窗查看

交换器内树脂是否有突然变化。

⑤水箱水位及其设备是否有漏水点

⑥主过滤器前后压差值

⑦压力调节和温度调节装置的输入和输出电/气压是否正常,

阀门开度有无异常变化。

2)每星期操作和检查项目如下:

①冷却水泵的运行和备用互换

②压力调节阀和温度调节阀是否卡涩

3)每三到六个月检查项目如下:

①报警信号及其电气回路检查

②保护动作信号及其电气回路检验(包括减负荷、甩负荷控制

回路)

③计量仪表的检验

4)定期维护检查项目:

①换热器管内侧清洗,该清洗作业在每年的冬春季节进行一次 ②Y型拦截器清洗,该清洗作业在机组停机期间进行,主过滤

器滤芯清洗或更换也在停机期间进行。

③离子交换器树脂更换