浅谈发电机漏氢对定冷水水质的影响

浅谈发电机漏氢对定冷水水质的影响

王军锋

（中电建甘能源崇信发电有限责任公司甘肃平凉744200）

摘要：通过对发电机漏氢事件的跟踪与分析，表明发电机漏氢的过程中，氢气中的少量杂质气体（二氧化碳、氧气）等也随之溶于定冷水中，造成定冷水水质异常，最终采取停机处理，充入氟利昂查漏，发现发电机出线盒A相引出线绝缘引水管有直径1㎜的小孔，处理后机组启动正常，为今后预防和处理同类型异常情况提供了有效的参考。

关键词：漏氢；二氧化碳；pH

1.发电机设备概述

发电机为哈尔滨电机厂制造的QFSN-660-2型三相交流隐极式同步汽轮发电机，采用水氢氢冷却方式，定子绕组为水内冷，定、转子铁芯及转子绕组为氢气冷却。在发电机轴承内侧安装密封油装置，用来防止发电机内部的氢气通过转轴与转轴所穿过部件之间的间隙漏出发电机，定子绕组的冷却水由定冷水泵强制循环，进出水汇流管分别装在机座内的励端和汽端，并通过定子冷却水进行冷却。氢气则利用装在转子两端护环外侧的单级浆式风扇进行强制循环，“气隙取气、一斗两路、径向斜流、五进六出”，并通过两组（四台）氢冷器进行冷却。发电机的结构形式为封闭密封式，定子绕组为2Y接线。发电机定、转子绕组均采用F级绝缘。发电机出线端子数目为6个，定子出线相序从励磁端向汽端看由左到右为A、B、C。中性点采用经变压器接地。

发电机定冷水采用HXWJ-03型发电机内冷水智能处理装置、特种树脂、在线监测仪表、加碱装置等部分组成，并配备相应的仪表、控制柜和自动控制系统，能将系统出水pH值控制在8.0～9.0的范围内，此时内冷水系统的电导率一般能稳定在0.8～2.0μs/cm（25℃），冷却水中的铜离子含量可维持在20μg/L以下。

2.发电机漏氢事件经过

2018年4月24日23：23定冷水箱补水，23：25漏氢值由0%初次升至2.32%，此后每次定冷水补水，漏氢值逐渐升高，4月25日10：11定冷水箱漏氢值达最大20%。

4月25日10：30定冷水pH值下降至7.8，增大定冷水加药量，pH值回升，并化验定冷水铜离子含量为3.5μg/l，14：40pH值再次降低至7.5，同样加大定冷水加药量，pH值回升至7.8后开始下降，同时定冷水电导开始上升涨，化验定冷水铜离子含量偏高，立即进行发电机定冷水系统检查，未发现明显漏空气进入系统现象，随后更换定冷水加药箱药品和定冷水离子交换器树脂，更换后定冷水pH值仍无法提高，且继续降低，保持定冷水加药泵手动控制，并进行定冷水换水，定冷水pH值维持在6.5左右，电导2.3μg/l。

4月26日机组开始滑参数停机，机组解列。解列前主再热蒸汽温度降至430℃，调节级金属温度降至370℃，停机后在发电机本体温度稳定后，为防止定冷水漏入发电机内，保持发电机氢气压力，对定冷水系统水冲洗完成后，放尽余水，拆除发电机定冷水进、回水管道，加装堵板并充入氮气，利用氮气进行吹扫，吹扫完成后升压，使氮气压力与氢气压力一致。为防止气体置换时二氧化碳及空气漏入定冷水系统，置换前降低氢气压力和氮气压力至30kPa并维持稳定，开始进行气体置换。置换完成后，排掉发电机压缩空气，提升发电机氮气压力，并充入氟利昂查漏，最终发现发电机出线盒A相引出线绝缘引水管有直径1㎜的小孔。

3.定冷水水质异常的危害

发电机定冷水水质的好坏，对发电机的安全、稳定、经济运行至关重要。因为定冷水在高压电场中做冷却介质，所以要求各项指标必须以保证发电机的安全运行为前提。

发电机铜导线在含氧的弱酸性水中极易发生腐蚀，而且腐蚀产物和其他杂质受电场作用会在系统内沉积、结垢，导致发电机冷却效果低，甚至堵塞空心铜导线，使发电机绕组超温，绝缘老化和失效，严重时会造成发电机绕组损坏的重大事故。

4.发电机漏氢导致定冷水pH降低的原因分析

发电机充入氢气的纯度无法绝对达到100%，当发电机氢气漏入定冷水系统之后，虽然氢气难溶于水，但氢气中的杂质气体（氧气、二氧化碳）就会溶解于水中，降低定冷水的pH，由于氢气泄漏量较大，导致定冷水即使加碱，也无法提高定冷水的pH。

4.1铜导线腐蚀的影响因素与防腐机理

影响铜在冷却水中溶解腐蚀的因素主要有水的pH值、溶解氧以及溶解二氧化碳的含量，此外，在腐蚀过程中生成的二价铜离子对铜的腐蚀有加速作用。这一腐蚀过程的反应如下：

电化学腐蚀反应：2Cu+O2=2CuO

4Cu+O2=2Cu2O

Cu+Cu2+=2Cu+

二氧化碳的溶解和铜氧化物的反应：CO2+H2O=H2CO3

H2CO3=H++HCO3-

CuO+2H+=Cu2++H2O

Cu2O+2H+=2Cu++H2O

Cu2O+CO2+2H2O+O2=2CuCO3.2Cu（OH）2

一价铜离子进一步氧化：2Cu++1/2O2+H2O=2Cu2++2OH-

2Cu++1/2O2=CuO+Cu2+

二次腐蚀产物的生成：Cu2++2OH-=CuO+H2O

上述反应交替进行，从而导致铜的腐蚀和腐蚀产物的沉积。

结论

发电机氢气漏入定冷水系统后，氢气中的杂质气体就会溶到定冷水中，使定冷水的pH降低，氧化铜的溶解速度增大，同时，铜的氧化腐蚀产物由氧化亚铜转化为碱式碳酸铜，该物质是一种脆弱的腐蚀产物，在水流的冲刷下极易剥落。因此，二氧化碳破坏了初始氧化铜的保护作用，使腐蚀继续进行下去，对机组安全构成威胁，因此，我们一定要重视定冷水漏氢问题，发现定冷水pH和电导出现异常时，及时检查原因并处理，防止发生铜线棒腐蚀，甚至氢气爆炸事故。

参考文献：

[1]火电厂水处理技术[M]：中国电力出版社，2006.

[2]超临界火力发电机组化学技术[M]：中国电力出版社，2012.

作者简介：

姓名：王军锋；职称等级：助理工程师；从事专业：电厂化学；

联系地址：甘肃省平凉市崇信电厂；单位名称：中电建甘能源崇信发电有限责任公司；