发电机定子冷却水系统控制溶氧的优化

摘要 发电机定子冷却水系统一般设计为贫氧系统，对于系统内的氧含量要求越低越好。氧含量过高容易加速空心铜线的腐蚀速度，严重威胁机组的运行安全。本文旨在分析利用现有的系统，通过对发电机定子冷却水系统的补水方式及补水装置进行改造实现了降低系统溶氧的目的，保证了系统平稳补水的同时，提高了系统的安全运行，对于同类电厂的发电机定子冷却水系统优化具有一定的借鉴意义。

关键词 发电机；定子冷却水；溶氧；技术改造

中图分类号TM31 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）121-0204-02

发电机定子冷却水系统用于冷却发电机的定子铁芯和转子绕组，为了预防冷却水中的游离氧对铜质材料的腐蚀，需要降低定子冷却水中的氧含量。通过分析pH值、水中含氧量和铜的腐蚀速率之间的关系，提出了发电机定子冷却水系统进行补水方式及补水装置改造的方案，在技改实施后取得了良好的效果。

1 发电机定子冷却水的运行方式

中国核电某电发电机定子冷却水系统通过化学除盐水的闭式循环来冷却发电机定子绕组、保证发电机定子绕组的运行。系统沿下列闭合回路运行循环：泵换热器机械过滤器磁性过滤器定子绕组水箱泵。机组功率运行以来，定子冷却水中的氧含量偏高，两台机组的定子冷却水含氧量约为150?g/l～250?g/l。根据材质腐蚀程度和冷却水氧含量之间的关系曲线，定子冷却水的pH值在8～9之间，当含氧量为150?g/l～250?g/l时，铜的腐蚀速率接近最高值。为了避免材料腐蚀，有必要采取措施降低冷却水中的含氧量。

发电机定子冷却水水箱设计有3路补水管线：第一路其水质的含氧量高，是用于系统的首次充水，不能用于功率运行期间的正常补水。第二路来其供水压力高，管线没有减压阀，由于水箱内浮球阀漏流大，液位上涨快；同时该路管线取水来自凝结水精处理系统的出口，水中的NH3・H2O含量低，根据化学反应方程式NaR+NH4OHNaOH+NH4R，能交换出的OH-的数量降低，使冷却水中的PH值降低，因此不适宜用这条管线补水。第三路来自补水水箱，补水水箱的水源来自凝结水管线，水质、压力符合要求，但是由于补水水箱是开口式的水箱，空气的氧气混入使定子冷却水系统的溶氧升高。

机组运行时，由于系统头箱容积较小，缓冲能力有限，系统回水量较大加之补水管线采用浮子式补水，使得头箱液位波动较大，进而导致水封破坏。水封破坏后，由于氮气吹扫管线来不及供氮，造成空气沿水封进入头箱，从而引起系统溶氧升高。

2 解决方案

综合以上分析可以看出，引起系统溶氧含量较高的原因主要是：补水水源设计不合理；系统回水对于头箱冲击较大，液位波动容易导致水封破坏；原浮子式补水装置补水不可靠，使得头箱液位不稳定。

基于以上原因，为了降低系统中的溶氧，对系统的补水管线进行如下改造：1）改变补水水源，从凝结水管线上直接取水给系统头箱进行补水，从根本上解决系统溶氧高的主源头。由于从凝结水管线取水处的压力为1MPa左右，为了避免因压力高造成补水过快，造成液位波动，需要通过调节阀进行调节，保证在电磁阀开启的状态下，补水压力在0.16MPa～0.2MPa之间；2）改变回水管节流孔板位置，使得节流孔板离头箱较远，减少回水对头箱液位的影响；3）取消了系统水箱原自带的浮球阀，增加电磁补水管线。同时增加全量程液位计，增加了电磁阀和旁路调节阀，电磁阀前后设置隔离阀。电磁阀的开关根据液位计测量的液位控制，当液位低时打开电磁阀补水；当液位高时关闭电磁阀停止补水。

3 技术改造及结论

机组实施改造后，发电机定子冷却水的含氧量从150?g/l～250?g/l降低到2?g/l～9?g/l，与同类型机组比较，该含氧量是所有国内外所有核电站同类型机组的最低水平。该项目可以作为其他电站的定子冷却水的含氧量控制提供借鉴经验，有良好的应用前景。

通过降低发电机定子冷却水的溶氧，降低发电机定子铁芯及转子绕组的腐蚀速率，延长设备的使用寿命，节省了机组的设备成本。同时，避免了因为设备腐蚀而引发的其他缺陷，保障了机组的安全稳定运行。

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