劉瑛，余邦才，熊小剛
（四川攀枝花鋼鐵集團公司 發電廠，四川 攀枝花 617012）

　　摘要：發電機內冷水應滿足不腐蝕，不結垢并有良好的電氣絕緣性，可采用以凝結水、除鹽水作補充水，輔以銅緩蝕劑處理的方法，控制發電機內冷卻系統的腐蝕。
　　關鍵詞：發電機；冷卻水；水處理
　　中圖分類號：TU991.4
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2002)05-0013-02

　　發電機在運轉過程中存在著能量消耗，這些能量都變成了熱能，如不對其采取冷卻措施，將引起轉子、定子等各部件溫度升高，從而導致絕緣繞組老化，出力下降，甚至燒毀電機。
　　發電機不論機組容量大小，定子繞組一般采用水冷卻，轉子繞組有的采用水冷卻，有的采用風冷卻。水冷卻是把統組銅線圈做成空心狀，運行中，高純水通過鋼管內部，帶出熱量，從發電機出來的冷卻水回到水箱，再由泵打出流經冷卻器冷卻，然后進人發電機內，循環使用。
　　由于發電機冷卻水是在高壓電場中作冷卻介質，對水質要求高。與普通冷卻水相比，除了要滿足不腐蝕。不結垢的要求外，還必須有良好的電氣絕緣性能。
　　目前，電廠的循環水技術已日趨成熟。而發電機冷卻水因其水量小，水質純度高，結垢趨向性小等特點，一般不需要進行殺菌、阻垢處理。因此未引起足夠的重視，有的廠甚至放寬控制標準。但如果發電機冷卻水水質達不到要求，長期運行，將造成嚴重的后果。
　　據統計，近年來發電機發生的事故，近一半與冷卻水有關。因此對它的處理技術要求很高，并且要注意一些問題。

1 發電機冷卻水水質

　　在電廠中，發電機冷卻水的補充水為凝結水或除鹽水，其水質純。所以，需要控制的是運行水質，與其有關的指標有電導率、pH值、Cu²⁺含量。

　　1.1 電導率
　　電導率反應的是水中離子含量的多少。當電導率過大，會引起較大的泄漏電流，從而使絕緣引水管老化，導致發電機相間閃絡，甚至破壞設備。隨著機組容量的提高，對電導率的要求也越來越高。

　　1.2 pH值的控制
　　內冷水控制pH值的目的是防止鋼導線的腐蝕，從電位-pH值平衡圖分析，銅穩定的pH值區間在7～10之間，對工業設備控制pH值在7.6～9之間較適宜。純水中，銅腐蝕一般為均勻腐蝕，由腐蝕穿孔對設備造成危害的機率較小，但腐蝕產物在系統中被發電機磁場阻截，在空心導線內部沉積，減少了通流面積甚至引起堵塞，使冷卻效果變差，造成線棒溫度升高，影響機組正常運行。

　　1.3 內冷水水質控制現狀
　　為了保證發電機有足夠的電氣絕緣性能和較小的銅腐蝕，國家、行業制定了相應的標準（見表1）。而發電機制造廠家對水質標準提出了更高的要求，機組容量在200MW及以上的機組，運行時，實際控制的電導率一般都要求不大于2μS/cm。

2 內冷水處理方法及注意事項

　　隨著超高壓機組的投運，水質要求也越來越高。一些傳統的處理方法已不能滿足要求，需要不斷探索創新。

　　2.1 以凝結水作內冷水的補充水
　　2.1.1 方法：在火電廠中，給水加入微量氨調整pH值來達到防腐目的，氨的揮發性使凝結水pH值在8.6左右，電導率在3.0μS/cm。向內冷水補加凝結水相當于向內冷水中加入微量氨，從而來提高pH值達到防腐目的。

表1 發電機內冷水水質標準 標準代號 標準名稱 電導率/(μS·cm^-1) pH值 ρ(Cu²⁺)/(μg·L^-1) 備 注 （82）水電生宇第24號 發電機運行規程 ＜2 GB 12145-89 火力發電機組及蒸汽動
力設備水汽質量標準 ≤10 ＞7.0 ≤200 不加緩蝕劑 ≤10 ＞6.8 ≤40 添加緩蝕劑 DL/T561-95 水力發電廠水汽質量監督導則 ≤10 ＞7.O ≤200 不加緩蝕劑 ≤10 ＞6.8 ≤40 添加緩蝕劑 SD163-85DL 火力發電廠水汽質量標準 ≤5 ＞7.0 ≤200 不加緩蝕劑 ≤5 ＞6.8 ≤40 添加緩蝕劑

　　這對于控制內冷水電導率小于5μS/cm的機組可以應用，一般采用連續地補入凝結水，并連續地排水或回收。由于凝結水pH值高，含氧量小，補入內冷水系統，既可防止CO₂腐蝕，又可防上氧腐蝕，也不必擔心回收系統中O₂和CO₂的溶入。
　　采用該方法存在的問題是：
　　①如果回水全部排掉，每天將損失約10t以上的除鹽水，浪費大。如再回收至凝汽器中，空心銅導線的腐蝕產物銅被帶人鍋爐給水系統中，造成熱力系統結銅垢。
　　②電導率波動大，用氨提高pH值，必然使水中的電導率增加，如給水加氨量不嚴格，波動大，造成電導率不易控制。
　　雖然內冷水補凝結水有以上問題，是一種被動的處理方法。但此種方法簡單方便，仍有一部分電廠采用此方法。
　　2.2 以除鹽水作內冷水的補充水
　　為保證內冷水有低的電導率，內冷水可補加除鹽水，但系統的不嚴密使O₂、CO₂等進入內冷水中，內冷水成為含氧的微酸性水，對空心銅導線有強烈的侵蝕性。如某廠向內冷水補除鹽水，電導率為1.2μS/cm，但銅的質量濃度達380μg/L，超過標準。
　　采用除鹽水作補充水，為防止銅腐蝕，可加入銅緩蝕劑，使金屬表面形成致密的保護膜，從而達到防腐目的。目前，單體銅緩蝕劑一般為流基苯并噻唑（MBT）和苯并三氮唑（BTA）。
　　MBT，其緩蝕機理是利用分子中流基氫離子在水中解離，帶負電荷的疏原子與銅之間由于電化學吸附而形成十分牢固的絡合物保護膜。
　　MBT的使用，由于其水溶性差，可采用NaOH對其溶解，澄清后取清液使用。
　　由于橡膠會大量吸附MBT，在實施MBT處理前，應將系統中的橡膠部件全部換成塑料或其它部件。
　　BTA，其緩蝕機理為BTA中N原子上的孤對電子以配位鍵與銅相連，形成保護膜。
　　BTA的使用，BTA的溶解度較大，可配成1％～3％的水溶液直接投加。投加BTA時，還可再向冷卻水中加入少量堿性劑如NaOH、乙醇等，將pH值提高到7以上，效果會更好。
　　雖然除鹽水電導率低，但加入緩蝕劑后，其電導率一般都會超過2μS/cm，如系統不嚴密，隨運行時間的增加，電導率逐漸增加，甚至超過5μS/cm。故此種方法只適宜電導率控制小于5μS/cm的機組。
　　同時，當電導率升高后，為防止電流損耗，就得排水降低電導率，通常是向地溝排水，水和緩蝕劑的損耗增大。
　　2.3 對內冷水系統的預膜處理
　　對于要求電導率小于2μS/cm的機組，單純加銅緩蝕劑處理是達不到要求的。為解決此問題，近年來，發展了一種化學清洗與MBT預膜工藝相結合的辦法，使鋼表面在短期內形成很致密、牢固的保護膜。
　　具體方法為：在發電機停運后，對內冷水系統沖洗至電導率小于2μS/cm。pH值達6.5～7.0，向系統內加入質量分數為0.2％～0.25％的氨水，在常溫下循環氨洗，排盡。然后進行預膜，一次加入一定量MBT儲備液，而后以少量多次的加入方式維持MBT質量濃度40mg/L、pH值9.0～9.5，預膜時間約150h。然后再將系統清洗干凈。機組投運后，繼續向內冷水加入MBT，質量濃度控制在0.5～2.0mg/L，進行運行補膜。這樣，不僅滿足了電氣性能的要求，也達到了防腐的目的。
　　但這種方法，要控制好成膜工藝條件。保證膜的致密性。否則由于銅表面狀態的復雜化，再進行直接補膜困難，造成銅腐蝕加劇。
　　2.4 內冷水的旁路處理
　　利用密閉式內冷水凈化系統處理發電機冷卻水，系統中設置除氧和除鹽裝置。系統運行時，將部分水進行凈化處理或只對補充水進行除氧處理。除氧后的冷卻水可以儲存在浮頂式、塑料液面覆蓋球式的水箱中。經凈化后，還可在水箱或混床后添加適當的堿性物質以穩定pH值。
　　采用該法需注意的問題是密閉處理首先要保證系統嚴密不漏，由于轉子冷卻水引出時要大量接觸空氣，很難達到預期效果。故這種密閉系統適用于只對定子進行水冷的發電機。

3 結語

　　發電機冷卻水系統是一個比較小，但卻相當重要的系統。因此，必須控制冷卻水的pH值、電導率、銅離子等的含量。各廠應根據實際，按照水質標準，研究出切實可行的處理辦法，并不斷吸取新技術、新工藝，完善處理方法，從而保證發電機的安全、正常運行。

參考文獻：
[1]張警聲．發電機冷卻介質[M]．北京：水利電力出版社，1995．
[2]宋麗莎．大型發電機內冷水系統加藥處理[J]．熱力發電，2001，30(2)：60～62．
[3]曾德勇．水內冷發電機冷卻水系統的堿性運行及影響因素[J]．中國電力，2001，34(6)：24～28．

作者簡介：劉瑛（1967～），男，四川安岳人，高級工程師，1990年畢業于長沙電力學院，電話(0812)395921轉2205；余邦才
（1968～），男，四川樂至人，工程師，1991年畢業于華東理工大學，電話(0812)3395921轉2202。