整体清洗1000MW发电机定子线棒技术研究(电气专业会)

整体清洗1000MW发电机定子线棒技术研究华电国际邹县发电厂2008年6月2目录一．发电机简介二．问题描述三．定子内冷水回路检查四．故障处理五．创新及应用六．经济效益分析3一、发电机简介4基本情况邹县发电厂四期工程建设的两台100万千瓦超超临界机组，是国内首批百万千瓦超超临界火电机组引进技术国产化的依托项目，2005年1月15日开工建设，首台＃7机组于2006年12月4日投产发电，发电机是目前国内单机容量最大的燃煤发电机。5发电机参数型号冷却方式额定功率（MW）定子冷却水进水压力（kPa）内冷水额定流量（t/h）定子额定电压（kV）定子额定电流（A）TFLQQ-KD水氢氢1008260-310121.827239496发电机铭牌7发电机照片8二、问题描述#7发电机自2006年投运以来，定子内冷水进水压力逐渐升高、流量逐渐下降。日期内冷水进水压力内冷水进水流量2006年11月27日374kPa128t/h2007年4月24日393kPa130t/h2007年6月15日410kPa128t/h2007年7月23日423kPa124t/h2007年8月13日460kPa122t/h2007年8月26日485kPa119.2t/h9内冷水压力、流量及启停时间曲线内冷水进水压力内冷水进水流量机组启停时间10发电机温差0246810122007.9.42007.9.92007.9.112007.9.12层间温差出水温差在发电机内冷水进水压力升高、流量下降的同时，发电机定子线棒层间温差（最高值-平均值）及出水温差（最高值-最低值）也呈增加趋势。根据DCS温度显示绘制柱状图如下：11发电机温度比较曲线注：从曲线图中圈出的部分可以明显的看出，发电机定子线棒温度变化已比较明显（上面的曲线为当前温度曲线，下面的两条曲线为历史曲线）。12根据以上现象，我们怀疑发电机定子内冷水系统可能出现堵塞，造成发电机定子内冷水进水压力升高、流量下降及定子线棒层间温差、出水温差升高。初步判断13三、定子内冷水回路检查发电机外部回路检查1发电机内部回路检查2141.发电机外部回路检查因考虑到#7发电机为新机投产不到一年，发电机内部出现堵塞问题的可能性较小，我们首先对外系统进行排查，以确定发电机内冷水回路具体堵塞部位。151.1发电机定子内冷水系统图161.2管路检查隔离、检查发电机定子内冷水进水滤网。检查内冷水系统进、回水手动门。检查离子交换器。检查发电机定子水箱。检查发电机定子内冷水流量、压力变送器。171.3发电机温升试验进行发电机温升试验，保持发电机高负荷稳定，定转子电压电流、无功功率、内冷水进水温度、流量、冷氢温度等参数基本不变，记录发电机层间温度、出水温度、曲线，并每隔半小时记录发电机层间温度和出水温度的最大、最小值及温差值，试验结果无明显异常。181.4发电机正反冲洗短时停机对发电机定子内冷水回路进行常规正反冲洗，未发现明显异常。反冲洗结束重新开机后内冷水进水压力降为459kPa（停机前已升至485kPa），但仅过了一周的时间，压力又回升至472kPa左右。191.5发电机加氮反冲洗根据日立公司建议，停机对发电机定子内冷水回路进行加氮气反冲洗，冲洗过程中反复调整内冷水进水压力。但经一周的停机反冲洗（使用氮气近100瓶），未冲出异物。开机切换正向水回路后，内冷水进水压力、流量较冲洗前无明显变化，加氮反冲洗基本无效果。201.6发电机热水流试验进行发电机热水流试验，提高内冷水运行温度，再通过快速投入定子冷却器并记录出水各温度测点数据变化情况。根据温度曲线显示，出水温度最高与最低相差最大约3℃，说明发电机内冷水回路确实存在堵塞现象，造成各支路水流量不均。212.发电机内部回路检查可能在发电机内部发生大面积堵塞，需对发电机定子线棒部分绝缘引水管进行解体，检查线棒空心导线的堵塞情况。内冷水进水压力变化大外回路检查未发现问题222.1单根绝缘引水管解体根据发电机运行中的温度记录，我们抽取部分温度较高的线棒所对应的绝缘引水管进行解体，包括励侧四根（#27、#32、#33、#34）绝缘引水管及汽侧四根（#27、#29、#32、#33）绝缘引水管。为留存原始数据进行对比，解体工作开始前，我们对所有绝缘引水管进行了单根流量测量。232.2绝缘引水管解体图片242.3空心导线堵塞情况将确定好的绝缘引水管拆下，使用内窥镜由定子线棒鼻端水电连接头处对空心导线进行检查。检查发现：已拆开的4根线棒汽侧（出水端）堵塞情况严重，部分空心导线接近堵死；励侧（进水端）检查未发现明显异常。汽侧（出水端）线棒空心导线励侧（进水端）线棒空心导线252.4定子线棒空心导线参数机组容量导线类型上层线棒下层线棒流量（流速）600MW发电机中实导线（外径）*排*列*排*列1500L/min（1.3m/s）中空导线（孔）宽3.6mm高2.1mm宽3.15mm高1.85mm1000MW发电机中实导线（外径）*排*列*排*列1800L/min（1.5m/s）中空导线（孔）宽6.46mm高1.52mm宽6.46mm高1.52mm26四、故障处理发电机定子线棒连接图1单根定子线棒冲洗2其他定子线棒抽查及确定处理方案3整体“水锤”冲洗4化学清洗5处理效果6271.发电机定子线棒连接图282.单根定子线棒冲洗从励侧＃33绝缘引水管注水，汽侧＃32、＃33绝缘引水管出水，并通以0.5-0.6MPa氮气形成“水锤”，对线棒内部进行反复冲洗。经数次冲洗，以上两支路流量（量杯测量）较冲洗前明显提高。用内窥镜检查冲洗前后的线棒端面，冲洗后堵塞现象较冲洗前有显著改善，说明通过冲洗能够去除线棒内的堵塞物。29单根定子线棒冲洗前后效果对比（一）冲洗前空心导线表面冲洗后空心导线表面30单根定子线棒冲洗前后效果对比（二）测量值#32#32#33#33冲洗前冲洗后冲洗前冲洗后第一次（mL）1350150016751850第二次（mL）1520170017202700第三次（mL）1490200017002400第四次（mL）1400195016002300第五次（mL）1452207516742550平均流量（mL）0.1MPa，15s144218451674236031堵塞物化验成份含量Cu（%）72.05Fe（%）0.48总硬（%）4.95备注换算后：CuO：90.05%，Fe2O3：0.69%，总硬:4.95%，P2O5:0.13%,SiO2:0.0085%，主要成分是铜。对以上冲出的黑色粉末状物质进行化验，其中全铜占72.05%，换算为CuO占90.05%，说明堵塞物主要为铜腐蚀生成。323.其他定子线棒抽查及确定处理方案为进一步检查确定其它线棒的情况，打开汽侧一根运行温度较低、流量基本正常的线棒对应的引水管（#9）进行检查，与以上堵塞较重的线棒进行对比，结果发现堵塞情况大同小异，说明发电机线棒出水口堵塞为普遍现象。33厂家处理意见厂家提出：鉴于单根冲洗取得了明显效果，建议下一步将发电机定子线棒绝缘引水管全部解体进行单根冲洗，从解体到恢复工期共需40天。34处理方案确定由于发电机定子线棒空心导线为普遍堵塞，且不可能在短时间内对所有定子线棒进行单根冲洗。为争取时间，早日实现机组投运，我们召开专业会讨论采取其他可行办法进行处理。最终处理方案制定如下：由于堵塞物可以通过冲洗去除，我们为保证清洗效果，确定采用整体“水锤”冲洗和化学清洗相结合的方法进行发电机定子线棒堵塞处理。为保证冲洗效果又不致对发电机造成损坏，整体“水锤”冲洗压力确定为0.5-0.6MPa。方案确定后，经过充分沟通，得到厂家认可。354.整体“水锤”冲洗整体“水锤”冲洗采用汽、励两侧正反交替的方式进行，通过充氮提升压力和快开阀门的突然泄压，实现对发电机空心导线内部的清洗。36整体“水锤”冲洗方法图示37整体“水锤”冲洗步骤（一）在发电机引线冷却水回水管路上，接入供气管路并与氮气瓶连接。分别在发电机汽、励两侧汇水管排污管路上安装DN100快开阀门。所有管道、阀门清理干净，无影响下步工作的杂质。38整体“水锤”冲洗步骤（二）关闭发电机定子水回水总门，开启定子水冷泵向发电机定子线棒供水，在发电机引线冷却水回水管路上连接的充氮气接头看到有水流出后，说明水已充满，将进水门关闭严密并将充氮气管道接上。39整体“水锤”冲洗步骤（三）向发电机内通入氮气升压至0.5-0.6MPa，迅速打开发电机汽（励）侧汇水管底部快开阀门，对发电机定子内冷水回路突然泄压，利用泄压时产生的“水锤”效应对发电机定子线棒堵塞物形成强大冲力，实现清洗目的。40整体“水锤”冲洗步骤（四）为加强冲洗效果，每次泄压后再用氮气起压并泄压两次（不充水），以上为一个冲洗循环。每次汽侧泄压冲洗三次后，再从励侧泄压进行反向冲洗。正反向交替进行以上冲洗操作，共进行约300次，使用氮气180瓶。41整体“水锤”冲洗图片（一）42整体“水锤”冲洗图片（二）43整体“水锤”冲洗图片（三）44整体“水锤”冲洗图片（四）45整体“水锤”冲洗后效果整体冲洗前：发电机定子内冷水进水压力485kPa，流量为119.2t/h；整体冲洗后：内冷水压力405.3kPa，流量为124.76t/h，通过数据变化可看出，冲洗效果明显。050100150200250300350400450500冲洗前冲洗后内冷水压力kPa内冷水流量t/h465.化学清洗•为彻底清理发电机定子线棒内的堵塞物，发电机整体“水锤”冲洗后，进行了化学清洗。因发电机整体冲洗后，定子线棒空心导线已得到疏通，化学清洗不会造成酸液在导线内的沉积，整体化学清洗具备条件。47小样试验由于化学清洗没有在1000MW发电机上实施的先例，为确保清洗效果且避免对发电机造成负面影响，首先分别对堵塞沉积物和线棒铜材、焊料采样，并进行小型试验。小型试验结果表明可以用化学清洗的方法在对发电机定子线棒无损害的前提下对线棒内沉积物进行溶解清理。48化学清洗简介化学清洗采用的化学清洗剂是缓蚀剂和固体无机复合酸，对发电机内冷水系统采用复合酸清洗+低浓度氨水漂洗的化学清洗方案。清洗系统采用定子内冷水循环的正式系统，通过阀门切换实现正向和反向两种清洗方式。清洗药品采用系统外配制的方式，将缓蚀剂和复合酸在配药箱内溶解完全后取上层清液注入定子内冷水水箱，从而保证了清洗液的纯净。49化学清洗主要工序除盐水冲洗，严密性试验及配酸酸洗排放清洗液，水冲洗氨水漂洗水冲洗50定子水箱酸洗监测数据时间含铜量2007年10月25日16：5535.28mg/L2007年10月25日17：1035.61mg/L2007年10月25日17：3036.63mg/L2007年10月25日21：16497μg/L2007年10月25日21：30537μg/L2007年10月25日22：05540μg/L2007年10月25日22：30490μg/L51化学清洗过程监督序号工艺介质控制标准时间取样1水冲洗系统严密性试验除盐水无泄漏,出水清2酸洗除盐水复合酸缓蚀剂温度铜2-4%200-600ppm35-50℃4－6h20min3水冲洗除盐水pH≥5.04漂洗除盐水氨水缓蚀剂温度0.2-0.5%200-600ppm305℃1-2小时5水冲洗除盐水DD≤2μs/cmYD=0mmol/L52化学清洗后效果0100200300400清洗后试运时内冷水压力kPa内冷水流量t/h05101520处理前清洗后单根流量差值L/min化学清洗工作共洗出氧化铜约230g（折算）。发电机内冷水进水压力、流量恢复试运值。单根定子线棒高低流量差值缩小至4.3L/min（原差值18.8L/min）。进行发电机水压及电气试验合格。536.处理效果经过整体“水锤”冲洗和化学清洗，发电机定子线棒流量已恢复到工厂测量值。截至目前，发电机运行正常，内冷水进水压力：415.47kPa，流量：137.61t/