600 MW QFSN型水氫氫冷汽輪發電機線棒出水溫差超標原因分析及防控措施

梁堂雄

(廣東拓奇電力技術發展有限公司，廣東 廣州 510663)

600 MW QFSN型水氫氫冷汽輪發電機線棒出水溫差超標原因分析及防控措施

梁堂雄

(廣東拓奇電力技術發展有限公司，廣東 廣州 510663)

隨著國內經濟的高速發展，電力需求成倍增加，我國都上大容量的機組。上海電氣集團引進美國西屋公司技術生產的QFSN-600-2型發電機，具有工藝先進、質量可靠、成本較低、結構簡單、檢修方便、快捷等諸多優點，因此在國內應用較為廣泛。但是，一段時期以來，其生產的發電機在投產初期就發現定子繞組出水溫差超過國家25項反措標準的問題，給發電機的安全穩定運行投下陰影，影響了電廠的經濟運行?，F對發電機定子繞組出水溫差超標常見現象進行了介紹，對原因進行分析，提出合理的、有針對性的預防控制措施，并在實踐中得到驗證。

發電機；溫差；原因；預防控制措施

0 引言

QFSN-600-2型的發電機在國內得到廣泛使用，不少電廠(包括國華臺山電廠)，都先后發生定子繞組出水溫差超標的問題。為了總結經驗，確保國內同型號的發電機不再發生定子繞組溫差超標，下面介紹發電機繞組出水溫差超標故障的原因及預防控制措施。

1 事故回顧

上海電氣集團生產的QFSN-600-2型發電機，在發電機汽端每槽出水管上焊接安裝銅—康銅熱電偶型出水測溫元件一個，共84個。通過以下一些案例進行事故原因分析：

1.1 案例一

某發電公司1號發電機在2004年1月16日進行發電機短路試驗時，發現13號、14號、39號、40號槽線棒溫度迅速升高，發電機定子繞組出水溫差超過國家25項反措標準，由于沒有及時采取措施，使4根線棒迅速膨脹引起絕緣損壞，造成接地故障。事故原因是線棒匯水盒內有大量紙狀物將空心導線堵塞。

1.2 案例二

某發電公司2號發電機自從2004年4月份投產以來，定子線棒定冷水進出水壓差調試時為185 kPa，隨著機組運行時間的增加，到8月份，線棒的進出水壓差也逐步升高到400 kPa，超過了廠家200 kPa的設計值，說明線棒存在堵塞現象，引起定子繞組出水溫差超標。2004年10月27日，在2號機組小修期間，對全部線棒進行了吹掃，吹出了大量的黑色物質，經化驗，主要成分為氧化銅。

1.3 案例三

2007年8月7日，國華臺山電廠1號發電機在運行中，上層7、22、27、31、32、40、41號槽線圈出水溫度低，37號槽線圈出水溫度高；發電機上層線圈最高出水溫差為12.1 K，超過8 K的標準，如圖1所示。2008年1月2號小修期間，對測溫元件檢查發現，部分測溫元件包扎厚度不均，有些較為松軟、較薄，溫度顯示較低的測點包扎不嚴，如圖2所示。

圖1 處理前定子線圈出水溫度(600 MW負荷)

圖2 定子線圈溫度測點焊接及外部隔熱保溫材料包扎情況

2 發電機線棒出水溫差超標原因分析

綜合上述案例分析，造成發電機定子線棒出水溫差超標的原因主要有3種：

2.1 機械雜物堵塞

機械雜物堵塞線棒造成的溫差異常在水內冷發電機運行中時常發生。定冷水系統中存在的機械雜物隨定冷水流入空心導線，大的顆粒會堵在匯水盒空心導線的入口處，小的顆粒會進入空心導線內部卡在某處，造成整個線棒堵塞或局部堵塞。由于堵塞造成冷卻水流量不均，帶走的熱量不同，線棒的溫度及出水溫差就會超標。

造成線棒機械雜物堵塞的主要原因有：

(1) 發電機在生產制造過程中匯水環中的焊渣、線棒水盒因焊接引起的氧化皮或異物未清理干凈。

(2) 安裝過程中定冷水外部管道系統清理不干凈，管道內留有焊渣、異物等。

(3) 運行中化學漏樹脂，濾芯破裂，造成樹脂及濾芯破損物進入空心線棒造成堵塞。

2.2 氧化腐蝕堵塞

水內冷發電機線棒在制造、運輸、安裝、維護、運行各個環節都可能產生和誘發氧化腐蝕。氧化腐蝕產物造成線棒堵塞會使進出水壓差、進出水溫度、溫差發生異常變化，較輕微的會造成線棒的出水溫差超標，限制發電機的出力，嚴重的甚至會燒壞發電機。

產生和誘發空心導線氧化腐蝕的主要原因有：

(1) 在制造過程中線棒進行水壓試驗、水流量試驗、熱水流試驗后，放置時間長，未能及時將水吹干，造成空心導線內表面氧化腐蝕。

(2) 在運輸保管過程中定冷水系統未進行充氮密封或密封不良，使潮濕的空氣進入空心導線，長期放置造成空心導線內表面氧化腐蝕。

(3) 在基建安裝時，發電機線棒通水后，系統停運時，不能將水放凈吹干，長期放置造成線棒空心導線內表面氧化腐蝕。

(4) 機組檢修停機時間較長，定冷水不能全部放凈吹干，造成空心導線內表面局部發生氧化腐蝕。

(5) 定冷水水質控制不好，水箱未充氮密封，定冷水pH值長期低于規定標準，造成氧化腐蝕等。

2.3 測溫元件安裝質量不良

測溫元件安裝質量的好壞，是能否正確真實反映線棒溫度和出水溫度的前提條件。如測溫元件不準，將使運行人員無法準確地判斷發電機的運行溫度。

造成測溫元件溫度測量不準的主要原因有：

(1) 出水測溫元件熱電偶在匯水環引水管接頭焊接位置(距匯水環尺寸)不一致，造成測量誤差。

(2) 出水溫度測溫元件保溫層包裹不均勻，厚度不統一，受冷氫影響造成測量溫度偏差。

(3) 出水測溫元件熱電偶焊接質量差或存在虛焊現象，造成測量溫度偏低或溫度跳動。

(4) 測溫元件接線柱壓接松動或存在電腐蝕，造成測量回路電阻發生變化，影響測量的準確性。

(5) 鐵芯端部測溫元件抗電磁干擾性能差，導致在運行工況下測溫元件不能真實反映實際溫度等。

3 發電機線棒出水溫差超標的預防控制措施

針對上述引起發電機線棒出水溫差異常的原因，采取有效的預防控制措施非常必要。

3.1 防止線棒機械雜物堵塞

(1) 在發電機進行制造、安裝的過程中，必須嚴格控制定冷水系統的清潔度，通過采取嚴格的控制措施，確保發電機定冷水系統無加工、安裝時產生的機械雜物。

(2) 發電機投運前必須做熱水流試驗或超聲波流量試驗，以鑒別發電機線棒是否有堵塞現象，如發現有堵塞現象就要進行單根線棒水流量測試，并徹底解決堵塞問題。

(3) 發電機投運前定冷水外部管道系統必須進行徹底沖洗，做到無任何雜質，水質合格，嚴防定冷水外部系統的雜物進入線棒。發電機匯水環首次通水時，應將汽勵兩側排污門打開，進行徹底沖洗排污后，再進行定冷水循環。

(4) 發電機停運時要進行反沖洗，為防止反沖洗時將沉積在匯水環底部的機械雜物重新帶入線棒內，在改變定冷水流向前，應先進行充分排污，然后關閉排污門，再進行反向沖洗，之后要對濾網進行全面的檢查和清理。

3.2 防止線棒氧化腐蝕堵塞

(1) 發電機線棒在制造、安裝、檢修過程中，若放置時間超過20天以上，應將線棒內的水放凈，并盡量吹干，防止空心導線內表面產生氧化腐蝕，破壞氧化膜。

(2) 發電機在運輸保管過程中，要進行充氮保養，保持微正壓，防止潮濕空氣進入線棒內而發生氧化腐蝕。

(3) 運行中控制定冷水水質，pH值、溶氧和銅離子含量要控制在規程規定的范圍內，最好能控制pH值在8～9之間。

(4) 定冷水箱要充氮密封運行，禁止與空氣直接接觸。

3.3 防止測溫元件出現異常

(1) 發電公司要監督制造廠測溫元件的安裝質量，保證測溫元件焊接質量良好，安裝位置尺寸一致，保溫層厚度一致。

(2) 對于投產時溫度偏低的溫度測點，若影響出水溫差達到報警值及以上，應在停機檢修時檢查測溫元件狀況，重新保溫或重新焊接熱電偶。

(3) 應在大、小修時檢測測溫系統回路電阻、絕緣符合要求，接線端子緊固無腐蝕，懷疑有問題時，及時檢查處理。

(4) 應要求制造廠在制造鐵芯測溫元件時采用防電磁干擾的測溫元件。

4 結語

近年來，上海汽輪發電機有限公司制造的QFSN-600-2型發電機，先后發生多起上述類似事故，本文通過針對該型號發電機線棒出水溫差異常進行分析，提出了預防措施，以期對各發電企業防止類似事故的發生起到一定的借鑒作用。

[1] 廣東國華粵電臺山發電有限公司.600 MW機組集控運行規程

[2] GB/T8564—2003 水輪發電機組安裝技術規范

[3] 機械工程手冊編輯委員會.電機工程手冊.北京.機械工業出版社，1982

[4] 上海汽輪發電機有限公司.QFSN-600-650-2型水氫氫汽輪發電機產品說明書

[5] 國家電力公司.防止電力生產重大事故的二十五項重點要求，2000

2014-09-02

梁堂雄(1980—)，男，廣東雷州人，研究方向：電力系統。