CN105305731B - 一种水内冷发电机定子防汽堵装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种水内冷发电机定子防汽堵装置，其连接发电机冷却系统上的定子水路；所述的防汽堵装置包含：测温元件，其设置在定子并联环顶端12点钟位置，用于预判汽堵现象的发生；流量计，其设置在小汇流管外壁上，用于预判汽堵现象的发生；所述的流量计的流量信号和测温元件的测量信号分别通过发电机机座盒端子引至机外并接至一发电机监控系统；压力释放单元，其通过管道连接至所述并联环顶端12点钟位置，用于释放汽堵的气体。其优点是：通过对定子并联环顶部温度、水压，以及对系统流量的监测，能够及时有效地防止发电机因汽堵引发定子线圈过热，线棒烧损的事故发生，提高了设备运行可靠性。

Description

一种水内冷发电机定子防汽堵装置及其方法

技术领域

本发明涉及水内冷发电机技术领域，具体涉及一种水内冷发电机定子防汽堵装置及其方法。

背景技术

近年来，国内发生多次600MW级汽轮发电机定子环形引线水路堵塞引起的非正常调机事故，致使发电机引线烧毁甚至整台定子线棒报废，造成了严重的损失。事故检查在两根烧毁的环形引线内并未发现异物与铜垢，但发电机的外接连通管管径均小于设计值，经制造厂和运行单位一致分析，认为环形引线水流量不足是引发发电机定子冷却系统汽堵造成发电机故障的主要原因。

国产600MW汽轮发电机通常采用的是定子42槽、上下共84根线棒，通过位于励端的12根环形引线连接成双Y形接法，两路并联。对于每相引线水路，冷却水从励端汇流管进入，流过并联的两个支路后与该相的主引线串联，最后通过小回流管返回汽端，如图1所示。

正常运行时，环形引线内发生着流固共轭传热现象，即冷却水对热源铜管进行冷却的同时，也受热升温，水温从入口到出口沿管路逐渐升高，热边界面上的温度和热流密度受到流体与壁面之间相互作用的制约，环形引线冷却水中析出氢气在环形引线管顶部聚集，大量的氢气聚集可能会引发环形管气堵。

根据相关文献，1台600MW发电机每天约有200L的氢气通过绝缘引水管渗入定子水路，在水箱中因扩容析出，正常情况下氢只溶解在水中。但在外接连通管错接后，冷却水温高于正常设计值，水中将会析出更多氢气，同时引线中冷却水流速也降低，一部分氢气不能有效排除，首先在管中形成气堵，随后冷却水流速进一步降低，引线散热条件更加变差，水温继续升高超过水的沸点，水汽化最终形成气堵；气堵开始形成时，水路中的氢气会越积越多并聚集在引线顶部位置附近，逐渐堵塞水路，水温超过100℃，水汽化成蒸汽，体积急剧增加，气堵最终发展成汽堵，汽堵后，水路完全堵塞，环形引线的散热条件被完全破坏，最终达到铜的熔点，将环形引线熔断。

通常，从出现异常到引线烧毁引发事故有接近30分钟的时间，如能及时发现故障，快速采取有效措施，仍能保证电机环形引线不至烧毁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水内冷发电机定子防汽堵装置及其方法，其通过对并联环顶部温度、水压，以及对系统流量的监测，来防止发电机过热，并联环和线棒烧损的事故发生。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种水内冷发电机定子防汽堵装置，其连接发电机冷却系统上的定子水路；所述的定子水路包含：连接进水的励端汇流管，连接励端汇流管并联环，分别连接并联环的线棒以及过渡引线，通过过渡引线连接瓷套和小汇流管，线棒出水端和小汇流管出水端分别与汽端汇流管连接，汽端汇流管通过回水管连接至冷水水箱；其特征是，所述的防汽堵装置包含：

测温元件，其设置在所述并联环顶端12点钟位置，用于预判汽堵现象的发生；

流量计，其设置在所述小汇流管外壁上，用于预判汽堵现象的发生；所述的流量计的流量信号和测温元件的测量信号分别通过发电机机座盒内端子引出发电机机外并接至发电机监控系统；

压力释放单元，其通过管道连接至所述并联环顶端12点钟位置，用于释放汽堵时并联环内聚集的气体和蒸汽。

上述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其中，所述的压力释放单元包含：

引出管，其外接在所述并联环顶端12点钟位置；

压力释放阀，其连接在所述的引出管上。

上述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其中：

所述压力释放阀的动作信号通过发电机机座盒端子引出发电机机外并接至所述的发电机监控系统。

上述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其中：

所述的压力释放阀采用外弹簧式，带定向喷射装置，当压力大于正常冷却水压120%~150%时，压力释放阀动作释放并联环中聚集的气体和蒸汽，同时向监控系统发送动作信号，当压力低于正常冷却水压时，压力释放阀闭合。

上述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其中：

所述引出管的内径依据发电机并联环内径大小分别选为45mm、80mm或130mm。

上述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其中：

所述引出管其采用绝缘硬质管，并通过法兰引出至发电机机外，引出管的顶部高度高于发电机顶部；

所述的压力释放阀连接在所述引出管的顶部。

上述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其中：

所述测温元件采用热电偶或电阻型测温元件并敷设在所述并联环的管壁上。

一种防止水内冷发电机定子发生汽堵的方法，其特征是，包含：

当定子并联环顶端12点钟位置压力大于正常冷却水压120%~150%时，压力释放阀动作并释放并联环中聚集的气体和蒸汽，使并联环内汽堵释放，同时向发电机监控系统发送动作信号，警示运行人员压力释放阀动作；当压力低于正常冷却水压时，压力释放阀闭合；

测温元件测量并联环顶端12点钟位置的温度，同时流量计测量小汇流管内水流量，一旦流量异常，结合测温元件的高低，如果温度也升高，则开启压力释放阀，释放管中气体和蒸汽，预防汽堵现象的发生。

本发明与现有技术相比具有以下优点：通过对并联环顶部温度、水压，以及对小汇流管流量的监测，能够及时有效地防止发电机过热，汇流管和线棒烧损的事故发生，有效提高了设备运行的可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的压力释放阀安装示意图；

图3为本发明的测量元件安装示意图；

图4为本发明的流量计安装示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1、3、4所示；一种水内冷发电机定子防汽堵装置，其连接发电机冷却系统上的定子水路；所述的定子水路包含：连接进水的励端汇流管2，分别连接励端汇流管2出水端的线棒12以及并联环3，通过过渡引线5和瓷套6连接小汇流管11，汽端汇流管13分别连接线棒12出水端和小汇流管11出水端，汽端汇流管13通过回水管10连接至冷水水箱7；所述的防汽堵装置包含：测温元件4，其设置在所述并联环3顶端12点钟位置，用于预判汽堵现象的发生；流量计8，其设置在所述小汇流管11外壁上，用于预判汽堵现象的发生；所述的流量计8的流量信号和测温元件4的测量信号分别通过发电机机盒端子引出发电机16机外至发电机监控系统；压力释放单元，其连接所述并联环3顶端12点钟位置，用于释放汽堵气体和蒸汽。

如图2所示，所述的压力释放单元包含：引出管14，其外接在所述并联环3顶端12点钟位置；压力释放阀1，其连接所述的引出管14。所述压力释放阀1的动作信号通过发电机机盒端子引出发电机16机外至所述的监控系统。优选的，所述的压力释放阀1采用外弹簧式，带定向喷射装置，当压力大于正常冷却水压120%~150%时，压力释放阀1动作释放并联环3中气体和蒸汽，同时向监控系统发送动作信号，警示运行人员压力释放阀动作。当压力低于正常冷却水压时，压力释放阀1闭合；压力释放阀1也可采用安全气道代替，动作压力和释放阀设置相同。

所述引出管14的内径依据并联环内径尺寸选为45mm、80mm或130mm。

所述引出管14其采用绝缘硬质管道通过法兰15引出至发电机16机外，机外引出管14部分采用金属管，引出管14的顶部高度高于发电机顶部；所述的压力释放阀1连接所述引出管14的顶部。

所述测温元件4采用热电偶或电阻型测温元件并敷设在所述并联环3的管壁上。

流量计8除采用超声波流量计外，也可采用其他外接式测量探头，不建议安装内置式的孔板或涡轮流量计，容易造成流量减缓或堵塞；本实施例中，流量计8为超声波流量计，其测量误差小于1%，流量计测量范围最大量程应能满足机组最大流量范围。

本实施例中，监控系统可以是发电机监控系统或监控盘。

一种防止水内冷发电机定子发生汽堵的方法，其包含：当并联环3顶端12点钟位置压力大于正常冷却水压120%~150%时，压力释放阀1动作释放并联环中气体和蒸汽，使汽堵气体和蒸汽释放，同时向监控系统发送动作信号，警示运行人员压力释放阀1动作。当压力低于正常冷却水压时，压力释放阀1闭合；测温元件4测量并联环3顶端12点钟位置的温度，同时流量计8测量小汇流管11内水流量，一旦流量异常，结合测温元件4的高低，如监测温度也升高，则开启压力释放阀1，释放管中气体，预防汽堵发生。

本发明通过对并联环顶部温度、水压，以及对小汇流管流量的监测，能够及时有效地防止发电机过热，汇流环和线棒烧损的事故发生，消除了隐患，提高了设备运行的可靠性。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种水内冷发电机定子防汽堵装置，其连接发电机冷却系统上的定子水路；所述的定子水路包含：连接进水的励端汇流管（2），连接励端汇流管（2）的并联环（3），分别连接并联环（3）的线棒（12）以及过渡引线（5），通过过渡引线（5）连接瓷套（6）和小汇流管（11），线棒（12）出水端和小汇流管（11）出水端分别与汽端汇流管（13）连接，汽端汇流管（13）通过回水管（10）连接至冷水水箱（7）；其特征在于，所述的防汽堵装置包含：

测温元件（4），其设置在所述并联环（3）顶端12点钟位置，用于预判汽堵现象的发生；

流量计（8），其设置在所述小汇流管（11）外壁上，用于预判汽堵现象的发生；所述的流量计（8）的流量信号和测温元件（4）的测量信号分别通过发电机机座盒内端子引出发电机（16）机外并接至发电机监控系统；

压力释放单元，其通过管道连接至所述并联环（3）顶端12点钟位置，用于释放汽堵时并联环（3）内聚集的气体和蒸汽；

所述的压力释放单元包含压力释放阀（1）；

当并联环（3）顶端12点钟位置压力大于正常冷却水压120%~150%时，压力释放阀（1）动作并释放并联环中聚集的气体和蒸汽，使并联环内汽堵释放，同时向发电机监控系统发送动作信号，警示运行人员压力释放阀动作；当压力低于正常冷却水压时，压力释放阀（1）闭合；

测温元件（4）测量并联环（3）顶端12点钟位置的温度，同时流量计（8）测量小汇流管（11）内水流量，一旦流量异常，结合测温元件（4）的高低，如果温度也升高，则开启压力释放阀（1），释放管中气体和蒸汽，预防汽堵现象的发生。

2.如权利要求1所述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其特征在于，所述的压力释放单元还包含：

引出管（14），其外接在所述并联环（3）顶端12点钟位置；压力释放阀（1）连接在所述的引出管（14）上。

3.如权利要求2所述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其特征在于：

所述压力释放阀（1）的动作信号通过发电机机座盒端子引出发电机（16）机外并接至所述的发电机监控系统。

4.如权利要求3所述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其特征在于：

所述的压力释放阀（1）采用外弹簧式，带定向喷射装置，当压力大于正常冷却水压120%~150%时，压力释放阀（1）动作释放并联环（3）中聚集的气体和蒸汽，同时向监控系统发送动作信号，当压力低于正常冷却水压时，压力释放阀（1）闭合。

5.如权利要求2所述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其特征在于：

所述引出管（14）的内径依据发电机并联环内径大小分别选为45mm、80mm或130mm。

6.如权利要求2所述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其特征在于：

所述引出管（14）其采用绝缘硬质管，并通过法兰（15）引出至发电机（16）机外，引出管（14）的顶部高度高于发电机顶部；

所述的压力释放阀（1）连接在所述引出管（14）的顶部。

7.如权利要求1所述的水内冷发电机定子防汽堵装置，其特征在于：

所述测温元件（4）采用热电偶或电阻型测温元件并敷设在所述并联环（3）的管壁上。