CN1126233C - 发电机和调相机冷却水非化学在线净化方法及其净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于发电厂、核电站水内冷发电机和调相机的冷却水非化学在线净化方法及其净化系统。方法是，在循环冷却水系统中或在旁路系统中安装反渗透装置和气体传质膜装置，对内冷水根据电导率和溶解氧进行包括取样、启动或停止操作过程的全流量净化处理或部分净化处理。其净化系统有部分净化系统和全流量净化系统，其中有循环冷却水系统及旁路净化系统，呼吸口安装有高纯水防污器的内冷水箱。本发明的优点是：能确保冷却水水质优良，有效防止通电设备空芯铜导线的腐蚀。

Description

发电机和调相机冷却水非化学在线净化方法及其净化系统

                         技术领域

本发明涉及一种发电机和调相机冷却水非化学在线净化方法及其净化系统，属于电机工程技术领域。

                         背景技术

火电厂、核电站汽轮发电机、水电站水轮发电机定子绕组、双水内冷发电机转子绕组和大型变电站水内冷调相机一般采用高纯水循环冷却，冷却水水质受空气中氧气和二氧化碳污染而恶化，导致空芯铜导线发生腐蚀，目前通常采取的防护方法是冷却水箱用氮气或氢气密封和向内冷水添加MBT或BTA及其衍生物等缓蚀剂(见《发电机冷却介质》，水利电力出版社，1995年11月第一版)。由于内冷水循环系统及其补给水管路的气密性很难得到保证，故用氮气或氢气进行气体密封的方法在工程实践上很少采用，且氢气的使用存在安全隐患。添加BTA等缓蚀剂的方法较为常用，但其主要问题是：1、靠人工加入和人工取样分析检测其在系统中的残余浓度；2、所用缓蚀剂为弱电解质，没有一个适合于在线检测的特征参数，不适应于自动控制；3、所用缓蚀剂为含有苯环结构的有机物，所形成的保护膜热阻较大，不利于发电机铜导线绕组的冷却散热；4、需要经常人工补加药剂以修补保护膜。实际上，目前很多电厂没有对发电机的内冷水采取任何调节控制措施，内冷水的pH值长期偏低、Cu含量经常超标，只好采用频繁换水的方法维持电导率合格，这种方法没有解决铜导线的腐蚀问题。内冷水水质问题成为发电机和调相机的安全隐患之一，并限制了发电机和调相机的出力。

                          发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点提供一种适合于火力发电厂、水力发电厂、核电站水内冷发电机和大型变电站水内冷调相机冷却水非化学在线净化方法及其净化系统。针对影响内冷水水质的最主要因素和导致空芯铜导线腐蚀的最主要因素是溶解氧和溶解二氧化碳这一事实，提出一种非化学处理的净化方法，采用反渗透(RO)装置去除冷却水中可能存在的微粒和溶解盐类，采用气体传质膜(GTM)装置去除冷却水中溶解的氧和二氧化碳。

本发明发电机和调相机冷却水非化学在线净化方法是这样实现的：在循环冷却水系统中或在旁路净化系统中安装由反渗透装置和气体传质膜装置(RO+GMT)组成的净化装置，对内冷水进行全流量净化处理或部分净化处理；所述的净化处理包括：A、采样，采用非连续取样方式；B、启动投入或停运操作，它是根据所测定的内冷水的电导率和溶解氧含量来确定；所述的启动或停运操作所依据的电导率和溶氧量按下述程序确定：A、当内冷水溶解氧含量超过30ppb时，启动净化处理装置；B、当溶解氧的含量低于5ppb时，停止净化装置的运行；对于全流量的处理，应同时开启旁路循环冷却系统；对于部分流量处理，停止净化装置运行；C、当内冷水的电导率超过2.0μS/cm时，同时开启排污阀和除盐水补水阀，更换部分内冷水箱中的水。

实现本发明在线净化方法的部分净化系统：它包括循环冷却水系统和旁路净化系统，循环冷却水系统主要由发电机，内冷水箱，循环泵及补水阀，排污阀组成；旁路净化系统主要由反渗透装置RO和气体传质膜GTM装置组成的净化装置(RO+GTM)5组成。净化装置通过电磁阀与测控单元(DCU)连接，该测控单元与发电机的内冷水循环系统之间连接有电导率仪，溶解氧表和电磁阀。

实现本发明在线净化方法的全流量净化系统：它由反渗透装置RO和气体传质膜装置GTM组成净化装置(RO+GTM)并安装在循环冷却水系统中，由新建系统的发电机，内冷水箱，循环泵，净化装置组成回路，适用于全流量净化处理方法；还有一个测控单元，用于测控单元(DCU)确定内冷水是经净化处理装置(RO+GTM)净化处理后循环还是经电磁阀所在的旁路管道进行循环；所述测控单元与电导率仪、溶解氧测定仪连接。

本发明的优点在于：采用RO+GTM装置，去除内冷水中的溶解盐如CuHCO₃、Cu(HCO₃)₂、溶解氧和溶解二氧化碳，消除了铜在内冷水中发生腐蚀的作用要素，从而本发明能够有效地防止发电机、调相机空芯铜导线的腐蚀，提高设备运行的安全性和经济性。

                         附图说明

图1是净化装置作为旁路净化处理的实施例示意图；

图2是净化装置安装在冷却水循环系统中的实施例示意图。

                       具体实施方式

结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下：

图1是应用于现有运行系统，也可以应用于新建系统的净化系统。该实施例是将已建成并且在用的内冷水旁路净化系统中的小混床改成为(RO+GTM)净化装置5，采用旁路部分流量净化处理方式运行。附图1所示：图中：1、发电机或调相机空芯铜导线，2、内冷水箱，3、冷却水循环泵。在循环泵3的作用下，内冷水箱2中的水进行循环运动，对发电机1或调相机空芯铜导线进行冷却。测控单元(DCU)7从电导率仪8、溶解氧表9采集水质信息，根据检测结果，控制电磁阀4，6的开启和关闭，控制由反渗透装置RO和气体传质模装置(GTM)组成的净化装置(RO+GTM)5的投运和停用。若检测到电导率大于2.0μS/cm，则开启补水阀12和排污阀14，进行换水。根据流量计11和12对补水量和排污量进行平衡调节；根据设定值对电磁阀10进行定期开关控制、检测内冷水水质参数。

如图2所示，是本发明全流量净化系统实施例，是另一个特例，它是将净化装置(RO+GTM)5安装在新建系统的发电机(该新建系统的发电机是指新建电厂所安装的发电机，它是相对现有运行系统而言的)、调相机内冷水主循环系统中，采用全流量净化处理方式，设旁路。图2中：1、发电机或调相机空芯铜导线绕组，2、内冷水箱，3、内冷水循环泵，在其作用下，内冷水可经电磁阀16，净化装置5(RO+GTM)和电磁阀17所在的管道系统进行循环。内冷水水质由电导率仪8、溶解氧测定仪9检测，根据检测结果，测控单元(DCU)7确定内冷水是经净化处理装置5(RO+GTM)净化处理后循环还是经电磁阀15所在的旁路管道进行循环。若电导率超过2.0μS/cm，则测控单元7开启电磁阀12和14，进行补水和排污操作，同时提示检查净化装置是否失效；根据流量计11和13提供的信号对补水量和排污量进行平衡调节。内冷水电导率仪8、溶解氧表9等水质参数的检测仪器采取非连续取样检测法，根据设定值由测控单元7控制电磁阀10的开启和闭合来实现。

本发明净化方法如图1、图2所示：在循环冷却水系统中或在旁路系统中安装(RO+GTM)装置，对内冷水进行全流量净化处理或部分净化处理：A、采用非连续取样方式；B、启动或停运操作，其过程是根据需要所定期测定的内冷水的电导率和溶解氧含量来确定，即根据检测结果确定净化装置的投运或停运；内冷水箱呼吸口安装高纯水防污器，去除水箱因水位变化发生呼吸作用时吸入空气中的氧气和二氧化碳，确保内冷水经(RO+GTM)处理效果的稳定；所述的启动或停运操作所依据的电导率和溶氧量按下述程序确定：A、当检测到系统内冷水溶解氧含量超过30ppb时，启动净化处理装置；B、当检测到溶解氧的含量低于5ppb时，停止净化装置的运行，对于全流量的处理，应同时开启旁路循环冷却系统；对于部分流量处理，停止净化装置运行；C、当检测到内冷水的电导率超过2.0μS/cm时，同时开启排污阀和除盐水补水阀，更换部分内冷水箱中的水。后面这种情况不会经常发生，如果发生，则表明净化处理装置失效，因此，电导率既是通电设备运行对内冷水要求的监督指标，又是净化装置失效监督指标。

本发明的原理是：基于以下事实，在不加任何调节的以除盐水为水源的内冷水中，溶解氧和溶解二氧化碳是空芯铜导线发生腐蚀的根本原因，其腐蚀的反应如下：

                                  (1)

                                     (2)

                                      (3)

                                 (4)

                        (5)

                          (6)

反应1，2，3是铜在纯水中的氧腐蚀，随着反应的进行，反应生成的OH^-能抑制反应的进行，但反应4生成的H⁺中和掉OH^-，促使氧腐蚀不断进行；另一方面，反应4生成H⁺能按照反应5、6将具有一定保护作用的Cu₂O和CuO膜溶解，使内冷水中出离子态的铜，即Cu⁺、Cu²⁺，并且有利于O₂向基体铜扩散，从而加速基体铜的腐蚀。

Claims (4)

1、一种发电机和调相机冷却水非化学在线净化方法，其特征在于，在内冷水发电机或调相机的循环冷却水系统中或在旁路净化系统中安装由反渗透装置和气体传质膜装置(RO+GMT)组成的净化装置，对内冷水进行全流量净化处理或部分净化处理；所述的全流量净化处理和部分净化处理包括：A、取样，采用非连续取样；B、启动投入或停运操作，它是根据所测定的内冷水的电导率和溶解氧含量来确定；所述的启动或停运操作所依据的电导率和溶氧量按下述程序确定：A、当内冷水溶解氧含量超过30ppb时，启动净化处理装置；B、当溶解氧含量低于5ppb时，停止净化装置的运行；对于全流量的处理，应同时启动旁路循环冷却系统，对于部分流量处理，停止净化装置运行；C、当内冷水的电导率超过2.0μS/cm时，同时开启排污阀和除盐水补水阀，更换部分内冷水箱中的水。

2、一种实现权利要求1所述净化方法的部分净化系统，其特征在于，它包括循环冷却水系统和旁路净化系统，循环冷却水系统主要由发电机(1)，内冷水箱(2)，循环泵(3)及补水阀(12)，排污阀(14)组成；旁路净化系统主要由反渗透装置RO和气体传质膜装置GTM组成的净化装置(RO+GTM)(5)组成，净化装置(5)通过电磁阀(4)、(6)与测控单元(DCU)(7)连接，该测控单元(7)与发电机(1)的内冷水循环系统之间连接有电导率仪(8)，溶解氧表(9)和电磁阀(10.1)。

3、一种实现权利要求1所述的净化方法的全流量净化系统，其特征在于，它由反渗透装置RO和气体传质膜装置GTM组成净化装置(RO+GTM)(5)并安装在循环冷却水系统中，由新建系统的发电机(1)，内冷水箱(2)，循环泵(3)，净化装置(5)组成回路，适用于全流量净化处理方法；还有一个测控单元(7)，用于确定内冷水是经净化处理装置(RO+GTM)(5)净化处理后循环还是经电磁阀(15)所在的旁路管道进行循环；所述测控单元(7)与电导率仪(8)、溶解氧测定仪(9)连接。

4、根据权利要求2或3所述的净化系统，其特征在于，内冷水箱(2)的呼吸口安装有高纯水防污器，用于除去吸入空气中的氧气和二氧化碳。

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