2023年《安全管理》之发电机定子压圈冷却水管故障处理及预防.docx

发电机定子压圈冷却水管故障处理及预防         1   前言         习水电厂4×135MW机组发电机，是上海汽轮发电机生产的QFS50－300MW系列双水内冷汽轮发电机，型号QFS－135－2，分别于2022年9月、2023年1月、2023年7月、2023年10月并网运行。4号机曾发生过发电机漏水故障停机事件，停机后检查漏水原因为定子压圈冷却水管因堵塞而过热爆管所至。过后在机组的检修中，发现其他3台机组的定子压圈冷却水管也存在不同程度的堵塞现象，及时进行疏通处理，防止了同类故障的重复发生。         2   4号发电机漏水故障现象及检查处理         2023年7月21日14：30，4号发电机检漏仪报警，就地检查发现发电机本体有水喷出，调节降低发电机内冷水压力无效，申请故障停机检查处理（停运前机组负荷80MW，功率因素0.95左右，发电机线圈温度、铁芯温度及空冷、水冷系统各参数正常）。停机后揭开发电机端盖检查，漏水原因为发电机励端定子压圈冷却水管爆管所至。         检查情况如下：         ⑴ 冷却水管的漏点在定子内层压圈的内环处，距发电机顶部50～600。         ⑵ 冷却水管在漏点附近有多处轻微鼓包、漆皮脱落现象。         ⑶ 对冷却水管通压缩空气检查，从进水端接入压缩空气，漏点处有压缩空气漏出，而从出水端接入压缩空气，漏点处无压缩空气漏出。反映出冷却水管出水端到漏点（下半圈）存在堵塞。         ⑷ 在泄漏冷却水管的进出水端拐角处开口检查，进水端管内无杂物，铜管内壁为本色，出水端管内有黑色松软沉积物。         ⑸ 检查压圈各支路冷却水管的进出水端口，均为规那么的四方孔，未发现异物堵塞。反映出发电机定子内冷水系统上的滤网工作正常。         ⑹ 对压圈的另7个支路的冷却水管通压缩空气检查，未发现漏点和堵塞。         爆管原因分析及处理：         根据上述检查分析，爆管的原因，应为该支路的下半圈冷却水管因沉积物堵塞致冷却水中断，而上半圈冷却水管仍有水浸泡着，冷却水管在堵塞与非堵塞的交汇段传热恶化，过热而爆管。           因泄漏的冷却水管镶嵌在内层压圈上，抽转子和拆开端部引出线及支架才能处理。咨询厂家，停用泄漏的这根冷却水管对定子主绝缘影响不大，根据厂家意见，采用在漏管进出水端堵管的方法隔离漏点，并做水压试验合格。处理后，在相同有、无功负荷下，全面检查定子铁芯、线圈温度及冷却系统参数均在平安限额内，与故障停机前比较无异常变化，135MW工况下，整个定子铁芯温度最高点H测点为85℃，靠励端压圈的定子铁芯温度最高点I测点为76℃，（从励端至汽端方向，端部铁芯温度测点布置顺序为L→K→J→I→Q→W，H测点在中部）。从铁芯温度反映，铁芯是平安的。         3   定子压圈冷却水管堵塞故障的检查和疏通方法         针对4号发电机定子压圈冷却水管泄漏后检查发现的问题，在其他机组的检修中，对发电机定子压圈各支路冷却水管逐一通入压缩空气进行检查，发现其他3台发电机定子压圈冷却水管的个别支路也存在不同程度的堵塞现象。         受管路系统设计布置限制，检查各支路冷却水管的畅通情况，需拆开进（出）水总管的连接法兰，从进（出）水总管与各支路的连接端面逐一通入压缩空气检查才能判定。因定子压圈冷却水管为方形内孔，孔小且折转弯头较多，对堵塞的冷却水管，如按常规用钢丝疏通很困难，我们采用了以下的方法和步骤进行疏通：         ⑴ 拆开压圈冷却水出水总管的连接法兰，使出口敞开；拆开压圈冷却水进水总管的连接法兰，用铜棒制作成凌锥形堵头，将未堵塞支路的冷却水管全部封堵。         ⑵ 在试压泵出口接上与压圈冷却水进水总管法兰配对的专用法兰，将试压泵通过该法兰与压圈冷却水进水总管连接。         ⑶ 用试压泵缓慢升压，被堵塞冷却水管内的堵塞物在液压作用下压向出口端，从敞开的出口端排出。         ⑷ 用试压泵缓慢升压过程中，注意控制压力不得超过冷却水管出厂时的水压试验压力，防止超压破坏；当试压泵出口压力突然下降、敞开的出口端有水流出时，被堵塞的冷却水管即被冲通。         ⑸ 用试压泵冲通后，接入0.3～0.5MPa的压缩空气进行正、反向吹洗，再通入清洁的除盐水冲洗。压缩空气吹洗和除盐水冲洗反复交替进行，直到出水口流出的水清洁无杂质。         ⑹ 撤除堵头，恢复系统。         4   定子压圈冷却水管堵塞的原因分析及预防         综合各台机组检查发现的堵塞现象，结合机组的历史运行情况，分析认为造成堵塞的原因有以下：         ⑴ 直接原因。2023年8月22日对3号发电机检查时，发现励端内层压圈两根冷却水管存在堵塞，堵塞压圈冷却水管的绝缘漆有脱落、过热现象，用试压泵疏通后，对冲出的沉积物取样分析，其中：可燃物2.8%，氧化铜66.5%，三氧化二铁23.19%。         从堵塞物的构成分析，系统存在腐蚀现象。本厂发电机内冷水箱补充水源为本机凝结水或除盐水，为控制内冷水导电率，发电机内冷水箱补水或置换以往多用除盐水进行，而除盐水pH值较低，致使发电机内冷水pH值处在较低限7.2左右运行。内冷水pH值偏低、使系统产生腐蚀物沉积，应为压圈冷却水管堵塞故障的直接原因。         ⑵ 间接原因。QFS－135－2型汽轮发电机定子压圈冷却水，励端、汽端各有一根进水总管和回水总管，4个冷却支路。每个支路设计通水流量1m3/h，分别由4根16×16×4.5内外方形的铜管镶嵌在内外层压圈上组成，冷却水铜管沿压圈圆周布置，每端有4个弯头。压圈各支路冷却水管弯头较多、阻力大，系统腐蚀物等杂质易在下半圈沉积，是压圈冷却水管堵塞故障的间接原因。         为预防再次发生堵塞故障，我们采取了以下措施：         ⑴ 针对发电机内冷水箱补充水源（除盐水）的pH值偏低，发电机内冷水箱补水或置换，采用除盐水和凝结水共同补水的方式进行，以提高内冷水的pH值，防止系统产生腐蚀物沉积。         ⑵ 该型机组因管路系统设计布置限制，两端压圈冷却水管支路流量试验难以进行，以往A/B级检修时，只进行发电机定子线圈各支路的流量测量试验，且发电机反冲洗均采用定子线圈和压圈联合公共反冲洗方式，压圈各支路冷却水管是否均处于畅通状态无法确认。为确保压圈各支路冷却水管均处于畅通状态，我们将各支路逐一通入压缩空气检查和进行单支路正反吹洗，作为D级以上检修的必检工程。采取以上措施后，至今未发生过定子压圈冷却水管堵塞故障。         5   结束语         发电机是电厂的重要设备，如存在定子压圈冷却水管堵塞这一缺陷，不仅会造成发电机端部的高温，威胁定子主绝缘的平安，堵塞严重会造成铜管过热而爆管，使机组被迫停运。针对该型机组因管路系统设计布置限制，两端压圈冷却水管支路流量试验难以进行的实际问题，等级检修时,将压圈冷却水支路逐一通入压缩空气进行检查和单根支路进行正、反吹洗,可以及早发现和处理压圈冷却水支路的堵塞缺陷,有效保证各支路的平安可靠性,防止冷却水支路堵塞缺陷扩大引发事故的发生。