汽轮机定子冷却水系统培训教材.doc
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1、汽轮机定子冷却水系统培训教材20.1 电机定子冷却水的概述大容量汽轮发电机常用的冷却介质为氢气和水,这是因为氢气和水具有优良的冷却性能。氢气和空气、水与油之间的冷却性能相互比较如下(以空气的各项指标为基准1.0):氢气和空气、水与油之间的冷却性能表介质比热密度所需流量冷却效果空气1.01.01.01.0氢气(0.414MPa)14.350.351.05.0油2.090.8480.01221.0水4.161.0000.01250.0定子冷却水系统的主要功能是保证冷却水(纯水)不间断地流经定子线圈内部,从而将部分由于损耗引起的热量带走,以保证温升(温度)负荷发电机的有关要求。同时,系统还必须控制进
2、入定子线圈的压力、温度、流量、温度、水的导电度等参数,使之符合规定。水内冷绕组的导体既是导电回路又是通水回路,每个线棒分成若干组,每组内含有一根空心铜管和数根实心铜线,空心铜管内通过冷却水带走线棒产生的热量。到线棒出槽以后的末端,空心铜管与实心铜线分开,空心铜管与其它空心铜管汇集成型后与专用水接头焊好由一根较粗的空心铜管与绝缘引水管连接到总的进(或出)汇流管。冷却水由一端进入线棒,冷却后由另一端流出,循环工作,不断地带走定子线棒产生的热量。发电机定子冷却水水质的特殊要求:冷却水应当透明、纯洁、无机械杂质和颗粒;冷却水的导电度正常运行中应当小于0.5us/cm。过大的导电度会引起较大的泄漏电流,
3、从而使绝缘引水管老化,还会使定子相间发生闪络;为防止热状态下造成冷却管内壁结垢,降低冷却效果,甚至堵塞。应当控制水中的硬度,不大于10ug/L;NH3浓度越低越好,以防腐蚀铜管;PH值要求为中性规定在68之间;为防止发电机内部结露,对应于氢气进口温度,定子水温也应当大于一定值。一般规定在4046。为达到上述要求,一般采用凝结水或除盐水作为水源,并设有连续运行的树脂型离子交换器系统,以保证运行中的水质。定子冷却系统供发电机定子绕组冷却,采用闭式独立水系统并采用集装式结构。20.2 系统及设备概述1.定冷水系统设备配置集装式定子冷却水控制装置包括水箱、两台水泵、两台冷却器、汽动温度、压力调节装置(
4、包括电/气定位器、阀位变送器等)主水过滤器、补水过滤器、离子交换器及其之间的相互联接管路、阀门及就地压力表、测温元件。装置上还设置有仪表箱,装有电导率变送器和与内外电气接口相连的端子。定子冷却水系统中水泵、冷却器各设2台,互为备用。每台冷却器都按照机组最大负荷设计流量、最高水温,并且水侧污染系数为0.000176m2./w及5%管子堵塞的情况来设计,冷却器型式为管式。发电机在额定工况运行时一台工作,另一台作为备用,冷却器基本型式为双管程单壳程填料函式。发电机内冷却水进水管装有压力表、压力开关和流量表及流量测量装置,为了确保断水保护动作信号的可靠性,设置3只水流量极低开关。发电机本体设有漏水、漏
5、油监测装置(油水继电器)。定子水系统中的所有接触水的元器件均采用1Cr18Ni9Ti或有色金属等抗水腐蚀材料。在定子水回水管上的最高点,引出一细管直接连接到水箱,从而使可能泄漏的氢气直接进入水箱,同时也可以避免因虹吸现象而在高温出水端出现汽化,形成较大的气阻,同时防止运行中如泵突然停运,由于虹吸现象导致定子线圈形成局部真空。在进回水管之间还设了一路联络细管,以保证回水侧的压力高于大气压,可以在一定程度上降低汽化的可能性,同时还可以防止管道压力突变的震动。2.系统主要工作流程 系统首次充水,一次所需水量约为4200L,其中水箱存水量约1100L。系统运行时,这些水在系统内部不断循环,只有因系统排
6、污等原因引起水箱水位下降时,补水进入系统的压力控制在0.20.7MPa之间,补水流量不高于250L/min,当外部补水压力高于0.20.7MPa时,应减压至系统所需的补水压力值。补水过程中,应注意观察水箱水位变化,补充进入系统中的水先经过离子交换器(进入离子交换器的水压不得高于0.6MPa,防止树脂损坏、失效),然后再进入水箱,再由水箱进入水泵、冷却器等主循环回路。系统中的水是由水泵驱动进行循环的。系统中设置有两台水泵,一台工作,一台备用。备用泵按压力下降值整定启动点,即工作泵的输出压力低至某一数值时,备用泵自启动投入运行,从而保证冷却水不间断地流经发电机定子线圈,带走热量。系统中设置有两台冷
7、却器,正常运行时一台工作,一台备用,也可两台同时投入运行。冷却器的作用是让冷却水吸收的热量进行热交换,由另外的水源(普通冷却用水又称循环水)将热量带走。发电机定子线圈出水的温度随发电机负荷而变化,最高可达73甚至更高,而进入定子线圈的水温希望稳定在453的范围之内。为此,系统中设置有自动调节水温的气动温度调节阀。温度调节阀为三通式阀门,它不改变定子冷却水的总流量,而只是控制其流经冷却器和旁路的流量比,从而使调节阀出口,即进入发电机定子线圈的冷却水温度稳定在整定值,温度讯号测点来自调节阀出口管路。气动温度调节阀上电气定位器接收的调节信号来自DCS的电信号。正常运行期间,整个系统中的冷却水必须保持
8、高纯度,其中电导率不高于0.5 us/cm。为此,在温度调节阀出口端设置一条旁路管道,使系统中的部分冷却水经这一旁路管流入离子交换器进行净化,净化后这一部分水的电导率可高达0.2 us/cm左右,之后再流回水箱,旁路管道交换器侧进水门保持节流状态,由于定冷水泵扬程有限,如门开度过大,容易引起泵出口母管压力低,从而联启备用泵。冷却水进入定子线圈的计算压力为196kPa,为保证这一压力稳定,系统中设置有气动压力调节阀。它主要是通过阀门开度的变化来调节发电机进水的压力,使之稳定在整定值,压力讯号取自调节阀下游管路上的压力变送器。气动压力调节阀上电气定位器接收的调节信号也来自DCS的电信号。系统中设置
9、的主过滤器用以滤除水中的机械杂质,Y型拦截器是冷却水进入定子线圈之前的最后一道滤网。在发电机内部,冷却水从进水接口管进入,依次经进水端集水环(即汇流管)绝缘引水管、空心铜线、出水端绝缘引水管、集水环(汇流管)至出水接口管流出,然后回至水箱。水箱水位、水泵输出压力,主过滤器进、出口压差、进水压力、温度、电导率、流量、回水温度等各种运行参数均设有专用表计进行监视,重要参数超限时发出报警或保护动作讯号。3.水温的控制要求冷却器冷却水进水设计温度为38,定子线圈内冷却水进水温度范围为4050,设有自动调节装置,冷却水温度波动范围3,出水温度不得大于85。水系统设有电加热装置。系统中热电偶/阻的设置情况
10、:1)定子每槽内上下层线圈间埋置二只热电阻(Pt100),一支工作,一支备用。2)每根绝缘引水管出口端安装测量出水温度的热电偶一只(E分度)。3)定子铁芯齿部和轭部装设12只热电偶(E分度)。4)氢气冷却器进、出风处各装一只Pt100的双支型热电阻(三线制)。5)各轴瓦上各装一只热电偶(E分度)。6)定子线圈水路进、出水处各装一只双支型热电阻(Pt100)。7)定子压圈、压指和铜屏蔽上共装设9只热电偶(E分度,励端按120度分布)。4.水质的控制要求:定冷水水质应透明纯净,无机械混杂物,在水温为20时:电导率为 0.51.5S/cm(定子线圈独立水系统)。PH值 7.08.0硬度 2微克当量/
11、L(2gE/L)含氨(NH3) 微量定子水系统配有10%容量的离子交换器及其流量计、电导仪、压力表及温度计,以提高水质。定子水箱按压力容器设计、制造,且采用氮气加压。水箱排空管上装有气敏元件、测氢浓度报警。发电机管道设计考虑定子线圈反冲洗和排水管及阀门,能方便地对定子进行反冲洗,反冲洗管道上加装激光打孔过滤器。5.水箱定子内冷水箱容积为1.93m3,正常运行时水箱内存水约1.06m3,水箱水位0点位于水箱中心线上约60mm。水箱体内部结构很简单,只有一个网板用以拦截回水管中由于偶然原因而可能出现的固态杂物。水箱人孔盖上设有一个观察窗,用以观察箱内水位及回水动态。水箱右端上方设有一个漏氢检测接口
12、,该接口用于抽取水箱上部气样进行分析以便确定其中是否有氢气,如果含有氢气,说明发电机内部水路有漏点,需要进行处理。水箱上设置有液位信号计,液位信号计上配置了液位信号接点和液位变送器,实现液位高或低时的报警和液位连续信号。定子线棒冷却水流量为96t/h,定子冷却水进口水温为453,冷却水入口最高温度不超过50,定子冷却水出口水温85,定子冷却水入口压力保持0.1 MPa -0.25MPa,定子冷却水导电率0.5s/cm。6.水泵两水泵均是由交流电机带动,一台工作,一台备用。当工作泵输出压力低时,通过压力开关信号应能使备用泵自动投入运行。1、轴套;2、叶轮;3、填料函;4、水封环;5、防酸环; 6
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