颁布功夫：2021-11-09点击：4603
随着国度电力建设的迅速发展 ，装机容量的不休增大 ，发电机定子在运行过程中由于能量转换产生的热效应加剧。为了保障发电机组的安全运行 ，须选取肯定的方式对发电机进行冷却。凭据发电机类型和容量的分歧 ，表冷式汽轮发电机常用气体进行冷却 ，如氢冷或空冷；内冷式汽轮发电机则选取气体（氢气）或液体（水或油）冷却转子或定子 ，其中水冷是定子常用的冷却方式。定子线圈中含有一部门空芯导线 ，这些导线通水冷却 ，能够显著降低发电机各部位的温度和温升 ，耽搁发电机寿命。但内冷水在冷却定子的同时 ，会造成空芯铜导线的侵蚀。
发电机定子线圈的空芯导线通常选取纯铜 ，内冷水选取去离子水。内冷水中的可溶性离子含量很低 ，金属在其中的侵蚀相对缓慢。发电机定子内冷水系统对水质电导率要求高 ，铜导线的侵蚀不仅会使水质恶化 ，电导率超标 ，更会严重影响发电机的工作效能和安全。
定子内冷水环境的侵蚀成分
分歧于其他设备中的冷却水 ，电力行业对定子内冷水的水质要求极度严格 ，针对国内大型发电机定子内冷水的水质情况 ，造订了明确的尺度DL/T 1039-2016《发电机内冷水处置导则》。
电导率是评价内冷水水质的重要指标 ，电导率凹凸代表内冷水中溶化性离子含量的几多 ，定子内冷水经循环使用后 ，可能会由于系统密封性不好、离子互换树脂失效或pH值过高 ，导致其电导率逐步增大。
溶化氧含量是影响纯铜在内冷水中侵蚀的关键指标 ，溶化氧直接参加铜的侵蚀过程 ，是内冷水中铜侵蚀的阴极去极化剂。维持内冷水的低溶氧量能够大幅降低纯铜导线的氧侵蚀。封关管路中流通的内冷水中溶化氧量相对较低。为进一步减幼内冷水中的溶化氧 ，从前有电厂选取除氧剂对内冷水进行除氧处置。然而 ，除氧剂的参与会大幅升高内冷水电导率及电厂的运行成本 ，其在内冷水中的使用并不宽泛。
定子线圈的侵蚀近况
定子线圈在内冷水中的侵蚀问题会造成安全变乱。只管采取了多重节造铜侵蚀的措施 ，内冷水系统还是会不断出现铜的侵蚀产品沉积 ，这会对发电机定子造成侵害 ，进而导致电厂的强造停电。沉积物堆积的部位重要是冷却水流经的一些幼通路和弯路 ，有些部位横截面积只有几平方毫米 ，少量氧化铜或其他侵蚀产品沉积就会阻塞通路并导致发电机过热 ，近年来国内不少电厂都发生过这类问题。
国内某电厂QFSN-660-2-22型汽轮发电机 ，运行7年后 ，定子线棒水路流通截面严重梗塞 ，以至线棒绝缘败坏 ，造成定子线棒接地 ，发电机跳闸；。变乱分析以为造成线棒梗塞的原因是定子内冷水系统及补水系统密封装置不美满 ，水质受到二氧化碳传染 ，使pH偏离划定值 ，同时 ，在溶化氧的作用下 ，铜侵蚀加剧 ，产生的铜氧化物梗塞管路 ，使得线棒过热膨胀并在应力作用下发生绝缘败坏 ，导致定子在运行中因接地故障而发生跳闸；渎。
为去除内冷水系统中的铜侵蚀产品 ，电厂常建设过滤系统。如微粒过滤器 ，用以除去内冷水中的微粒物 ，蕴含可能从铜表表开释的氧化铜或氧化亚铜。下图为定子过滤器上附着的红色沉积物。查抄过滤器滤芯发现滤芯上红色沉积物的化学成分重要为氧化亚铜以及铜单质 ，还蕴含玄色的氧化铜颗粒。这些沉积物的附着会导致定子线圈冷却水流量降落 ，定子线棒及出水温度上升 ，影响发电机组的正常工作。
对于定子线圈的侵蚀节造 ，必要系统分析定子线圈侵蚀的影响成分 ，造订合理的防护措施 ，下面将从定子内冷水水质、缓蚀剂、工作环境等多个角度提出节造战术。
定子线圈侵蚀的影响成分
1.溶化氧的影响
定子内冷水系统通常呈密封状态 ，但在现实运行过程中不成预防会有少量空气进入系统 ，造成内冷水中铜导线侵蚀。
铜的侵蚀产品与溶化氧含量有关。当溶化氧质量浓度低于100μg/L时 ，铜被氧化成氧化亚铜；当溶化氧质量浓度为200~300μg/L时 ，氧化亚铜持续被氧化天生氧化铜 ，且在此前提下铜的侵蚀速度***大。钻研批注 ，铜发生侵蚀时 ，其表表通；崽焐隳 ，内层为Cu2O ，表层为CuO层 ，且Cu2O和CuO在水中的溶化度均受溶化氧含量的影响 ，通常来说较低的溶化氧含量会大幅降低铜的侵蚀速度。此表 ，氧化物膜的不变性也受溶化氧含量的影响 ，当内冷水中的溶化氧含量幼于20μg/L时 ，Cu2O不变存在；而当溶化氧含量高于20μg/L时 ，CuO能够不变存在。
2.pH值的影响
内冷水pH值对铜的侵蚀过程有影响显著。在酸性介质中 ，氢离子能够粉碎铜表表氧化膜的不变性。在中性或碱性介质中 ，铜表表发生氧化产生的氧化亚铜膜不变性较好 ，对金属基体拥有优良的；ぷ饔。pH还会影响氧化亚铜的溶化速度 ，在肯定领域内 ，升高溶液pH能够使氧化亚铜的溶化速度处于较低程度 ，但是pH过高又会推进Cu2O向CuO转变。pH升高还会对氧化膜的厚度产生显著影响 ，在碱性溶液（pH为7.5~8.5）中 ，选取原子力显微镜观察铜表表的侵蚀产品膜 ，发显熹在pH7.5溶液中形成的氧化膜厚度为30~60nm ，在pH8.5溶液中形成的氧化膜厚度显著增长 ，达到400nm ，且齐全覆盖铜表表的氧化膜拥有更高的粗糙度和更好的附着力。
3.溶化二氧化碳的影响
一旦内冷水系统密封不齐全 ，空气中的二氧化碳就会溶化在内冷水中 ，天生碳酸 ，碳酸持续电离出H+ ，从而降低内冷水的pH。内冷水中溶化的二氧化碳还会与铜表表的氧化膜Cu2O反映 ，天生碱式碳酸铜。因而 ，当内冷水中同时存在溶化氧和二氧化碳时 ，与Cu2O反映会使铜的耗氧侵蚀得到推进 ，并且天生的碱式碳酸铜不易在空芯铜导线内壁附着 ，容易被水流冲刷而随内冷水在系统中流动 ，进一步败坏铜表表的氧化膜而加剧铜导线的侵蚀。侵蚀加快使内冷水中Cu2+?CO32+等杂质离子浓度显著增大 ，进而提高了内冷水的电导率。固态侵蚀产品还可能在铜导线的内壁堆积 ，影响铜导线的传热机能并降低内冷水的流量 ，使得内冷水的冷却成效降落。
4.电导率的影响
电导率是评价内冷水水质的一项重要指标 ，从电化学角度来看 ，电导率越低则溶液电阻越大 ，发生电化学侵蚀的阻力也就越大 ，侵蚀电流密度则越幼。DL/T 1039-2016《发电机内冷水处置导则》划定的内冷水电导率不高于2μS/cm。但也有概想以为 ，在太纯净的水中金属的溶化速度反而会增长 ，如当内冷水电导率低于1μS/cm时 ，铜的溶化显著增大 ，侵蚀加快；当内冷水的电导率降到0.5μS/cm时 ，铜的侵蚀速度增长了1.8倍；当其电导率降到0.2μS/cm时 ，铜的侵蚀速度增长了35倍 ，该概想还必要更多试验来验证。通常来说 ，仅通过降低内冷水的电导率来节造侵蚀不够严谨 ，还要结合其他成分综合思考。
定子线圈侵蚀的节造步骤
1.改善定子内冷水的水质
降低内冷水的溶化氧含量
目前 ，电厂常选取氢气覆盖在内冷水的上方 ，以断绝空气 ，削减氧气和二氧化碳溶入内冷水中。具体执行时在水箱充水之前先将发电机内充入氢气并加压 ，使其达到肯定的压力 ，除去发电机内冷水系统的空气。之后 ，向系统中充入冷却水置换出氢气。待水箱充斥水后启动泵以肯定的压力使冷却水进入定子绕组线圈 ，反复充水使水箱的水位降低 ，再向水箱内充氢气。通过这样严格的水-气置换 ，安全地排出氧气和二氧化碳并使系统断绝了空气。
也能够在涡轮发电机定子绕组到真空箱的冷却水回流管路间设计装置幼型的除氧机 ，以进一步严格除氧 ，这可大幅降低定子线圈的侵蚀。国表有电厂利用该规划进行试验 ，发现定子绕组水冷系统中铜导体的侵蚀速度均匀降低了2.1倍 ，有效阻止了定子线圈的耗氧侵蚀。在氢水冷式涡轮发电机的设计刷新中能够参考此步骤。
国内也有选取氮气覆盖的方式除氧。与氢气覆盖相比 ，其断绝成效略差。重要是由于氮气密杜纂空气相当 ，一旦系统中有空气进入 ，不易排除干净。而氢气密度低 ，能够覆盖在水箱顶部 ，使系统在齐全封关的前提下运行 ，不用不安水封吹破 ，冷却水罐和回水管线均可充斥氢气 ，提高设备运行的靠得住性。使用氢气密封的***弊端就是氢气是可燃气体 ，存在安全风险 ，在设备运行过程中要审慎使用。
2.内冷水微碱处置
通常电厂都使用除盐水或凝固水作为定子线圈的内冷水。除盐水中的杂质离子含量极低 ，电导率幼 ，切合电力行业有关定子内冷水的尺度。由于内冷水电导率很低 ，险些无缓冲性 ，当空气中的CO2溶入后会使内冷水的pH低于7 ，较低pH前提下铜导线的侵蚀更为严重。因而 ，维持内冷水的pH在相宜的领域是缓解铜导线侵蚀的卓有成效的步骤。
国内从前对定子内冷水的要求比力低 ，通常使用凝固水并在凝固水系吐洮接加氨装置。内冷水中微量的氨能够使其pH维持在8.8以上 ，但增长氨水会增大内冷水的电导率 ，且氨还会与铜离子反映产生络合物梗塞线圈 ，若是系统中有混床水处置装置还会造成树脂传染 ，使之失效。
另表 ，也有选取NaOH来调节内冷水pH至8~9 ，但综合内冷水中存在的其他离子如Cu2+,Cu+等 ，这种处置方式可使内冷水的总电导率超过2μS/cm ，且随着设备运行功夫的耽搁 ，电导率不休增长 ，甚至会超过5μS/cm ，电导率过高的内冷水不切合定子线圈的绝缘要求。在使用碱性物质调节内冷水的pH时 ，pH和电导率很难同时达到要求。目前较为靠得住的提高内冷水pH的步骤是选取特殊的离子互换使内冷水呈弱碱性 ，同时满足内冷水的电导率要求 ，达到缓解定子线圈侵蚀的主张。
3.幼混床处置
幼混床处置的主张是除去冷却水中的杂质离子 ，电厂常用的幼混床有RNa-ROH型树脂混床和RH-ROH型树脂混床。很多电厂在现实出产中常将RNa-ROH型树脂和RH-ROH型树脂共同使用。利用RH-ROH型树脂节造冷却水的电导率 ，利用RNa-ROH型树脂节造内冷水的弱碱性 ，使内冷水的电导率和pH同时满足要求 ，节造内冷水电导率为1~5μS/cm、pH为7~9 ，既满足了内冷水的水质要求 ，又***大水平地降低了定子线圈的侵蚀。
4.增长缓蚀剂
在内冷水中增长缓蚀剂是传统的定子空芯铜线圈侵蚀节造步骤 ，较早开发的缓蚀剂有2-巯基苯骈噻唑（MBT）和苯并三氮唑（BTA） ，其因对内冷水中铜侵蚀拥有优异的缓蚀成效而被宽泛使用。这两种缓蚀剂对纯铜拥有一样的缓蚀机理 ，即缓蚀剂分子在铜表表以化学或物理吸附的方式形成吸附膜 ，将铜基体与侵蚀介质隔离 ，以抑造铜的侵蚀。但这两种缓蚀剂在使用过程中均存在肯定的缺点。如在使用时需严格节造缓蚀剂浓度 ，浓度过低非但不能起缓蚀作用 ，反而会加快铜侵蚀；而浓度太高也会降低其缓蚀成效 ，这是由于这类缓蚀剂在铜表表的吸附成膜方式：使用浓度较低时 ，随着缓蚀剂浓度的增长 ，缓蚀率逐步增大 ，此时缓蚀剂分子偏差于在与铜表表平行的方向吸附；缓蚀剂达到***佳浓度后 ，持续增长缓蚀剂浓度则会引起分子间的倾轧力 ，导致缓蚀剂分子的垂直或非平面吸附 ，使缓蚀率降落。BTA阐扬***佳缓蚀作用的浓度远幼于MBT ，且其参与对溶液电导率的影响不大。另表MBT在使用时必须加碱溶化 ，这会增长内冷水的电导率。增长传统缓蚀剂在肯定水平减缓了定子线圈的侵蚀 ，但由于MBT等缓蚀剂的水溶性较差 ，容易以不溶态附着在线圈内壁而影响内冷水的冷却成效。
凭据内冷水系统的特点和环保要求 ，若要选取缓蚀剂节造铜在内冷水中的侵蚀 ，必要结合内冷水环境钻研设计更相宜的缓蚀剂。通常用于内冷水的缓蚀剂需满足以下三点使用要求：
（1）低毒环保 ，随着环保要求的提高以及内冷水水质要求 ，铜缓蚀剂通常都要求增长量少 ，毒性幼 ，无传染。
（2）缓蚀机能更好 ，铜缓蚀剂分子大多是依附其有机基团与金属表表的化学吸附 ，以断绝介质中侵蚀性离子的侵蚀作用。
（3）使用时不应对内冷水的电导率产生较大影响 ，以肯定量参与时既能有优良的缓蚀率 ，又能满足内冷水的低电导率要求。这些年钻研的一些新型铜缓蚀剂重要有唑类和氨基酸类以及席夫碱有机缓蚀剂。
唑类缓蚀剂目前钻研较多 ，基于传统缓蚀剂改进衍生出一系列新型唑类缓蚀剂 ，如2-MBT ，其有机分子中氮或硫的存在能够通过与铜形成配位键来提高其缓蚀机能 ，溶化在溶液中的2-MBT还能够与铜反映形成络合物 ，该络合物可在铜表表起；ぷ饔。四唑类衍生物 ，如5-苯基四唑 ，邻溴5-苯基四唑等 ，其通过Cu-N键与铜表表原子发生化学吸附 ，且动电位极化分析其既能抑造阳极铜的溶化过程 ，还能抑造阴极氧的还原 ，所形成的吸附膜拥有较高的吸附能和覆盖度 ，缓蚀机能凸起 ，甚至在较强的酸性溶液中都能不变阐扬其缓蚀机能 ，可作为酸洗缓蚀剂利用于定子铜导线在；诩涞乃嵯垂。
氨基酸和席夫碱类缓蚀剂作为铜缓蚀剂的钻研已有多年。氨基酸类缓蚀剂在结构上存在氨基基团 ，可作为优良的吸附位点吸附于铜表表而阐扬缓蚀作用。较早钻研的氨基酸类有机缓蚀剂有聚天冬氨酸（PASP）、半胱氨酸（Cys）、蛋氨酸（Met）、丙氨酸（Ala）等。对于微碱性的内冷水环境 ，半胱氨酸也有优良的缓蚀机能。半胱氨酸分子中除含氨基基团表 ，还存在a-SH基团 ，在碱性前提下也可吸附在铜表表形成Cu(I)cys；つ ，Cu(I)cys共同物因其较高的不变性而拥有有效的缓蚀作用。席夫碱是含有R2C=NR基团的胺、酮或醛的缩合产品 ，其分子结构中的亚氨基团极易与金属共同 ，形成结构不变的共同物 ，从而起到优良的缓蚀作用。固然一些新型缓蚀剂较传统缓蚀剂在缓蚀机能或环保上有怪异的优势 ，但若要现实利用 ，还需验证其是否能满足内冷水的要求。
5.严格的水质监测
在内冷水系统配置相应的进出口水监测装置 ，在线监测压力、流量、温度及电导率等参数。另表配置断水；ぴ谙呒嗖狻⒙┧觳庾爸 ，以提高内冷水水质的监测水平。同时需把稳 ，仪表冷却不良或定子内冷水系统水质参数设定不当城市带来空芯铜导线的侵蚀问题。美满的监测装置能够援手系统工程师监督水质并将参数维持在设计值之内。在发电机运行过程中 ，一旦冷却水系统水流量或压力 ，以及进出口水温出现异常 ，水质监测系统将立即反馈异常信息 ，并提供丰裕的功夫使发电机复原正常工作 ，预防冷却水系统进一步阻塞。
定子线圈的保养
1.化学洗濯
定子内冷水系统的侵蚀产品沉积在空芯铜导线内壁会造成内冷水流量降落 ，影响传热并导致定子线圈的部门过热而影响定子正常工作 ，因而在发电机；诩涑Ｑ∪』村┘料村诶渌低彻苈 ，以除去管壁上的侵蚀产品和其他垢层。影响化学洗濯质量的关键成分之一是拔取相宜的洗濯剂。洗濯剂的选择通常必要满足以下前提：
（1）不能对铜导线造成较大侵蚀。
（2）铜氧化物去除率较高。
目前利用于发电机内冷水系统的洗濯剂重要有冰醋酸、柠檬酸、氨基磺酸、羟基乙酸等。通常选取氨基磺酸和羟基乙酸的复合酸 ，并共同参与肯定量的缓蚀剂例如BTA。
缓蚀剂的作用是在洗濯过程中抑造洗濯剂对铜导线的侵蚀；村亩韵蟛唤鍪嵌ㄗ酉呷 ，还蕴含发电机空芯线棒内表表、换热器、滤网、内冷水水箱定子水泵及相衔接的管路等。
内冷水流通的整个回路均应洗濯 ，出格是洗除管壁或弯路处沉积的铜氧化物 ，过滤器和过滤筛等也须彻底洗濯从而复原内冷水的流量。
洗濯的挨次是先水洗再酸洗 ，***后再水洗。并且在酸洗的过程中要实时监测洗濯剂中的铜离子含量 ，待其浓度达到平衡时才可终场酸洗。水洗时要使用切合要求的除盐水 ，待出水口的pH达到8~9 ，电导率幼于2μS/cm时 ，洗濯过程实现。
洗濯实现后应烘干定子线圈 ，后续通；挂远ㄗ尤谱榻芯挡馐 ，检测定子绝缘是否达到现实运行要求。
化学洗濯后 ，沉积在铜表表的侵蚀产品被除去 ，使铜基表表袒露。为了预防袒露的铜表表发生新的侵蚀 ，洗濯后通；够岫酝肀斫性つごχ ，处置时参与碱化剂使新的铜基表表重新氧化天生钝化膜 ，从而抑造了侵蚀性离子对铜基体的侵蚀。但在弱酸性前提下 ，钝化膜也易和水中的H+反映 ，开释出的Cu2+和Cu+进入内冷水 ，增长了内冷水中的铜含量同时会使电导率超标。为阻止钝化膜的溶化 ，可进一步的参与预膜剂 ，通常为按肯定比例配比的BTA和MBT的混合物。BTA能够与Cu2O反映天生不变络合膜 ，拥有较好的耐蚀性 ，MBT则能够加强膜的；ば。
2.定子线圈的干保养
定子线圈的干保养是国内很多电厂在；诩涑Ｑ∪〉谋Ｑ街。具体措施是在定子持久停运期间 ，向空芯线圈中吹入干燥空气 ，使内冷水系统内的相对湿度幼于60% ，再抽真空进一步除去线圈内的水分并节造内部相对湿度幼于30% ，***后向系统内充入氮气使之处于无氧状态。为了除去定子线圈结构中某些死角处的水分和氧气 ，还必要反复抽真空以降低线圈内的湿度。
现实利用经验批注 ，定子线圈的干保养能够大幅削减定子线圈内的水分和氧气 ，从而有效节造订子在停运期间的侵蚀。但要齐全解除线圈内的水和空气 ，必要耗费大量的功夫和成本对线圈进行反复的抽真空吹扫。
实现语
定子线圈的侵蚀与定子内冷水的水质前提缜密有关 ，内冷水环境对空芯铜导线的侵蚀起重要作用。内冷水水质节造要综合思考水的电导率、pH、溶化氧量、溶化二氧化碳含量等多项指标 ，并改进内冷水处置技术。在满足内冷水水质尺度的前提下 ，钻研开发新型环保***的缓蚀剂也是应对定子侵蚀的重要方向。
此表 ，在发电机停用期间 ，对定子线圈的清洁保养也是节造其侵蚀的重要伎俩。
同时 ，需成立有效的水质监测系统 ，预防因内冷水水质恶化而导致铜的侵蚀加剧 ，进而造成内冷水流量的降落 ，甚至梗塞线圈从而风险运行安全。
针对发电机内冷水系统特殊的侵蚀环境 ，将来还需进行更多具体的钻研工作 ，分析各类成分对定子铜线圈侵蚀的影响 ，提出更有效的步骤应对定子线圈的侵蚀问题。
起源：侵蚀与防护 作者：于华强 ，孟新静 ，葛红花
