關于在線監測發電機局部放電分析

國內外控制發電機內冷水水質的方法很多,主要有:混床處理法、向內冷水補加凝結水法、堿化處理法、密閉式隔離水冷系統法和緩蝕劑法等。本文將對這些方法逐一進行介紹。

1　混床處理法
小混床用于除去水中的陰、陽離子及內冷水系統運行中產生的雜質,可達到凈化水質的目的,其主要存在的問題是運行周期短、運行費用較高,或可能由于運行終點未及時監測,反而釋放大量的銅離子污染水質[2]。小混床內裝的普通型樹脂常泄漏大量低分子聚合物,它們會污染系統并使小混床出水ｐＨ偏低,加重銅表面的腐蝕。因此,可以增設一套ＲＮａ ＲＯＨ混床,組成雙套小混床。由于發電機內冷水銅導線的腐蝕產物主要含Ｃｕ2 和ＨＣＯ-3,增設ＲＮａ ＲＯＨ混床后,在ＲＮａ ＲＯＨ混床內,會發生下列離子交換反應:
Ｃｕ2 2ＲＮａ——Ｒ2Ｃｕ 2Ｎａ (1)
ＨＣＯ-3 ＲＯＨ——ＲＨＣＯ3 ＯＨ-(2)
通過上述反應,內冷水中微量溶解的中性鹽Ｃｕ(ＨＣＯ3)2轉化為ＮａＯＨ,使溶液最終呈微堿性,從而改善了內冷水水質,抑制了銅的腐蝕。
運行時,交替投運ＲＮａ ＲＯＨ和ＲＨ ＲＯＨ小混床。當ｐＨ低時,投運ＲＮａ ＲＯＨ小混床,此時電導率會隨著Ｎａ 的泄漏逐漸升高;當電導率升到較高時,關閉ＲＮａ ＲＯＨ混床,投運ＲＨ ＲＯＨ混床,內冷水的ｐＨ值會降低;當ｐＨ低到一定值時,再投運ＲＮａ ＲＯＨ混床,如此反復操作以使內冷水各項指標合格。雙套小混床處理法對提高內冷水ｐＨ值、降低銅腐蝕的效果較好,但它也有不足之處,如:在ＲＮａ ＲＯＨ運行狀態,如果補充水水質不良,將會有大量Ｎａ 短時泄漏,導致內冷水電導率快速上升[2],這樣會使泄漏電流和損耗增加,嚴重時還會發生電氣閃絡,破壞內冷水的正常循環,甚至損壞設備。

2　向內冷水補加凝結水法
向內冷水補加凝結水相當于向內冷水中加入微量的氨,從而提高ｐＨ值,達到防腐的目的[3、4]。采用該方法存在的問題是:敞開式內冷水系統容易使氨氣揮發、二氧化碳溶解,使內冷水ｐＨ值降低。由于凝結水電導率不穩定,易使系統安全性更差。若采用此法,為保持內冷水箱水量平衡,必須放掉水箱中的一部分水。這部分水如排掉,損失大,若回收至凝汽器,銅導線的腐蝕產物會被帶入鍋爐給水系統,造成熱力系統結銅垢。再者,凝結水中含有的銨離子易引起氨蝕。　　　　

3　堿化處理法
在發電機運行溫度下,內冷水最佳ｐＨ值為8.0～9.0[5]。因此,通過對發電機內冷水堿化處理,將ｐＨ值提高到7.0以上,使發電機銅導線進入穩定區,可以達到減緩腐蝕的目的。陳戎[6]針對華能岳陽電廠曾發生發電機線棒燒損的事故,發現在內冷水系統中添加堿性介質,將內冷水調整至堿性運行,可以降低內冷水的含銅量,且內冷水各項運行水質均符合國家標準。堿化處理有兩種方式:(1)內冷水系統的離子交換混床采用鈉型陽樹脂;(2)向冷卻水中加入一定量的稀氫氧化鈉溶液,但此法在現場不常使用。
堿性處理法的優點是:(1)內冷水系統對空氣的侵入不敏感,在ｐＨ為8.5～9.0時,含氧量對銅腐蝕速率的影響相對較小;(2)由于加入了微量氫氧化鈉,使得整個系統具有較大的緩沖作用,二氧化碳對ｐＨ的影響較小,短時的密封失效對系統的影響不會很大。

4　采用密閉式隔離水冷系統
采用密閉式隔離水冷系統,混床運行周期長,有害物質濃度低;該系統可以實現自動控制,初投資及運行費用低。同時,機組除氧器和Ｈ/ＯＨ混床可起到過濾器的作用,截留少量腐蝕產物和粒狀雜質,但此種方法須封閉內冷水箱、除鹽水箱及整個供水系統。

5　加緩蝕劑法
添加銅緩蝕劑是保證內冷水水質最重要的方法之一,此法操作簡便,效果好,換水少。因此,有針對性地開發和篩選高效銅緩蝕劑對于內冷水處理很有必要,以下介紹幾種加緩蝕劑的方法。
(1)2—巰基苯并噻唑(ＭＢＴ)是一種可用于預膜處理的緩蝕劑。預膜處理是在發電機停運后,先對內冷水系統進行沖洗,再向系統內加入氨水,在常溫下循環氨洗。氨洗結束后排盡氨液,然后進行預膜,預膜后再將系統清洗干凈。機組投運后,繼續向內冷水加入ＭＢＴ進行運行補膜。這樣,不僅可以滿足發電機電氣性能的要求,同時也達到了防腐蝕的目的。宋麗莎等[7]對濰坊電廠1號機組(300ＭＷ)發電機內冷水系統進行了ＭＢＴ預膜處理試驗,試驗表明:發電機投入運行后,繼續向內冷水中加入ＭＢＴ,其濃度控制在(0.5～2.0)ｍｇ/Ｌ,就可達到防腐防垢的目的。用ＭＢＴ處理存在一些問題,如:ＭＢＴ要靠ＮａＯＨ來溶解,會提高冷卻水的電導率;ＭＢＴ有異味;ＭＢＴ濃度很小時反而會加速銅的腐蝕;在ｐＨ低、系統漏氣的情況下,ＭＢＴ易形成沉淀,影響保護膜的形成,造成銅線散熱不良,或者發生空心銅導線堵塞事故,故ＭＢＴ處理法現在已基本不用。
(2)江紅[8]用吡咯烷二硫代氨基甲酸銨(ＡＰＤＣ)替代ＭＢＴ做銅緩蝕劑,發現ＡＰＤＣ溶解性好,不影響水質;緩蝕性穩定可靠,不會因溶解氧的增加而析出。

(3)有很多電廠采用苯并三氮唑(ＢＴＡ)做發電機銅導線的緩蝕劑[9],周國定等[10]用ＢＴＡ、ＭＢＴ作了對比試驗,發現ＢＴＡ比ＭＢＴ有更多優點。韓曉東等[11]針對大壩發電廠4臺300ＭＷ雙水內冷發電機組內冷水銅合格率低的情況,在停機時對該發電機銅導線采用ＢＴＡ進行預膜。預膜后,機組運行時內冷水銅合格率大幅度提高,有效地控制了銅導線腐蝕。曾令梅等[12]通過防腐試驗,也發現ＢＴＡ作為銅緩蝕劑可以保證發電機內冷水水質不超標,故大大降低了除鹽水補充量。許美景等[13]也對秦山核電站雙水內冷發電機銅導線的腐蝕情況作了研究,發現ＢＴＡ的實驗效果很好。
(4)于萍等[14]用二巰基噻二唑(ＤＭＴＤ)與ＢＴＡ、ＭＢＴ做了對比試驗,發現ＤＭＴＤ有很好的水溶性,緩蝕效果也較佳。
(5)內冷水加緩蝕劑處理的關鍵是既要防腐效果好,又要經濟,還要加藥量少,以防止電導率過大。因此,開發復合高效緩蝕劑成為首選。近來,研究者對一些復合高效緩蝕劑作了很多研究,如秦技強等[15]研究了新型銅緩蝕劑ＥＴ、ＥＴＢ(ＥＴ與ＢＴＡ的復合配方),研究發現在內冷水中ＥＴ對紫銅具有較好的緩蝕作用,其與ＢＴＡ復配后,在銅表面形成致密絡合物膜,其緩蝕作用比ＥＴ及ＢＴＡ單獨使用時都強。濮文虹等[16]將ＷＹ1復合緩蝕劑應用在華能岳陽發電機內冷水系統中防腐,發現其防腐蝕性能優于其它常用的緩蝕劑單體,能夠滿足發電機內冷水系統在運行中的防腐要求。林嬋希等[17]也于1993年對來賓電廠1號機發電機內冷水進行了聯合添加ＢＴＡ(苯并三氮唑) ＥＡ(乙醇胺)緩蝕劑的處理,緩蝕效果較明顯。彭吉民等[18]開發了一種含多種有機雜環化合物的復配體ＺＰ,并在國產100ＭＷ和200ＭＷ機組上分別進行了應用,取得了很好的效益。

6　結　語
(1)上述幾種控制發電機內冷水水質的方法各有優缺點,不同電廠應酌情選用。
(2)由于發電機導線材質是紫銅,所以開發、研制銅緩蝕劑是解決發電機內冷水水質問題的一個重要方向。又因復合緩蝕劑有加藥量少、使內冷水電導率增加較少、緩蝕效果比單體效果好等優點,所以開發、研制復合緩蝕劑是優化內冷水水質的有效途徑。