1、定子冷却水控制系统使用说明书目 录1 概述2 定子冷却水控制系统工作原理3 定子冷却水控制系统的组成4 定子冷却水控制系统的设计参数4.1 水量4.2 水压4.3 进水温度4.4 出水温度5 定子冷却水控制系统的主要设备5.1 水泵5.2 水箱5.3 水-水冷却器5.4 水过滤器5.5 离子交换器5.6 水温调节器5.7 电导率计及其传感器6 水控制系统的报警信号7 水系统的安装、操作及保管7.1 安装7.2 操作7.3 存放期间的保管8 定子冷却水系统及其管路的安装、试验及冲洗8.1 说明8.2 泄漏的预防8.3 定子绕组及其它组件的空气试验8.4 空心定子线圈的除水和干燥8.5 定子线圈及
2、水管路的冲洗9 用氮气为水系统加压10 定子冷却水控制系统的运行10.1 水系统运行前的准备10.2 定子冷却水系统的气体置换及充氮10.3 给水系统加压10.4 水系统的循环检查10.5 定子水冷却器的运行10.6 离子交换器的运行10.7 水过滤器的运行10.8 水箱的运行10.9 水系统运行时的注意事项11 开关运行情况12 关于发电机断水保护13 定子水系统发生异常现象的分析13.1 断水现象13.2 水电导率增加的原因- 1 -定子冷却水控制系统使用说明书1 概述:该型定子冷却水控制系统是为 600MW 汽轮发电机配套而设计和制造的。该系统向发电机定子绕组提供连续不断的冷却水并对其进
3、行监控和保护。该型汽轮发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水冷却。发电机所需冷却水的水质、水量、水压、水温等均由本系统来保证。本说明书是定子冷却水控制系统现场调试、起动运行及集装维修工作中的技术说明和技术指导性文件。2 定子冷却水控制系统工作原理:冷却水控制系统采用闭式循环方式，使连续的高纯水流通过定子线圈空心导线，带走线圈损耗。进入发电机定子的水是从化学车间直接引来的合格化学除盐水。补入水箱的化学除盐水通过电磁阀、过滤器，最后进入水箱。开机前管道、阀门、集装所有元件和设备要多次冲洗排污，直至水质取样化验合格后方可向发电机定子线圈充化学除盐水。水箱内的软化水通过耐酸水泵升压后送入管式冷却器、
4、过滤器，然后再进入发电机定子线圈的汇流管，将发电机定子线圈的热量带出来再回到水箱，完成一个闭式循环。为了改善进入发电机定子线圈的水质，将进入发电机总水量的 510%的水不断经过本装置内的离子交换器进行处理，然后回到水箱。3 定子冷却水控制系统的组成:本系统由下列主要部件组成：3.1 水泵两台：Q115T/H，P0.75Mpa。3.2 水水冷却器 2 台，一台工作，一台备用。3.3 XLS-100 型水过滤器二台 Dg100，P0.8MPa，过滤精度 100。3.4 交换器出口过滤器一台，Dg25，P0.8MPa。3.5 水箱一个，V2m 3。3.6 离子交换器一台，直径 325mm，高度 12
5、00mm。3.7 电导率仪 3 台。- 2 -3.8 电磁阀：Dg25 P1.2MPa 1 台，AC220V。3.9 压差、压力开关 1 套，流量开关 1 件。3.10 减压器一台：P0.014MPa。3.11 安全阀一台：P0.1MPa，开启压力 P0.035MPa。3.12 水温调节器 一套3.13 温度计 6 件，温度开关 2 件。3.14 压力表 11 件：01.0MPa；0.1MPa0MPa0.06MPa。4 定子冷却水系统设计参数4.1 水量：定子水（即化学除盐水）：90T/H3T/H ；二次水（普通水)：350T/H；4.2 水压：定子冷却水：0.25MPa0.35Mpa；二次水
6、：小于 0.3MPa4.3 进水温度：定子水：4550； 二次水：33；4.4 出水温度：定子水905 定子冷却水控制系统的主要设备5.1 水泵：为两台不锈钢交流电动离心水泵，一台工作，一台备用，在每台泵的进出口管路上装有压差开关，当工作泵故障时通过压差开关将备用泵自动投入运行，两台泵互为联锁。每台泵的出口装有止回式截止阀，系统正常运行时，该阀门为常开，起止回阀的作用。在系统检修时，可关闭阀门作为截止阀使用。5.2 水箱：为不锈钢制造，容积为 2m3，补水水源由化学车间引来除盐水，通过电磁阀自动或手动补水。水箱内充有氮气，通过减压器自动补入水箱，水箱内氮气压力为 0.014MPa，水箱上设有安
7、全阀，当氮气压力增至 0.035MPa 时，自动开启放气，防止水箱超压。当氮气压力高于 0.042MPa 时，水箱上的压力开关动作并报警。水箱上装有水位信号器，当水位低或高时发出报警信号。水箱底部装有排污阀，上部装有排气阀。5.3 水冷却器选用不锈钢管式冷却器，一台工作，一台备用。单台冷却器运行可保证发电机运行维持其 100%的额定电流。5.4 XLS-100 水过滤器为不锈钢制造，装在主管路上，一台工作，一台备用，当过滤器进出口压力差高于正常压力差 0.021MPa 时，跨接于过滤器进出口处的压差开关发出报警信号，手动投入备用过滤器，切除原使用的过滤器，并清洗干净做为备用。LS-25 水过滤
8、器为不锈钢制造，装在水处理管路上，当离子交换器不锈钢丝网破损，可- 3 -捕捉树脂，以免树脂进入发电机堵塞定子线圈。5.5 离子交换器为不锈钢制造，直径为 325mm，高度 1735mm，运行周期约 1200小时，比例循环 5%10%，处理后水电导率值 0.1s/cm0.5s/cm。阳阴树脂体积比为 1：1，阳树脂为 732，重 24 公斤，阴树脂为 717，重 20 公斤，当监测离子交换器出口水质的电导率计显示其电导率值高于 0.5s/cm 时，表明离子交换器中的树脂已失效，此时应从系统中切除离子交换器，更新树脂，再投入系统运行。5.6 定子冷却水进水温度，由水温调节器来调节和控制，保证进水
9、温度达到设定值。5.7 电导率计及其传感器监测定子冷却水水质采用三个电导率计，两只电导率计的传感器装在发电机冷却水管路进口，另一只装在离子交换器出口管路。分别监测发电机进水和离子交换器出口水的电导率。离子交换器出口处电导率计还可间接监视离子交换器中树脂的状态。电导率计可输出开关量报警信号及 420mADC 信号。正常工作状态下，离子交换器出口电导率应控制在 0.1s/cm0.4s/cm 以内，当出水电导率达到 0.5s/cm 时，电导率计 CC1 发出“离子交换器出水电导率高”报警信号。发电机正常运行状态下，定子冷却水电导率应该控制在 0.5s/cm1.5s/cm 范围内。当电导率增加到5s/
10、cm 时，电导率计 CC2 发出“定子线圈进水电导率高”报警信号。当电导率增加到9.5s/cm 时电导率计 CC3 发出“定子线圈进水电导率很高”报警信号。此外，在发电机运行时，当定子冷却水的电导率增加到 1.5s/cm 时，同时定子线圈的供水量不足，并且水系统中备用泵在 5 秒钟内不能投入运行，致使定子线圈中水流量降低，发电机必须停机或者在 2 分钟内以每分钟 50%的速率将定子电流自动降低到额定电流的 15%，同时定子冷却水的电导率需控制在 1.5s/cm 以内。当定子冷却水电导率增高至5s/cm 时，同时发电机在 100%额定电流的运行状态下，当定子线圈中水流量降低时，水系统中备用泵必需
11、在 5 秒钟内投入正常运行。6 定子冷却水控制系统的报警信号信 号 装 置序号 信 号 名 称 整 定 值 保 护 操 作 备 注1 泵“1A”停止 0.14MPa 开关 SW21 动作 延时 3 - 5 秒启动 1B泵2 泵“1B”停止 0.14MPa 开关 SW20 动作 延时 3 - 5 秒启动 1A泵- 4 -3 定子线圈进水温度高 60 温度开关 SW24 动作4 定子线圈出水温度高 90 温度开关 SW25 动作5 交换器出水电导率高 0.5s/cm 电导率仪 SW34 发信号 更换 树 脂6 定子线圈进水电导率高 5s/cm 电导率仪 SW32 发信号 报 警7 定子线圈进水电导
12、率过高 9. 5s/cm 电导率仪 SW33 发信号 甩负荷或打闸停机8 水箱水位低 液位信号指示液位 450mm 液位信号器 SW27 动作 补水电磁阀打开 正常水位 550mm9 水箱水位高 液位信号指示液位 650mm 液位信号器 SW26 动作 查明原因手动调整水位 正常水位 550mm10 水箱氮气压力高 0.042MPa 压力开关 SW28 动作 安全阀自动排氮11 备用水流通信号 15.14L/min 流量开关 SW23 动作12 定子水流量低 2/3 额定流量 压差开关 SW29 动作 报 警13 定子水流量很低 1/2 额定流量压差开关SW30A、 SW30B、SW30C动作
13、延时 30 秒减负荷14 定子绕组水压降高 比正常压差高 0.035MPa 压差开关 SW31 动作 报 警15 发电机氢与水的压差低 0.035MPa 压差开关 SW35 动作 手调旁路阀门16 过滤器压力损失升高 比正常压差高 0.021MPa 差压开关 SW22 动作 清洗滤芯7 水系统的安装、操作及保管定子冷却水控制系统采用集装形式，所有组件均安装在一个底座上，如电动机、过滤器、离子交换器和电导率仪等，防止单独发运损坏。所有管道的对外联接口都装有反法兰和密封垫，以防止杂质和其它外来杂物进入。7.1 安装：当冷却水控制系统到达现场时，应抓紧时间检查设备，如果设备损坏应尽快查明原因，如检查
14、电动机、过滤器、离子交换器和电导率仪等。7.2 操作：如果用起重机安装设备，在提起时应小心，不能碰坏任何部件。7.3 存放期间的保管：不允许将此设备露天存放，其放置地方应有防护措施，以防止设备在恶劣环境下可能发生的机械损坏。8 定子冷却水系统及其管路的安装、试验及冲洗8.1 说明定子冷却水控制系统安装在指定位置，所有管路按水系统图及发电机对外连接图与发电机连接。为了防止杂质和外来物进入，各个管路都要配有反法兰，直到外部管路连接好为止。发电机与冷却水系统之间的所有水平管路按 1/50 的斜度安装，因此当泵关闭时，管路中的水将排至供水系统内。- 5 -8.2 泄漏的预防：为了防止氢气和二氧化碳泄漏
15、到供水系统，氢气和二氧化碳的供给系统与发电机必须分开。见气系统图。为除去定子线圈中的水，在需要时可将空气供给管路与系统连接。定子水管路和定子线圈按 10.4 项和 10.5 项冲冼后，再安装过滤器滤芯、离子交换器树脂、电导率仪等。8.3 定子绕组及其他组件的空气试验首先连接发电机外部管路，检验发电机是否泄漏（见氢气系统安装图） ，然后进行定子线圈和其他部件的空气压力试验。8.4 空心定子线圈的除水和干燥为作定子线圈直流绝缘试验，要求排除定子线圈中的水。交流高压试验可在不排水的情况下进行。若长期停机时为防冻，要排水。系统有彻底排水的措施，定子线圈的水可从发电机每端叉管经过仪器管路排出。拑憿在全部
16、水经过排水管路排出后，水箱也可排空，为了进一步干燥定子线圈系统，用压缩空气给水箱和线圈加压。然后用一个快速排气阀释放空气压力，这样迫使水从线圈小的通道排出进入叉管。重复这些操作，直到残留水量为最小。8.5 定子冷却水系统和所有发电机外部连接管路及定子线圈在起机前都要进行彻底清洗，以保证发电机定子冷却水质达到运行要求，确保发电机安全、可靠地运行。定子冷却水系统及其外部连接管路的清洗靠系统水泵将冷却水升压形成闭式循环来完成。冲洗时应安装临时过滤器或滤网，冲洗完毕后将水排掉并拆除临时过滤装置。待水系统及其外部管路的冲洗合格后，对发电机的定子线圈进行冲洗。定子线圈的冲洗可分为正冲洗和反冲洗。在发电机下
17、部定子线圈进出口管路上设有正、反冲洗接口，且定子线圈进出口管路之间及其与水箱之间设有连通管并有阀门，调整阀门的开关位置可实现对定子线圈的断续正、反冲洗或连续正、反冲洗，断续正冲洗即来自定子冷却水箱的冷却水经水泵升压后流经冷却器、过滤器经阀门 532 进入发电机定子线圈，然后经阀门 534 排入地沟，此时阀门 533、 535、 536、 537 均处于关闭位置。断续反冲洗即定子冷却水流经阀门 536 和反冲洗滤网进入发电机定子线圈，再经阀门 533 排入地沟，此时阀门 532、 535、 534、 537 均处在关闭状态，连续正冲洗即定子冷却水从水箱流出经泵升压后经水冷却器、过滤器经阀门 53
18、2 进入发电机定子线圈，再经阀门 537 返回水箱完成一个循环周期，如此往复循环。此时阀门 533、 535 536、 534 关闭。连续反冲洗即定子冷却水从系统过滤器流出后经阀门 536 进入发电机定子线圈，再经阀门 535 返回水箱，完成一个循环周期，如此往复- 6 -循环，此时阀门 532、 533、 534、 537 处于关闭状态。定子冷却水箱下部设有排污阀 511，可将水箱中不合格冷却水由此排入地沟。发电机对定子冷却水的水质要求很高，它直接影响到机组运行的安全、可靠性，因此对定子冷却水系统及发电机定子线圈的冲洗非常重要，正、反冲洗的次数及时间由发电机定子线圈内的水质来确定，直到水质合
19、格，冲洗方可结束。9 用氮气为水系统加压9.1 调节压力调节阀，准备引入 0.070.10Mpa 氮气。9.2 关闭阀 448，打开阀 449 和 460，引入氮气。9.3 关闭阀 512，打开阀 511。9.4 用阀 511 将多余的水排出，使水位达到标准水位。9.5 启动泵 1A 或泵 1B 调节水位到水箱的正常水位。9.6 循环水通过离子交换器进行除盐处理，直到电导率仪“CC1”上获得正确的电导率读数为止。9.7 调整阀 436，使通过该阀的流量为 25L/min-40L/min，可维持要求的电导率。10 定子冷却水控制系统的运行10.1 水系统运行前的准备安装水过滤器芯子、电导率仪，将
20、树脂装入离子交换器。 为防止树脂干燥，加入树脂后应立刻通水，同时应注意避免树脂被冻。调整水箱液位计，并将其投入。水系统运行按下列步骤进行（1）按照定子冷却水系统图所示整定阀门位置。（2）关闭阀门 448、 460，隔绝氢气源。（3）按照“密封油系统运行说明” ，启动密封油系统。（4）发电机气体转换时，应防止二氧化碳或氢气进入定子冷却水系统。（5）发电机的气体置换见气系统说明，在给水系统做气体置换及充氮过程中，发电机充氢压力为 0.4MPa，高于定子线圈的最高水压。10.2 定子冷却水系统的气体置换（1）打开阀门 428 给系统补水，调整减压阀 430 出口压力为 0.5MPa。（2）打开阀门
21、431、 415、 416、 420、 423 给水箱补水，使水流入水箱，当水流通过排气阀门 512 流出水箱时，将阀门 512 关闭。关闭阀门 431，同时确保液- 7 -位开关和电磁阀的连锁可正常工作，在水箱液位低位时可向水箱自动补水。（3）按照系统图所示阀门的开启状态，检查系统。然后启动一台水泵使冷却水循环。在此过程中，将冷却器、过滤器、离子交换器等设备的排气阀门打开，直至水流出后关闭。打开阀门 #453 查看出口的喷出物显示空气完全被排掉时，关闭阀门 #453，停水泵。10.3 给水系统加压（1）关闭阀门 #445。（2）安 装 供 气 管 路 ， 详 见 系 统 图 ， 调 节 压
22、力 调 节 器 出 口 压 力 为0.014MPa。（3）打开阀门 #449，让氮气进入水箱。（4）打开阀门 #511，排掉水箱中多余的水，调整水位至正常位置，此时的水系统已被加压。10.4 水系统的循环检查（1）在发电机运行前，首先检查 A 泵与 B 泵的连锁情况，启动 A 泵，当 A 泵进出口压差减小到 0.14Mpa 时，B 泵应立刻投入运行。同样方法检查 B 泵。（2）关闭阀门 #480，慢慢打开阀门 #481，当过滤器两端压差达到 0.5MPa 时，压差开关触点闭合，发出报警信号。（3）定子绕组的水流量异常情况由压差开关检测，开关的整定值可分别通过现场实际测量额定水流量、2/3 额定
23、水流量及 1/2 额定水流量的情况下发电机定子绕组进出水压差来进行整定。具体的整定值见项 11。如果定子线圈水压降过高，则表明定子线圈可能被阻塞，压差开关发出报警信号。发电机氢水压差即定子线圈进水压力与发电机内氢气压力的差值，报警点的设置为 0.035MPa（氢压水压=0.035MPa） 。10.5 定子水冷却器的运行二台冷却器一台运行，一台备用。单台冷却器运行，发电机可带 100%负荷。冷却器的二次水量可根据定子冷却水入口水温由水温调节阀进行调节和控制。10.6 离子交换器的运行水系统管路调整完成后将离子交换器投入运行。发电机运行时需将电导率仪投入。详见水系统图，通过调整阀门 #436 来调
24、整经过离子交换器的水量。如果离子交换器的出水电导率低于规定值，则需减小其水量。离子交换器的处理水量为线圈总进水量的 5%10%，最高水量不应超过 50，通- 8 -过“CC1”来显示离子交换器出水电导率值。在树脂的有效期内，它都是高效的，当电导率仪指示电导率已增加到 1.5s/cm 时，应更换离子交换器的树脂。反复干燥、浸湿、冷冻、融化或过热都将对树脂造成损害，应避免。10.7 水过滤器的运行正常运行时，水过滤器一台工作，一台备用，当水通过过滤器的压降增加到高于正常压降 0.021MPa 时，关闭进出口及排污阀门，清洗或更换过滤器芯子。10.8 水箱的运行水系统在运行时，建议水箱充氮运行，如果
25、水箱不充氮，在常压下，大气中的氧气和二氧化碳进入水箱，腐蚀活动加快。使用氮气给水箱加压，水箱上设有减压器，能自动调节氮气压力，维持氮气压力在 0.014MPa，当水箱内氮气压力超过 0.035MPa 时，安全阀将自动打开，释放压力。10.9 水箱上部装有气表，可测量气体的累计排放量。（1）在发电机带有负载的情况下，定子冷却水应该循环，任何一台水泵均能提供正常水流量。（2）发电机内气体压力必须保持比定子线圈输入的水压高，预防水渗漏到定子线圈外，额定氢气压力为 0.4MPa，额定水压为 0.250.35MPa。（3）应防止 CO2进入系统，与水接触后将使定子水的电导率急剧增加。11 开关运行及整定
26、情况11.1 压差开关 SW21 是当泵(1A)两端压差减小到 0.14MPa 时压差开关闭合，启动泵“1B” ，并发出报警信号“1A”泵停止。11.2 压差开关 SW20 是当泵(1B)两端压差减小到 0.14MPa 时压差开关闭合，启动泵“1A” ，并发出报警信号“1B”泵停止。11.3 温度开关 SW24 是当进水温度增到 60时闭合并发出报警进水温度高。11.4 温度开关 SW25 是当出水温度增到 90时闭合并发出报警出水温度高。11.5 压差开关 SW22 是当过滤器两端压差升高，高于正常运行压降 0.021MPa 时，压差开关闭合，并报警。 “水过滤器压降升高” 。就证明过滤器芯
27、子脏污需要进行清洗或更换。11.6 流量开关 SW23 是当流量为 15.14L/min 时闭合并发出信号，显示补水流通。11.7 液位报警开关 SW26 是当水箱液位超过规定值报警水箱液位高。11.8 液位报警开关 SW27 是当水箱液位低于规定值报警水箱液位低。 - 9 -11.9 当水箱内氮气压力升高到 0.042MPa 时压力开关 SW28 闭合，并发出报警“水箱压力高” 。11.10 当定子绕组进出水压差值降低到 2/3 额定水流量下的压差值时开关 SW29 闭合，发出报警定子绕组水流量低。11.11 当定子绕组进出水压差值降低到 1/2 额定水流量下的压差值时开关SW30A、SW3
28、0B、SW30C 闭合，发出报警定子绕组水流量很低。11.12 当定子绕组进出水压降高于正常运行压差 0.035MPa 时，压差开关 SW31 闭合，并发出报警定子线圈水压降高，既额定水流量下定子绕组的正常运行压降+0.035Mpa作为压差开关的整定值。12 关于发电机断水保护当发电机定子绕组进出水压差值降低到 1/2 额定水流量下的压差值时压差开关SW30A、SW30B、SW30C 闭合，3 个信号按“3 取 2”的逻辑原则运算后，作为发电机断水保护的信号源。当发电机定子绕组出现断水情况时，允许满载 100%额定电流运行 5秒，备用泵需在 5 秒内投入正常运行。如果备用泵在 5 秒内不能正常
29、运行，发电机必须停机或者在 2 钟内以每分钟 50%的速率将定子电流自动降低到额定电流的 15%，同时定子冷却水的电导率需控制在 1.5s/cm 以内。当定子冷却水流量低同时水电导率又低于 1.5s/cm 时，发电机可在 15%额定定子电流下运行一小时，如果定子冷却水水量低时，电导率高于 1.5s/cm，发电机需立即停机，2.5 分钟后励磁失磁。在运行过程中发电机定子绕组出现断水情况后，如果两台定子循环水泵恢复到额定运行状态，在增加负荷之前，水泵必须运行 15 分钟，发电机负荷可按汽轮机负荷增加速率增加。13 定子水系统发生异常现象的分析13.1 经过的水流量变小（例如断水） ，断水时，应通过
30、甩负荷或跳闸办法减少负荷。视负荷大小，有时当断水时，几分钟之内绝缘便告损坏。跨接在定子进出水管路上的压差开关负责提供断水报警信号。利用它们可以实现减负荷或跳闸。利用迟延时间可在一台泵故障时起动备用泵到规定转速。13.2 水电导率增加的原因13.2.1 水中吸入污染物造成水导电率增加的污染源可能有两个:（1） H2漏入水中。（2） 不纯冷却水进入高纯冷却水。- 10 -氢气本身不增加电导率，但其中所含的少量 CO2会使电导率增加。如发现电导率增加，须按上述检查漏气。只有当冷却器中的定子冷却水压比不纯水水压低时，才会出现不纯冷却水泄漏到高纯冷却水。13.2.2 离子交换器树脂已近使用寿命终点如果没有异常污染出现，水电导率仍然很高，那么一定是离子交换器中的树脂已接近使用寿命终点，这时离子交换器的电导率必然上升。当超过 1.5s/cm 时，必须置换离子交换器中的树脂，再重新投入使用。
