大型发电机定子冷却水系统检修安全

大型发电机定子冷却水系统检修安全一、系统概述与检修风险分析大型发电机定子冷却水系统作为闭式循环系统，其核心功能是通过除盐水流经定子绕组空心导线，将铜损产生的热量带出发电机，确保定子线圈温升控制在允许范围内。系统主要由两台100%容量的冷却水泵（互为备用）、水-水冷却器、离子交换器、精密过滤器、定冷水箱及相关监测仪表组成，运行时需维持进水温度35～46℃、电导率＜0.5μs/cm、水压低于机内氢压至少35kPa的严格参数范围。检修作业面临多重风险叠加：一是系统与发电机定子绕组直接连通，若水质控制不当或残留水分处理不彻底，可能导致绝缘击穿；二是水箱充氮保护系统存在氮气窒息风险，氢冷机组运行中渗透的氢气与空气混合易形成爆炸性环境；三是空心导线内径通常仅8～12mm，杂质堵塞或腐蚀产物沉积可能引发局部过热，而反冲洗操作不当又会造成绝缘引水管损伤。二、检修前安全准备（一）系统隔离与能量锁定检修实施前必须执行"四隔离"程序：通过关闭发电机定子进水总阀、出水总阀实现机械隔离，并加装盲板确保严密性；切断定冷水泵电源并悬挂"禁止合闸"标识完成电气隔离；关闭氮气补给阀并释放水箱压力至零，拆除压力表实现气源隔离；开启系统最低点排污阀和排气管路，彻底排空残留水分并通过压缩空气吹扫确认流体隔离。对于氢冷机组，必须在发电机氢压降至0.1MPa以下并置换为二氧化碳后，方可开展定子水系统工作，同时在氢系统与水系统连接部位设置气体检测探头，确保氢气浓度始终低于0.4%（体积分数）。（二）安全防护装备配置作业人员需配备专用防护套装，包括防化手套（耐酸碱型）、护目镜、防静电工作服及氮气检测报警仪（量程0-100%VOL）。进入水箱内部检修时，必须执行受限空间作业许可制度，配备四合一气体检测仪（监测O₂、H₂、CO₂、可燃气体），强制通风量不低于3次/h，且外部设置专人监护。针对化学清洗环节，需准备应急冲洗装置（水温38±2℃，流量≥15L/min），作业区域设置200L容量的废液回收桶，防止含铜离子废水直接排放。（三）技术方案确认检修方案应明确关键参数控制标准，如反冲洗水流速不超过1.5m/s（防止聚四氟乙烯引水管疲劳破裂）、离子交换器树脂更换前需用5%NaCl溶液再生处理、水箱内壁锈蚀处理后需形成80-100μm的环氧涂层。对于涉及系统逻辑变更的检修（如加装流量联锁保护），必须组织电气、热控、运行三方联合交底，确认修改后保护定值与原设计的兼容性，例如断水保护延迟时间应维持在30秒以内，防止保护拒动导致定子线圈过热。三、核心检修环节安全控制（一）定子线圈水路清洗采用"三步冲洗法"确保空心导线清洁度：首先进行正向冲洗，以0.8-1.0m/s流速通水1小时，监测排水浊度变化至稳定值；随后切换为反向冲洗，通过专用切换阀改变水流方向，重点清除导线入口处的腐蚀产物堆积，此时需实时监测进出口压差，当压差超过98kPa时立即停止以防管路堵塞；最后实施气水脉冲冲洗，交替通入0.3MPa压缩空气和除盐水，利用气液两相流产生的剪切力剥离顽固沉积物。冲洗过程中需每30分钟取样分析，当排水中铜离子浓度＜0.1mg/L、颗粒度＞5μm的杂质含量＜10个/mL时，方可判定清洗合格。（二）关键部件检修工艺冷却水泵检修：解体前需测量泵轴窜动量（标准值0.15-0.25mm），叶轮与泵壳间隙控制在0.2-0.3mm，组装后进行1.5倍工作压力的水压试验（保压30分钟无渗漏）。轴承箱加油应采用3号锂基脂，油位控制在油镜1/2-2/3处，试运行时需监测振动值≤4.5mm/s（有效值），轴承温度不超过75℃。离子交换器再生：树脂更换需在专用通风柜内进行，失效树脂先用4%NaOH溶液浸泡4小时（去除有机物），再用5%HCl溶液动态冲洗（流速5m/h），再生完成后需进行正洗至出水电导率＜0.1μs/cm。新装树脂装填高度应预留20%膨胀空间，防止运行中树脂溢出。绝缘引水管检测：采用2500V兆欧表测量引水管绝缘电阻，要求≥100MΩ（2500V），同时进行0.3MPa气压试验保压15分钟，泄漏量不得超过0.5mL/min。对于运行超过8年的引水管，需取样进行拉伸强度测试（保留原始值的80%以上）和耐电压试验（10kV/1min不击穿）。（三）水质控制与化学监督检修期间水质管理实行"三级监控"：一级监控为水箱进水，要求硬度＜2μmol/L、SiO₂＜20μg/L；二级监控为系统循环水，电导率＜0.3μs/cm、pH值8.0-9.0（微碱性环境抑制铜腐蚀）；三级监控为定子线圈出口水，溶解氧＜50μg/L、铜离子＜20μg/L。当采用柠檬酸清洗时，需控制清洗液浓度2-3%、温度60±5℃、pH值3.5-4.0，清洗结束后必须用除盐水冲洗至出水pH值＞6.5，再进行0.2%联氨钝化处理，确保金属表面形成均匀的氧化膜。四、检修后系统恢复安全要点（一）分段试运与参数验证系统恢复采用"分阶段升压法"：首先启动辅助泵建立0.2MPa压力，检查各法兰面无渗漏；然后投入主泵运行，通过压力调节阀缓慢提升至工作压力（0.3-0.4MPa），同步监测定子线圈进出口压差（正常值150-200kPa）。水质验证需连续3次取样分析，间隔时间不少于2小时，当电导率稳定＜0.5μs/cm、pH值8.5±0.3、溶解氧＜30μg/L时，方可判定水质合格。对于配置自动补水系统的机组，需模拟低水位工况验证电磁阀动作可靠性，确保补水流量与排水流量动态平衡。（二）保护系统联调重点测试三类保护功能：断水保护（模拟流量降至额定值70%时，30秒内触发备用泵联动）、超温保护（进水温度＞50℃时自动投入备用冷却器）、氢水压差保护（当氢压低于水压35kPa时发出报警，低于20kPa时紧急停机）。联调过程中需采用信号模拟装置逐步升压/降流，记录保护动作值与设定值的偏差，确保误差不超过±5%。（三）氮气系统投运控制水箱充氮应遵循"阶梯升压"原则：初始以0.02MPa/h速率升压至0.05MPa，保压1小时检查密封性能；然后继续升压至0.14MPa（正常运行压力），此时需监测氮气消耗量（正常泄漏率＜0.5m³/d）。对于停用超过72小时的系统，应将氮气压力降至0.03MPa并每周补气一次，防止水箱内壁形成负压吸入空气。五、典型风险应急处置（一）氢气泄漏处置当检测到氢气浓度超过0.4%时，立即启动应急程序：①开启事故排风扇，禁止开关任何电气设备；②关闭定冷水箱氮气补给阀，打开顶部放空阀降压；③使用便携式氢气检漏仪定位漏点，若为管道法兰泄漏，应在系统降压至0.05MPa后紧固螺栓；④若泄漏无法控制，应紧急停运发电机并置换为二氧化碳，氢气浓度降至0%后方可进行焊接修补。（二）定子线圈堵塞处理运行中发现某支路出水温度异常升高（超过同层平均值8℃）时，应立即降低发电机负荷至80%额定值，同时启动反冲洗装置。若温度持续上升至90℃，必须紧急停机，采用内窥镜检查堵塞位置，对于可触及的硬质沉积物，使用特制尼龙通条（直径小于导线内径2mm）缓慢推送清除，严禁使用金属工具以防划伤导线内壁。堵塞严重时需采用0.5%EDTA-2Na溶液循环清洗，控制pH值9.0-9.5、温度50℃，清洗时间不超过4小时。（三）化学灼伤急救接触高浓度除盐水或再生液导致皮肤灼伤时，立即脱去污染衣物，用大量流动清水冲洗（至少15分钟），冲洗时注意保护创面。若眼睛接触，应撑开眼睑用生理盐水冲洗（持续10分钟），然后就医检查角膜损伤情况。对于吸入氮气导致的窒息症状，需迅速转移至空气新鲜处，给予高流量氧气吸入（4-6L/min），若出现呼吸抑制，立即实施心肺复苏。六、检修质量保障体系建立"双人复核"质量控制点，关键工序如引水管安装（核对绝缘电阻值）、树脂装填（记录再生前后电导率变化）、水箱焊接（进行渗透检测）等，必须经作业人员自检和技术员专检双重确认。检修档案应包含完整的参数记录，如反冲洗前后的流量-压差曲线、离子交换器进出口水质对比表、定子线圈绝缘电阻测试数据（2500V兆欧表读数）等，存档保存期限不少于6个检修周期。针对检修过程中发现的异常情况（如导线内壁腐蚀坑深度超过0.2mm），需组织专题评估会，邀请制造厂技术代表参与制定处理方案，必要时进行有限元应力