[发明专利]发电机内冷水前置串联分流式水质精密调节方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电机工程技术领域，具体涉及一种发电机内冷水前置分流水质精密调节方法及系统。

背景技术

火力发电厂、核电站和大型水电站发电机定子绕组和双水内冷发电机转子绕组采用高纯水循环冷却，冷却水因受空气中氧气和二氧化碳污染，导致空芯铜导线发生腐蚀，从而出现水质恶化现象，导致内冷水pH值下降、铜离子含量和电导率上升，影响发电机的绝缘性能。《发电机内冷水处理导则》(叶春松，苏尧，李少杰，钱勤.中华人民共和国电力行业标准DL/T 1039-2007，国家发展与改革委员会发布，中国电力出版社，2007.12第一版)制订了系列处理方法，使内冷水的三个关键水质指标达到如下标准：电导率≤2.0μS/cm、铜离子含量≤40μg/L、pH值7.0～9.0。然而，随着发电机组向高参数、大容量方向发展，汽轮发电机制造行业提出了更高的要求，要求发电机内冷水电导率控制在0.5-1.5μS/cm之间(GB/T7064《透平型同步发电机技术要求》)，发电行业为了进一步提高机组运行的安全性，也提出了新的更高的要求，要求内冷水铜离子含量控制在不超过20μg/L、pH值控制在8.0～9.0之间(DL/T801-2010《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》)。为此，必须对发电机内冷水的处理系统和处理技术做相应的改进。本发明的目的是提供一种适合于大型发电机内冷水水质精密调节的方法及系统构成，更加有效地控制发电机空芯铜导线的腐蚀，确保发电机内冷水水质处于合格范围内的优良状态，保障发电机安全、经济和高效节水运行。

发明内容

本发明的技术思路是，利用RNa-ROH树脂去除内冷水中的杂质离子并将其交换为NaOH，使内冷水成为碱性，利用RH树脂将内冷水中杂质阳离子和部分钠离子交换为H离子，调节内冷水的碱度，使其pH值处于8.0-8.8之间，对应的电导率处于0.5-1.5μS/cm之间，铜导线腐蚀产生的铜离子能确保小于20μg/L，通常可以小于10μg/L。该发明能取得如此严格和精密水质要求的技术关键在于离子交换树脂的配合和离子交换器的系统构成与运行方式的选择。有关理论分析和计算如下：

因发电机空芯铜导线与冷却水中溶解氧和CO₂发生腐蚀反应，内冷水含有Cu²⁺和离子交换微碱化的原理就是，通过旁路系统，让部分内冷水流进离子交换器，出水返回内冷水箱，离子交换器内的Na型阳离子交换树脂(RNa)将内冷水中的Cu²⁺交换为Na离子，OH型阴离子交换树脂(ROH)将水中交换为这样，就将腐蚀产物Cu²⁺和转换成为抑制铜导线腐蚀的碱性物质NaOH。在离子交换器混合树脂层内，发生下列离子交换反应为：

Cu²⁺+2RNa＝R₂Cu+2Na⁺    (1)

内冷水中Cu(HCO₃)₂与树脂交换生成的NaOH，首先与溶解CO₂发生反应，中和溶液中的游离H⁺、和H₂CO₃中的一个H⁺，剩余部分则使溶液呈碱性。

交换产生：[NaOH]＝[Cu²⁺](μg/L)/32(mmol/L)

              出水：[OH^-]_出＝[NaOH]×10^-6-[H⁺]_进-[H₂CO₃]_进(mol/L)    (3)

          ＝[NaOH]×10^-6-[H⁺]_进-([H⁺]_进²-K_w)/K₁

                        ＝[NaOH]×10^-6-10^-pH_进-(10^-2·pH_进-K_w)/K₁    (4)