【摘要】本文主要對發電機斷水保護進行分析，針對發電機斷水保護存在的問題進行進一步的優化，提高發電機斷水保護的可靠性，確保發電機能安全可靠運行。
【關鍵詞】發電機斷水保護；可靠性；流量；優化
1、發電機定子冷卻水系統介紹
發電機定子冷卻水系統采用閉式循環方式，使連續的高純水流通過定子線圈空心導線，帶走線圈損耗。使定子線圈得到冷卻，使定子線圈溫度保持在允許范圍內。發電機定子冷卻水系統正常運行時，線捧內部的冷卻水使其溫度維持在一合理的范圍內。一旦斷水，水內冷途經阻斷，傳熱僅靠線捧的外冷途徑，溫度會迅速升高。會導致線捧直線部分的變形（軸向伸展），主要是軸向的拉伸熱膨脹受到定子線圈端部固定裝置的約束而產生的應力超過絕緣材料的強度極限而導致拐角處絕緣開裂現象。
因此當定子冷卻水斷水時，發電機斷水保護是否能夠及時、有效和正確的反映出發電機定子冷卻水斷水并及時動作，對于發電機的安全運行十分重要。認真、全面的分析發電機斷水的原因，并針對這些原因建立有效的發電機斷水保護設置方案，并進行不斷的優化改進是確保發電機斷水保護正確有效動作的重要途徑和措施。
2、發電機斷水的原因
在發電機組正常運行過程中可能導致發電機斷水的原因有很多，如：定冷水泵輸出功率不夠或輸出閥門沒有完全打開、定子冷卻水泵出水不足或跳閘、定冷水系統有泄露或檢修后反沖洗未關死、水系統堵塞、水箱水位低、誤操作等。
介于本文主要是對堵塞導致發電機斷水時，原有發電機斷水保護的動作情況進行分析，進而對發電機斷水保護進行優化，在此對可能造成定子冷卻水堵塞原因進行分析，可能造成定冷水堵塞的原因有：
1）電機制造及安裝時遺留在水系統的異物（橡皮塞、堵頭、鐵屑等）
2）進水管路濾網破損或設備檢修時，將雜物進入定子冷卻水回路
3）定子冷卻水PH值控制不嚴，有氧化沉淀物形成結垢堵塞
4）各種原因形成的“氣堵”（由于管路中出現氣體，造成水流堵塞）
3、發電機斷水保護介紹
山西大唐國際臨汾熱電有限責任公司機組配置為2臺國產300MW亞臨界、一次中間再熱、燃煤、脫硫、空冷、抽汽凝汽式發電機組。三大主機分別由哈爾濱鍋爐有限責任公司、上海電氣集團股份有限公司和上海電機集團股份有限公司制造。
對山西大唐國際臨汾熱電有限責任公司原有的發電機斷水保護方案進行分析，指出在發電機內部定冷水堵塞導致發電機斷水時，原有發電機斷水保護不能有效動作及保護拒動，嚴重危害發電機的安全。針對這一現象對發電機斷水保護進行優化，防止發電機內部定冷水堵塞導致發電機斷水保護拒動的發生，確保發電機能安全可靠的運行。
3.1發電機斷水保護的設置方式
在機組正常運行時，發電機斷水保護的設置是考慮讓發電機在定子線圈冷卻水突然中斷后暫時繼續運行一個較短的時間（例如30秒），以便通過啟動備用泵等措施來恢復供水，如在設定的時間內發電機的定子冷卻水系統不能恢復供水，發電機將立即解列跳閘停機。
3.2發電機斷水保護方案
山西大唐國際臨汾熱電有限責任公司原有的發電機斷水保護方案為：
1）聯啟備用泵條件（或）：
a）運行的定子冷卻水泵停止（運行取非）；
b）定子冷卻水流量低1或差壓低低（65KPa）三取二，或差壓低（95KPa）
c）發電機定子冷卻水泵出入口差壓低（140KPa）且該發電機定子冷卻水泵運行（延時5S）
2）解列發電機保護：
在發電機定子冷卻水進出口母管獨立設計三組差壓開關信號，定值為65KPa，三組開關信號送至DCS系統SCS控制柜內，由SCS系統三取二判斷后送至發電機保護C柜，經30秒延時后發電機保護動作。
3.3存在的問題
現有的發電機斷水保護方案，若因為發電機內部定子冷卻水堵塞導致發電機斷水時，在發電機定子冷卻水進出口母管上安裝的測量其進出口差壓的差壓開關，因為正壓側不受堵塞影響壓力仍然存在且較大，而負壓側受堵塞影響壓力變為0或者很小，這樣導致發電機定子冷卻水實際斷水時，差壓開關不動作，導致發電機斷水保護拒動，因保護拒動進而導致發電機在定子冷卻水斷水的情況下繼續運行，若后續措施處理不當將導致發電機嚴重損壞。這種現象在實際運行中是絕對不允許發生的，為確保發電機能安全可靠的運行，現對發電機斷水保護進行優化，在發電機勵端入口前管道上加裝流量測量裝置，用流量測量裝置測量實際發電機定子冷卻水的流量變化，用流量模擬信號在DCS做判斷取代原設計的進出口差壓信號以便及時反映出發電機是否斷水，希望能進一步提高發電機運行的安全系數。
3.4發電機斷水保護的優化
在滿足標準截流孔板測量條件需求的條件下，在發電機勵端入口前管道上加裝一個標準截流孔板，由孔板取出三對儀表管，并安裝差壓變送器（安裝位置為汽輪機房0米，要求為美國ROSMENT 3051系列，帶液晶顯示和4-20MA信號遠傳），以測取發電機入口水流量，敷設電纜（要求敷設3根相互獨立的屏蔽電纜）將信號送至DCS判斷（同時送DCS畫面顯示），定冷水流量低I值（44t/h）三取二判斷后聯鎖啟備用泵，定冷水流量低II值（38.5t/h）三取二判斷后，觸發斷水保護，送至電氣保護C柜，延時30S后解列發電機。
發電機斷水保護的優化，在發生發電機內部定子冷卻水堵塞導致發電機斷水的現象時，安裝在在發電機勵端入口前管道上的流量測量裝置能夠及時的反映出發電機定子冷卻水斷水的現象，進而觸發發電機斷水保護，正確有效的保護發電機的安全。
4、優化后的試驗方案和保護設置方案
優化工作結束后，必須采取有效的試驗方案對新加設備進行檢驗，確保優化后的保護用信號能夠正確反映定子冷卻水系統的實際運行工況，根據試驗結果確認發電機斷水保護的設置方案。
4.1試驗方案
利用機組停機技改機會，通過做定子冷卻水動態試驗確認流量孔板測量準確可靠，可以用于測量發電機定子冷卻的流量。做定子冷卻水系統停運試驗，確認優化后的發電機斷水保護信號與原有發電機斷水保護信號動作一致，可以作為發電機的斷水保護使用。同時運行定子冷卻水系統，實際模擬發電機內部堵塞斷水時的工況，經確認優化后的流量測量信號能夠正確反映實際定子冷卻水系統的運行工況，斷水保護正確動作。
4.2保護設置方案
機組運行初期仍采用原有發電機斷水保護，對優化后發電機斷水保護進行連續觀察，確認優化后的方案能夠適應機組實際運行下的各種工況后，可以考慮將優化后的方案正式投入使用。
鑒于原有的差壓開關在山西大唐國際臨汾熱電有限責任公司機組運行過程中以及定冷水系統故障時能及時有效的動作保護發電機，且考慮到由于受定冷水系統現場工藝的限制，只能使用一個一托三的流量孔板，孔板故障時不能有效的保證斷水保護的正確動作，所以發電機的斷水保護方案設置為：由三組獨立的定冷水流量測量信號經DCS邏輯判斷后作為發電機斷水保護的信號使用，而原有的三組獨立的差壓信號在DCS作為重要信號報警用于提示運行人員，以便在事故工況下能夠采取及時有效的措施確保機組能安全運行。
5、總結
發電機斷水保護的正確動作對發電機的安全可靠運行十分重要，是確保發電機安全運行的重要措施。雖然本次發電機斷水保護的優化工作能夠有效的降低發電機堵塞時造成發電機斷水保護拒動的可能性，但是若發生在發電機勵端入口前管道流量孔板安裝位置之后，定子冷卻水管道出現泄漏情況時，原有保護方案和優化后的保護方案均不能有效的動作，這種事故的發生嚴重危害機組的安全運行，所以我們的優化工作沒有結束，需要我們不斷的努力優化改進來確保發電機安全運行。雖然優化后的發電機斷水保護仍存在許多不足之處，但是我堅信通過我們的努力，不斷的優化改進，這些安全隱患會逐漸的減少，發電機的安全運行系數會逐步提高，我們的目標就是發電機能夠安全、可靠和經濟的運行。
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