专利名称：发电机内冷水前置串联分流式水质精密调节方法及系统的制作方法
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. O μ S/cm、铜离子含量彡40 μ g/L、pH值7. O 9. O。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O. 5-1. 5 μ S/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20 μ g/L、pH值控制在8. O 9. O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O. 5-1. 5 μ S/cm之间，铜导线腐蚀产生的铜离子能确保小于20μ g/L，通常可以小于10μ g/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HCO3'。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HCO 3_交换为oh—。这样，就将腐蚀产物Cu2+和HCO 3_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)HCOj + ROH = RHCO3 +OH(2)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+] (μ g/L)/32 (mmol/L)出水
X 1(T6_ [H+]进-[H2CO3]进(mol/L) (3)= [NaOH] XlO6- [H+]进-([H+]进2-Kw) /K1= [NaOH] X 1(Γ6-1(ΓρΗ进-(IOHHjs-KwVK1(4)即[Η+]出=1*1(Γ14/
出(mol/L)PHtii= -log[H+]出(5)根据上述关系式，离子交换器进水铜离子含量与出水pH关系曲线如图4所示。本发明提出的发电机内冷水关键水质指标精密调节的方法，是在发电机内冷水旁路处理系统原有的离子交换器之前，以前置串联-分流方式安装一个水质精密调节器，采取串联-分流方式运行，该水质精密调节器，可以是装载氢型或钠型单一离子形态阳离子交换树脂的单室单层离子交换器，也可以是分别装载氢型和钠型树脂的双室双层离子交换器。当原有离子交换器装载钠型阳树脂(RNa)和氢氧型阴树脂(ROH)时，水质精密调节器采用单室单层离子交换器，装载氢型阳树脂(RH);当原有离子交换器装载氢型阳树脂(RH)和氢氧型阴树脂(ROH)时，该调节器装载钠型阳树脂(RNa)。当原有离子交换器容积不小于150L时，水质精密调节器以采用单室单层离子交换器为宜。当水质精密调节器采用单室单层离子交换器时，原离子交换器前主管道上安装一个调节阀或节流阀，与水质精密调节器并联，为水质精密调节器提供分流所需要的压力和流量。当原有离子交换器装载钠型阳树脂(RNa)和氢氧型阴树脂(ROH)、水质精密调节器装载氢型阳树脂(RH)时，根据系统运行水质情况，串联-分流运行的水质精密调节器，可以小流量连续运行，也可以间断运行。原有离子交换器钠型阳树脂(RNa)和氢氧型阴树脂(ROH)之间，可以放置一个分隔网，阳树脂在上，阴树脂在下。当原有离子交换器仅装载氢氧型阴树脂(ROH)时，水质精密调节器采用双室双层离子交换器，分别装载氢型阳树脂(RH)和钠型阳树脂(RNa)。当原有离子交换器容积小于150L时，水质精密调节器以采用双室双层离子交换器为宜。双室双层离子交换器，可以是水平并列的双室结构，也可以是垂直并列的双室结构。双室可以同时分流工作，也可是其中容积较的大主体室全流量工作。通过采取串联-分流方式运行，该水质精密调节器协同系统原有的离子交换器工作，可将发电机内冷水三个关键的水质指标精密调控在合格的最优范围之内铜离子含量小于20 μ g/L、电导率O. 5-1. 5 μ S/cm、pH值8. 0-8. 8。一次装载质量合格和配比恰当的离子交换树脂，至少可持续运行24个月。
图1前置串联单室单层离子交换器分流式水质精密调节系统。图2前置串联水平并列双室双层离子交换器分流式水质精密调节系统。图3前置串联垂直并列双室离子交换器分流式水质精密调节系统。
图4离子交换器进水Cu离子-pH值关系曲线。
具体实施方式
实施例I :某电厂600MW超超临界发电机组，内冷水旁路净化系统原有离子交换器树脂装载容积300L，在其前面的进水管道上，以前置串联-分流方式安装一个树脂容积30L的水质精密调节器，原离子交换器装载100L RNa树脂、200L ROH树脂，水质精密调节器装载30L RH树脂，组成新的发电机内冷水串联-分流式水质精密调节系统。该系统图见附图I。图中，I为系统原有离子交换器，2为主流量计旁路阀，3为主流量计，4为调节阀，5为分流流量计，6为水质精密调节器。实施例2 某电厂300MW超超临界发电机组，内冷水旁路净化系统原有离子交换器树脂装载容积150L，在其前面的进水管道上，以前置串联-分流方式安装一个树脂容积100L水平并列双室双层结构的水质精密调节器，该调节器与系统中原有离子交换器进水流量计并联连接，依靠流量计的压差提供分流所需压力和流量。原离子交换器装载150L ROH树脂，精密调节器分别装载20L RH树脂和80L RNa树脂，组成新的发电机内冷水串联-分流式水质精密调节系统。该系统图见附图2。图中，I为系统原有离子交换器，2为水平并列双室双层水质精密调节器，3为主流量计旁路阀，4为主流量计，5为分流流量计。实施例3 某电厂200MW亚临界发电机组，内冷水旁路净化系统原有离子交换器树脂装载容积150L，在其前面的进水管道上，以前置串联-分流方式安装一个树脂容积100L垂直并列双室双层式水质精密调节器，原离子交换器装载150L ROH树脂，精密调节器分别装载20LRH树脂和80L RNa树脂，组成新的发电机内冷水串联-分流式水质精密调节系统。该系统图见附图3。图中，I为系统原有离子交换器，2为垂直并列双室水质精密调节器，3为主流量计旁路阀，4为主流量计,5为分流流量计。
权利要求
1.一种发电机内冷水精密调节的方法及调节器，其特征是，在发电机内冷水旁路处理系统原有的离子交换器之前，以前置串联-分流方式安装一个水质精密调节器，采取串联-分流方式运行，所述水质精密调节器，是装载氢型或钠型单一离子形态阳离子交换树脂的单室单层离子交换器，或是分别装载氢型和钠型树脂的双室双层离子交换器。
2.根据权利要求I所述的发电机内冷水精密调节方法及调节器，其特征是，当原有离子交换器装载钠型阳树脂和氢氧型阴树脂时，水质精密调节器采用单室单层离子交换器，装载氢型阳树脂；当原有离子交换器装载氢型阳树脂和氢氧型阴树脂时，该调节器装载钠型阳树脂。
3.根据权利要求I所述的发电机内冷水精密调节方法及调节器，其特征是，当原有离子交换器仅装载氢氧型阴树脂时，水质精密调节器采用双室双层离子交换器，分别装载氢型阳树脂和钠型阳树脂。
4.根据权利要求I或2所述的发电机内冷水精密调节方法及调节器，其特征是，当水质精密调节器采用单室单层离子交换器时，离子交换器前主管道上安装一个调节阀或节流阀，与水质精密调节器并联，为水质精密调节器提供分流所需要的压力和流量。
5.根据权利要求I和权利要求2所述的发电机内冷水精密调节方法及调节器，其特征是，当原有离子交换器容积不小于150L时，水质精密调节器以采用单室单层离子交换器为且。
6.根据权利要求I和权利要求2所述的发电机内冷水精密调节方法及调节器，其特征是，当原有离子交换器装载钠型阳树脂和氢氧型阴树脂、水质精密调节器装载氢型阳树脂时，水质精密调节器，小流量连续运行或间断运行。
7.根据权利要求I和权利要求2所述的发电机内冷水精密调节方法及调节器，其特征是，原有离子交换器钠型阳树脂和氢氧型阴树脂之间，放置一个分隔网，阳树脂在上，阴树脂在下。
8.根据权利要求I和权利要求3所述的发电机内冷水精密调节方法及调节器，其特征是，当原有离子交换器容积小于150L时，水质精密调节器采用双室双层离子交换器。
9.根据权利要求8所述的发电机内冷水精密调节方法及调节器，其特征是，双室双层离子交换器，是水平并列的双室结构或垂直并列的双室结构；双室同时分流工作，或其中容积较大的主体室全流量工作。
全文摘要
一种适用于发电机内冷水的前置串联分流式水质精密调节方法及系统，其特征是，在发电机内冷水旁路处理系统原有的离子交换器之前，以前置串联-分流方式安装一个小型水质精密调节器，采取串联-分流方式运行。该水质精密调节器，可以是装载氢型或钠型单一离子形态树脂的单室单层离子交换器，也可以是分别装载氢型和钠型树脂的双室双层离子交换器。通过采取串联-分流方式运行，该精密调节器协同系统原有离子交换器工作，可将发电机内冷水三个关键的水质指标精密调节在合格的最优范围之内铜离子含量小于20μg/L、电导率0.5-1.5μS/cm、pH值8.0-8.8。
文档编号C02F1/42GK102616886SQ20121007391
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者叶春松, 周为, 张会琴, 张弦, 方东江, 杨帆, 谭德明, 钱勤, 阳红 申请人:武汉大学