发电机定子冷却水加碱系统的制作方法

本实用新型涉及火力发电领域，具体地，涉及一种发电机定子冷却水加碱系统。

背景技术：

大型发电机定、转子绕组采用水内冷技术，较好的解决了内部散热问题。DL/T801-2010《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》标准规定，内冷水PH值和含铜量分别为8.0-9.0和小于20μg/L。定子冷却水的PH值应位于8.0-9.0之间以有效地抑制铜腐蚀。然而，目前发电机定子冷却水的PH值普遍偏低，通常为7.0左右，这使得线棒处于缓慢腐蚀状态。而且，由于小混床的处理水量较小，吸附腐蚀产物的能力有限，冷却水中铜离子浓度达到一定程度就会沉积在线圈温度较高、流速较低的部位，造成定子绕组局部温升过高、绝缘过热被击穿的事故、以及铜线圈腐蚀导致的水管路堵塞故障，给发电机的安全稳定运行埋下了隐患。

为了解决发电机定子冷却水的水质问题，现国内普遍采用的方法是向定子水箱内投放一定的氢氧化钠溶液。最常见的就是采用NLS-V型发电机定子冷却水优化处理装置，该处理装置由一套混合离子交换器和一套自动加碱系统组成，混合离子交换器内装填经过特殊处理的离子交换树脂，在离子交换器入口加装双电导率表和一块PH表以分别用于控制加碱量及监测定子冷却水的PH值，在离子交换器出口配置一块在线电导率表以用于监测交换器树脂是否失效。该处理装置通过加碱泵将氢氧化钠溶液加到定子冷却水箱内，其加碱过程通过就地PLC控制器来控制。

NLS-V型发电机定子冷却水优化处理装置虽然可以实现自动加碱，但是水质数据却不能由工作人员实时监视。若出现就地PLC控制器死机、监测信号不准等，则会造成异常加碱情况，容易造成定子冷却水电导率过高，并给发电机运行带来安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种发电机定子冷却水加碱系统，该加碱系统能够避免因水质数据不能由工作人员实时监视导致的异常加碱情况，从而避免了定子冷却水电导率过高，并使发电机能够安全运行。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种发电机定子冷却水加碱系统，该加碱系统包括：加碱箱，用于盛放碱性溶液；电磁计量泵，用于将所述加碱箱内的碱性溶液加入到所述发电机的定子冷却水水箱中；电导率测量模块，该电导率测量模块位于所述发电机的离子交换器入口处，用于测量定子冷却水的电导率值并将所测量的电导率值远程发送给集散控制系统；以及所述集散控制系统，用于基于所测量的电导率值和第一预设电导率值来调节所述电磁计量泵向所述定子冷却水水箱中加入所述碱性溶液的频率。

优选地，该加碱系统还包括：位于所述离子交换器入口处的PH表，用于测量所述定子冷却水的PH值并将所测量的PH值远程发送给所述集散控制系统。

优选地，所述电导率测量模块包括第一电导率表和第二电导率表；以及所述集散控制系统还用于基于所述第一电导率表和所述第二电导率表所测量的电导率值来使所述电磁计量泵在自动模式和手动模式之间进行切换。

优选地，所述集散控制系统还用于在所述第一电导率表或所述第二电导率表所测量的电导率值大于(所述第一预设电导率值-第一预设偏差值)但小于(所述第一预设电导率值+第一预设偏差值)的情况下，使所述电磁计量泵切换到自动模块下。

优选地，所述电磁计量泵的工作频率为所述电磁计量泵的额定工作频率的15％-35％。

优选地，所述集散控制系统还用于在所述第一电导率表和所述第二电导率表所测量的电导率值满足以下条件之一时，使所述电磁计量泵切换到手动模块下：(1)所述第一电导率表或所述第二电导率表所测量的电导率值与所述第一预设电导率值的偏差大于所述第一预设偏差值；(2)所述第一电导率表或所述第二电导率表所测量的电导率值成为坏点；以及(3)所述第一电导率表所测量的电导率值与所述第二电导率表所测量的电导率值之间的偏差大于第二预设偏差值且一直持续了预设时长。

优选地，该加碱系统还包括位于所述离子交换器出口处的第三电导率表，用于测量所述离子交换器出口处的电导率并将所测量的电导率值远程发送给所述集散控制系统；以及所述集散控制系统还用于在所述第三电导率表所测量的电导率值大于第二预设电导率值的情况下使所述电磁计量泵切换到手动模块下。

优选地，所述电磁计量泵的冲程长度被设置为所述电磁计量泵的额定冲程长度的30％-50％。

优选地，所述电磁计量泵在距离所述定子冷却水水箱最近的回水管位置处向所述定子冷却水水箱中加入所述碱性溶液。

优选地，所述集散控制系统在调节所述电磁计量泵的频率时还对所测量的电导率值进行温度补偿。

优选地，各个所述电导率表的取样回水管不连接在一起。

通过上述技术方案，由于加碱箱、电磁计量泵和电导率测量模块均位于发电机现场位置处，集散控制系统则位于远离发电机的位置处，并取消了现有加碱系统中的就地PLC控制模块，因此根据本实用新型的加碱系统使得工作人员能够对发电机定子冷却水的水质数据进行实时地远程监视和控制，避免了现有加碱系统中因不能及时发现就地PLC控制模块的故障而导致的异常加碱情况，避免了定子冷却水电导率过高，并有利于使发电机安全运行。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型一种实施方式的加碱系统的示意框图；以及

图2是根据本实用新型又一实施方式的加碱系统的示意框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型提供一种发电机定子冷却水加碱系统，如图1所示，该加碱系统包括加碱箱10、电磁计量泵20、电导率测量模块30和集散控制系统40。其中：加碱箱10，用于盛放碱性溶液；电磁计量泵20，用于将所述加碱箱10内的碱性溶液加入到所述发电机的定子冷却水水箱中；电导率测量模块30，该电导率测量模块30位于所述发电机的离子交换器入口处，用于测量定子冷却水的电导率值并将所测量的电导率值远程发送给集散控制系统40；以及所述集散控制系统40，用于基于所测量的电导率值和第一预设电导率值来调节所述电磁计量泵20向所述定子冷却水水箱中加入所述碱性溶液的频率。

加碱箱10内盛放的碱性溶液可以为浓度为0.75％-1％的氢氧化钠溶液。而且，为了防止氢氧化钠等碱性溶液接触到空气中的CO₂而变质，应将加碱箱10做好密封，并且安装呼吸器，呼吸器内的碱性溶液(例如氢氧化钠溶液)的浓度可以为20％。本领域技术人员应当理解的是，上述碱性溶液的浓度仅是示例，其可以根据实际应用而改变。加碱箱10内的碱性溶液的液位不得低于下限值，否则极易造成定子冷却水水箱的加碱量不足。

电磁计量泵20是由电磁铁为驱动，为输送小流量低压力管路液体而设计的一种计量泵。电磁计量泵20利用电磁推杆带动隔膜在泵头内往复运动，引起泵头膛腔体积和压力的变化，压力的变化引起吸液阀门和排液阀门的开启和关闭，实现液体的定量吸入和排出。电磁计量泵20内的气体需要排净。

在基于所测量的电导率值和第一预设电导率值来调节所述电磁计量泵20向所述定子冷却水水箱中加入所述碱性溶液的频率时，集散控制系统40可以对所测量的电导率值和第一预设电导率值进行例如PID运算，从而通过调节电磁计量泵20的工作频率来控制电磁计量泵20的加碱量。在进行PID运算时，PID调节参数可以例如如下：采样周期4s，增益系统0.1，积分时间4分钟，微分时间0分钟。本领域技术人员应当理解的是，上述PID调节参数仅是示例，其可以根据实际应用情况而变化。

在根据本实用新型的一个优选实施方式中，如图2所示，该加碱系统还可以包括位于所述离子交换器入口处的PH表50，用于测量所述定子冷却水的PH值，并将所测量的PH值远程发送给所述集散控制系统40。这样，远程工作人员就能够实时掌握定子冷却水的PH值情况。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，如图2所示，所述电导率测量模块30优选包括第一电导率表301和第二电导率表302；以及所述集散控制系统40还用于基于所述第一电导率表301和所述第二电导率表302所测量的电导率值来使所述电磁计量泵20在自动模式和手动模式之间进行切换。通过使得电磁计量泵20能够在集散控制系统40的控制下切换手动工作模式和自动工作模式，能够便于在发电机发生故障情况下工作人员的及时干预，从而降低了发电机的运行风险，有效地避免了异常工况误动所造成的发电机设备的损坏。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，所述集散控制系统40还可以用于在所述第一电导率表301或所述第二电导率表302所测量的电导率值大于(第一预设电导率值-第一预设偏差值)但小于(第一预设电导率值+第一预设偏差值)的情况下，使所述电磁计量泵20切换到自动模块下。例如，假设第一预设电导率值是1.0μs/cm，第一预设偏差值是0.2μs/cm，则当第一电导率表301或第二电导率表302所测量的电导率值位于0.8μs/cm至1.2μs/cm的范围内时，集散控制系统40将电磁计量泵20切换到自动工作模式下，以使得电磁计量泵20在集散控制系统40的控制下自动向定子冷却水水箱内加入碱性溶液。

通过上述技术方案，由于加碱箱10、电磁计量泵20和电导率测量模块30均位于发电机现场位置处，集散控制系统40则位于远离发电机的位置处，并取消了现有加碱系统中的就地PLC控制模块，因此根据本实用新型的加碱系统使得工作人员能够对发电机定子冷却水的水质数据进行实时地远程监视和控制，避免了现有加碱系统中因不能及时发现就地PLC控制模块的故障而导致的异常加碱情况，避免了定子冷却水电导率过高，并有利于使发电机安全运行。另外，集散控制系统40通过基于所测量的电导率值和第一预设电导率值来调节所述电磁计量泵20向所述定子冷却水水箱中加入所述碱性溶液的频率，能够有效地调整电磁计量泵20的加碱量以使定子冷却水的电导率和PH值维持在标准范围内。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，所述电磁计量泵20的工作频率为所述电磁计量泵20的额定工作频率的15％-35％，优选为额定工作频率的25％，以便于定子冷却水水箱内的PH值和电导率能够得到有效地控制。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，所述集散控制系统40还可以用于在所述第一电导率表301和所述第二电导率表302所测量的电导率值满足以下条件之一时，使所述电磁计量泵20切换到手动模块下：

(1)所述第一电导率表301或所述第二电导率表302所测量的电导率值与所述第一预设电导率值的偏差大于所述第一预设偏差值。例如，假设第一预设电导率值是1.0μs/cm，第一预设偏差值是0.2μs/cm，则当第一电导率表301或第二电导率表302所测量的电导率值与第一预设电导率值1.0μs/cm的偏差大于第一预设偏差值0.2μs/cm，也即第一电导率表301或第二电导率表302所测量的电导率值小于0.8μs/cm或大于1.2μs/cm时，集散控制系统40都将电磁计量泵20切换到手动工作模式下。

(2)所述第一电导率表301或所述第二电导率表302所测量的电导率值成为坏点。这里所述的坏点被用于判断集散控制系统40接收到的模拟量的质量，因为集散控制系统40接收到的模拟量需要位于一定的范围内(例如4mA-20mA)，如果超出了该范围，则集散控制系统40就无法对接收到的模拟量进行处理，此时就认为第一电导率表301或所述第二电导率表302所测量的电导率值成为坏点。

(3)所述第一电导率表301所测量的电导率值与所述第二电导率表302所测量的电导率值之间的偏差大于第二预设偏差值(例如0.2μs/cm，该数值仅是举例，其可以根据实际情况而变化)且一直持续了预设时长(例如，20s，，该数值仅是举例，其可以根据实际情况而变化)。

在以上三种情况下，集散控制系统40都将电磁计量泵20切换到手动工作模式下，且此种情况下，电磁计量泵20的指令被置零。当然，在电磁计量泵20的工作期间，可以随时由工作人员将其切换到手动工作模式下，此种情况下，电磁计量泵20的指令保持。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，如图2所示，该加碱系统还可以包括位于所述离子交换器出口处的第三电导率表60，用于测量所述离子交换器出口处的电导率并将所测量的电导率值远程发送给所述集散控制系统40；以及所述集散控制系统40还用于在所述第三电导率表60所测量的电导率值大于第二预设电导率值(例如，1.0μs/cm，该数值仅是举例，其可以根据实际情况而变化)的情况下使所述电磁计量泵20切换到手动模块下，且此种情况下，电磁计量泵20的指令被置零。另外，第三电导率表60所测量的电导率值还能够用于监测离子交换器树脂是否失效。

如上所述的将电磁计量泵20切换到手动工作模式的条件实际上也意味着发电机有可能出现了异常工况，这使得根据本实用新型的加碱系统还具备了异常工况逻辑判断功能，完善了该加碱系统的保护条件，降低了发电机设备损坏和异常加碱的风险，提高了发电机设备的安全性。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，所述电磁计量泵20的冲程长度可以被设置为所述电磁计量泵20的额定冲程长度的30％-50％，优选为40％，以使得电磁计量泵20具备良好的加碱效果。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，所述电磁计量泵20在距离所述定子冷却水水箱较近的(例如，最近的)回水管位置处向所述定子冷却水水箱中加入所述碱性溶液，这样就能够保证碱性溶液被注入到发电机系统后，能够最快地进入定子冷却水水箱中，起到调节定子冷却水水质的效果。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，所述集散控制系统40优选在调节所述电磁计量泵20的频率时还对所测量的电导率值进行温度补偿。这是因为发电机系统内的介质的温度对各个电导率表和PH表的测量结果影响很大，因此在集散控制系统40内需要对诸如第一电导率表301、第二电导率表302、第三电导率表60所测量的电导率值和PH表50所测量的PH值进行温度补偿，例如将温度补偿设置为自动补偿，并且PH表50的温度补偿斜率可以设置为超纯水曲线补偿方式。超纯水曲线补偿方式是本领域技术人员公知的，此处不再赘述。

在根据本实用新型的又一优选实施方式中，各个所述电导率表的取样回水管不连接在一起，对于离子交换器出口处的第三电导率表60更是如此，因此该处的压力较低，如果取样回水管连接在一起，容易造成倒流现象，使测量结果不准确。

根据本实用新型的加碱系统的反复运行试验结果表明，该加碱系统能够将定子冷却水的PH值维持在最佳的8.5左右，将电导率维持在1.0-1.1μs/cm，并使得铜离子含量低于10μg/L，完全满足DL/T801-2010《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》标准规定。该标准规定，内冷水PH值为8.0-9.0，含铜量要小于20μg/L。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。