发电机定子线棒酸洗效果的检测方法
蒋铁铮 陈元新 范满元
摘 要：为避免定子线棒酸洗因过洗而伤及线棒母材或因欠洗留下再次阻塞冷却水流的事故隐患，介绍了一种用空气流量试验判断定子线棒酸洗效果的检测方法。实践证明，该方法是有效的。
关键词：定子线棒；酸洗；空气流量；检测
分类号：TK268.2 文献标识码：B
文章编号：1003-9171(2000)03-0006-03
Detection of Acid Rinsing Effect for Generator Stator Windings▲
华能岳阳电厂两台发电机是英国GEC公司的产品，额定功率为362.5 MW，冷却方式为水、氢、氢。1号机组于1991年9月移交生产，1998年6月17日，1号发电机运行中故障跳闸，跳闸后检查为发电机100%、95%定子接地保护动作，发电机定子绕组53号槽温度当时达120℃，2号槽绕组温度达82℃。通过有关试验，发现发电机53号槽下层线棒及2号槽上层线棒因空心铜线结垢后堵塞水路，造成绝缘高温过热流胶而对地击穿。后对发电机线棒水电接头进行内窥镜检测发现线棒严重腐蚀和堵塞，决定对发电机线棒用强酸和柠檬酸进行单根酸洗。
酸洗效果检测要求准确，这样才能保证酸洗不过洗以致伤及线棒母材，又不欠洗留下再次阻塞冷却水流的事故隐患。针对线棒的结构特点及厂家的经验，GEC公司要求用空气流量试验判断线棒酸洗效果和内窥镜检查结垢状况，但没有空气流量测试装置和参考标准。本文结合现场情况，提出了一种解决方案。
1 检测方案的确定
1.1 空气流量测量装置的设计
根据GEC公司提供的流量试验标准方案，我们制作了一套空气流量测量装置(见图1)，并配套选用了6位半标准数字表和相应等级的差压变送器，使装置本身的综合精度接近0.5级(而实际检测中因气源压力波动使精度略有降低)。经现场采用人为阻塞单芯／两芯测量其流量变化的试验，证实该装置对3%通流截面变化的反映是正确的。
图1 空气检测装置原理图
1.2 测量过程
测量前首先将差压变送器1调整为0～6.0×105 Pa，则电压表1对应为1～5 V；将差压变送器2调整为0～1.6×105 Pa，则电压表2对应1～5 V。将流量试验装置按图1连接，接通24 V直流电源，电压表1、2的读数应为1 V。打开气源增加气压至3.0×105 Pa，电压表 1 的读数大约为3.98 V左右。吹扫线棒中水分，待线棒中水分吹干后，减少气压至1.0×105 Pa，则电压表1读数为1.5 V，并保持；记录电压表2的读数减 1 即为线棒的流量单位(自定义)，也即为流量孔板差压。
发电机线棒酸洗前后，均先用内窥镜检查发电机线棒两端水盒结垢情况，再用空气流量测量装置对每一根线棒的流量进行测量，以测得发电机线棒酸洗前和酸洗后空气流量试验数据和结垢情况。
1.3 空气流量参考标准的确定
发电机定子绕组上层54根线棒为28股空心导线，下层不带相环线的48根线棒为14股空心导线和14股实心导线构成，带相环的6根下层线棒为28股空心导线。根据GEC公司提供的空气流量试验判断的标准为以12根28股空心导线新线棒流量孔板差压的平均值作为基准值，所测值在基准值±10%范围为合格。我们对2根备用28股空心导线线棒进行测量，其流量孔板差压平均为2.764流量单位，故确定酸洗合格的基准值定为2.760。由气体体积流量QV与流量孔板差压Δp的关系式
(式中 α——流量系数；ε——膨胀系数；ρ——流体密度；d——流量孔板直径)，可换算出14股空心导线线棒基准值为0.700。
根据这一参考标准决定是否对酸洗过的线棒继续进行酸洗，直至全部合格。因此，有些线棒只进行了1次酸洗，而有些进行了5次酸洗，主要是各自的结垢情况不同。
2 酸洗前后发电机线棒空气流量试验结果
酸洗前后的试验结果见表1。由表1可见，除有23根线棒因酸洗时空气流量测量装置制造未完成而未测量酸洗前的空气流量外，其余85根线棒均测量了酸洗前的空气流量，28股空心导线的线棒流量孔板差压最大为2.786，最小为0.961，14股空心导线的线棒流量孔板差压最大为0.812，最小为0.446，分布极不均匀，可见有些线棒的结垢相当严重。酸洗后，28股空心导线的线棒流量除1号上为2.796、21号上为2.720、35号上为2.780以外，其余均大于2.800，除53号上为3.215、32号上为3.058、4号上与13号上为3.020以外，其余均小于3.000；14股空心导线的线棒流量除1号下为0.748、27号下为0.757以外，其余均大于0.780，最大为0.859。
表1 酸洗前后发电机线棒空气流量试验结果
流量单位(自定义)
线棒号 酸洗次数 洗前流量试验 洗后流量试验 结论
1上 3 — 2.796 OK
2上 新线 — 2.764 OK
3上 5 — 2.949 OK
4上 2 — 3.020 OK
5上 1 2.427 2.916 OK
6上 1 — 2.911 OK
7上 5 — 2.984 OK
8上 2 — 2.870 OK
9上 2 — 2.908 OK
10上 2 — 2.937 OK
11上 2 — 2.958 OK
12上 2 — 2.931 OK
13上 5 — 3.020 OK
14上 2 — 2.970 OK
15上 4 — 2.824 OK
16上 2 — 2.968 OK
17上 5 — 2.880 OK
18上 2 — 2.910 OK
19上 4 — 2.846 OK
20上 2 — 2.908 OK
21上 4 — 2.720 OK
22上 1 2.641 2.972 OK
23上 5 1.765 2.942 OK
24上 2 2.657 2.891 OK
25上 4 2.359 2.939 OK
26上 1 2.695 2.911 OK
27上 5 1.678 2.915 OK
28上 2 2.657 2.906 OK
29上 2 2.567 2.898 OK
30上 2 1.983 2.913 OK
31上 5 2.266 2.966 OK
32上 3 2.786 3.058 OK
33上 5 1.654 2.848 OK
34上 2 2.678 2.884 OK
35上 2 2.037 2.780 OK
36上 1 2.763 2.907 OK
37上 5 2.329 2.810 OK
38上 2 2.625 2.921 OK
39上 5 1.835 2.880 OK
40上 2 1.099 2.912 OK
41上 5 2.372 2.892 OK
42上 2 2.704 2.864 OK
43上 5 2.216 2.898 OK
44上 2 2.580 2.877 OK
45上 5 1.755 2.833 OK
46上 2 2.720 2.886 OK
47上 3 2.663 2.970 OK
48上 3 2.713 2.991 OK
49上 4 2.418 2.943 OK
50上 2 2.412 2.914 OK
51上 2 2.563 2.878 OK
52上 2 0.961 2.925 OK
53上 2 — 3.215 OK
54上 2 — 2.840 OK
1下 5 0.548 0.748 OK
2下 2 0.755 0.837 OK
3下 2 0.755 0.813 OK
4下 2 0.739 0.814 OK
5下 3 0.734 0.805 OK
6下 3 0.744 0.859 OK
7下 2 0.748 0.799 OK
8下 4 2.415 2.831 OK
9下 3 0.469 0.826 OK
10下 2 0.690 0.807 OK
11下 3 0.755 0.822 OK
12下 2 0.750 0.830 OK
13下 2 0.746 0.803 OK
14下 2 0.713 0.804 OK
15下 3 0.757 0.829 OK
16下 3 0.696 0.803 OK
17下 4 2.375 2.860 OK
18下 2 0.739 0.813 OK
19下 3 0.466 0.816 OK
20下 2 0.739 0.832 OK
21下 3 0.711 0.829 OK
22下 2 0.747 0.816 OK
23下 3 0.750 0.825 OK
24下 2 0.745 0.807 OK
25下 2 0.772 0.820 OK
26下 4 2.495 2.853 OK
27下 3 0.673 0.757 OK
28下 2 0.745 0.812 OK
29下 2 0.514 0.806 OK
30下 2 0.673 0.812 OK
31下 2 0.684 0.834 OK
32下 3 0.690 0.840 OK
33下 3 0.637 0.793 OK
34下 3 0.575 0.793 OK
35下 3 1.049 2.890 OK
36下 2 0.706 0.795 OK
37下 3 0.620 0.813 OK
38下 4 0.724 0.849 OK
39下 2 0.510 0.807 OK
40下 2 0.747 0.821 OK
41下 2 0.717 0.798 OK
42下 2 0.670 0.803 OK
43下 2 0.647 0.814 OK
44下 2 1.033 2.839 OK
45下 2 0.728 0.789 OK
46下 2 0.812 0.833 OK
47下 2 0.777 0.834 OK
48下 2 0.733 0.804 OK
49下 2 0.739 0.812 OK
50下 2 0.704 0.822 OK
51下 2 0.751 0.835 OK
52下 2 0.736 0.804 OK
53下 新线 — 2.680 OK
54下 2 0.705 0.812 OK
为了证实其在运行中能均匀分配冷却水流，进行了以下模拟通流实验：
(1) 将29号下与50号上串联，30号下与51号上串联，再将以上两回路并联(运行中由一根绝缘水管供水)，测量其空气流量(差压)为2.255；
(2) 同样对(11号下＋32号上)与(12号下＋33号上)并联进行测量(上述中的“＋”号代表串联)，其空气流量(差压)为2.257；
(3) 同样对(27号下＋48号上)与(28号下＋49号上)并联进行测量，其空气流量(差压)为2.202。
以上试验证明，通过空气流量试验检测合格的线棒，可以满足运行中冷却水流量分配的要求。
3 结论
1号发电机在酸洗定子线棒后已运行1年多，至今没有出现任何问题，证明用这种方法检测酸洗后的线棒可以满足运行中冷却水流量分配及冷却容量的要求。缺点是要对发电机线棒做单根试验，这意味着要拆掉发电机绕组端部连线，工作量较大，但在发电机出现此类重大故障时仍然是一种比较有效的方法。■
