ウォーターアイネクションシステム

純水は、高い熱容量、良好な絶縁性、そして容易に入手可能であるため、大容量発電機において冷却媒体として広く使用されています。タービン発電機の銅線ステータコイルは、長い間使われてきた最も伝統的な方法の一つで、空洞のある銅線を通じて水を流すことで冷却されます。発電所では、発電機の冷却水は発電所の脱イオン水または凝縮水から供給されます。この冷却水は低電導度を達成しますが、そのpH値は7前後であり、多くの場合7未満です。この冷却水の電導度は低いものの、pH値は7程度までしか到達せず、多くの場合7より低い状態となり、これにより発電機のステータ銅の空洞導体は常に弱酸腐食率が高い領域にあります。発電機ステータの銅空洞導体は常に弱酸性腐食率の高い領域にあり、システムに対して一定の侵食を与えます。単一発電機の容量が徐々に増加するにつれ、特に発電機の容量が600MWを超える場合、ステータコイルの対地電圧の上昇やコイル電流密度の増加により、ステータコイルの水路が強化される必要があることが次第に明らかになりました。また、ステータコイルの水路における銅線空洞導体内部での結晶現象がますます頻繁になり、銅線に対する冷却水の腐食もますます顕著になっています。特に、水質が適切に管理されていない場合には、この現象がさらに顕著です。

腐食の結果：

⑴沈殿物が発生し、発電機の中空ワイヤーロッドが詰まる。

⑵冷却水の流れに影響を与える。

⑶疏通のためのダウンタイムが発生し、発電機の正常な運転に影響する。

⑷発電機の耐用年数が短くなる。

銅線における水質腐食の原因分析。

1.冷却水質と銅線の腐食との関係

⑴冷却水質による銅線の腐食には多くの要因がありますが、冷却水のPH値が低いことが主な要因です。

⑵冷却水のPH値が7.0～7.5の間で、銅線の腐食が最も顕著です。

⑶PH値が8.5～9.0のアルカリ性冷却水で、酸素含有量が10～30ppbの範囲内では、冷却水による銅巻き線の腐食はほぼ無視できます。

銅腐食を減らすための解決策

⑴水系に腐食防止剤を添加する：

古い方法で、副作用があり、長期使用により水質が悪化し、現在では使用されていない。

⑵小型混合床技術＋間歇的な水交換運転を採用して水質を管理する：

電気伝導度は基準を満たせるが、PHは依然として低く、銅イオン濃度が基準を超えている。棒状腐食の解決には効果が不十分。

⑶特殊な樹脂と特殊構造の内部冷水専用超純化処理装置を採用する：

PHを7.78-7.85の間で制御できるが、依然GB/T 7064標準のPH8-9には達せず、腐食を緩和するだけで根本的な解決ではない。

⑷真空法＋イオン交換法を使用する：

補充水中のO2を取り除き、銅イオンと電気伝導度を基準に達させることができるが、PHは7.0-7.3にしかならない。この水系の方法は高い密閉性を要求され、実際には非常に難しい！

⑸PH信号を直接採用して冷却水システムへのアルカリ添加を制御する：

純水のPH計測は不安定であり、アルカリ制御が不安定になり、その結果水質も不安定となり、銅線の腐食は依然として潜在的な問題である。

現在、銅腐食に対する最も効果的な解決策 - NaOH注入

現在、海外の発電機製造会社は、大型発電機の水系で銅線を使用した冷却管において、NaOHの添加による冷却水のPH値の制御を行っており、これにより冷却水による銅線の腐食を制御している。

ステータ冷却水の伝導度の大きさは、それぞれのアニオンとカチオンの伝導度に対する役割によって決定される。超純水中では、伝導度とPH値には一定の関係があり、この関係は上記の図における伝導度とPHの関係曲線と一致する。

発電機冷却水の超純化マイクロプロセッサ理論は、アルカリ添加に基づいており、上記の純水のpHと電導率、ならびに銅線の腐食速度との関係を考慮し、電導率を制御パラメータとして使用してpHを上げることで、発電機をpH 8.5-9.0のアルカリ冷却水および酸素濃度10-30ppbの条件下で運転し、冷却水による銅棒の腐食をほぼ完全に排除します。

発電機冷却水超純化マイクロプロセッサの動作原理

⑴イオン交換器の出口に一連の水酸化ナトリウム投与装置を設置し、排水のpH値を向上させます。注射ポンプを通じて水酸化ナトリウム溶液が投与されます。

⑵純水における電導率とpHの対応関係を利用して、アルカリ溶液の電導率を制御することで間接的に冷却水のpHを制御します。

⑶イオン交換器の排水は処理された純水であり、混合苛性ソリューションの電気伝導度はナトリウムハイドロキシド溶液の濃度のみに依存します。混合苛性ソリューションの電気伝導度とアルカリの設定値（1.5 μm/cm）との比率を制御信号として使用し、注射ポンプの注入速度を制御して投与量の注入速度を調整します。

⑷主水流路の電気伝導度は、軟水処理回路の小ループの電気伝導度を制御することで管理され、発電機水システムの運転信頼性が向上します。

2. 発電機冷却水システムの超浄化マイクロプロセッサ制御フローチャート

発電機冷却水アルカリ添加装置の構成

技術パラメータ

供給電圧／消費電力: 220VAC／500W

処理された定子冷却水の容量: (4-10)m3

配管設計圧力: 1.0MPa

冷却水電気伝導度制御範囲: (0.7-2.0)µs/cm

対応するpH制御範囲：8.0-9.0(18℃)

冷却水伝導率の定格制御設定: 1.5µs/cm

媒質温度：<50℃

苛性ソーダタンク容量: 200L

銅イオン含有量の制御: ≤20 µg/L

通常の軟水流量: (2.0-4.0)m3/h

オーバーフローパートの配管材質: ステンレス鋼

構造概要図

装置の特徴

⑴統合構造設計で、設置が簡単でメンテナンスも容易です。

⑵現地での簡単な改造、改造の作業量が少ない。

⑶品質が信頼性があり、日常の運転およびメンテナンスの作業量が少ない。

⑷装置はまず実験室でシミュレーションされ、その後発電機冷却水システム装置にオンラインして型式試験を行い、長期試験評価を通じて全体的な運転が安定していることが証明された。

⑸データ制御が精密で、冷却水のpH値を8.5-9.0に制御し、国家标准（GB/T 7064-2008では8-9を要求）よりも優れている。銅の中空線に対する冷却水の腐食度を十分に低減でき、発電機の安全運転を大幅に向上させる。

⑹装置は完全自動制御を完全に実現しており、一連の制御および保護措置を備え、装置の安全運転を確保する。

⑺強力なフォーミュラ樹脂は、強いアルカリ環境で動作する水系の作業条件に更好地適しており、樹脂の寿命が長いです。

安全保護機能

このアルカリ投与装置には、計量ポンプの保護および制御に関わる次のスイッチングおよびアナログ信号があります：

⑴主水流路の低・高伝導度アラーム保護。

⑵イオン交換器出口水の伝導度が高い場合のアラーム保護。

⑶混合アルカリ溶液の低・高伝導度に対するアラーム保護。

⑷混合フィルターの差圧が高い場合のアラーム保護。

⑸水処理回路の流量が低い場合のアラーム保護。

⑹苛性ソーダタンクの液位が低い場合のアラーム保護。

上記の信号が発行されると、注入ポンプは強制的に停止し、苛性ソーダ充填装置を保護します。これにより、水システムの異常作動による拡大を効果的に防止し、発電機の安全運転の信頼性が向上します。