發(fā)電機銅導線的靜態(tài)掛片試驗研究

發(fā)電機銅導線的靜態(tài)掛片試驗研究

0發(fā)電機內(nèi)熱水系統(tǒng)現(xiàn)狀除鹽水一般用于補充水。由于系統(tǒng)不熟悉環(huán)境保護和氧氣，內(nèi)冷水的ph值降低。由于電機的銅線長期處于含氧微酸性水的浸泡狀態(tài)，因此很容易被侵蝕。腐蝕產(chǎn)物在空芯銅導線內(nèi)表面上沉積,使熱傳導受阻,造成發(fā)電機線圈溫升增加,局部過熱,線圈燒損。近年來,冷卻水系統(tǒng)定子短路等惡性事故時有發(fā)生,對機組的安全經(jīng)濟運行帶來了一定的危害。因此采取合適的內(nèi)冷水系統(tǒng)運行方式,控制并改善內(nèi)冷水品質(zhì),是提高發(fā)電機內(nèi)冷水系統(tǒng)運行安全性、可靠性的關鍵。由Cu-H2O體系的電位-pH圖可知,當pH值較高(處于7～10)時,紫銅處于免蝕區(qū)或鈍化區(qū)。因此可采用向內(nèi)冷水中投加堿化劑的方式來提高發(fā)電機內(nèi)冷水的pH值,從而達到防止和減緩銅導線腐蝕的目的。針對此方法進行了研究。1cu3h2o+2ecuoh2cu3h+2ecuoh2ecu2o+2ecu2o+hco3h2o+2ecu2o+2ecu2o+2ecu2o+2ecu2o+2ecu2+2ecu2o+2e+2cu2o+2ecu2o+hco3h2o體系的電位-ph值及腐蝕發(fā)電機空芯銅導線的材質(zhì)為紫銅,其在不含氧的純水中的腐蝕速率很低。當系統(tǒng)不嚴密時,漏入的二氧化碳和氧氣會導致內(nèi)冷水的pH值降低,溶解氧含量升高,因而內(nèi)冷水的腐蝕性增強,銅的腐蝕速度大大提高。在中性除鹽水中,銅與氧發(fā)生腐蝕生成氧化物膜Cu2O和CuO:陽極反應:2Cu+H2O-2e→Cu2O+2H+Cu→Cu++eCu→Cu2++2e陰極反應:O2+2H2O+4e→4OH-此時,Cu2++2OH-→Cu(OH)2Cu(OH)2→CuO+H2O陰極反應還有:2Cu++H2O+2e→Cu2O+H2Cu++H2O+e→CuO+H22Cu++1/2O2+2e→Cu2O2Cu++O2+2e→2CuO有二氧化碳存在的內(nèi)冷水屬酸性環(huán)境,二氧化碳會破壞銅導線表面保護膜,加劇腐蝕:CO2+H2O→H2CO3H2CO3→H++HCO-3CuO+2H+→Cu2++H2OCu2O+2H+→2Cu++H2O銅的腐蝕速率取決于水的含氧量和pH值。銅表面保護膜的形成及其穩(wěn)定性與水的pH值有很大關系,一般銅在水中的電位在0.1～0.4V(vsSHE),從Cu-H2O體系的電位-pH圖可以看出,若水的pH值在6.94以下時,銅處于腐蝕區(qū),pH值高于6.94時,銅表面的初始氧化亞銅膜能穩(wěn)定存在,銅處于被保護或較安全狀態(tài)?？諝庵械亩趸荚诩兯械娜芙舛?常壓下25℃時是0.436mg/L,35℃時是0.331mg/L,由碳酸離解常數(shù)計算可知,此時溶液pH值約為6.74,銅的狀態(tài)處于腐蝕區(qū)。銅的腐蝕速度與水中溶解氧含量和水的pH值有關。因此,通過向發(fā)電機內(nèi)冷水投加堿化劑將pH值提高到7.0以上,使發(fā)電機空芯銅導線進入鈍化區(qū),可達到減緩腐蝕的目的。2冷卻系統(tǒng)的密封特點由于機組容量大小不同和冷卻方式不同,即使容量相同的機組,有的冷卻方式也不同,因此發(fā)電機內(nèi)冷水系統(tǒng)也有所不同。雙水內(nèi)冷機組和轉子獨立循環(huán)系統(tǒng)由于其冷卻系統(tǒng)的特殊性,主要采用敞開系統(tǒng),而對于定子獨立冷卻系統(tǒng),既有敞開系統(tǒng)也有密閉系統(tǒng),同時密閉系統(tǒng)其密閉性也有所差異,有的系統(tǒng)采用倒U型管水封,有的系統(tǒng)加裝二氧化碳呼吸器以減少二氧化碳的溶入,有的系統(tǒng)通氮氣維持系統(tǒng)正壓防止空氣的漏入。不同堿化劑受二氧化碳的影響程度不同,因此對系統(tǒng)的密封性要求也有所不同。本工作對不同堿化劑在不同密閉性系統(tǒng)中的腐蝕情況進行了研究。2.1鈉、氨、醋酸鈉、三乙醇胺用于調(diào)節(jié)內(nèi)冷水pH值的堿化劑一般有氫氧化鈉、氨、醋酸鈉、三乙醇胺等。綜合考慮堿化劑的理化特性,我們選擇常用、易得、價廉的氫氧化鈉和氨作為調(diào)節(jié)內(nèi)冷水pH值的堿化劑。2.2試片腐蝕試驗用靜態(tài)掛片法測試紫銅試片在不同水質(zhì)中的腐蝕情況。靜態(tài)掛片用30mm×10mm×5mm紫銅試片,打磨至1200號金相砂紙,依次用丙酮和無水乙醇清洗,經(jīng)干燥后,懸掛于不同溶液中,浸泡一定時間后,將試片取出,測定溶液的pH值、電導率和銅離子含量并記錄銅試片的表面狀況。試驗溫度:發(fā)電機內(nèi)冷水進口處溫度為25～40℃,出口溫度為40～65℃。因此,選取50℃作為試驗溫度。試液體積及掛片方式:靜態(tài)掛片試驗要求腐蝕液體容量與試樣表面之比為20～200mL/cm2,本試驗選用的試液體積為200mL,其與試片表面積之比為20mL/cm2,符合靜態(tài)掛片試驗要求。在實驗室進行腐蝕試驗,一個試驗周期以1～7d為宜。考慮到試片掛片前的準備和掛片后的分析測定工作,本試驗掛片時間選擇為72h。2.3堿化劑溶液配制配制0.01mol/L的NaOH溶液和氨水溶液用于調(diào)節(jié)新制除鹽水的pH值。用一個具有刻度的大型試劑瓶作為堿化調(diào)制容器,其密封用的白橡膠瓶塞上插三支長短不同的玻璃管。對試劑瓶通氮除氧30min,然后將混床出水引入至容量瓶中至2000mL,用移液管移取一定量的堿化劑注入錐形瓶中,在保持與空氣隔絕的狀況下,搖動容量瓶,使堿化劑與除鹽水充分混合均勻。再對上述溶液進行通氮除氧30min;用氮氣將溶液壓出,使其緩慢通過pH值和電導率的流動測量裝置(測量裝置密封),記錄其pH值和電導率值。再將試劑瓶置于預熱至50℃的恒溫水浴鍋中,72h后取出,冷卻至室溫后,測量其pH值、電導率和銅離子含量,并仔細觀察銅試片的表面狀況。3試驗結果與討論3.1懸掛系統(tǒng)用保險保險密封不對掛片系統(tǒng)進行除氧處理,用保鮮膜對錐形瓶口進行密封。用NaOH和氨水調(diào)節(jié)除鹽水pH值后的掛片試驗結果見表1和表2。3.2對掛片后溶液和水質(zhì)的影響由于白橡膠塞容易吸附雜質(zhì),對掛片溶液電導率有影響,因此用聚四氟乙烯做廣口瓶脫氧密封,其掛片在聚四氟乙烯塞子上開3個孔,在孔上分別插入3根長短不同的玻璃管,先將銅試片掛入瓶中,用聚四氟塞密封,然后對掛片系統(tǒng)進行通氮除氧30min,用氮氣將試劑瓶中溶液壓入具塞廣口瓶中至200mL刻度線。其掛片試驗結果見表3。在用聚四氟乙烯塞進行密封的同時對系統(tǒng)用氮氣維持正壓,所得掛片試驗結果見表4。由上述試驗結果可知:(1)用保鮮膜對掛片系統(tǒng)進行密封,其密封性較差。從表1和表2可以看出,即使掛片前pH值較高(高于8),掛片后溶液的銅離子含量也很高,很難達到DL/T801-2002火力發(fā)電廠水汽質(zhì)量監(jiān)督導則中的銅離子含量小于40μg/L的要求。(2)用聚四氟乙烯塞對掛片系統(tǒng)進行密封,其密封性得到了一定加強,且掛片前對掛片系統(tǒng)進行通氮除氧,減少了堿化劑溶液受空氣影響的程度。因此表3中的銅離子含量較表1和表2中的均有所降低,但是pH值、電導率和銅離子含量還是很難同時達到DL/T801-2002火力發(fā)電廠水汽質(zhì)量監(jiān)督導則中pH值大于7、電導率小于2μS/cm、銅離子含量小于40μg/L的要求。(3)用聚四氟乙烯塞對掛片系統(tǒng)進行密封并在掛片過程中用氮氣維持正壓,其密封性很好,空氣對堿化劑溶液的影響很小。由表4可看出,其銅離子含量均很低。用NaOH溶液調(diào)節(jié)除鹽水pH值掛片時,其銅離子含量是隨著pH值的升高而降低的,而用氨水溶液調(diào)節(jié)除鹽水pH值掛片時,其銅離子含量是隨著pH值的升高而升高的,說明氨含量過高對銅有腐蝕作用。(4)從試片表面狀態(tài)來看,用保鮮膜對掛片系統(tǒng)進行密封時,銅試片的表面均呈黑色,說明在銅試片的表面生成的腐蝕產(chǎn)物為CuO。用聚四氟乙烯塞對掛片系統(tǒng)進行密封,用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值時,銅試片表面呈暗紅色,說明銅表面腐蝕產(chǎn)物主要為Cu2O;用氨水調(diào)節(jié)pH值,pH較低時,銅試片表面呈暗紅色,pH值升高到8以上時,銅試片表面有黑色產(chǎn)物出現(xiàn),說明銅表面不僅有Cu2O還有CuO。(5)在上述試驗結果中,掛片后溶液的電導率均高于2.0μS/cm?？紤]掛片系統(tǒng)對其影響,在現(xiàn)場內(nèi)冷水系統(tǒng)中,電導率會適當?shù)慕档鸵恍?而且在實際運行過程中,可采用小混床對內(nèi)冷水