摘 要：QFS2双水内冷发电机的定、转子线圈采用了空心导线，通过在定转子线圈空心腔体内部以及其端部铜屏蔽内通入除盐水进行冷却，定子铁芯及其他部件采用空气冷缺。在双水内冷发电机运行时，通过定冷水系统和转冷水系统提供循环冷却用水，从而将发电机定、转子线圈的热量通过水的换热带走，降低其温度，从而保证机组的安全运行。
关键词：发电机；内冷水；堵塞；水冲洗
汽轮发电机自诞生以来，其冷却方式就伴随着它逐步发展变化，先后有单一的空气冷却、水冷却及双水内冷、氢气冷却等。空气冷却方式简单，运行维护成本不高，这些优点使得空气冷却在早期尤其是小容量机组上得到了应用和发展。随着单机容量的不断增大，在定转子线圈中流过的电流值不断提高，其线圈的发热量也上升到一个新的水平，为降低发电机各部件尤其是线圈和铁芯的温升，需要改善散热效果，其散热效果已经制约发电机容量的发展。同时因散热不佳，使得线圈在较高温度下运行，会使绝缘材料加速劣化，从而缩短其寿命。水的比热容大、化学性能稳定并且容易获得，是优先选用的液体冷却介质，为了适应发电机散热的需要，上海电气集团股份有限公司在引进技术基础上，制成了用水在定转子线圈空心腔体内部进行冷却的双水内冷发电机，并逐步将双水内冷发电机容量做到了300 MW等级。与水比较氢气比热容更大、导热性能优于水并且密度小，是优先选用的气体冷却介质，在功率200 MW及以上的发电机得到广泛地应用。
双水内冷发电机对与水氢冷发电机，相对而言配置简单，与之配套的辅机设备很少，更是因缺少制氢系统和密封油系统，安全风险级别较低。配套辅机系统简单，其安装、运维方便。由于定转子线圈采用空心导线，内部通以冷却水，不与冷却介质接触，运行可靠。由于定转子气隙采用空冷，相对氢气冷却而言没有了气体爆炸的可能性，同比双水内冷机型的重量相对较轻，尺寸相对缩小。
虽然双水内冷发电机存在很多优点，但是循环在定转子线圈中的冷却用水漏水故障却也是该机型最常见的故障, 是火电机组恶性事故之一。其危害轻则机组停运，重则造成定转子线圈、大轴或铁芯烧毁。常见漏水故障如下：
1、定子线圈水回路各部件接头焊接处发生渗漏；
2、定子聚四氟乙烯塑料管由于运输、碰撞、耐水压等原因破裂漏水；
3、绝缘引水管接头由于长期振动而松动漏水；
4、定、转子线圈导体开裂漏水；
5、转子线圈拐角处因冲刷破裂漏水；
6、转子引水管接头密封件松动漏水；
7、转子进水箱衬管不牢或腐蚀漏水。
8、转子属于高速转动部件，除了要承受冷却水压，还要承受离心力作用。转子线圈回路各部件只要有隐患，就容易演变成事故，因此转子线圈发生漏水是高概率事件。
除了漏水故障，由于转子以3000转的转速高速旋转，转子冷却水系统无法与外界完全隔绝, 在其汇水座处会不停吸入新鲜空气, 引起冷却水PH值下降,造成中空的转子线圈导体不断受到氧气的腐蚀,导致内冷水的水质不好控制，会产生腐蚀杂质；同时转动密封材料的磨损残渣或其它杂物进入水路，造成局部堵塞。因水路堵塞，造成线圈散热不良，最终会局部发热，引起绝缘损坏的电气事故，或者因发热演变成线圈漏水事故。
某厂一台QFS2-300-2双水内冷发电机组在运行中，发现发电机内湿度超标报警，果断停机后发现定子铁芯励端底部有水迹，在完成定子和转子的水压试验后，确认转子漏水。转子解体后，发现两匝线圈其槽部绝缘、排间绝缘、扇形板等处均呈现最外层过热变色，其中一匝线圈长出线堵塞有黑色淤积物，而且打开水箱，水箱内表面有两处片状灰色粉末状堆积物，在离拐脚约1.5米直线处焊口上部有漏点。
针对这种堵塞情况，我们梳理了运行工况参数，没有发现不当，又排查了检修工艺，确认转子水冲洗效果不好，为此修编了转子正反冲洗方案，并制作了方便的冲洗工具，具体操作如下：
1、反冲洗：由转子出水口进水，以压力为0.1MPa的除盐水通入一个出水孔，其余用堵头螺栓封住，按序对每一个线圈管路出水口进行冲洗。
2、将水通入转子出水孔接口，见到对侧进水口开始有水流出后即可关闭进水阀门，停止注水，而后通入压力为4-6MPa的氮气，如果两根线圈出水管的水流量不一致或偏差过大，则开启氮气阀门，通入压力在0～8 MPa可调的氮气进行吹扫，将线圈内的水从转子进水口处吹出，无水流出时关闭氮气阀门，多次循环冲洗吹扫，直至冲洗出水清澈时，再更换下一路出水孔进行，依次重复上述步骤完成全部出水口的反冲洗。
3、正冲洗：从转子进水口进水，出水口侧只留一个出水孔，其余用堵头螺栓封住，采用与反冲洗一样的操作流程，依次完成对所有线圈管路内腔的冲洗，待冲洗出水清澈时，成分经化验合格为止。
4、正反冲洗完成后，按序对转子各管路接口通入合格的除盐水，再次测量转子各水路流量，对比冲洗前后流量的差异。
5、经对比冲洗前后的水流量值，如果偏差超过15%，应对该转子线圈管路再次进行正反冲洗，直至符合厂家要求。
6、转子线圈水路各项指标合格后，以仪用压缩空气吹干转子线圈各管路，而后进行转子线圈绝缘测量，要求不低于0.2兆欧。
7、完成水冲洗后，采用内窥镜检查转子进、出水连接管路内部，以清晰的视频信号确认无异物。
8、水压试验：将打压机连接在转子进水口，通入合格的除盐水，转子各路出水口排气后用堵头螺栓封住，依据厂家说明书的要求，确定试验压力为7.5 MPa ，合格标准是在连续的8小时内无渗漏水现象。
9、 在进行水压试验的过程中,试验人员应认真查看转子线圈水路各部件有无渗漏水现象，并对各部位用吸水纸进行核查，特别是可以在护环底部搁置吸水纸板，一旦出现渗漏现象，应及时告知试验人员。
10、由于对转子进水箱进行了拆解，所以在水压试验合格后，需要将水箱压盖密封圈予以更换，并在密封圈处均匀涂抹一层凡士林，以便增加润滑，防止密封圈回装时损坏,而后再装配水箱压盖以及热装其护盖。
利用检修期，通过此方法又及时发现了另一台发电机同样存在轻微堵塞的情况，避免了机组非停事故的发生。
冲洗工具管路简图如下：
通过对两台发电机转子水回路正反水冲洗的效果看，利用气水混合物可以冲出转子线圈水路内部的杂物，能够有效避免堵塞现象的发生，自此每年机组检修时，都按此方式进行了水冲洗，从而消除了转子水路堵塞的隐患。
为了能够及时发现漏水或堵塞，利用每年机组检修期发电机停运时，不仅要对定子和转子线圈的水路进行水压试验，而且要通过正反水冲洗冲出杂物，并辅以内窥镜检查，从而及时发现并消除渗漏隐患。要按周期校验发电机转子一点接地保护、高阻检漏仪、微湿度差动检漏仪及绝缘过热装置等各个在线监测设备，以便各项监测设备能够灵敏、可靠、正常的及时发现异常；运行过程中，要综合各种监测设备的数据，以便能较准确地预判发电机水路工况，而且要及时监测调整发电机冷却水水质指标在合格范围。