[发明专利]定子水冷却系统中的中空铜股线的钝化

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于发电机的定子水冷却系统，并且更特别地，涉及使定子水冷却系统中的中空铜股线钝化以防止堵塞。

背景技术

瓦数高的电功率发电机可具有用于它们的定子绕组的液体冷却系统。这种液体冷却系统可被称为定子水冷却系统(SWCS)。定子冷却流体，例如，其溶解氧含量建议超过2 ppm(份/百万，以重量计)的氧化水，循环通过SWCS，以冷却定子绕组。冷却流体从定子绕组中移除由流过定子绕组的高能电流产生的热。SWCS包括遍及定子的成网络的冷却通道，并且该冷却通道在定子绕组之间延伸。这些冷却通道应当保持开启且畅通无阻，以确保大量冷却剂流体流到定子绕组的所有区段。SWCS还包括在定子外部的若干构件，包括管系、泵、过滤器、贮存箱和粗滤器。如已知的，SWCS可包括额外的构件。

图1示意性地显示定子水冷却系统(SWCS)100，SWCS 100使冷却剂(例如氧化水)循环通过发电机104，发电机104包括多个定子绕组(未显示)，各个定子绕组包括多个铜股线102。图2显示已知的定子绕组101和多个铜股线102的透视剖面图。定子绕组101包括顶部定子条107和底部定子条109，两个定子条107、109包括多个铜股线102。图3显示定子绕组中的多个铜股线102的横截面图。图4显示已知的铜股线102的横截面透视图。多个铜股线102是中空的，以允许冷却剂传送通过多个铜股线102。因此，各个铜股线102具有内表面103和外表面105。再次参照图1，SWCS 100包括在发电机104外部的管系106，管系106使冷却剂传送通过网络，该网络包括贮存箱108、至少一个泵110、去离子床112、整流器114、至少一个热交换器116、流控制阀118、至少一个过滤器120和粗滤器122。粗滤器122可包括网格(未显示)，该网格能够捕捉冷却剂中的可沉淀溶解物和颗粒杂质。粗滤器122典型地在发电机104的管系106上游(参照冷却剂流)，以及在SWCS 100的冷的(低的)温度部分中。

冷却剂持续地循环通过SWCS 100网络。冷却剂被至少一个泵110从贮存箱108中抽出，并且流到至少一个热交换器116中，至少一个热交换器116冷却流体。来自热交换器116的经冷却流体流过至少一个过滤器120和粗滤器122，并且流到多个铜股线102中。随着冷却剂在多个铜股线102上面流动，冷却剂从定子绕组和多个铜股线102中移除热。热被冷却剂带出发电机104，进入贮存箱108。

在冷却剂循环通过整流器114时，在冷却剂流过定子中的高电荷通道时由冷却剂积聚的任何电荷被排出。冷却剂在去离子床112中被去离子，以减小冷却剂中形成金属氧化物的趋势。冷却剂的流率由流控制阀118控制。可用流量计(未显示)监测流率，该流量计对控制器(未显示)提供反馈控制，该控制器运行流控制阀118。

多个铜股线102趋向于积聚来自SWCS 100的冷却剂的铜氧化物，该铜氧化物呈氧化亚铜和二价铜氧化物的形式。氧化物在铜股线102的内表面上累积，并且减少冷却剂流。随着铜氧化物在铜股线102中的淀积增加，多个铜股线102对冷却剂流的阻力相似地增大。多个铜股线102中的积聚的铜氧化物淀积最终可阻碍冷却剂流，从而减少通过定子的冷流体的流，以及破坏对定子绕组组件的适当冷却。

在铜氧化物之中，颗粒状氧化亚铜(Cu₂O)层的形成是主要考虑。氧化亚铜是微红、松散的，在形态和化学上不稳定，并且因而消失到颗粒形式的冷却剂流中。氧化亚铜层形成于多个铜股线102的内表面103上，以及形成于粗滤器122上。由于暴露不够，或者冷却剂流中的氧含量(诸如25 ppb-250 ppb(份/十亿，按重量计))不够，故发现它们与最快的铜腐蚀速率相关联(因为其形态稳定性)，并且构成堵塞淀积中的大部分。但是，二价铜氧化物(CuO)在形态和化学上是稳定的。它们易于形成牢固层，该牢固层对冷却剂流的阻力较好，并且在多个铜股线102的内表面103上形成厚的堵塞淀积缓慢得多。当发生时，牢固的二价铜氧化物层损失到冷却剂流中形成可溶解的二价铜氧化物，而非不可溶解的颗粒，诸如氧化亚铜。这些可溶解的二价铜氧化物易于淀积在粗滤器122上，大概一年可更换粗滤器122一次，而不中断运行。