浅谈一种水轮发电机清洗方法——干冰清洗

　　【摘　要】　本文介绍了一种新型的发电机清洗方法—干冰清洗，该方法最大的优点是环保、效率高，同时不受空间影响，非常狭小的空间都能进行清理，特别是定子线棒端部的斜边垫块缝隙、铁心通风槽缝隙、定子铁心端部狭小空间中的油污、灰尘等都能进行清理，保证各部件原有的机械性能和绝缘性能，清理干净彻底，并且没有任何后续隐患。

　　引言

　　电气设备在长期运行过程中，发电机的各部件表面会沾满油灰，油污严重会侵蚀发电机的绝缘。同时发电机定子在油污的影响下，随机组的空气流动，油污会粘附到铁心通风槽内，造成散热效果下降。因此发电机在运行一定时间后需要进行清扫，但发电机的清扫工作受空间的影响，特别是定、转子清扫工作一直以来都非常困难。因此发电机的清扫急需一种新型的清洗手段来完成，解决发电机各部件清洗难题。

　　1　 现有技术

　　传统清洗方法采用带电清洗剂人工清洗，传统清洗方法存在以下缺点：1）在清洗完成后，清洗后大量的清洗剂废液、污染的棉布等废液废料处理需要耗费大量人力物力。 2）对环境有一定的影响。 3）如果在清洗过程中不注意材料的使用和清洗时施工方法不当，往往会对机组绝缘造成进一步的伤害。 4）发电机定子绕组、定子铁心通风槽等区域空间狭小，普通的清洗手段无法达到清洗效果。

　　2　干冰清洗的技术方案及技术特征的叙述。

　　利用极低温( － 78 ℃ ) 的干冰颗粒，通过厂房低压用气作为载体和动力，干冰颗粒被加速到接近音速（273m/s）的速度撞击被清洗的表面污垢，表面污垢突然降温导致表面脆化，同时造成这些温度极低的干冰气体进入出现在裂缝的污染物内，利用高速运动的固体干冰颗粒的能量转化，使附着在定、转子铁心、端部绕组表面的污垢、油污等迅速冷冻，从而凝结、脆化、被剥离，且同时随气流清除。

　　(1)“能量转移”。干冰高速撞击到被清洗表面，撞击动能散逸，干冰粒与清洗表面发生极其快速的热转移，二氧化碳瞬间升华。

　　(2)“低温龟裂”。不同热膨胀系数的两种材料之间的温差会破坏两种材料间的结合。干冰粒冲击处理物表面，使污垢冷冻至脆化及爆裂，产生“龟裂”，影响粘附污垢的机械性能。

　　(3)“微爆炸”。干冰粒钻进污垢裂缝后，在几千分之一秒内气化，其体积瞬间膨胀600 ～ 800 倍，将污垢剥离物件表面。

　　2.1　干冰清洗做出的创新之处，并对各创新点与背景技术作对比；

　　1) 传统清洗方法，在清洗完成后，清洗后大量的清洗剂废液、污染的棉布等废液废料处理需要耗费大量人力物力。本发明最后阶段的干冰颗粒在冲击时爆炸，颗粒转化为在污染物表面下迅速膨胀的无害二氧化碳气体。 而污染物重新定位，落于地面上，对污染物进行处置即可。

　　2) 传统清洗方法使用的带点清洗剂为化学物品，对环境有一定的影响。本发明所使用的干冰为二氧化碳惰性气体，对环境无影响。

　　3) 传统清洗方法如果在清洗过程中不注意材料的使用和清洗时施工方法不当，往往会对机组造成进一步的伤害。本发明对于常规结构件的清洗，如发电机机架、盖板等采用普通干冰材料，能有效清理各个部件，达到清洗后设备如新的状态，不会造成伤害；对于有绝缘要求的结构部件，不仅能清理各个部位的油污、灰尘、杂物等，并且能在绝缘层的表面覆盖一层绝缘防护膜，避免水汽的凝结增加绝缘效果，还能对后续机组运行过程中油污、灰尘等起到一定的隔离作用。

　　4) 发电机定子绕组、定子铁心通风槽等区域空间狭小，传统的清洗手段无法达到清洗效果。本发明最大的优点是不受空间影响，非常狭小的空间都能进行清理，特别是定子线棒端部的斜边垫块缝隙、铁心通风槽缝隙、定子铁心端部狭小空间中的油污、灰尘等都能进行清理

　　2.2 干冰清洗产品构成的部件及位置、连接关系；

　　发方法相关清洗装置结构包括：低压气管、电动流量调节阀、清洗机箱体、调速电动机、旋转冰轮、干冰箱、振动电动机、连接软管、喷嘴、控制系统。

　　2.3 干冰清洗方案的安装适应性；

　　本方法使用简单，清洗装置成套供货， 对场地无特殊要求， 安装适应性强，在现场只需要有低压气源提供，适用用所有大中小型发电机清洗。

　　3　干冰清洗方案所引起效果、功能；

　　(1) 方式友好

　　发电机干冰清洗，不受空间约束，可以根据空间大小改变喷嘴大小来实现对非常狭小空间的清理。特别是定子绕组端部的斜边垫块缝隙、铁心通风槽缝隙、定子铁心端部狭小空间中的油污、灰尘等都能进行清理。

　　(2) 设备友好

　　干冰颗粒在制作过程中填加一种惰性气体，可以在绝缘层的表面覆盖一层绝缘防护膜，避免水汽的凝结，对后续机组运行过程中油污、灰尘起到一定的隔离作用，保证各部件的机械性能和绝缘性能。同时，在干冰原材料中添加绝缘材料，在干冰清洗过程中，在清理油污及油泥等异物后，绝缘表面会形成一道绝缘防护膜，增强绝缘表面绝缘性能。同时也能在后续机组运行过程中，一定程度上阻挡油污及其他异物的再次集聚。

　　(3) 环境友好

　　干冰清洗不同于其他清洗方式。它喷射到被清洗物体表面，干冰颗粒与清洗表面间迅速发生热交换，致使固体 CO2 迅速升华变为气体。干冰颗粒在千分之几秒内体积膨胀近800 倍，在冲击点造成“微型爆炸”。CO2 自然挥发，整个清洗过程没有产生任何二次废物，仅留下需要收集处理的只是清除下来的污垢。

　　(4) 效率友好

　　人工效率：少量的人工投入，专用施工设备运作，安全管理简单，施工过程容易控制。

　　环境效率：无二次污染物

　　经济效率：不需要购买大量的带电清洗剂、棉布等。

　　4　 结语

　　本文介绍了一种新的水轮发电机清洗方法—干冰清洗。本工艺借鉴国内外各种设备的清洗方式，并且通过多年的研究探索，同时在国内部分电站的充分试验，形成了一套以智能型干冰清洗设备为主，辅助其他清洗材料在设备上的清洗工作方式。解决了发电机的检修过程中各个部件清洗的难题。通过多年的施工应用，现在已经形成了可靠的清洗发电机的流程和施工方案。在国内很多电站都得到了应用。

　　参考文献：

　　[1] 佚名. 一种用干冰自动清洁切丝机的方法及装置:, CN 103817112 B[P]. 2016.

　　[2] 佚名. 激光和干冰清洗轮胎模具技术与应用[J]. 轮胎工业, 2018, 38(10):579-582.