Monitoraggio e trattamento dei casi chiusi

Oct 01, 2023

In parte perché sono sistemi a circuito chiuso, può essere facile ignorare i sistemi ad acqua di raffreddamento delle centrali elettriche che supportano il funzionamento affidabile di tutto, dalle barre dello statore nel generatore ai cuscinetti critici delle pompe di alimentazione e agli scambiatori di calore sui compressori d'aria. Un monitoraggio e una manutenzione adeguati di questi sistemi idrici possono aiutare a evitare riparazioni più costose ai sistemi meccanici che raffreddano.

Nella tua centrale elettrica potrebbero essere presenti più sistemi di raffreddamento a circuito chiuso. È probabile che raffreddino o controllino la temperatura su alcuni componenti molto critici. I due che più probabilmente esistono sono il cosiddetto sistema ad acqua di raffreddamento dei cuscinetti (che non si occupa solo dei cuscinetti) e il sistema di raffreddamento dello statore, per quegli impianti che hanno uno statore raffreddato ad acqua. I sistemi di raffreddamento a circuito chiuso si trovano anche nei raffreddatori ad aria sulle prese delle turbine a combustione.

Per sua stessa natura, quando un sistema a circuito chiuso rimane chiuso e funziona correttamente per un lungo periodo di tempo, viene spesso dimenticato o almeno trascurato. Piccoli cambiamenti nella chimica o nelle portate e nelle pressioni differenziali in tutto il sistema potrebbero non essere notati. Tuttavia, una volta che i processi di corrosione prendono piede in questi sistemi, può essere molto difficile correggerli. Nel frattempo, le apparecchiature dati critiche potrebbero essere danneggiate al punto da compromettere la capacità di funzionamento dell'impianto.

Iniziamo con alcuni principi generali e pratiche per i sistemi ad acqua di raffreddamento a circuito chiuso prima di esaminare il sistema ad acqua di raffreddamento dello statore, che è un caso speciale.

La maggior parte delle centrali elettriche che utilizzano il raffreddamento ad acqua a circuito chiuso per i sistemi meccanici (piuttosto che per il ciclo del vapore) hanno diversi sottosistemi. Il sistema dell'acqua di raffreddamento dei cuscinetti generalmente fornisce il raffreddamento per cuscinetti e guarnizioni critici della pompa, refrigeratori a idrogeno per il generatore, olio lubrificante e refrigeratori per compressori d'aria. Altri sistemi di raffreddamento a circuito chiuso possono includere sistemi di acqua refrigerata per refrigeratori d'aria utilizzati all'ingresso dell'aria nelle turbine a gas in una centrale elettrica a ciclo combinato e il pannello di campionamento chimico.

Un sistema di raffreddamento a circuito chiuso può scambiare calore con il sistema principale dell'acqua di raffreddamento negli scambiatori di calore a fascio tubiero convenzionali o negli scambiatori di calore a piastre e telaio. I sistemi ad acqua refrigerata (refrigeratori d'aria) scambiano calore con il compressore, che a sua volta utilizza una torre di raffreddamento per restituire calore all'ambiente.

Generalmente, per il reintegro dell'acqua di raffreddamento a circuito chiuso viene utilizzata acqua demineralizzata, ma sono necessari trattamenti chimici per prevenire la corrosione e, in alcuni sistemi, il congelamento. Più comunemente, le tubazioni in un sistema a circuito chiuso sono in acciaio al carbonio. Le superfici di scambio termico, come i gruppi di refrigeratori d'aria, possono essere in rame o addirittura in alluminio. Gli scambiatori di calore a piastre e telaio sono spesso realizzati con piastre in acciaio inossidabile. La cura e la manutenzione di questi sistemi richiedono di prestare attenzione a tutti i metalli.

In un sistema a circuito chiuso, la vaiolatura da ossigeno è il tipo di corrosione più comune (Figura 1). I sintomi della vaiolatura da ossigeno possono essere acqua arrugginita o manutenzione periodica sui cuscinetti a causa dell'abrasione causata dai prodotti della corrosione contro le superfici di tenuta.

Affinché si verifichi la vaiolatura dell'ossigeno, deve prima esserci un deposito che ricopra una porzione della superficie metallica, creando una differenza tra il contenuto di ossigeno sotto il deposito e il contenuto di ossigeno nell'acqua sfusa. L'area carente di ossigeno sotto il deposito diventa l'anodo, e l'area intorno al deposito esposta all'acqua diventa il catodo. Questa configurazione "grande catodo, piccolo anodo" provoca vaiolature concentrate e accelerate in un'area ristretta, producendo perdite stenopeiche.

Se si permette ai batteri di propagarsi all’interno del sistema a circuito chiuso, possono creare un deposito “vivente”. I sottoprodotti della respirazione batterica sono spesso acidi e la respirazione consuma anche ossigeno, facendo sì che la base del biofilm favorisca la corrosione del metallo di base. Ciò incoraggia ulteriormente alcuni tipi di batteri, poiché utilizzano il metallo ossidato nel loro metabolismo.