发电机氢气系统

第十二章发电机氢气系统第一节氢气控制系统一、作用用以置换发电机内气体，有控制地向发电机内输送氢气，保持机内氢气压力稳定，监视机内有关氢压、温度及纯度以及液体的泄漏干燥机内氢气。二、主要技术参数1、发电机内：额定氢压：0.414Mpa允许最大氢压：0.42Mpa氢气纯度：＞96%氢气湿度：＜1g/m³（标准大气压下）2、发电机及氢气管路系统（不包括制氢站储氢设备及氢母管）漏气量＜19m³/24h。三、系统设备介绍1、供气装置（气体控制站）：氢气供气装置提供必须的阀门，压力表，调节器和其它设备将氢气送进发电机，它还提供用以自动调节机内氢气压力或手动调节的阀门，或者是借助于压力调节器手动调节机内所需氢气压力值。二氧化碳供气装置在气体置换期间将二氧化碳充入发电机。氢气是通过设置在发电机内顶部汇流管道进入发电机内，并均匀地分布到各地方；二氧化碳是通过发电机底部管道进入发电机并均匀分布到各地方。2、氢气干燥器：本系统配置冷凝式氢气干燥器，正常时，一台运行，一台备用，用以干燥发电机内氢气。干燥器内氢气流动是靠发电机转子上的风扇前后压力进行的。3、液体检漏器（液位信号器）：液体检漏器是指装在发电机壳和主出线盒下面的浮子控制开关，它可指示出发电机内可能存在的冷却器泄漏或冷凝成的液体以及由于调整不当而进入机内的密封油，在机壳的底部，每端机壳端环上设有开口，将收集起的液体排到液体检漏器。每个检漏器装有一根回气管通到机壳，使得来自发电机机壳的排水管不能通大气；回气管和水管都装有截止阀，另外，为了能排除积聚的液体，检漏器底部还装有排放阀。4、氢气纯度检测设备：在发电机里，氢气纯度由纯度差压变送器，氢气压力变送器等氢气测量组件测定。用一负荷非常小，以至运转速度几乎不变的感应马达，驱动纯度风机使从发电机内抽出的气体循环流动，因此，纯度风机产生的压力直接反映出取样气体的密度。氢气纯度差压变送器测出纯度风机产生的压力。纯度指示器刻度分为三段，刻度中心附近一点标着“100%空气”这一点用来校准没有从发电机排出气体时的指示器的指示，刻度盘的远端范围内的刻度显示出二氧化碳和其它气体的混合气体中二氧化碳所占的百分比。在二氧化碳充入发电机置换气体期间看这部分刻度，刻度盘近端范围内的刻度指示出氢气和其它混合气体所占百分比，正常运行中判断发电机内氢气纯度看这部分的刻度。氢气监测系统有二个组件开关，当纯度下降或超过规定的极限时，开关动作发出“氢气纯度低或高”的报警信号。5、发电机风扇差压监视设备：差压变送器直接连到发电机机壳，并通过安装在发电机转子上的风扇变送出变化压力。氢气监测系统输出发电机风扇差压信号到氢控柜里的指示器。6、氢气压力监测设备：氢气压力由变送器直接连到发电机机壳，并变送出发电机里的压力。氢气监测系统不仅把经变送器的压力信号用作纯度监测中的密度补偿，而且为下面设备提供电气信号：1）发电机氢控柜内氢气压力指示器；2）和氢控柜内氢气压力指示器具有类似表盘的远程指示器；3）在发电机氢控柜里，氢气压力高和压力低的报警开关，当机内氢气压力超过或下降到规定的极限时，高或低压力报警开关给出显示。7、氢气温度报警（冷氢温度）：发电机里设有氢气温度开关，用以使发电机内冷氢温度变得过高时能有一个报警源。8、供氢压力开关所用的表计：发电机装有由一个压力开关，氢气调节器和二个压力表组成的氢压控制装置。该装置的顶部表计指示机内氢气压力和调氢压力控制装置中的调节器的整定点。底部表计指示来自供氢系统的有效压力。氢气压力监控总管供氢侧装有一个压力开关，当供氢压力低时发出报警。在这点上压力下降可能意味着供氢有效压力低或者供氢系统里调节器压力调得太低。第二节氢气的置换一、气体置换的总则1、当发电机用空气冷却或中间介质气体运行时，不得带负荷。2、氢气是相当活泼的气体，如遇下列情况之一，会发生爆炸或者有着火危险。⑴在发电机壳内，当氢气纯度降至5%~76%时。⑵在发电机壳内，当含氧量超过2%时。⑶轴承回油管或在油箱中油的含氧量超过5%时。⑷在距离漏氢地点5米以内遇有火源或电火花时。3、在置换气体过程中，发电机必须用二氧化碳作为中间介质，严禁空气与氢气直接接触置换。4、开启二氧化碳瓶门时，应缓慢进行，如发生冻结闭塞现象，可用热水烘暖。为缩短气体置换时间，必要时可用数个二氧化碳瓶同时供给。注意二氧化碳瓶表面的结霜情况，一般升到离瓶底0.5米以上时，应及时调换新瓶，瓶内压力不应全部放尽。5、气体置换过程应在低风压运行方式下，并尽可能在发电机静止或盘车时进行，若为条件所迫，亦可在发电机转速＜100r/mm时进行，整个置换过程，应严密监视发电机风压、风温、密封油压、油温、油流。6、当氢气系统严密性不佳时，不可置换至氢气运行，严禁拆除密封瓦进行。二、氢气的置换：1、中间介质置换法：即利用二氧化碳驱赶发电机内空气（或氢气），然后又利用氢气（或空气）驱赶发电机内的二氧化碳，但发电机内在气体置换过程中空、氢不直接接触，因而不会形成具有爆炸浓度的空气、氢气混合物，这种方法是传统的置换方法。充氢时，先利用二氧化碳驱赶发电机内的空气，待机内二氧化碳含量超过85%以后，再充入氢气驱赶二氧化碳，最后置换到氢气状态。排氢时，先向发电机内引入二氧化碳，用以驱赶机内的氢气，当二氧化碳含量超过95%以后，才可以引进压缩空气驱赶二氧化碳，当二氧化碳含量低于15%以后，可以终止向发电机内送入压缩空气。2、采用中间介质置换法应注意的事项：⑴氢气、压缩空气、中间气体均需从气体控制站上专设的入口引入，不允许弄错。⑵适当控制气体的流动速度，以免因气流速度太快而使管路变径处出现高热点。⑶整个置换过程中发电机内保持一定的压力（0.02~0.03Mpa之间）。⑷现场，特别是排空管口附近杜绝明火。⑸取样地点正确。全面置换过程中气体排出管路及气体不易流通的死区，特别是氢气干燥器，密封油箱和发电机下液体检漏器等处，应勤排放，最后均应取样化验，各处都要符合要求。三、氢气系统的运行和维护及注意事项：1、发电机运行时补氢：发电机运行时补氢的原因一是氢气泄漏，这就需要补氢以维持氢气压力；二是空气（或其它气体）的渗入，因此要求补氢以维持氢气的纯度。对于双流环密封瓦密封系统，氢侧密封油和空侧密封油之间不能互换，但是，由于两个油源之间压力上的微小变化，将在一般较长的时间间隙内在双流密封瓦处发生一些油量交换；进入空气侧油系统中的氢气由排烟风机排除，进入氢侧油箱内的空气，通过过量的补氢来补偿。另外由于氢侧油泵的故障停用时，空侧密封油中的空气也会渗入机内，影响机内氢气的纯度，所以，也应通过过量的补氢来补偿，以保持发电机内氢气的压力及纯度。2、当发电机内充满氢气时，必须有油密封，油压应保持大于氢压0.084Mpa。3、向发电机氢气冷却器开始通冷却水时，发电机进风温度必须大于30℃，还应注意防止氢压突然发生过大变化。当机组甩负荷后，必须关小氢气冷却器调整门，必要时全部关闭，以防氢温、氢压急剧下降。4、汽轮发电机润滑油系统及发电机密封油系统的排烟机，在发电机内有氢气时，应保持投入运行，禁止停用。如必须进行短时间停用，应将油箱顶部盖板气孔打开，（同时就采取防止杂物落入油箱内的措施）。5、禁止在运行现场（安全距离范围内）吸烟，必须进行焊接工作时，应严格按“消防规程”有关规定执行。6、在运行中，当浮子式检漏计报警并放油时，应注意调整发电机运行方式和密封油压；如果浮子式检漏计报警并放水时，应适当提高风温、风压，并检查氢气干燥器的运行以及氢气冷却器或定子冷却水系统是否有泄漏，如有泄漏，应通知检修人员处理。四、氢气系统信号的运行：发电机在正常运行时，一旦位于氢、油、水系统监视装置（俗称氢控柜）顶部的报警器发出报警，运行人员应立即到氢控柜前，通过柜上的光字牌确定哪部分发生故障，以便及时解决。1、氢气纯度高或低：氢气纯度低报警信号由氢气纯度监视装置发出，该信号表明发电机内的氢气纯度低于设定的极限。引起氢气纯度低报警的原因通常是密封油平衡阀调节不当或氢侧油路故障，氢气纯度高报警信号也由氢纯度监测装置发出，该信号表明纯度计的指针已达到100%或以上，这种情况表明检测回路故障，或者是纯度风机停了。2、氢气压力高或低：当发电机内氢压比额定氢压高出0.035Mpa时，位于氢控柜内的压力报警组件将发出氢气压力高报警信号，一旦信号发出，应彻底检查供氢系统。当发电机内的氢压比额定氢压低0.007Mpa时位于氢控柜人的同一压力报警组件将发了氢气压力低报警信号。引起氢压低的原因之一是氢气发生泄漏；另外，若发电机负荷突然大幅度降低，通往氢冷却器的冷却水而未减少，致使机内氢温迅速下降，也将导致机内氢压下降。一旦发生氢压低报警信号，也应彻底检查氢气系统。3、供氢压力低：该信号由装在氢压控制装置上的压力开关发出，当该点的氢压下降到仅比机内额定氢压高0.1Mpa时，压力开关动作。该报警信号发出以后，应立即检查供气装置。4、液体检漏器液位高：液体检漏器液位高报警信号表示发电机底部的一系列液体检漏器中至少有一只已经进水或进油，该信号上装在液体检漏器上的浮子开关发出。本氢冷系统共装有四只液体检漏器。这些液体检漏器的开关为并联布线，共用一只报警器，故只要一只检漏器进油或进水，报警器就会发出报警。一旦报警发出，就应检查所有的液体检漏器。通过打开检漏器底部的排主阀确定哪只检漏器积液，其到底是水还是油，这样就可以大致确定发电机内部的故障。通常漏油来自密封瓦，而水来自氢冷却器或定子绕组。5、氢气温度高：氢气温度高报警信号表明发电机内氢气温度过高。该信号由温度开关发出，开关触点应整定在比氢气的最高运行温度略高几度的位置上。最高运行温度是指发电机满负荷而冷却水又处最高设计温度时的氢气温度（指冷氢）。氢气温度高通常是由于发电机过负荷，氢气纯度低或冷却器进水温度高等原因造成的。第十五节发电机氢气冷却系统1．发电机氢气系统的概述：发电机的转子、定子铁芯均为氢气冷却。运行经验表明，发电机通风损耗的大小取决于冷却介质的质量，质量越轻，损耗越小，氢气在气体中密度最小，有利于降低损耗；另外氢气的传热系数是空气的1.51倍，换热能力好；氢气的绝缘性能好，控制技术相对较为成熟。但是最大的缺点是一旦于空气混合后在一定比例内具有强烈的爆炸特性，所以发电机外壳都设计成防爆型，气体置换采用CO2。2.转子与铁芯的氢气冷却流程：转子的冷却采用气隙取气斜流式通风结构。在转子表面槽楔上开有进气口和排气口，转子绕组上也开有通风孔，组装固化后组成斜流式通风路径。气体沿转子表面通过一组斜槽吸入斜流失通道进入槽底，在槽底径向转弯，然后通过另一组斜流失通道返回气隙。详见右图和下图。它是利用布置在两端的两个风扇使氢气获取压力，随转子转动而进出冷却通道。转子与铁芯的冷却通道为多进多出结构，采用径向和轴向气隙隔板，从而使气体分为不同的冷热区域，可以有效的遏止冷热风的混合，沿转子轴向温度分布比较均匀。整体上冷却区域可分为四块。如下图所示：如上图所示：氢气经风扇升压后进入转子与铁芯的冷却通道，换热后进入氢气冷却器进行降温，再进入风扇，开始下一循环。3.氢气系统的运行控制：设计机内压力为414kPa，一般控制在380--400kPa之间。机组在正常运行中，氢气会通过密封油系统及其它不严密部分泄漏出去，为维持气体压力在规定值，就要不断的进行补充操作。补充氢气来自制氢站。本机组补氢为手动操作，由汽机零米处的双回路系统进行补充。本机组设计最大泄漏量为19m3/天。当发现补氢量异常增大时，应当对系统进行检漏。在正常运行中，也应当利用氢气检漏仪在发电机氢气等有关区域进行检漏。在汽机设就地氢气控制盘，可以实时监视氢气压力、温度、纯度。当纯度低于95%时要进行排氢再补充操作，直至纯度合格。4.氢气系统的设备：4.1氢气冷却器本系统在发电机的四角上布置了四组冷却器，停运一组冷却器，机组最高可带80%额定负荷。冷却介质为氢冷升压泵供水，回水母管上设一调门，通过水量的调节可控制合适的冷氢气温度在40-46℃。4.2供气装置氢气供气装置提供必需的阀门、压力表、调节器和其它设备将氢气送进发电机。它还提供用以调