发电机氢气系统介绍

1、660MW,机组发电机,氢气系统,马小军,2016,年,12,月,氢气系统、密封油系统、定冷水系统概述,氢气系统主要操作,660MW,机组氢气、密封油系统的案例分析,氢气系统的相关制度,一、氢气系统、密封油系统、定冷水系统概述,氢气系统概述,我厂汽轮发电机采用水氢氢冷却方式，定子绕组为水冷，转子,绕组为氢气内冷，铁芯为氢气外部冷却。发电机氢冷系统采用,闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的氢气冷却器由冷却水冷,却,采用氢气冷却优点,1,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,2,另外氢气的传热系数是空气的,5,倍，换热能

2、力好,3,氢气的绝缘性能好，控制技术相对较为成熟,采用氢气冷却缺点,最大的缺点是一旦于空气混合后在一定比例内,4,74,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,CO,2,作为中间介质,氢气控制系统主要技术参数,额定氢压,0.45 MPa,最大氢压,0.5 MPa,氢气温度,35,46,氢气纯度,98,氢气露点,5oC,25 oC,氢气消耗量,13,19 Nm3/d,发电机充氢容积,88 m3,供氢压力：3.2 MPa,氢气系统,简图,纯,度,分,析,仪,氢气控制,站,二氧化碳控,制站,循,环,风,机,漏,液,探,测,器,除,湿,装,置,氢,气,湿,度,仪,氢气系统主要

3、设备,氢气控制站,氢气压力控制,二氧化碳控制站,二氧化碳减压控制,氢气干燥器,氢气除湿,油水探测器,机内检漏,纯度分析仪,纯度检测,氢气湿度仪,湿度检测,漏氢检测装置,检漏氢气,氢气冷却器,冷却氢气,氢气过滤器,过滤杂质,氢气系统特点,系统采用无泄漏焊接式波纹管阀,确保系统无泄漏,系统配置氢气干燥器，保证机组湿度要求,配置氢气置换用设备和三范围纯度分析仪，气体置换操作简,单方便,配置全套用于监测氢气压力、温度、纯度、湿度仪器仪表,以上装置除设有就地显示外，还有远传,420mA,和报警信号,氢气冷却效果好，提高发电机效率,发电机壳采用防爆设计，在发电机关键地方设置有漏氢监测,点，能及时探测漏氢点

4、,密封油控制系统概述,密封油系统用于向发电机密封瓦供油,且使油压高于发电机内氢压（气压,防止发电机内氢气沿转轴与密封瓦之间,的间隙向外泄漏，同时也防止油压过高,而导致发电机内大量进油,密封油系统按结构形式分为单流环式密,封油系统、双流环式密封油系统，我厂,采用单流环式密封油系统。该系统密封,油路只有一路，分别进入汽轮机侧和励,磁机侧的密封瓦，经中间油孔沿轴向间,隙流向空气侧和氢气侧，形成了油膜起,到了密封润滑作用。然后分两路（氢侧,空气侧）回油,1,密封油系统氢侧,主油箱来油,真空密封油箱交流密封油泵 滤网 油氢,差压阀旁路密封瓦进口油管短接管 氢侧出口油管 密封油回油,扩大槽 浮子油箱空气抽

5、出槽汽机主油箱,2,密封油系统空侧,真空密封油箱交流密封油泵滤网油氢差压阀旁路密封,瓦进口油管短接管空侧出口油管 空气抽出槽汽机主油箱,3,事故密封油回路,汽机润滑油管路直流密封油泵滤网油氢差压阀旁路密,封瓦进口油管短接管空侧出口油管（氢侧出口油管 密封油回油,扩大槽 浮子油箱） 空气抽出槽汽机主油箱,4,紧急密封油回路,轴承润滑油管直接供密封瓦用油。此运行回路的作用是在主密封油,泵和直流油泵都失去作用的情况下，轴承润滑油直接作为密封油源密封,发电机内氢气。此时发电机内的氢气压力必须降到,0.05 MPa,尽快停机,密封油系统,简图,定子冷却水控制系统概述,发电机定子冷却水系统的主要作用是：向

6、发电机定子线圈不间断的,供水，使定子线圈得到冷却，使定子线圈温度保持在允许范围内,监视进出水温、水压、流量和水的导电率等参数。系统还设有,自动水温调节器，以调节定子线圈进水温度，使之保持基本稳定,另外，系统还设置了离子交换器，用以提高和保持冷却水的水,质,该冷却水系统自成为一个独立的封闭循环系统。水泵从水箱中吸水,后送入冷却器降温，然后经过过滤器除去机械杂质。经流量信号,装置后进入发电机定子线棒中的空导线和引线定子出线套管，冷,却水由励端进入，由汽端流出，出水流回至水箱中，如此循环,为了冲洗发电机内冷却管方便，系统中还设有反冲洗管逆向流回,定子冷却水系统简图,二,氢气系统主要操作,气体置换方法

7、,1,采用中间介质置换法，即利用,CO,2,置换发电机内的空气（或氢,气），然后用氢气（或空气）置换,CO,2,2,充氢时先用,CO,2,置换发电机内的空气，待机内,CO,2,含量超过,85,以后，再充入氢气置换,CO,2,最后置换到氢气状态,3,排氢时，先向发电机内引入,CO,2,用以置换机内氢气，当,CO,2,含量超过,95,以后，才可以引进压缩空气驱赶,CO,2,当,CO,2,低于,15,以,后，可以停止向发电机内送压缩空气,发电机置换的有关规定,1,整个置换过程期间不允许发电机做任何电气试验，距发电机及,排氢口,21,米范围内不准有明火作业,2,当氢气系统严密性试验不合格时，不可置换为

8、氢气运行,3,开启,CO,2,瓶门时，应缓慢进行，开启减压阀后应投入加热器运行,可用数个,CO,2,瓶同时供给。注意,CO,2,瓶表面的霜层情况，并应将,压力不足的气瓶及时调换。一旦停止充,CO,2,应立即将加热器断电,以防烧损加热器,4,气体置换过程，应在低氢压方式下，并尽可能在发电机静止时,或盘车状态）进行。整个置换过程，应严密监视发电机氢压,氢温、密封油压、油温、油流、油氢差压,气体置换注意事项,1,气体置换过程中，操作现场必须始终有人监视,2,发电机置换为合格空气后，应将所有排大气、排污门开,启，使发电机与大气连通，不能憋有死压,3,氢气干燥器及氢气循环风机必须参与置换,4,对于较大容

9、器和较长管线，排死角必须大于,5,分钟，以,保证死角排放彻底，并用便携式纯度仪测量合格,5,气体置换过程中，发电机内压力不能大幅波动，泄压时,要缓慢进行，防止发电机内进油,6,向机内充压缩空气前应检查压缩空气湿度，合格后方,可向发电机内充气,7,氢系统操作必须使用防爆工具,8,适当控制气流流动的速度，以免因气流速度太快而使管,路变径处出现高热点,9,置换过程发电机内应保持一定的压力,10,现场（特别是排气管口附近）杜绝明火,11,取样前应先将相应的排气门开启,30S,在气体流动时取,样，以保证化验的准确性。取样地点正确，气体排放管路及气,体不易流通的死角，应勤排放,12,用于置换的,CO,2,

10、气瓶，应抽样化验合格,13,置换过程中应加强监视各气体纯度,14,充,CO,2,时，应投入,CO,2,管路电加热器,15. CO,2,在发电机内停留时间不能超过,24,小时,气体置换准备和要求,1,气密性试验合格（向发电机内充入,0.45MPa,的清洁干燥空气,24,小时内气体泄漏量小于,10Nm3/d,为合格,2,发电机本体上、下部应布置供灭火用的,CO2,灭火器，在发电,机本体上、下部周围挂“氢气运行，严禁烟火”标示牌，在发电机,周围,10m,内无烟火及电焊作业,3,合格的,CO,2,瓶不少于,60,瓶，以满足气体置换使用,CO,2,含量按容,积计不低于,98,4,确认氢站来氢纯度不低于,

11、99.5,含氧量不大于,0.5,湿,度不大于,1g,m3,5,检查确定主机润滑油系统、密封油系统已投入，且运行正常,检查密封油压、油氢差压、浮子油箱油位、真空油箱油位等应正,常,所需气体种类,被置换气体种类,所需气体容积,约需时间,二氧化碳（纯度,85,空气,350m3,5,7,小时,氢气（纯度,96,二氧化碳,350m3,5,7,小时,发电机升压至,0.45MPa,375m3,1.5,2,小时,二氧化碳（纯度,96,氢气,350m3,5,7,小时,气体置换过程中所需气体容积、时间见下表,发电机充氢操作,1. CO,2,置换发电机内空气,1,全面检查发电机氢系统完好，检修工作结束，工作票终,结

12、，安全措施拆除,2,确认发电机风压试验完成并且合格,3,确认主机润滑油、密封油系统正常，油,氢差压正常,4,检查发电机检漏装置投入，现场消防设备完好,5,确认现场已准备好充足、合格的,CO,2,6,检查氢气系统及,CO,2,系统各仪表齐全、完好、投入正常,7,检查浮子油箱旁路门开启,8,检查发电机处于静止状态（盘车状态可以置换，但所需,时间及气体量较大。,9,检查确认压缩空气至发电机系统解列,10,检查确认氢气至发电机,21,手动门前系统解列,11,检查确认发电机氢气干燥器进、出口湿度仪走旁路,12,检查发电机循环风机走主路,13,检查发电机氢气干燥器投入,14,开启,CO,2,至发电机供气门

13、,22,15,开启发电机排氢手动门,120,16,关闭发电机排,CO,2,手动门,121,17,投入,CO,2,至发电机系统，及时投入,CO,2,加热装置,18,投入氢气纯度仪并排污,19,调整,CO,2,减压器一级减压阀后压力达,1.0Mpa,调整,CO,2,减压器,二级减压阀后压力达,0.2Mpa,20,调节发电机排气总门,119,维持机内气体压力在,0.03,0.04MPa,左右,21,注意离发电机,3m,处的,CO,2,进气管上不应有霜，当,CO,2,瓶口压力,下降至,0.3MPa,时应换瓶,22,置换过程中，注意维持密封油氢,油差压在,50Kpa,左右,23,监视置换过程中，定期开启

14、系统中各死角排污门排污,5,分钟,后关闭,24,发电机纯度分析仪表,CO,2,纯度达,85,联系化学取样校核,开启系统中各死角排污门排污,5,分钟后关闭,25,停用,CO,2,加热装置，关闭发电机排气总门,119,排氢手动门,120,关闭,CO,2,至发电机供气门,22,前各截门,CO,2,置换空气结束,26,记录,CO,2,使用量为：瓶,2,氢气置换发电机内,CO,2,1,检查确认汽机房内已停止一切动火工作。置换工作结束前,严禁汽机主厂房上方使用行车,2,检查发电机内,CO,2,置换压缩空气工作已结束，且其纯度已达,85,以上,3,检查确认密封油系统运行正常，油,氢差压正常,4,检查确认发电

15、机检漏装置投入，现场消防设备完好,5,检查确认氢气系统各仪表齐全、完好、投入正常,6,检查确认发电机内,CO,2,压力,0.03,0.04MPa,7,检查确认浮子油箱旁路门开启,8,检查确认发电机处于静止状态（或盘车状态,9,气体置换前应备好足够的合格氢气，供氢母管压力在,1MPa,以,上,10,检查确认,CO,2,至发电机系统已解列,11,开启,CO,2,至发电机系统截门,22,12,关闭发电机排氢手动门,120,13,开启发电机排,CO,2,手动门,121,14,检查确认氢气干燥器进、出口湿度仪走旁路,15,检查确认发电机循环风机走主路,16,检查确认发电机氢气干燥器投入,17,投入氢气至

16、发电机系统各截门,18,调整供氢一级减压阀后压力达,1.0Mpa,调整供氢二级减,压阀后压力达,0.2Mpa,19,调节发电机排气总门,119,维持机内气体压力在,0.03,0.04MPa,左右,20,置换过程中，注意维持密封油氢,油差压在,50Kpa,左右,21,置换过程中，定期开启系统中各死角排污门排污,5,分钟后,关闭,22,发电机内氢气纯度达,96,对系统各死角排污门排氢,5,分钟,后关闭,23,投入氢气纯度仪并排污,24,投入氢气湿度仪,25,关闭发电机排,CO,2,手动门,121,26,关闭发电机排气总门,119,27,缓慢调整供氢二级减压阀后压力达,0.5Mpa,升高发电机,氢压

17、,28,发电机氢压升至,0.05,0.08 Mpa,观察浮子油箱油位降,至一半后，开启浮子油箱进、出口门，关闭浮子油箱旁路门,29,发电机氢压升至,0.08,0.1 Mpa,投入密封油差压调,节阀，缓慢关闭差压调节阀旁路门，监视油氢差压在,50Kpa,左,右。（如交流密封油泵未投运，启动一台交流密封油泵，调整,泵出口压力,0.8 Mpa,30,当发电机内部氢气压力达到,0.45Mpa,充氢升压完毕,31,解列氢气至发电机系统。关闭,CO,2,至发电机系统截门,22,32,发电机内压力,MPa,发电机氢气纯度：。置换完,毕,氢气置换为压缩空气的操作,1. CO,2,置换发电机内氢气,1,检查确认

18、发电机氢气系统排氢口处无动火作业,2,检查确认已备好充足合格的,CO,2,3,检查确认转子已停转（或处于盘车状态,4,检查确认密封油系统运行正常，检查油,氢差压正常,5,检查确认发电机氢气冷却器冷却水已解列,6,检查确认发电机氢气干燥器进、出口湿仪走旁路。检,查氢气纯度仪投入正常,7,检查确认氢气系统至发电机各截门关闭,8,检查开启氢气至发电机手动门,21,CO,2,至发电机手动门,22,及,117,9,关闭发电机排,CO,2,手动门,121,开启发电机排氢手动门,120,10,调节发电机排气总门,119,进行排氢泄压，注意控制排,氢速度。逐渐将发电机内氢压降到,0.1MPa,11,将密封油差

19、压调节阀切换至旁路运行,12,发电机内氢压降到,0.08MPa,浮子油箱切至旁路运行,13,发电机内氢压降到,0.04MPa,时停止降压，调整发电机排,气总门,119,14,将,CO,2,瓶连至,CO,2,汇流排，开启气瓶出口门,15,开启,CO,2,至发电机系统各截门。投入,CO,2,加热装置，防止,CO,2,管道结霜严重,16,调整,CO,2,减压器一级减压阀后压力达,1.0Mpa,调整,CO,2,减,压器二级减压阀后压力达,0.2Mpa,17,将纯度分析仪切换为样气采集回路（开启,110,144,关闭,105,18,调节发电机排气总门,119,维持机内气体压力在,0.03,0.04MPa

20、,左右,19,注意距离发电机,3m,处的,CO,2,进气管上不应有霜，当,CO,2,瓶口压力下降至,0.3MPa,时应换瓶,20,置换过程中，注意维持密封油氢油差压在,50Kpa,左右,21,置换过程中，定期开启系统中下列各死排污门排污,5,分钟后关闭,22,监视发电机纯度分析仪表,CO,2,纯度达,95,联系化学取,样校核，开启系统中各死角排污门排污,5,分钟后关闭,23,停用,CO,2,加热装置，关闭发电机排气总门,119,发电机,排氢手动门,120,关闭,CO,2,至发电机系统各截门,2,压缩空气置换机内,CO,2,1,检查确认机组转子已停转,或处于盘车状态,2,检查确认机组密封油系统运

21、行正常，油,氢差压正常,可使用主机润滑油油源,3,检查确认发电机内已由氢气置换为,CO,2,CO,2,含量已达,95,以上,4,对压缩空气管道进行排水,5,检查确认氢气至发电机系统已解列。开启氢气至发电,机进气手动门,21,6,连接压缩空气至发电机供气软管（法兰,7,关闭发电机排氢手动门,120,8,开启发电机排,CO,2,手动门,121,9,检查确认,CO,2,至发电机进气手动门,22,前各截门处于关闭,位置,10,开启压缩空气至发电机供气一、二次门，监视压缩空气压力,正常。开启发电机排气总门,119,11,将纯度分析仪切换为样气采集回路（开启,110,144,关闭,105,12,调节压缩空

22、气至发电机供气门,116,维持机内气体压力在,0.03,0.04MPa,左右,13,置换过程中，注意维持密封油油氢差压在,50Kpa,左右,14,置换过程中，定期开启系统中各死角排污门排污,5,分钟后关,闭,15,发电机内,CO,2,纯度小于,15,对系统各死角排,CO,2,5,分钟后关闭,16,关闭发电机排气总门,119,17,关闭发电机排,CO,2,手动门,121,18,关闭压缩空气至发电机供气门,116,19,关闭压缩空气至发电机供气一、二次门,20,根据需要可停运密封油系统，空气置换,CO,2,结束,三,660MW,机组氢气、密封油系统的案例分析,xx,电厂,600MW,机组密封油系统

23、故障及对策,1,空气抽出槽安装位置不当，发电机内压力较低时造成回油扩,大槽满油,1.1,满油经过,5,机组,96,年,11,月,14,日进入投产第一次整组启动，本次启动为,168”期间第一阶段，只冲至,3000RPm,发电机不并列，故发电机,未充氢气运行，期间仅保持发电机内压缩空气压力。机组正常启动,一次冲转成功至,1500RPm,进行中速暖机，暖机,1,小时后发现,6.9m,油,水探测器有油，立即对其排放不止，分析为回油扩大槽满油，有可,能造成了发电机进油，随下令打闸停机处理,1.2,原因分析,该密封油系统为发电机氢侧回油至回油扩大槽，油中氢气在此,分离后，由,6.9,浮子油箱浮子阀控制其油

24、位再回至空气抽出槽,与空侧回油一起回至主油箱。回油扩大槽满油为发电机内压力过,低,30kPa,引起。因为发电机内压力过低，克服不了回油扩,大槽、浮子油箱、空气抽出槽三者之间的高度差，使得密封油回,油受阻，造成回油扩大槽满油，因为密封油回油扩大槽就在发电,机下部，引起发电机进油,1.3,处理方法,该发电机设置了,3,个油水探测器，一旦发现这三个油水探测器有,油，即可判断发电机内有油或回油扩大槽满油，应立即分别采取,对策处理。这为典型的密封油回油扩大槽满油，运行人员发现后,立即从油水探测器进行放油，发电机励端、汽端仅放出少量油,密封油回油扩大槽连续排放直至无油，共放大约,7,8,桶。根据本,次事故

25、经过，在暂时不能对空气抽出槽安装高度进行处理的情况,下，规定不论发电机内是何种气体，只要发电机密封油系统运行,必须保证发电机内压力,30kPa,以防密封油膨胀箱满油，经过,以后运行证实是可行的,660MW,机组在气体置换过程中一般维持发电机内压力,0.03,0.04MPa,为防止氢侧回油不畅造成回油扩大槽及浮子油箱满油,在置换过程中当发电机氢压升至,0.05,0.08 Mpa,观察浮子油箱油,位降至一半后，开启浮子油箱进、出口门，关闭浮子油箱旁路门,将浮子油箱由旁路切至主路运行,密封油浮子阀卡涩,6.9m,，造成回油扩大槽满油、主油箱油位下,降,1.1,现象经过,1,月,24,日,18:50,

26、5,机检查发现密封油浮子油箱浮子阀卡涩，联,系检修处理,1,月,25,日,22:30,浮子油箱投运，其油位维持不住，节,流浮子阀保持油位,4,月,14,日,11:25,6,机集控室“主机油箱油位高,低”报警，立即就地检查主油箱油位,105mm,关闭氢气排污阀停止,排氢，全面检查无外部漏油，油水观察窗均无油，主油箱油位降至,127mm,浮子油箱油位不正常；11:40“密封油回油扩大槽油位高,报警，开启浮子油箱旁路门后主油箱油位逐渐升至,110mm,密封,油回油扩大槽油位高”报警消失，关闭浮子油箱旁路门后报警又发,生，密封油油水探测器有油，发电机励端油水探测器有油，利用浮,子油箱旁路门调整膨胀箱油

27、位,12:00,手动振打浮子阀,14:40,关,闭浮子油箱旁路门，油位正常,1.2,原因分析,密封油浮子油箱浮子阀卡涩,5,6,机分别出现一次，具体卡,涩原因,5,机为浮子阀的密封垫损坏造成漏气所致,6,机卡涩原因,不清，但经运行人员敲打后即正常，但密封油浮子油箱平衡遭到破,坏后引起浮子油箱满油而造成回油扩大槽满油,1.3,处理方法,两次浮子阀卡涩，运行人员发现处理及时，避免了事故的进一,步扩大。特别是,5,机没有造成密封油回油扩大槽满油。运行人员,发现浮子阀卡涩后立即汇报，并采取将浮子阀前、后截门关闭，通,过旁路门调整来保持浮子阀油位中间位置，因为浮子油箱油位就是,密封回油扩大槽氢气并进行氢气进一步分离，浮子油箱油位过高说,明回油扩大槽已满油，很可能进入发电机内部；浮子油箱油位过低,说明回油扩大槽已无油，造成发电机跑氢而使氢压突降,因此要,保证浮子阀油位正常,5,机密封油浮子阀通过检修处理后，于,1,月,25,日投入正常,6,机密封油浮子阀卡涩引起的回油扩大槽满油造,成了主油箱油位下降近,70mm,十分危险。当发电机需排氢时严格,按照规程规定从紧急排放口处排氢，不准从密封回油扩大槽取样口,处排氢。再就是发现浮子油箱满油后，首先检查回油扩大槽油水探,测器是否有油，然后立即手动开启浮子油箱旁路门调整浮子油箱油,位正常，绝对禁止浮子油箱无油位运行，否则发电机氢压会急剧下,降，影响