发电机氢油水

1、 目 录 发电机氢冷系统的功能发电机氢冷系统的功能 发电机氢冷系统的功能是用于冷却发电机的定子铁芯和转 子，并采用二氧化碳作为置换介质。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。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5 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 （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CO2作为中间介质。 氢气系统的工作原理氢气系统的工作

2、原理 发电机内空气和氢气不允许直接置换，以免形成具有爆炸浓度的 混合气体。通常应采用CO2气体作为中间介质实现机内空气和氢 气的置换。本氢气控制系统设置专用管路、CO2控制排、置换控 制阀和气体置换盘用以实现机内气体间接置换。发电机内氢气不 可避免地会混合在密封油中，并随着密封油回油被带出发电机， 有时还可能出现其它泄漏点。因此机内氢压总是呈下降趋势，氢 压下降可能引起机内温度上升，故机内氢压必须保持在规定范围 之内，本控制系统在氢气的控制排中设置有两套氢气减压器。 氢气中的含水量过高对发电机将造成多方面的影响，通常均在机 外设置专用的氢气干燥器，它的进氢管路接至转子风扇的高压侧， 它的回氢管

3、路接至风扇的低压侧，从而使机内部分氢气不断的流 进干燥器得到干燥。 调试运行过程中对氢气的要求调试运行过程中对氢气的要求 发电机内氢气纯度必须维持在98左 右，氢气纯度低，一是影响冷却效果， 二是增加通风损耗。 发电机内氢气纯度、压力、温度、湿 度是必须进行经常性监视的运行参数， 机内是否出现油水也是应当定期监视 的。 调试运行中氢气系统的控制调试运行中氢气系统的控制 机组在调试及正常运行中，发电机机内氢气一般会通 过密封油系统及其它不严密部分泄漏，机内氢压会降 低，为维持气体压力在规定值，就要经常向机内进行 进行充氢补充，氢气补充来自储氢站 。机组补氢一般 为手动操作，由汽机零米处的双回路系

4、统进行补充， 设计最大泄漏量为10m3/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 零米设由就地氢气控制盘，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，压力达到设备厂家要求的规定值。 调试运行过程中氢气温度的控制调试运行过程中氢气温度的控制 调试运行过程中氢气的温度一般是通过调整安装在发电机 内氢气冷却器回水母管调门来控制，冷却介质为闭式或开 式冷却水，运行中通过水量的调节可控制合适的冷氢气温 度在4046。发电机一般设四组氢气冷却器，采用绕片 式结构，两侧氢气冷却

5、器冷却水流量分别由两个阀门分路 控制，氢气冷却器进出水管路应对称布置。一般停运一组 冷却器，机组最高可带80%额定负荷。 氢压氢压 表表 氢纯度分析器氢纯度分析器 油水泄漏开关油水泄漏开关 气体置换装置气体置换装置 置换用空气置换用空气 氢气干燥装置氢气干燥装置 供二氧化碳供二氧化碳 气体置换检测装置气体置换检测装置 供氢供氢 氢气系统参数表 调试运行中气体需要量及置换时间估计调试运行中气体需要量及置换时间估计 1. 对供给发电机的氢气要求 a.一般压力不高于3.2MPa, b.一般纯度不低于99.5%, c.露点温度-21， 氢气与空气的混合物当氢气含量在4-74.2%范围内，均为可爆性气体

6、。与氧接 触时，极易形成具有爆炸浓度的氢、氧混合气体。因此,在向发电机内充入氢气时， 应避免氢气与空气接触。为此，必须经过中间介质进行置换。中间介质一般为惰 性气体CO2。 机组启动前，先向机内充入20-30kPa的压缩空气，并投入密封油系统。然后利 用 CO2瓶提供的高压气体，从发电机机壳下部引入，驱赶发电机内的空气，当从 机壳顶部原供氢管和气体不易流动的死区取样检验CO2的含量超过85（均指容 积比）后，停止充CO2。期间保持气体压力不变。开始充氢，氢气经供氢装置进 入机壳内顶部的汇流管向下驱赶CO2。当从底部原CO2母管和气体不易流动的死 区取样检验，氢气纯度高于96，氧含量低于时，停止

7、排气，并升压到工作 氢压。升压速度不可太快，以免引起静电。 机组排氢时，降低气体压力至20-30KPa，降压速度不可太快，以免引起静电。 然后向机内引入CO2用以驱赶机内氢气。当CO2含显超过95时，方可引入压缩 空气驱赶CO2，当气体混合物中空气含量达到95%,才可终止向发电机内输送压缩 空气。 氢气置换的注意事项 1.1.密封油系统必须保证供油的可靠性，且油密封油系统必须保证供油的可靠性，且油氢压差维持在氢压差维持在0.056MPa0.056MPa左右，发电机左右，发电机 转子处于静止状态。转子处于静止状态。( (盘车状态也可进行气体置换，但耗气量将大幅增加盘车状态也可进行气体置换，但耗气

8、量将大幅增加) )。 2.2.密封油系统中的扩大槽在气体置换过程中应定时手动排气。每次连续密封油系统中的扩大槽在气体置换过程中应定时手动排气。每次连续5min(5min(分钟分钟) ) 左右。操作人员在排气完毕后，应确认排气阀门已关严之后才能离开。左右。操作人员在排气完毕后，应确认排气阀门已关严之后才能离开。 3.3.氢气去湿装置排空管路上的阀门、氢气系统中的有关阀门应定时手动操作排污，氢气去湿装置排空管路上的阀门、氢气系统中的有关阀门应定时手动操作排污， 排污完毕应关严这些阀门之后操作人员才能离开。排污完毕应关严这些阀门之后操作人员才能离开。 4.4.气体置换之前，应对气体置换盘中的分析仪表

9、进行校验，仪表指示的气体置换之前，应对气体置换盘中的分析仪表进行校验，仪表指示的CO2CO2和和H2H2纯纯 度值应与化验结果相对照，误差不超过度值应与化验结果相对照，误差不超过1 1。 5.5.气体置换期间，系统装设的氢气湿度仪必须切除。因为该仪器的传感器不能接触气体置换期间，系统装设的氢气湿度仪必须切除。因为该仪器的传感器不能接触 CO2CO2气体，否则传感器将气体，否则传感器将“中毒中毒”，导致不能正常工作，导致不能正常工作 6.6.开关阀门应使用铜制工具，如无铜制工具时，应在使用的工具上涂黄甘油，防止开关阀门应使用铜制工具，如无铜制工具时，应在使用的工具上涂黄甘油，防止 碰撞时产生火花

10、。碰撞时产生火花。 7.7.开关阀门一定要缓慢进行，特别是补氢、充氢、排氢时，更要严加注意，防止氢开关阀门一定要缓慢进行，特别是补氢、充氢、排氢时，更要严加注意，防止氢 气与阀门、管道剧烈摩擦而产生火花。气与阀门、管道剧烈摩擦而产生火花。 8.8.在对外排氢时，一定要首先检查氢气排出地点在对外排氢时，一定要首先检查氢气排出地点2020米以内有无明火和可燃物，严禁米以内有无明火和可燃物，严禁 向室内排氢。向室内排氢。 9.9.气体置换期间，机组上空吊车应停止运行，并严禁在附近进行测绝缘等电气操作气体置换期间，机组上空吊车应停止运行，并严禁在附近进行测绝缘等电气操作 系统运行调整系统运行调整 1

11、1、发电机正常运行时机内氢压应保持在、发电机正常运行时机内氢压应保持在380380414kPa414kPa（就地控制（就地控制 盘指示）之间，高于盘指示）之间，高于435kPa 435kPa 或低于或低于375kPa375kPa，将发出报警。氢压，将发出报警。氢压 过高时可开启排气阀来排去部分过高时可开启排气阀来排去部分H2H2，降压到正常值。氢压低于，降压到正常值。氢压低于 380kPa380kPa，应向发电机内补氢，最大补氢率，应向发电机内补氢，最大补氢率10m3/10m3/天，超过此限值，天，超过此限值， 应进行检漏。应进行检漏。 2 2、发电机运行中、发电机运行中H2H2纯度最低限值纯

12、度最低限值9090，纯度、湿度不合格时应进，纯度、湿度不合格时应进 行排污，并向机内补充行排污，并向机内补充H2H2，来提高纯度，减小湿度。发电机正，来提高纯度，减小湿度。发电机正 常运行中应氢气干燥器投运。常运行中应氢气干燥器投运。 3 3、发电机正常运行时，要使氢冷系统良好运行，必须保持密封油、发电机正常运行时，要使氢冷系统良好运行，必须保持密封油 系统正常运行，应特别注意密封油压恒定地大于机内系统正常运行，应特别注意密封油压恒定地大于机内H2H2压力压力 353555kPa55kPa。发电机正常运行，四台氢冷却器投入运行。氢冷器发电机正常运行，四台氢冷却器投入运行。氢冷器 退出运行，发电

13、机负荷限制为退出运行，发电机负荷限制为8080额定负荷额定负荷 氢气系统调试、运行的注意事项氢气系统调试、运行的注意事项 氢气纯度检测装置的进、出口管路上安装的两只排污阀，调试投 入运行初期至少排放34次，检查是否有水和油污，如果没有水 或者油排出，则以后可以每周排放一次。因为如果有油污将会造 成氢气纯度探测装置分析能力下降。被油水污染的氢气纯度探测 装置应及时退出运行，并使用四氯化碳去除油水污垢。 每天均应检查监视项目： 监视油水探测报警器内是否有油水，如发现则应及时排放； 氢气干燥装置是否正常运行； 氢气纯度、压力、温度指示是否正常 。 氢气系统冷却器 发电机氢冷系统的冷却发电机氢冷系统的

14、冷却 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的 氢气冷却器由冷却水冷却。 发电机氢气冷却器采用绕片式结构 。冷却 器按单边承受0.8MPa压力设计。 氢冷却器冷却水直接冷却的冷氢温度一般 不超过46。氢冷却器冷却水进水设计温 度38。 氢气去湿装置主要包 括制冷系统、氢气去 湿系统、电气控制系 统三大部分。制冷系 统由制冷压缩机组、 热力膨胀阀、蒸发器 等组成；氢气去湿系 统由回热器、冷却器、 贮水箱等组成；电气 控制系统由电气控制 箱、化霜电磁阀、温 度仪、水位控制器等 组成。 氢气系统干燥器 发电机氢冷系统的干燥发电机氢冷系统的干燥 发电机采用冷凝式氢气干燥器，设有氢气湿度在线检测仪。 干燥装

15、置保证在额定氢压下机内氢气露点不大于-5同时 又不低于-25，发电机充、补氢气的露点21。 干燥器氢气处理量不小于100Nm3/h，发电机设液位检测报 警装置。 系统专用循环风机 循环风机主要用于氢冷发电机冷凝 式氢气去湿装置的除湿系统中，在 发电机停机或盘车状态下，开启循 环风机，使氢气去湿装置能正常工 作。 氢纯度检测装置 氢纯度检测装置是用以测量机内氢 气纯度的分析器（量程80100 氢气），使用前还须进行2h（小时） 通电预热，其反馈的数据和信号才 准确。该检测装置出厂时，下限报 警点已设置在92，下下限报警点 设置在90。 油水探测报警器 如果发电机内部漏进油或水，油水将流入报警器

16、内。报警器内设置有一只浮子，浮子上端有永久 磁钢，报警器上部设有磁性开关。当报警器内油 水积聚液位上升时，浮子随之上升，永久磁钢随 之吸合，磁性开关接通报警装置，运行人员接到 报警信号后，即可手动操作报警器底部的排污阀 进行排污。 相同的油水探测报警器氢气系统中设置有两件。 另外在密封油系统中设置一件，用于探测密封油 扩大槽的油位是否超限。 系统异常及事故处理 1）纯度仪故障时，通知检修并联系化学每4个小时取样。 2）当氢系统爆炸或冒烟着火无法扑灭时，应紧急停机并排氢， 操作如下： （1）全关补氢一次、二次阀。 （2）全开排氢一次、二次阀，二氧化碳置换排放阀，气体置换 排放总阀。 （3）当机内

17、氢气压力降到0.02MPa时，打开充CO2一、二次阀， 然后升高压力到0.1-0.2MPa，在尽可能短时间内注入CO2。 （4）排氢过程中，停止氢冷却器运行。 氢压降低氢压降低 现象 1)氢压指示下降或报警。 2)补氢量增加。 3)发电机风扇差压降低。 4)氢、水差压降低。 原因 1)补氢调节阀失灵或供氢系统压力下降。 2)密封油压力降低。 3)氢冷器出口氢气温度突降。 4)氢系统泄漏或误操作。 5)表计失灵。 氢压降低处理 如密封油中断，应紧急停机并排氢。 发现氢压降低，应核对就地表计，确认氢压下降，必须立即查明原因予以处理， 并增加补氢量以维持发电机内额定氢压，同时加强对氢气纯度及发电机铁

18、芯、线 圈温度的监视。 检查氢温自动调节是否正常，如失灵应切至手动调节。 若氢冷系统泄漏，应查出泄漏点。同时做好防火防爆的安全措施，查漏时，应用 检漏计或肥皂水。 管子破裂、阀门法兰、发电机各测量引线处泄漏等引起漏氢。在不影响机组正常 运行的前提下设法处理，不能处理时停机处理。 发电机密封瓦或出线套管损坏， 停机处理。 误操作或排氢阀未关严，立即纠正误操作，关严排氢阀，同时补氢至正常氢压。 怀疑发电机定子线圈或氢冷器泄漏时， 必要时停机处理。 氢气泄漏到厂房内，应立即开启有关区域门窗，启动屋顶风机，加强通风换气， 禁止一切动火工作。 若氢压下降无法维持额定值，应根据定子铁芯温度情况， 相应降低

19、机组负荷直至 停机。 密封油压低，无法维持正常油氢差压。将其调整至正常或增开备用泵，若密封油 压无法提高，则降低氢压运行。氢压下降时按氢压与负荷对应曲线控制负荷。 发电机采用氢气冷却，为防止运行 中氢气沿转子轴向外漏，引起火灾 或爆炸，机组配置了密封油系统， 向转轴与端盖交接处的密封瓦循环 供应高于氢压的密封油。本机组的 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。 发电机密封油系统发电机密封油系统 密封油系统的装置为集装式，方便检修 。 密封瓦结构一般为单流环或双流环式。

20、 单流环密封油系统 主油源来自汽机轴承润滑油，润滑油回油管上装设视 流窗，以便观察回油 。 油氢差压由差压调节阀自动控制，并提供差压和压力 报警信号接点。 油温在汽机润滑油系统得到调节。 2台100%容量的交流密封油泵和1台100%容量的直流密 封备用油泵 , 1台100%容量的再循环油泵 。 发电机密封油系统发电机密封油系统 双流环密封油系统 主油源来自汽机轴承润滑油，润滑油回油管上装设视 流窗，以便观察回油 。 油氢差压由差压调节阀自动控制，并提供差压和压力 报警信号接点。 2台100%容量的空侧交流密封油泵和1台100%容量的空 侧直流密封备用油泵，空侧油温在汽机润滑油系统得 到调节。

21、2台100%容量的空氢侧交流密封油泵氢侧密封油温通过 氢侧密封油冷却器调节。 空、氢侧密封油差压由平衡调节阀自动控制，并提供 差压和压力报警信号接点。 型式单流环式 密封油量 240 l/min 交流泵电动机22kW 流量15m3/h 出口压力0.7MPa 直流泵电动机15kW 流量15m3/h 出口压力0.7MPa 再循环泵电动机4kW 流量12m3/h 32号透平油 密封瓦进油温度：2550 密封瓦出油温度：70 密封油压大于机内氢压：0.0560.02MPa 真空油箱 正常工作 情况下，轴承润滑油不断地补充到真空油中，润 滑油中含有的空气和水分在真空油箱中被分离出来，通过 真空泵和真空管

22、路被排至厂房外，从而使进入密封瓦的油 得以净化，防止空气和水分对发电机内的氢气造成污染。 真空油箱的油位由箱内装配的浮球阀进行自动控制，浮球 阀的浮球随油位高低而升降，从而调节浮球阀的开度，这 样使补油速度得到控制，真空油箱中的油位也随之受到控 制。真空油箱的主要附件还有液位信号器，当油位高或低 时，液位信号器将发出报警信号。 真空泵不间断地工作，保持真空油箱中的真空度。同时， 将空气和水分 抽出并排放掉。为了加速空气和水分从油真 空油箱内部设置有多个喷头，补充油进入真空油箱通过补 油管端的喷头，再循环油通过再循环管端的喷头而被扩散， 加速气、水从油中分离。再循环泵工作，通过管路使真空 油箱中

23、的油形成一个局部循环回路，从而使油得到更好的 净化。 - 浮子油箱 氢侧回油经扩大槽后进入浮子油箱，该油箱的作 用是使油中的氢气进一步分离。浮子油箱内部装 有自动控制油位的浮球阀，以保证该油箱中的油 位保持在一定的范围之内。浮子油箱外部装有手 动旁路阀和液位视察窗，以使必要时人工操作控 制油位。氢气经分离又回到扩大槽，油流入空气 析出箱。由于浮子的控制作用，油箱内始终维持 一定的油位，从而避免氢气进入空气析出箱。 氢侧回油扩大槽 密封油扩大槽布置在发电机底部稍下，主要用来储 存氢气侧回油。发电机氢气侧（以密封瓦为界）汽 端、励端各有一根排油管与扩大槽相连，来自密封 环的排油在此槽内扩容，以使含

24、有氢气的回油能将 氢气分离出来。扩大槽里面有一个横向隔板，把油 槽分成两个隔间，目的是防止因发电机两端之间的 风机压差而导致气体在密封油排泄管中进行循环。 扩大槽两间隔之间可通过外侧的U形管连接，回油 向下进入浮子油箱，箱体上部各设一根排气管，用 以排掉低纯度的氢气。扩大槽内部有一管路和油水 探测报警器相连接，当扩大槽内油位升高超过预定 值时发出报警信号。 空气析出箱 发电机空侧密封油和两端盖轴承润滑油混 合后排至空气析出箱内，油中气体在此分 离后经过管路排往厂外大气，润滑油经过 汽轮机轴承回油套装母管流回汽机主油箱。 空气析出箱安装位置低于氢侧回油扩大槽 以确保回油通畅。 密封油系统运行方式

25、密封油系统运行方式 氢侧回油经扩大槽后进入浮子油箱，该油箱的作 用是使油中的氢气进一步分离。浮子油箱内部装 有自动控制油位的浮球阀，以保证该油箱中的油 位保持在一定的范围之内。浮子油箱外部装有手 动旁路阀和液位视察窗，以使必要时人工操作控 制油位。氢气经分离又回到扩大槽，油流入空气 析出箱。由于浮子的控制作用，油箱内始终维持 一定的油位，从而避免氢气进入空气析出箱。 密封油系统运行方式 密封油系统具有四种运行方式，能保证各种工况下对 机内氢气的密封。 1）正常运行时，一台主密封油泵运行，油源来自主机 润滑油。循环方式如下： 2）当两台主密封油泵均故障或交流电源失去时， 运行方式如下： 3）当交

26、直流密封油泵均故障时，应紧急停机并排 氢到0.020.05MPa，直至主机润滑油压能够对 氢气进行密封。循环方式如下： 4)当主机润滑油系统停运时， 密封油系统可独立 循环运行。此时应注意保持密封油真空箱高真 空，以利于充分回油。循环方式如下： 真空油箱故障 及其处理 真空油箱真空低 引起原因：一是管路和阀门密封不严； 二是真空泵抽气能力下降。 前者需找出漏点，然后消除；后者则 需按真空泵使用说明书找原因，并且 消除缺陷 真空油箱油位高 引起原因主要是真空油箱中的浮球阀 动作失灵所致，说明浮球阀需要检修， 假使一时不能将真空油箱退出运行， 则作为应急处理办法，可以将浮球阀 进油管路的阀门开度关

27、小，人为控制 补油速度。 真空油箱油位低 引起原因一是浮球阀动作失灵；二是浮球 阀出口端（真空油箱体内）的喷嘴被脏物 堵住。这两种情况必须将真空油箱退出运 行，停运真空泵、再循环泵、主密封油泵 （改用事故密封油泵供油）破坏真空后， 排掉积油然后打开真空油箱的人孔盖进行 检修。 油氢压差低及其处理办法 差压调节阀跟踪性能不好，可能引 起油氢差压低，此时重新调试差 压调节阀。 油过滤器堵塞也可能引起油氢压 差低，此时应对油过滤器进行清理， 并重新校验差压表计。 发电机的定子绕组采用水内冷方式，水冷的效果 是氢冷的50倍。水内冷绕组的导体既是导电回路又 是通水回路，每个线棒分成若干组，每组内含有一

28、根空心铜管和数根实心铜线，空心铜管内通过冷却 水带走线棒产生的热量。到线棒出槽以后的末端， 空心铜管与实心铜线分开，空心铜管与其它空心铜 管汇集成型后与专用水接头焊好由一根较粗的空心 铜管与绝缘引水管连接到总的进（或出）汇流管。 冷却水由一端进入线棒，冷却后由另一端流出，循 环工作不断地带走定子线棒产生的热量。 发电机定子冷却水的作用发电机定子冷却水的作用 对发电机定子冷却水水质的特殊要求 冷却水应当透明、纯洁、无机械杂质和颗粒；冷却 水的导电度正常运行中应当小于0.5us/cm。过大的导电度 会引起较大的泄漏电流，从而使绝缘引水管老化，还会 使定子相间发生闪络；为防止热状态下造成冷却管内 壁

29、结垢，降低冷却效果，甚至堵塞。应当控制水中的硬 度，不大于10ug/L；NH3浓度越低越好，以防腐蚀铜管； PH值要求为中性规定在78之间；为防止发电机内 部结露，对应于氢气进口温度，定子水温也应当大于一 定值。一般规定在4046。 定冷水系统设备、仪表 定子水系统中水泵、冷水器、滤水器各设2台，互为备用。冷却器为 板式。 发电机内冷却水进水管装有压力表、压力开关和流量表及流量测量装 置，为了确保断水保护动作信号的可靠性，设置3只水流量极低开关。 定子线圈内冷却水允许断水时间在带满负荷运行的情况下不少于30秒。 发电机内设有漏水、漏油监测装置。 定子水系统配有10%容量的离子交换器及其流量计、

30、电导仪、压力表及温度 计，以提高水质。定子水箱按压力容器设计、制造，且采用氮气加压。水箱 排空管上装有气敏元件、测氢浓度报警。 水系统设电加热装置。 发电机管道设计考虑定子线圈反冲洗和排水管及阀门，能方便地对定子进 行反冲洗，反冲洗管道上加装激光打孔过滤器。 本装置包括水箱、两台水泵、两台冷却 器、气动温度、压力调节装置 、 主过滤 器、补水过滤器及其之间的相互连接管 路、阀门及其部分就地压力表、测温元 件。装置上还设置有仪表箱，装有电导 率发送器和与内外电气接口相连的端子。 离子交换器 离子交换器由不锈钢制成，树脂装填 容积0.36m3。该离子交换器为混合床 式，即采用强碱性阴树脂和强酸性阳 树脂且按2：1的比例混合填装。离子 交换器的