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1、氢冷系统介绍,主要内容：1）发电机氢冷系统概述2）发电机氢冷系统设备介绍3）氢气的置换流程及注意事项4）氢气系统正常运行注意事项5）发电机充、排氢操作步骤及注意事项,发电机氢冷系统原理和作用,发电机在运行中会发生能量损耗，包括铁芯和绕组的发热、转子转动时气体和转子之间的鼓风摩擦发热，以及励磁损耗、轴承摩擦损耗等。这些损耗最终都将转化为热量，致使发电机发热，因此必须及时将这些热量排离发电机。发电机内的氢气在发电机的两端风扇的驱动下，以闭式循环方式在发电机内部作强制循环流动，使发电机的铁芯和转子绕组得到冷却。其间，氢气流经位于发电机四角处的四个氢气冷却器，经氢气冷却器冷却后的氢气又重新进入铁芯和转
2、子绕组作反复循环。氢气冷却器的冷却水来自闭式循环冷却水系统。,氢气的特性,常温下的氢气不怎么活跃，但当氢气与氧气或空气混合后，如果被点燃则会发生爆炸。后果不堪设想！因此要求发电机内的氢气纯度不低于96%，氧气含量不超过2%，而且在置换气体时，使用惰性气体进行过渡，或采用真空置换，以避免氢气和氧气直接触、混合，防止发生爆炸。,发电机氢冷系统概述,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。氢气系统主要由制氢站的高压储氢罐、备用氢瓶，置换用的二氧化碳钢瓶，氢气干燥器，氢气减压器，氢气过滤器，纯度分析器，液体探测，氢气露点仪组成，向发电机转子绕组和定子铁芯提
3、供适当压力、高纯度的冷却用氢，同时还要完成对氢气的冷却、干燥及检测。,发电机氢冷系统主要技术参数,额定氢气压力0.414 MPa(表压)氢气温度46 氢气纯度98%正常95%报警 氢气湿度(露点)-21 二氧化碳纯度95%且含氧量2%压缩空气绝对湿度15 g/m3以下,氢气系统气密性试验(1),在发电机密封油系统能正常运行、氢冷系统的设备和仪表等均能正常投运、发电机氢冷系统充入氢气之前，先用干燥压缩空气充入发电机内，并将压力升至运行工作压力。然后用洗涤液和卤素检漏的方法对系统及其设备进行仔细全面的检漏，并消除泄露。最后进行系统的气体严密性试验，直至合格。1）用洗涤液检漏向发电机内充入干燥压缩空
4、气，当压力升至0.1MP时停止充气。通过听泄漏声和用洗涤液的方法，对氢冷系统及其设备的所有法兰结合面、焊接点、隔离阀等部位进行查漏。对查得的漏点，,氢气系统气密性试验(2),在发电机气压降至大气压后进行处理。处理后重新充气至0.1MP的压力，没有发现漏点时，再充气至工作压力，再用洗涤液全面检查、处理，直至用洗涤液检查无漏点为止。2）用卤素检漏向发电机内充入氟里昂（卤素）气体，然后再充入干燥压缩空体，直至工作压力，经2小时压力无变化。3）气体严密性试验经全面检查后，向发电机内充入干燥的压缩空气，再放气，以排除系统内的卤素气体；然后再充入压缩空气，至工作压力（0.41MP），关闭阀门，经2小时压力
5、无变化，则可进行气密性试验。,发电机氢冷系统设备介绍（1）,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、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、发电机氢冷系统设备介绍（2）,3、氢气干燥器：本系统配置冷凝式氢气干燥器，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。4、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。,发电机氢冷系统设备介绍（3）,5、氢气纯度检测设备：在发
7、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。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。,发电机氢冷系统设备介绍（4）,6、氢气压力监测设备：氢气压力由变送器直接连到发电
8、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。,发电机氢冷系统设备介绍（5）,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
9、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。,氢气的置换流程（1）,1 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。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。2 气体置换应在发电机静止或盘车时进行，投入密封油系统，同时应保持轴密封瓦处的密封油压力。如出现紧急情况，可在发电机加速或减速时进行气
10、体置换，但不允许发电机充入CO2气体在额定转速下运行。我们推荐在发电机静止时置换机内气体。,氢气的置换流程（2）,3 排除发电机内的空气 在充氢前，必须用惰性气体排除空气，利用CO2罐或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。按此程序进行气体置换，发电机内将不存在爆炸性的混和气体，其前提气体是彻底混和的。因为在转子静止或盘车条件下，机内只有极少量的空气和二氧化碳混和气体。纯度风机连接管路从发电机顶部或底部汇流管对气体采样。在二氧化碳充入发电机内期间
11、，由于二氧化碳气体较重，顶部二氧化碳纯度较差，所以应从发电机顶部汇流管采样，二氧化碳纯度读数应为95%左右。在水冷定子中，应注意防止二氧化碳与水接触，因为水中溶有二氧化碳将急剧增加定子线圈冷却水的导电率。,氢气的置换流程（3）,4 发电机充氢 氢冷发电机在正常运行时，氢气纯度应在95%或以上。在发电机静止或盘车情况下，从发电机的顶部汇流管充氢，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，停止排气，并升压到工作氢压。升压速度不可太快，以免引起静电。在发电机静止或盘车时，在发电机内只有很少的氢气和二氧化碳混和
12、气体。由于氢气较轻，底部氢气纯度较差，所以氢气纯度的检测是通过将纯度风机的取样管路接通到机座的底部汇流管进行。,氢气的置换流程（4）,5 发电机运行时补氢 氢冷发电机在运行期间，密封油泵正常运行时，氢气纯度通常保持在95%或以上。通过补氢装置向发电机内补氢，以保持发电机正常的氢气压力及纯度。必须补氢的原因是：（1）氢气的泄漏。这就需要补氢以维持氢气压力。（2）空气的渗入。因此要求补氢以维持氢气纯度。通过补氢保持发电机正常的氢气压力及纯度。6 发电机排氢 发电机的排氢，通过在机座底部汇流管充入二氧化碳，使氢气从机座顶部汇流管排除出去，为了使机内混合气体中的氢气含量底于5%应充入足够的二氧化碳。排
13、氢应在发电机静止或盘车时进行，充二氧化碳时，纯度风机与发电机机座顶部汇流管接通，在充入的二氧化碳达到要求的浓度后，二氧化碳纯度读数应为95%。排氢结束。,发电机充氢时气体置换的注意事项,现场严禁吸烟及动火工作。一般只有在发电机气体置换结束后，再提高风压或泄压。排放氢气时，速度要缓慢，排污口附近严禁有明火。气体置换前，应使行车远离，严禁行车在上方来回行走。还应打开汽机房屋顶窗户。在气体置换过程中，必须用二氧化碳或氮气作为中间介质，严禁空气与氢气直接接触。开启二氧化碳瓶或氮气瓶时，要缓慢进行，瓶内压力不应全部放尽，应不低于0.5MPa。气体置换过程，应在低风压下，并尽可能在转子静止或盘车时进行。发
14、电机严密性试验不合格时，发电机严禁充氢。,氢气系统正常运行注意事项（1）,机组启动过程中，不应过早地向氢气冷却器供冷却水，应在进口温度超过40时，再投入氢气冷却器水侧。随着负荷的增加，应注意监视氢气冷却器出水温度变化情况。机组正常运行时，发电机内氢压应维持在0.414MPa，发现氢压下降时，应立即查明原因，并进行消除。机组正常运行时，发电机氢气温度维持在45以下，最低不低于18。机组停用后，随氢气温下降，及时关闭氢气冷却器进、出水门，以防发电机过冷。正常运行时，发电机内氢气纯度应在98%以上，含氧量小于1%，否则开启排污门进行排污，并同时进行补氢。如发现氢气纯度下降，应严密注意并寻找原因，纯度
15、下降至90%，检查发电机工况监视柜应发出报警信号并及时向值长汇报。,氢气系统正常运行注意事项（2）,经常检查氢气干燥装置自动干燥正常，并定期进行排污。发电机氢气系统正常运行后，若需投用自动补氢气，运行人员交接班时，应按时检查并记录自动补氢气量，判定氢泄漏情况，若24小时补氢气量大于12M3，应及时向值长汇报，发现发电机检漏装置报警，应对检漏装置进行放水操作，并查找原因及时处理并向值长汇报。发电机平台，零米密封油系统，氢气系统以及气体控制站附近5米内严禁明火。如有检修工作，需在汽机房禁区外动用明火时，应经化学化验氢气浓度不在爆炸范围内，并开动火工作票经值长批准后方可进行，同时现场应配备足够的消防
16、器材。凝汽器钛管泄漏时，必须经化学现场测定确认不存在可燃、可爆气体时，方可用蜡烛查漏。,发电机充氢操作步骤及注意事项（1）,氢气系统投入的条件 充氢前确认发电机本体检修工作全部结束，汽机房内停止一切动火工作。充氢现场必须清理干净，无易燃物件并严禁烟火,围好安全隔离带并挂上警告牌。现场消防设备足够并完好。发电机泄漏试验合格。发电机密封油系统正常运行。发电机检漏装置投入。现场、CRT有关信号显示正常，报警准确，各表计良好并投入。接到命令，发电机方可充氢。,发电机充氢操作步骤及注意事项（2）,用二氧化碳置换空气 按系统检查卡操作完毕，确认各阀门状态正确。联系化学做好分析准备。分别关闭氢气供气装置两个
17、滤网前进氢门及减压阀前进氢门。关闭气体置换装置取样门。开启气体置换装置排气一、二次门。检查确认二氧化碳纯度满足要求后，开启二氧化碳供气装置进气门及气体置换装置二氧化碳进气门，向发电机内充二氧化碳，并维持发电机内二氧化碳压力在0.020.03MPa范围。发电机内二氧化碳浓度达到90%以上时，用二氧化碳进行管道及发电机各死角排污，5分钟后关回排污门。当发电机内二氧化碳浓度达到95以上时，可停止充二氧化碳。发电机内二氧化碳停留时间最好控制在6小时左右，不应大于24小时。,发电机充氢操作步骤及注意事项（3）,用氢气置换二氧化碳 按系统检查卡操作完毕，确认各阀门状态正确。联系化学做好分析准备。关闭二氧化
18、碳供气装置进气门及气体置换装置二氧化碳进气门。关闭气体置换装置排气一次门。开启气体置换装置取样门及排气二次门。检查确认氢气纯度满足要求后，开启氢气供气装置滤网前进氢门及减压阀前进氢门，向发电机内充氢气，并控制氢气流量100m3/h，维持发电机内气体压力在0.020.035MPa范围。当发电机内氢气浓度达到90%以上时，进行发电机死角排污，5分钟后关回排污门。当发电机内氢气浓度达到96%，O2含氧量2%时，可停止充氢气。,发电机充氢操作步骤及注意事项（4）,发电机充氢时气体置换的注意事项现场严禁吸烟及动火工作。一般只有在发电机气体置换结束后，再提高风压或泄压。排放氢气时，速度要缓慢，排污口附近严
19、禁有明火。气体置换前，应使行车远离，严禁行车在上方来回行走。还应打开汽机房屋顶窗户。在气体置换过程中，必须用二氧化碳或氮气作为中间介质，严禁空气与氢气直接接触。开启二氧化碳瓶或氮气瓶时，要缓慢进行，瓶内压力不应全部放尽，应不低于0.5MPa。气体置换过程，应在低风压下，并尽可能在转子静止或盘车时进行。发电机严密性试验不合格时，发电机严禁充氢。,发电机排氢操作步骤及注意事项（1）,用二氧化碳置换氢气 接系统检查卡操作完毕，确认各阀门状态正确。将发电机氢气压力降至0.020.03MPa之间，并确认二氧化碳浓度必须符合要求。关闭氢气供气装置滤网前进氢门及减压阀前进氢门。关闭气体置换装置取样门。开启气
20、体置换装置排气一、二次门。开启二氧化碳供气装置进气门及气体置换装置二氧化碳进气门。当发电机二氧化碳浓度达到90%以上时，进行发电机死角排污。5分钟后关回排污门。当发电机内二氧化碳浓度达到95%以上时，可停止充二氧化碳。,发电机排氢操作步骤及注意事项（2）,用压缩空气置换二氧化碳 按系统检查卡操作完毕，确认各阀门状态正确。关闭氢气供气装置滤网前进氢门及减压阀前进氢门。关闭二氧化碳供气装置进气门及气体置换装置二氧化碳进气门。关闭气体置换装置取样门。开启气体置换装置排气一、二次门。开启压缩空气总门及空气置换门，开始充入压缩空气。当二氧化碳浓度5%时，置换结束，可停止充压缩空气。,发电机排氢操作步骤及注意事项（3）,发电机排氢时气体置换的注意事项 发电机停用后,必须在停机后排氢气，用二氧化碳置换氢气，然后用空气置换掉二氧化碳方可进行发电机及辅助系统的动火和维修工作。发电机停用后，如现场需要动火，应先将氢气泄放到10KPa，然后用二氧化碳置换氢气，待二氧化碳浓度达到95%以上，方可进行动火工作,注意二氧化碳在发电机内最长停留时间不能超过24小时。发电机停用后，无动火工作并且发电机及辅助系统没有任何检修工作，则发电机可不必排氢气,但要维持氢气压力及浓度应正常。只要发电机内有氢气 或有二氧化碳，则发电机密封油系统就不能停止运行。,
