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1、发电机氢气系统及定冷水系统培训 完整资料氢系统设计要求1、发电机氢冷系统（含置换介质系统）及氢气压力自动控制装置应能满足发电机充氢、自动补氢、排氢及中间气体介质置换工作的要求，应 能自动监测和保持氢气的额定压力、规定纯度及冷氢温度等。2、发电机氢冷系统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。发电机氢气冷却器宜采用多片套管式结构，发电机氢 气冷却器由卖方提供，材质采用BFe30白铜管。3、发电机应设置氢气干燥器（吸附式），设有氢气湿度在线检测仪（进口）,其入口应设树脂型除油器，干燥装置应保证在额定氢压下机内氢 气露点不大于-5工同时又不低于-25。&发电机充、补氢气的露点4
2、 - 50o干燥器氢气处理量应不小于100Nm3/ho发电机设液位检测报 警装置。4、为了测量氢气冷却器的冷氢和热氢，共埋置4个双支热电阻（PtlOO 三线制）。5、两侧氢气冷却器冷却水流量分别由两个阀门站分路控制，氢气冷却器进出水管路应对称布置。正确的判断取决于漏液检测器的进液速度。如果液体需要积聚好几天才 能发出报警信号，则可判断其泄漏或溢出的量很小。不需要采取紧急措 施。反之，就可能有必要紧急停机以查明故障原因。机座内被油淹，或 者是某只氢冷器的泄漏已达到可观的程度，发电机就不应该再运行。5）氢气温度占TaJ氢温高报警表明发电机中的氢气温度过高。该信号是由发电机冷氢温度 开关触点发出。触
3、点应整定在比最高温度略高几度的位置上，最高温度 是指发电机满载和冷却水处在最高设想温度时发电机到达的温度（冷 氢）。发出此信号可能是由于过负荷、氢气纯度低、氢冷却器水温高或 别的原因所引起的。第二节发电机定子冷却水系统一、系统概述 我公司的汽轮发电机是由上海汽轮发电机厂制造，采用水氢氢冷却系统, 即发电机的定子绕组及出线为水内冷，发电机的转子绕组为氢内冷，转 子本体及定子铁芯为氢外冷。发电机定子冷却水系统用于冷却发电机定子绕组及出线侧的高压套管。该系统为闭式循环系统。工质为来自化学补给水系统的除盐水。它通过定子线圈的空心导线带走线圈热量。在进入发电机闭式循环水系统之前，冷却水先经过去离子交换，
4、然后储存在定子冷却水箱，在由定子冷却水泵打入定子绕组。通常定子冷却水进水的温度在3 5 46。（：范围内。发电机定子冷却水系统主要包括一只定子水箱、两台100%容量的定子 冷却水泵、两台100%同量的定子水冷却器（水-水冷却器）、一台离 子交换器、压力调节阀、温度调节阀、滤网等设备和部件，以及连接各 设备、部件的管道及阀门。两台定子冷却水泵一台运行、一台备用，冷却水给水管路上设有过滤器, 用于除去冷却水中的固体杂质。从定子冷却水泵出来的冷却水有一小部 分（约10% ）送往离子交换器，以保证进入发电机的定子冷却水电导 率 0.5|jQ/cm。定子冷却水箱设有充氮保护，系统运行时，水箱上部充以氮气
5、，使空气 和定子冷却水隔离，以防止空气进入冷却水，从而保证水质。当水箱没 有水时，氮气将充满整个水箱,这样可以保护水箱的金属表面不受腐蚀。为了保证定子冷却水的水质，系统的管道采用不锈钢材料。二、主要设备1、水泵，为两台不锈钢交流电动离心水泵，一台运行、一台备用，在 每台泵的进出口管路上装有差压开关，当工作泵故障时，备用泵自动投 入。离心泵采用机械密封。2、水箱：为不锈钢制造，容积为2.7m3 ,补充水源为除盐水,通过电兹阀自动补水或手动补水。水箱内充有氮气，是通过氮气减压器自动补 入水箱，水箱内的充氮压力为0.014MPa。水箱上设有安全阀，氮气压力达到0.035Mpa时启动开启 防止水箱超压
6、。当氮压升至0.042MPa ,水箱上的压力开关闭合，发出水箱压力高”报警。水箱上装有水位信 号器，当水位过低或过高时发出报警信号，并控制补水电磁阀启闭以保 证水箱水位。水箱底部装有排污阀，上部装有排气阀。水箱内装设有蒸 汽加热装置，加热汽源采用辅助蒸汽系统供0.8lMPa蒸汽(2m3/h ), 当定子水温低于氢温时投入，保证定子水温高于氢温2-3度。3、定子水冷却器为不锈钢管式换热器，一台工作，一台备用。4、过滤器，一台工作、一台备用。当过滤器出入口压差超过正常值21KPa , 差压开关发出过滤器压差大报警，此时应投入备用过滤器运行，切 除运行过滤器进行清洗,洗净后投入备用。5、离子交换器为
7、混床式，采用阴阳树脂，树脂失效后，切除离子交换 器，更换树脂。三、运行要求 定子水箱使用氮气给水箱增压，氮气压力自动调节，维持氮压在 0.014MPa ,水箱上设有安全阀,氮气压力达到0.035Mpa时,自动开 启，防止水箱超压。充氮可以防止常压下大气中的氧气进入水箱导致腐 蚀活动加快。另外，二氧化碳进入系统后，它与水接触后将使定子水的 导电率急剧增加。定子水系统投入之前，发电机内氢气必须进行加压。定子冷却水压力应保持低于氢压35KPa以上，以防止定子水渗漏到定 子绝缘间隙的现象发生。发电机带有负载或定子线圈通电时应投入定子水系统运行。离子交换器工作水温应小于50o以免树脂失效。当定子线圈断水
8、时，允许满载100%额定电流运行5秒，此时备用泵应 立即投入。如果备用泵在5秒内不能投入运行，发电机必须跳闸或定子 电流自动下降到额定定子电流的15% ,在2分钟内以每分钟额定电流 50%的速率下降。发电机可带15%负荷运行1小时，运行时电导率应 低于1.5ps/cm ,否则负荷必须降到零，断水30S后发电机跳闸,励磁 断开。四、系统准备及启动1、系统准备1）确认整个系统已冲洗干净。2 ）系统阀门按系统操作标准准备完毕。3 ）各监测仪表投入运行。4 ）各电磁阀、差压计送电。2、系统补水1）打开补水总门和水箱安全门旁路，调整减压阀后压力为0.53MPao 当补水量达15L/MIN时，流量开关发出
9、备用水流量信号。2）打开定子水冷却器、滤网上的放空门，有连续水流流出后关闭。3 ）当水箱水位达550mm时，通过液位开关作用，补水电磁阀将断电， 打开补水电磁阀旁路门继续补水，直至水箱安全门后放水门有水流出。4 ）起动一台水冷泵，打循环排汽。5）当水箱安全门后放水门处不再有空气排出，停水冷泵。3、系统起动1）检查水冷泵再循环门已开。2 ）检查水箱水位在高位。3）起动一台水冷泵，检查泵出入口压差正常。4 ）检查回水管放空气门已开。5 )慢慢打开发电机进水门，保持水压比氢压低0.0350.05MPa ,用 出口门调整水冷流量为t/ho6 )调整水箱水位正常。4、有关试验1 )试验泵差压计(1 )慢
10、慢关闭高压侧取样门，打开差压计放水门，当泵出入口差压降 至0.14MPa时，备用泵自起，同时停运行泵。(2 )用同样方法实验另一差压计。2)试验滤网差压计慢慢关闭低压侧取样门，打开差压计放水门，当滤网出入口差压降至 21KPa时，发报警信号。3)实验流量报警差压计Q)慢慢关闭定子水出口侧取样门，打开差压计放水门，当出口压力表指 示为14KPa时，发定子水差压高信号。(2)关闭差压计放水门，慢慢打开定子水出口侧取样门。(3)慢慢关闭定子水入口侧取样门，打开差压计放水门，当出入口差压降 到比正常差压低56KPa时,发定子水流量低”信号。（4）继续开差压计放水门，当出入口差压降到比正常差压低84KP
11、a时, 发“定子水流量低低”信号。（5）当氢压与发电机进水压力差低于35KPa时，差压计动作，报警。5、定子水冷却器的运行1由T开定子水冷却器的放空气门，确信定子水冷却器已充满水后关闭。2）根据需要停一台定子水冷却器备用，关闭要备用定子水冷却器的出 水门。3）打开定子水冷却器冷却水侧放空气门，缓慢开冷却水进水门，水侧 放空气门有水流出后关闭。4）缓慢开冷却水出水门，投入水温调节器，保持定子水冷却器出水温 度在4905）备用定子水冷却器的冷却水进水门关闭，出水门打开。6）如果只有一台定子水冷却器运行，则定子水冷却器出水温度不应超 过60。聂否则降负荷。7）定子水冷却器的投停切换必须在监护下进行。
12、6、离子交换器的运行1）水系统管路调整完后，应将离子交换器投入运行，发电机运行时应 将电导率仪投入运行。2 ）用流量表入口门调整通过离子交换器的水量为2540L/min，离子 交换器出口的电导率将不超过1.5微欧/厘米，当离子交换器出口的电 导率超过1.5微欧/厘米时，报警。3 ）通过离子交换器的水温应50（,以免树脂失效。4法离子交换器出口的电导率超过1.5微欧/厘米时应及时更换树脂。7、水箱充氢1）正常运转中，定子水箱中应充氢。2）关闭水箱安全门旁路，打开充氢总门，减压阀将自动维持水箱中压 力 14KPa。3 ）当水箱中压力高于35KPa时，水箱安全门动作。4 ）当水箱中压力高于42KPa
13、时，应打开安全门旁路手动排氢,并查找 原因。8、滤网的运行1）正常运转时，滤网一台运行一台备用。2 ）当滤网差压比正常高21KPa时，报警。此时应切换滤网。3 ）切换滤网必须在机组长的监护下进行。10、水冷系统的冲洗系统在安装、大小修后要进行冲洗。断续正冲洗：发电机入水门开，出水门关，出水门前放水门开。断续反冲洗：发电机入水门关，出水门关，出水门前放水门关，入水门 前放水门开，反冲洗入口门开。连续反冲洗：发电机入水门关，出水门关，出水门前放水门关，入水门 前放水门关，反冲洗入口门开，反冲洗出口门开。6、对氢冷发电机氢系统的要求。1）氢冷却器冷却水直接冷却的冷氢温度一般不超过46。U氢冷却器冷
14、却水进水设计温度38O2 ）氢气纯度不低于95%时，应能在额定条件下发出额定功率。但计算 和测定效率时的基准氢气的纯度应为98%O3 ）机壳和端盖，应能承受压力为l.OMPa历时15分钟的水压试验, 以保证运行时内部氢爆不危及人身安全。4 ）氢气冷却器工作水压为O.35MPa以上时，试验水压不低于工作水压 的2倍。5 ）冷却器应按单边承受0.8MPa压力设计。6）发电机在旋转中在额定氢压下，漏氢量小于l_Nm3/24h。三、氢气系统的主要特征大容量水氢氢冷汽轮发电机，为冷却定子铁芯和转子绕组，要求建立一 套专门的供气系统。这种系统应能保证给发电机补氢和补漏气，自动地 监视和保持电机内的额定压力
15、、规定的纯度以及冷却器端的氢温。各种 不同型号的汽轮发电机，供气系统基本上相同，其主要特征如下：1、氢气由中央制氢站或储氢罐提供。2、输氢管道上设置有自动氢压调节阀保持机内为额定氢压。当机内氢气溶于密封油被带走而使氢压下降或机内氢气纯度下降需要进行排污 换气时，可通过调节阀自动补氢。3、设置2台冷凝式氢气干燥器，以除去机内氢气的水分，保持机内氢气干燥和纯度。4、设置一套气体纯度分析仪及气体纯度计，以监视氢气的纯度。专门用于监视换气的完成情况。5、在发电机充氢或置换氢气的过程中，采用二氧化碳（或氮气）作为中间介质，用间接方法完成，以防止机内形成空气与氢气混合的易爆炸气体。本汽轮发电机是采用水氢氢
16、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。发电机内的气体转换，自动维持氢压稳 定，维持氢气纯度均由外部气体控制系统保证。氢气系统的运行1、发电机气体置换气体置换应在发电机静止或盘车时进行,同时密封油系统应投入运行。如出现紧急情况，可在发电机减速时进行气体置换，但不允许发电机在 充入二氧化碳气体下高速运行。发电机气体置换采用中间介质置换法, 充氢前先用中间介质(二氧化碳或氮气)排除发电机及系统管路内的空气, 当中间气体的含量超过95%(C02) , 95%(N2),(容积比,下同)后，才 可充入氢气，排除中间气体，最后置换到氢气状态。这一过程所需的中 间气体为发电机和管
17、道容积的2 2.5倍，所需氢气约为23倍，发电 机由充氢状态置换到空气状态时，其过程与上述类似，先向发电机引入 中间气体排除氢气，使中间气体含量超过95%(C02) , 97%(N2)后，方 可引进空气，排除中间气体。当中间气体含量低于15%以后，可停止 排气。此过程所的需气体为发电机和管道容积的1.5 2倍。2、发电机正常运行的补氢排氢正常运行时，由于下述原因发电机需补充氢气：1)由于存在氢气泄漏，故必需补充氢气以保持压力；2)由于密封油中溶解有空气，至使机内氢气污染纯度下降：需排污补氢， 以保证氢气纯度。正常运行时氢气减压器整定值为0.5MPa ;3、氢气纯度要求氢气是易燃易爆性气体。在密
18、闭容器中，当氢气与空气混合，氢的含量 为4%75% ,即形成易爆炸的混合气体。我国发电机运行规程规定：一般要求发电机内氢气纯度保持在96%以上。低于此值时，应进行 排污。国外大容量氢冷(包括水氢氢冷)发电机，如660MW水氢氢冷 汽轮发电机要求机内的氢气纯度不低于97%或98%。大容量氢冷发电机内要求保持高纯度的氧气，其主要目的是提高发电的 效率，从经济方面考虑。因为氢气混入空气或纯度下降时，混合气体的 密度随氢气纯度的下降而增大，使发电机的通风摩擦损耗也随着氢气纯 度的下降而上升。一台运行氢压为0.5MPa、容量为907MW的氢冷发 电机，其氢气纯度从98%降到95%时，摩擦相和通风损耗大约
19、增加 32% ,即相当于损失685kW。一般情况下,当机壳内的氢气压力不变 时，氢气纯度每降低1% ,其通风摩擦损耗约增加H%o我国发电机运 行规程又规定：当氢气纯度降低到92%或者气体系统中的氧气超过2% 时,必须立即进行排污，这说明运行的氧气纯度在92% 95%之间 时，除对效率有所影响外，并无严重危害。当然，长期运行在这个氢气 纯度范围是不经济的。所以又规定了一个必须立即排污的下限。发电机运行中的纯度下降的主要原因，是密封瓦的氢侧回油带入溶解于 油的空气，或密封油箱的油位过低时从主油箱的补充油中混入空气。氢 气纯度低，其中的有害杂质主要是水分和空气的氧。在干燥的氢气中， 含氧量的多少也可
20、反映氢气的纯度。故有的发电机氢气系统中，通过对 含氧量的监视来监视氢气的纯度，一般要求氢气中的含氧量低于2%0 对于大容量发电机，由于氢气纯度要求更高，故要求其氢气中的含氧量 更低，小于l%o4、氢气的湿度要求 1）湿度的表示方法 湿度是表示气体中水蒸气含量的一个物理量。氢气湿度的表示方法主要 有以下三种。(1)绝对湿度。是指单位体积气体中所含水蒸气的质量，单位为g/m3。(2)相对湿度。是指在某一温度下，每立方米气体所含水蒸气的质量 与同温度下每立方气体所能含有的最大水蒸气质量(即饱和水蒸气的质 量)之比。相对湿度常用表示。(3)露点。是指气体在水蒸气含量和气压不变条件下，冷却到水汽饱 和(
21、出现结露)时的温度。气体中的水蒸气含量愈少，使其饱和而结露所 要求的温度越低。反之，水蒸气含量愈多，降温不多就可出现结露。因 此，露点的高低是衡量气体中水蒸气含量的一个尺度。2)对机内氢气湿度的要求氢冷发电机不仅对机内氢气的纯度有规定要求，而且对机内氢气的湿度 也有规定要求。湿度过高，不仅影响绕组绝缘的电气强度，而且还会加速转子护环的应 力腐蚀，以致出现裂纹，并很快的扩展。我国早期颁发的发电机运行 规程规定，发电机运行时必须监视湿度，而其相对湿度不得超过85%。最近,在GB/T70641996基础上，又颁发了适用于国产200MW及 以上氢冷发电机的我国电力行业标准DL/T6511998氢冷发电
22、机氢 气湿度的技术要求，规定机内氢气湿度和供发电机充氢、补氢用的新 鲜氢气湿度均以露点温度表示。氢气湿度的标准如下：（1）发电机在运行氢压下的氢气允许湿度高限：发电机内最低温度为 5T及N1（TC时 发电机在运行氢压下的氢气允许湿度高限（露点温度ro） 为-5。（：及0 ,允许湿度的低限为露点温度=-25。&发电机内最低温度：稳定运行中的发电机，以冷氢温度和内冷水入口水 温中的较低值，作为发电机内的最低温度值。停运和开、停机过程中的 发电机：以冷氢温度、内冷水入口水温、定子线棒温度和定子铁芯温度 中的最低值，作为发电机内的最低温度值。（2 ）供发电机充氢、补氢用的新鲜氢气正常压下的允许湿度：对
23、新建、 扩建电厂（站），露点温度，4-50（:对己建电厂（站），露点温度4-25。 对进口的发电机，应按制造厂规定的氢气湿度标准掌握：如制造厂无明 确规定时，应按本标准执行。对200MW以下氢冷发电机的氢气湿度允 许值，可参照此标准确定。在新的湿度标准中，不但规定了机内允许湿 度的高限，而且规定了机内允许湿度的低限。规定低限，主要是怕气体 太干燥引起绝缘材料收缩，造成固定结构松弛，甚至会使绝缘垫块产上 裂纹。（3）氢气湿度过高的影响。机内氢气湿度过高时，一方面会降低氢气 纯度，使通风摩擦损耗增大。效率降低：另一方面，不仅会降低绕组绝 缘的电气强度（特别是达到结露时），而且还会加速转子护环的应力
24、腐蚀。特别是在较高的工作温度下，湿度又很大时，应力腐蚀会使转子护环出 现裂纹，而且会很快地发展。机内氢气湿度过高的主要原因有以下几种：可能是制氢站出口的氢气湿 度过高；可能是氢气冷却器漏水；对于水氢氢冷却方式或水水氢冷却方 式的发电机，还有可能是定、转子绕组的直接冷却系统漏水。密封油的 含水量过大或氢侧回油量过大。如果轴封系统中氢侧回油量大，再加上 油中含水量大（要求含水量控制在500ppm以下），从密封瓦的氢侧回油 中出来的水蒸气就会严重影响机壳内氢气的湿度。5、氢气系统信号 1）氢气纯度一低氢气纯度低报警是指气体纯度监测装置中的纯度仪低报警触点发出，该 信号表明发电机内的氢气纯度低于设定的
25、极限。设定氢气纯度低至90% 时报警。发出这一信号表明可能是由于密封油系统中的平衡阀或者是氢侧回油 控制箱运行不当造成氢气纯度低。2 ）氢气压力一高或低氢气压力高报警是由气体纯度监测装置中的气体压力变送器压力高报 警触点发出，该信号表明发电机内的氢气压力高出所设定的压力。高报警触点应整定在高于额定压力35kPa的位置上，如果发出高报警信号， 则应检查供氢系统。氢气压力低报警是由气体纯度监测装置中的气体压力变送器压力低报 警触点发出，该信号表明发电机内的氢压低。低报警触点应按比发电机 额定压力低7kPa的值来整定。引起氢压低可能是因为氢气有泄漏，也 可能是由负载突然大幅度降低而冷却器的冷却水没有
26、减少所引起的，其 结果是氢气温度急剧下降，引起氢气收缩，使机内压力减少。如果发生 氢气压力低报警，应检查供氢系统。3）供氢压力一低供氢压力低报警表明供应的氢气压力偏低，该信号由装在氢气压力控制 装置上的压力开关发出。当供氢处的压力下降到约比最大运行压力高O.IMPa时，发出这一报警信号。如果发出这一报警信号，检查供氢装置并把供氢压力低的原因纠正过来。4 ）漏液检测器一高漏液检测器高报警表明发电机下部所装的五套漏液检测器中的任一个 已经进水或进油了。信号由装在漏液检测器上的浮子开关发出。漏液检测器为并联连接，发出漏液检测器高报警信号，应立刻检查所有 漏液检测器，打开底部阀门，可看到各个漏液检测器内到底是什么液体, 是水、是油、还是它们的混合物。