氢冷机组氢气系统
发电机氢气系统(水氢氢)
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除湿装置
氢气去湿装置采用冷凝式，基本工作原理是 使进入去湿装置内的氢气冷却至－10℃以下，氢 气中的部分水蒸汽将在干燥器内凝结成霜，然后 定时自动（停用）化霜，霜溶化成的水流进集水 箱（筒）中，达到一定量之后发出信号，由人工 手动排水。使发电机内氢气含水分逐渐减少。冷 凝式氢气去湿装置的制冷原元件是压缩机。经过 冷却脱水的氢气回送至发电机之前重新加温至 18℃左右，加温设备也设置在去湿装置内。氢气 的循环仍然依靠发电机内风扇两端的压差，去湿 装置本身的气阻力约1k1P2 a（100mm水柱），故完整氢编辑ppt
缺点：
1、需要一套复杂的气体置换系统 2、氢气的渗透力强，对密封要求高 3、氢气与空气（氧气）混合到一定比例（4~74%）时，遇火将发生爆 炸，威胁发电机的安全运行
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露点
露点温度是指空气在水汽含量和气压都
不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。
形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠
时候的温度叫露点温度。露点温度本是个
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纯度分析仪
气体纯度分析仪是用以测量机内氢气 和二氧化碳纯度的分析器，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。
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氢气湿度仪
在发电机氢气干燥装置的入口和出口 各装有一台氢气温湿度仪，以便在线监测 发电机内氢气的湿度状况。
7、气体置换期间，干燥装置进出口管路上的 氢气湿度仪必须切除。
8、置换期间，应检查发电机密封油系统运行 正常，油气压差维持在0.056MPa左右。
9、气体置换期间，现场严禁吸烟或者动火工 作，排氢气时，速度2应3 缓慢，排污口附近完整编辑ppt
氢气系统简介
北京京能电力股份有限公司石景山热电厂
氢冷系统的基本性能要求
① 氢冷却器冷却水直接冷却的冷氢温度一般 不超过46 ℃ 。氢冷却器冷却水进水设计温度 38℃ ；② 氢气纯度不低于96 ％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 % ；③ 机壳和端盖， 应能承受压力为0.8MPa 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0.35MPa 以上，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 发电机氢冷系 统及氢气控制装置的所有管道、阀门、有关的 设备装置及其正反法兰附件材质均为 0Crl8Ni9Ti ，氢系统密封阀均为无填料密封阀。
氢冷的特点
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 ％一74 % ）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。
m3 m3/day
7
72 ≤5
北京京能电力股份有限公司石景山热电厂
漏氢
发电机气体置换数据
名称 置 换 运 行 需要气体容积(m3) 估计需要时间(h)
二氧化碳
用二氧化碳（纯度为95%）
驱除空气
V=180
5～6
氢
电厂发电机氢气冷却系统
冷却水温度与流量
控制冷却水的温度和流量，确 保能够有效地将氢气中的热量
带走。
密封技术
采用高性能的密封技术，防止 氢气泄漏，保证系统的安全性
和稳定性。
PART 04
氢气冷却系统的性能与特 点
REPORTING
WENKU DESIGN
冷却效果
高效冷却
氢气具有极高的热传导性，能够 快速将发电机产生的热量带走， 确保发电机在适宜的工作温度下 运行。
THANKS
感谢观看
REPORTING
https://
其他附件
根据实际使用情况和厂家建议进行定 期检查和更换。
PART 07
总结与展望
REPORTING
WENKU DESIGN
氢气冷却系统的优势与不足
高效冷却
氢气具有高热传导性和低热容量，能 够快速将发电机产生的热量带走，提 高冷却效率。
减少维护
氢气冷却系统结构相对简单，维护工 作量较小，且氢气纯净度高，不易对 发电机产生腐蚀。
探索比氢气更安全、更高效的新型冷却介质。
复合冷却技术研究
将氢气冷却与其他冷却方式相结合，形成复合冷却技术，提高冷却 效率。
智能化运维技术研究
应用大数据、人工智能等技术，实现氢气冷却系统的智能化运维和 管理。
对未来电厂发电机冷却技术的思考
安全性是首要考虑因素
在追求高效冷却的同时，必须确保系统的安全性，防止发生安全事故。
环保要求不断提高
随着环保意识的增强，未来电厂发电机冷却技术需要更加注重环保性 能，减少对环境的污染。
智能化和自动化是发展趋势
随着科技的进步，未来电厂发电机冷却技术将向智能化和自动化方向 发展，提高运维效率和降低人力成本。
氢冷发电机组及氢系统的防火防爆措施
氢冷发电机组及氢系统的防火防爆措施
氢冷发电机组是一种新型的高效环保型发电机组，其主要原理
是利用氢气的燃烧产生的热能来驱动发电机发电。
因此，在使用氢
冷发电机组时，必须加强防火防爆措施来保障设备及人员的安全。
一、氢气系统的防爆措施
1.使用高质量的氢气，避免使用劣质的氢气或氢气杂质含量过
高的氢气。
2.安装防爆装置，如压力释放阀、液体氢阀门等，以防止氢气
压力过高或阀门失效引起爆炸。
3.加强氢气管道和储氢罐的维护和保养，定期进行检查和维修，避免管道、储氢罐漏氢引起爆炸。
4.避免氢气与空气混合，在氢气周围设立警示标识，以提示人
员注意氢气的存在。
5.对氢气输送管道进行漏检、防护，放置在良好通风的区域内，加强安全管理，防止爆炸事故的发生。
二、氢气系统的防火措施
1.对氢气管道和储氢罐进行定期检查和维护，及时发现问题并
进行修复，减少漏氢的可能性。
2.使用防火材料覆盖管道和储氢罐，降低漏氢引发火灾的风险。
3.加强防火宣传和安全培训，提高员工的安全意识和应急处置
能力。
4.安装自动火灾报警装置，确保在氢气发生泄漏或火灾时，能
及时报警并采取紧急措施，避免火灾蔓延。
5.在氢气储存区域内，禁止吸烟、明火等火源，加强巡视和管理，保证安全生产。
生产使用氢冷发电机组需要加强防火防爆措施，确保生产安全，避免因操作不当或设备故障造成的损失及伤害。
同时，也需要加强
科学管理，完善应急预案，提高员工的安全意识，共同保障生产安全。
电厂发电机氢气冷却系统
进入容器的底部;加热过程在那里又重新开始
2 3 漏液检测仪
•
装在发电机机壳和出
线盒下面;有浮子控制开关;
指示出发电机里可能存在的
液体漏出液体 在机壳的底部
最可能积液的地方设有开口;
将积聚的液体排到漏液检测
仪 每一个探测器装有一根回
气管通到机壳;使得来自发电
机机壳的排液管能够气流畅
通 回气管和液管都装有截止
1 氢气系统的特点及功能
•
汽轮发电机是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;铁心为氢气外部冷却;发电机转子采
用气隙取气冷却方式
•
发电机内的气体容量约为110m3 我厂发电机氢
气系统充气体积 68 8m3 当发电机在额定氢压0 5MPa下运
行;保证漏氢量每天不大于11立方米常压下的体积 我厂
运行中;其部件绝缘有局部过热时;过热的 绝缘材料热分解后;产生冷凝核;
冷凝核随气流进入装置 内 由于冷凝核远比气体介质分子的体积大而重;
负离子附 着在冷凝核上;负离子运行速受阻;从而使电离电流大幅 度 下 降
电离电流下降率与发电机绝缘过热程度有关 经试验确 定;当电流下降到
某一整定值时;代表着绝缘早期故障隐 患的发生和存在;装置及时发出报警
声较小;绝缘材料不易受氧化和电晕的损坏
•
缺点：1氢气的渗透性很强;容易扩散泄露 因此
氢冷发电机组及氢系统的防火防爆措施
氢冷发电机组及氢气系统防火防爆措施氢冷发电机级及氢气系统防火防爆措施，应采取以下防爆措施：(1)提高设计、制造水平，严格检修工艺和质量标准，尽力降低发电机本体(包括冷却器密封垫、冷却器铜管、发电机端盖、出线套管、热工引出线及相连的氢管道)、密封油系统、密封瓦、氢气系统管道和阀门的泄漏程度，并用测氢仪和肥皂水检测，应没有指示，从根本上杜绝氢爆炸的可能。
(2)更换氢冷发电机冷却介质时，应严格按照规程进行操作，在置换过程中必须及时、准确化验。
冷却介质置换避免与起动升电压、并列、电气试验等项目工作同时进行。
(3)当发电机为氢气冷却运行时，应将补空气管路隔断，并加严密的堵板；当发电机为空气冷却运行时，应将补充氢气管路隔断并加装严密的堵板。
这可以防止阀门泄漏氢气或空气并引起爆炸。
(4)严格监视密封油系统的正常运行，密封油压应高于氢压0.03～0.05MPa，严防氢气留入主油箱系统，引起爆炸着火。
主油箱上的排烟风机应保持正常运行，如排烟机故障时，应采取措施佼油箱内人积存氢气。
氢气设备、管道必须保持正压，否则，空气容易进入并形成爆炸性气体混合物。
(5)认真检查和监视油封箱、浮筒的工作情况，应正常并起油封作用。
一旦浮筒泄漏或浮筒阀在打开位置出现故障，氢气将大量窜入主油箱，可能引起爆炸，甚至起火，酿成重大火灾事故。
(6)改变发电机氢气压力，或者改变密封油系统运行方式，应严格按照规程操作，严格防止氢气进入主油箱或氢气压力升至系泊压力以上后大量部分氢气。
操作时应有操作票、安全措施和监护人员。
(7)排污和氢气置换时，开门应缓慢，速度一般应控制在1m／s左右，最大不超过3m／s，防止排氢速度过高，磨擦产生静电，引起着火或爆炸。
排氢管应引至室外，室外排氢口应设置固定遮栏，防止周围明火作业引起爆燃事故。
(8)密封油系统应保证绝对可靠，备用交直流密封油泵与润滑油或高压油供应的备用油源应可靠连接，并应有定期校验制度。
(9)坚持定期排污制度，防止氢气纯度降低引起爆炸。
氢冷机组氢气系统课件
三、发电机气体置换
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道容积的 2～2.5倍，所需氢气约为2～3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。
氢冷机组氢气系统
氢冷机组氢气系统
5）发电机漏液检测装置
发电机漏液检测装置用以检测发电机水冷定子 线圈或氢气冷却器因泄漏而积累在发电机底部 的液体，同时也用以检测渗漏到发电机内的密 封油或轴承油
氢冷机组氢气系统
氢冷机组氢气系统
6）发电机绝缘过热监测装置
Байду номын сангаас
发电机绝缘过热监测装置用以监测发电机内部绝缘材料是
氢冷机组氢气系统
氢气湿度过高的影响及原因
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。
氢冷机组氢气系统
3．氢冷汽轮发电机的优缺点
(1)电机内维持氢的纯度为97％时，其密度只有空气的十分之一，所以 电机的通风损耗及转子表面对气体的摩擦损耗都大大减小。
(2)氢的导热系数为空气的6.69倍，它可以使绝缘内间隙及其它间隙的 导热能力改善，从而有利于加强发电机的冷却。
发电机氢气系统简介
9.停用密封油系统 置换完毕,可进行检 修或保养工作!
置换操作 准备工作:
熟悉用于气体纯度监控氢气控制柜的使用方法。 确保有足够的可用CO2来吹扫空气，危急时有足够 的CO2吹扫出氢气（PI2944>0.3MPa）。 确保二氧化碳进入管道上的气阀安装正确到位。 氢气控制柜相关表计已经进行较准，可投入使用。 确认氢气干燥系统已经投入运行 确认转子处于停止状态或盘车状态 检查Mark VI机组发电机H2和CO2系统无报警存在
流 量 及 阀 门 控 制 表
置换操作 CO2→空气:
1、打开吹扫取样管线隔离阀 HV2957、HV2983 5、确认供氢隔离阀HV-2936关闭 7、确认两三通阀在垂直位置
4、让取样气体通过传感器，面板上“AIRin CO2）” 2、在氢控制柜上：设置为“Purge（Air IN CO2”灯亮 3、按幻灯片20调整氢气控制屏隔离阀,系统状态如23页所示 模式
注：投入密封油系统防止CO2通过轴 6、缓慢打开主排气阀HV-2954 端大量流出，在密封油系统运行初期， 发电机内压力太少，难以保证充分排 10、开启CO2供气阀，进行置换 8、通过PI-2944确认CO2在供应正常 油，浮子阀应走旁路。直到压力足够 进再关闭旁路阀 注：置换期间，发电机的的气压应维 护在0.14-0.35kg/cm2(2-5psig),在 置换后期，发电机内气压会有较大变 注：这将阻止CO2进入过滤器干 9、密封油系统投入运行 化，需要调节HV-2954 的开度对气压 燥器，如果CO2进入过滤器干燥 进行控制， 器，在发电机充H2正常运行时的 第一天内CO2将缓缓流出，这将 导致首日气体分析仪读数不准确。
发电机氢冷系统介绍
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
? 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。
? 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。
2. 充氢现场必须清理干净，无易燃物件并严禁烟火
全隔离带并挂上警告牌。
,围好安
3. 现场消防设备足够并完好。
4. 发电机泄漏试验合格。
5. 发电机密封油系统正常运行。
6. 发电机检漏装置投入。
7. 现场、CRT 有关信号显示正常，报警准确，各表计良好并
投入。
氢气系统
6.动火前或检修试验前，应对检修设备和管道 用氮气或其他隋性气体吹洗置换。在置换过程 中应有专职人员定期取样，分析混合气体的成 分。取样点应选在排出母管和气体不易流动的 死区。
三、发电机氢气置换
3.当发电机内氢气纯度达到96%以上时， 停止充氢，关闭氢气瓶阀门或制氢站来 氢气门，关闭发电机排气总门、二氧化 碳排气门。
4.发电机内氢气纯度达到95%以上时， 进行发电机死角排污，5分钟Pa。
三、发电机氢气置换
发电机排氢 1.发电机停用后，如发电机及辅助系统有检查
氢系统运行规定讲稿
（氢系统防火，设备运行中的检查、置 换、异常及事故处理） 2011.12.6
主要内容
一、氢气冷却介质特点介绍 二、氢系统的防火要求 三、发电机氢气置换 四、发电机运行中氢气系统的检查及要求 五、氢系统运行异常事故的处理
一、氢气冷却介质特点介绍
1、概述简介
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，即定子绕组及引线为水内冷，转子绕 组为氢内冷，转子本体及铁芯为氢表冷，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。
三、发电机氢气置换
2.缓慢开启氢气瓶（或氢站来氢）阀门，控 制机内升压速度＜2KPa/min，防止出现危险， 向发电机内充氢气，开启氢气压力调节门前 后截门，用氢气压力调节门调整发电机内部 压力，（用旁路门充氢时应加强监视）待发 电机内压力升至0.03MPa以上时稍开发电机 排气总门、发电机排CO2门，当发电机内压 力降至0.015MPa时关闭，再向机内充压。如 此重复几次。
浅析氢冷发电机氢气爆炸的原因以及预防
浅析氢冷发电机氢气爆炸的原因以及预防摘要：氢气爆炸是比较常见且难以避免的现象，文章阐明了氢气爆炸的危害，分析了氢气爆炸的原因，结合生产实际探讨了解决问题方法。
供同类型氢冷发电机的维护和调整参考。
关键词：氢气爆炸；原理；纯度不合格原因；措施氢气是氢冷发电机组的发电机的良好的冷却介质，被用来冷却发电机的定子铁芯、转子铁芯及转子线圈，若氢冷发电机组氢气系统发生爆炸，可损坏密封油系统、发电机内风挡、发电机定子、转子线圈，甚至是导致机组停运、人员伤亡，会给电厂造成巨大的经济损失，因此有必要对氢气爆炸的形成机理进行研究，进而提出防止氢气爆炸的措施。
1 氢气爆炸的形成机理①氢气爆炸是指在一定的密闭空间内部，氢气的含量在爆炸极限范围内遇到火源达到其点火能量时，在极短的时间内迅速完成燃烧并放出大量的热量，同时引燃周围的混合气体燃烧，使产生的水蒸气体积膨胀，空间内的压力急剧增大。
②氢气爆炸的条件：其一，氢气与空气的混合物处于一定的不流通的容器中。
其二，引起可燃气体爆炸的最低含量为爆炸下限，相应地能引起爆炸的最高含量为爆炸上限。
爆炸下限至爆炸上限之间的含量为该可燃气体爆炸范围。
氢气是一种可燃气体，在空气中的爆炸范围为4.0%～75.6%，即当空气中的氢气含量在此范围内，一旦遇到火源即发生爆炸。
其三，有明火时触发氢气着火的温度不小于700 ℃或最低引爆氢气的能量达到0.02 MJ。
2 发电机内氢气纯度不合格原因分析为了防止发电机氢气系统爆炸现象的产生，需要严格控制氢气爆炸形成的各种因素。
2.1 取样管、氢气纯度仪和氢气纯度变送器、DCS远方监控装置这套监控装置是提前发现发电机内氢气纯度不正常从而进一步消除发电机内氢气爆炸的关键。
目前所制造的氢冷发电机组，都安装有氢气纯度仪和取样管、氢气纯度变送器，采用这些设备可不间断的对发电机内氢气纯度值进行实时监控，前提是这些设备能够正常工作。
为了提取发电机内部较低位置的氢气，使所取得氢样真实地反映机内的氢气纯度，一般将发电机内的氢气纯度取样测点安装在距离发电机最低处约15 cm高的位置。
浅析氢冷发电机氢气爆炸的原因以及预防
浅析氢冷发电机氢气爆炸的原因以及预防摘要:本文主要阐述了氢冷发电机出现漏氢之后的异常运行状态，并研究分析得出影响发电机漏氢的主要因素有很多，包括制造，安装，运行以及维护等，最后就不同的影响因素提出对应的诊断方法以及解决方案。
还就氢冷发电机在结构方面存在的问题提出了一些改进意见，希望可以对机组漏氢状况有所改善。
关键词:氢冷发电机；泄露氢气；检测办法；处理措施氢系统是保证氢冷发电机正常运行的基础。
而氢系统的主要作用是确保机组内部氢气压力，氢气温度，氢气纯度等合适稳定。
因为氢气相比于气体而言，渗透能力比较强，而且因为密封油会携带一部分氢，所以在氢冷发电机实际运行过程中，氢气会持续不断的外漏，根据相关规定，氢冷发电机合格的标准是每天的补氢量不得超过10立方米。
1氢气燃烧和燥炸的过程氢气的燃烧和爆炸，从化学反应角度来看，都具有氢气与氧气化合生成水和释放能量两种形式，它们之间的区别仅在于反应的速度不同。
燃烧时，反应速度较慢而且稳定，爆炸时，反应速度极快而且产生具有破坏性的冲击波。
燃烧包含着两个紧密相连的环节，即反应.的诱发(点火)和燃烧。
而爆炸现象尽管是在极短时间内完成的，却包含着诱发、燃烧和爆炸三个环节。
1.1 诱发过程依据实验可知，氢气引发的燃烧以及爆炸过程，诱因是火种，如果没有火种的诱发，则便不会出现。
多年之前，有人进行过此种实验，把氢气和氧气按照一定比例混合，让其进行化合反应后，并将其放于一个和环境能源相隔的地方，持续一定的时间，结果发现，并没有出现任何相关的改变。
实验表明，在氢气与空气的燥炸极限范围内(4.0~75.6%),最小引燃能量为0.011mJ;氢与氧混合时，在爆炸极限范围内 (4. 0~94%)，最小引燃能量为0. 0012mJ，这相当于-枚订书钉从1m高处自由落下的能量。
这样微小的能量，就是人的服装因摩擦而产生的静荷能量也可能超过它。
因此，由静电引起氢气著火事故也常有发生。
1.2发电机氢气系统漏氢的途径和造成漏氢的主要原因发电机漏氢的途径非常多，但是归根到底可以划分成两个类型，分别是外漏以及内漏。
发电机氢气系统
2021年3月18日
内蒙古能源发电科右中发电有限公司
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六、发电机氢冷系统监视与检查
1. 汽轮机冲转前，发电机内需充满纯度合格的氢气。 2. 发电机补氢前确认氢站供氢纯度大于99.5%，露点温度小于-25℃，含氧量不超过0.5%。 3. 夏季补氢时，为防湿度过大，补前应先对补氢母管排污5min。 4. 机组并网前确认氢压不低于350kPa，发电机正常运行时机内氢压保持在420～450kPa之间，氢 压高于450kPa或低于420kPa，将发出氢压高、低报警。氢压过高时可开启排气阀排除部分氢气， 氢压低于420kPa时要及时补氢。 5. 机组正常运行时，冷氢温度38～45℃，出口风温不高于65℃。机组停止后，随氢温下降，及时 关闭氢气冷却器调门和调门前后电动门，以防发电机过冷。
2021年3月18日
内蒙古能源发电科右中发电有限公司
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四、电机气体置换及注意事项
1. 发电机气体置换标准。
所需气体种类
被置换出发电 需要气体容 机的气体种类 积
合格标准
估计所用时 间
氮气
空气
350m3
发电机内含氧量小于 3%
7h
氢气
氮气
发电机内氢气纯度大于
350m3 96%，且含氧量低于
7h
1.2%
升高，开启浮球阀旁路门控制浮球阀箱旁路观察窗始终有可见油位。当发电机内压力 升高，关小浮球阀旁路门控制浮球阀箱旁路观察窗始终有可见油位。 5. 在测量混合气体的含量时必须连续三次测量合格。 6. 使用氮气做为中间介质进行气体置换时，充氢前先用氮气置换发电机内的空气，待机 内氧气含量低于3%,再充入氢气置换氮气，待机内氢气含量高于96%时置换完毕；排氢 时，向发电机内充入氮气，待机内氢气含量低于3%置换完毕，当发电机内有检修工作 时，应由检修人员先将发电机充分通风后方可进入发电机内工作。氢气系统及相关设 备隔离检修或措施恢复时都要按照上述要求进行置换并确认合格。 7. 不得在室内排放氢气。 8. 操作氢气系统阀门一定要缓慢进行，防止氢气与阀门、管道剧烈摩擦而产生火花。 9. 置换过程中发电机本体及系统各死角排污门应定期排气。 10. 取样时，排氢管路和不易流动的死区都要取样。
氢冷却及制备系统
2、发电机的冷却介质和冷却方式
⑴空气。空气冷却方式冷却能力很小，通风损耗和 摩擦损耗很大，单机容量增大时，需要的冷却空 气流量也相应增大，这就使空冷发电机的设计尺 寸增大，给发电机的制造、安装、及运行管理带 来很多不便。
⑵氢气。氢气在各种气体中密度最小，传热最好， 通风和摩擦损耗最小，清洁。在气体中氢气是最 适宜作为发电机冷却介质。
2、用途和缺点
在电力行业用作发电机的冷却介质。氢气由电解水 制取。
缺点，当氢气与空气或氧气容易形成爆炸性气体。
下表列出了氢气的燃烧、爆炸性能
在空气中的燃烧范围（体积分数，%）
4.0～75.0
在空气中的爆轰范围（体积分数，%） 在氧气中的燃烧范围（体积分数，%） 在氧气中的爆轰范围（体积分数，%）
四、氢气质量的控制参数与化学监督
1、氢气纯度 2、氢气湿度 3、氢气泄漏
1、氢气纯度
为使氢冷发电机组稳定、安全、经济运行、必须 对氢气运行质量进行监督管理。
氢气纯度的表示单位为%，氢气是易燃易爆气体， 在密闭容器中，当氢气与空气混合，氢气的含量 为4%～75%时，即易形成爆炸的混合气体。因此我 国《汽轮发电机运行规程》规定：发电机内氢气 纯度≥96%，低于此值时，应立即排污。
使用简单方便，检测准确，数据重现性好。
造成氢气纯度降低的原因： ①密封瓦安装检修质量不好或结构不合理，
可导致氢气侧回流量偏大；密封油中溶解水 分或空气混入氢气中，使氢气纯度下降。 ②由储氢管补充的氢气不合格。 ③密封油箱的油位过低，从主油箱补充的油 中混入空气。
保证氢气纯度的措施： ①定期排污。即采用气体置换措施，当发电
造成氢气湿度超标的原因：
①制氢系统氢气湿度不合格。
②氢气干燥装置失效，没有起到去除氢气中 水分的作用。
发电机氢气系统介绍
采用氢气冷却优点: (1)运行经验表明,发电机通风损耗得大小取决于冷却介
质得质量,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)另外氢气得传热系数就是空气得5倍,换热能力好; (3)氢气得绝缘性能好,控制技术相对较为成熟。 采用氢气冷却缺点: 最大得缺点就是一旦于空气混合后在一定比例内(4%～ 74%)具有强烈得爆炸特性,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。
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得清洁干燥空气 ,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得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、合格得CO2瓶不少于60瓶,以满足气体置换使用,CO2含量按容 积计不低于98％。
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CO2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。
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得主要作用就是:向发电机定子线圈不间断得 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、流量和水得导电率等参数。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得水质。
发电机氢冷系统介绍
发电机氢冷系统介绍发电机氢冷系统介绍1·引言本章节将对发电机氢冷系统的设计、工作原理和相关特点进行介绍。
2·发电机氢冷系统的概述本章节将介绍发电机氢冷系统的概述，包括系统组成、主要部件和系统的工作流程。
2·1 系统组成在这一部分，我们将介绍发电机氢冷系统的主要组成部分，如：氢冷设备、冷却循环系统、供氢系统等。
2·2 主要部件本部分将详细介绍发电机氢冷系统的主要部件，如：换热器、冷却风扇、压力调节器等。
每个部件的功能和作用将进行详细说明。
2·3 工作流程这一部分将描述发电机氢冷系统的工作流程，包括冷却循环过程、氢气供应和压力控制等。
每个步骤将逐一进行解释。
3·发电机氢冷系统的设计原理在本章节中，我们将详细阐述发电机氢冷系统的设计原理，包括冷却效果优势、氢气选择以及系统的热力学性能等方面的内容。
3·1 冷却效果优势这一部分将介绍发电机氢冷系统相较于其他冷却方式的优势，如提高导热效率、减少空气阻力等。
3·2 氢气选择本部分将介绍为什么选择氢气作为冷却介质，包括其导热性能、稳定性和良好的冷却特性等。
3·3 系统热力学性能这一部分将详细阐述发电机氢冷系统的热力学性能，包括系统的热量传递效率、增压机功率需求以及能源效率等方面的内容。
4·发电机氢冷系统的应用在本章节中，我们将介绍发电机氢冷系统的应用范围，包括发电机组、航空发动机、燃料电池等方面的应用。
4·1 发电机组这一部分将介绍发电机氢冷系统在发电机组中的应用，包括其在提高发电机效率、减少故障率等方面的作用。
4·2 航空发动机本部分将详细阐述发电机氢冷系统在航空发动机中的应用，如提高发动机的功率密度、延长维护周期等。
4·3 燃料电池这一部分将介绍发电机氢冷系统在燃料电池中的应用，包括其在燃料电池的热管理方面的作用。
5·附件本文档附带以下附件：1·发电机氢冷系统的示意图。
发电机氢冷系统介绍(二)
发电机氢冷系统介绍（二）引言：发电机氢冷系统是一种高效、可靠的发电机冷却技术，它通过运用氢气作为冷却介质，在发电过程中实现对发电机的高效冷却。
本文将介绍发电机氢冷系统的原理和工作方式，并详细讨论其在能源领域的应用。
正文1. 原理及工作方式a) 氢气的导热性能：氢气具有非常高的导热性能，远远超过空气和水。
这使得发电机氢冷系统能够高效地将热量从发电机传递到冷却系统中。
b) 氢气的化学稳定性：氢气不会引起腐蚀或氧化，这使得氢冷系统能够保持发电机内部的稳定和可靠性。
c) 工作方式：发电机氢冷系统包括氢气供应系统、冷却系统和排气系统。
氢气通过进气管道进入发电机，并通过冷却系统吸收热量，然后排出冷却剂。
2. 应用领域a) 火力发电站：发电机氢冷系统广泛应用于火力发电站中，可以有效降低发电机的温度，提高发电机的效率和寿命。
b) 核电站：在核电站中，发电机氢冷系统是必不可少的，它可以在核反应堆事故发生时起到冷却和保护的作用。
c) 风力发电站：氢冷系统也可以应用于风力发电站中，提高风力发电机组的效率和可靠性。
d) 水力发电站：通过发电机氢冷系统，水力发电站可以有效冷却发电机，提高发电效率。
e) 运输领域：发电机氢冷系统也逐渐应用于船舶、飞机等运输领域，以提高动力设备的冷却效果和性能。
3. 氢冷系统的优势a) 高效冷却：相较于传统的空气冷却和水冷却系统，发电机氢冷系统能够以更高的效率将热量带走，提高发电机的工作效率。
b) 低噪音：由于氢气的导热性能和化学性质，发电机氢冷系统能够保持发电机的低噪音运行。
c) 环保：使用氢气作为冷却介质时，不会产生温室气体和其他有害物质，符合环保要求。
d) 可靠性高：氢气的化学稳定性和导热性能使发电机氢冷系统具有高可靠性，能够长时间稳定运行。
4. 维护和安全性a) 维护工作：发电机氢冷系统需要定期维护，包括氢气供应系统的检查和冷却系统的清洗，以确保系统的正常运行。
b) 安全性：氢气是易燃易爆的，在使用发电机氢冷系统时需要严格按照安全操作规程，确保系统安全可靠。
2×1000MW电厂氢冷发电机供氢系统选择
中图 分 类号 ： Ｍ３ １ Ｔ ｌ
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文 献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０６ ８ ３（ ００ ０ － ０ ８ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）７ ０ ２ － ２
Ｔｈ ｅｅ ｔｏ ｆｔ ｅｈ ｄ ｏ ｅ ｕ ｐ ｙ ｓ ｓｅ ｆｈ ｄ ｏ ｅ － ｏ ｌｄ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ ｅｓ ｌ ｃｉ ｎｏ ｙ ｒ ｇ ｎ ｓ ｐ ｌ ｙ ｔ ｍ ｏ ｙ ｒ ｇ ｎ ｃ ｉ ｅ ｅ ａ ｏ ｈ ｅ
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Ｌ Ｕ ａ — ｉ ｇ Ｉ Ｗ ｎ— ｎ ｂ
（ ｕ ｎ ｄ ｎ ｌｃｔ ｃＰ ｗｅ ｅ ｉｎＩ ｓｉ ｔ Ｇ ａ ｇ ｈ ｕ， ａ ｇ ｏ ｇ５ ０ ６ Ｃｈｎ ） Ｇ ａ ｇ ｏ ｇＥ ｅｔ ｉ ｏ ｒＤ ｓｇ ｎ ｔｕｅ， ｕ ｎ ｚ ｏ Ｇｕ ｎ ｄ ｎ １ ６ ３， ｉａ ｒ ｔ
氢冷发 电机的冷却方式 分为“ 一氢 一氢” 全氢 水 和“ 冷” 两种。 之所 以采用氢气作为冷却介质 ， 因为氢气 的 是 密度约为空气密度的 １１ ， ／ 导热系数却为空气的 ７ ， ４ 倍 在 同一温度 和流速 下 ， 放热系数为空气 的 １ ４～１ 倍 。 ５ 目前
国 产 １ ０ 汽轮 发 电机 相 关参 数 如 下 ： ０ ０ ＭＷ
①发 电机充氢容积（ 台机） １５ ｍ。 单 ：２ ； Ｎ
② 运 行氢 压 ：．Ｍ ａ ０ Ｐ ； ５ ③ 发 电机 漏 氢量 （ 台 机 ）≤２ ｍ ； 单 ： ５ Ｎ ④ 入 口氢 气 纯度 （ 积 比 ）＞９ ． 体 ： ９７ １ ％； ⑤ 湿度 ： 点温 度 ≤ 一 ０℃ ； 露 ５
氢气系统
一、氢气系统概述
发电机氢气系统的功能是用于冷却发电机的定子铁芯和转子。氢气置换采 用二氧化碳作为中间置换介质。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。
氢气系统的原理
注意：气体置换期间，氢气湿度仪必须 切除，因为该仪器的传感器不能接触二氧化碳 气体，否则传感器将“中毒”导致不能正常工 作！
三、氢气系统气体置换
氢气系统气体置换原则
1、气体置换过程中，应在低风压下，并尽可能在转子静止或盘车时 进行，若为条件所迫，亦可在发电机转速＜500r/min。整个置换过 程中，应严密监视发电机风压，密封油压力及油温的变化。严密监 视差压阀的跟踪情况，严密监视密封油真空油箱油位以及油水泄露 液位开关动作与否。
氢气控制站上装有一只角型安全阀，它的开启和回座压力取决于内装弹 簧的松紧程度。当机内氢压过高时，可以释放机内氢压。
氢气控制站以及氢气系统中所使用的氢气阀门，均采用波纹管焊接式截 止阀。这种阀门的阀芯与阀座之间采用的是软密封垫结构，其优点是密封性能 好。若发现阀门关不严，一般应检查密封垫，发现磨损或变形严重，则应更换 软密封垫。该阀门焊接时一定要处于开启状态，以免软密封垫灼伤受损。氢气 控制站以及CO2控制站上装有气体过滤器。如其被脏物堵塞，则需取出滤芯进 行清洁。氢气控制排上还设置有压力监视表计，其中压力控制器用于氢气压力 偏低时发报警信号，普通型压力表用来监测减压器进出口的氢气压力。
二氧化碳控制站
CO2控制站在发电机需要进行气体置换时投入使用，以控制CO2 气体进入发电机内的压力在所需值（通常情况下，在整个置换过 程中发电机内气压保持在0.01～0.03MPa之间）。CO2控制排设置 有一套减压器，还有安全阀、气体阀门等，这些部套件的结构、 型式与氢气控制排上的相应部套件相同。
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试验值
103 63（齿）
48
122
48
48
67
≤0.5
0.31
4（2×2）
39
45
860
0.52
0.54
143
143
≤12
6.1
保证值
≤120
≤12
1、系统组成
氢冷系统主要由氢气汇流排（供氢系统）、二 氧化碳汇流排（供二氧化碳系统）、二氧化碳 蒸发器（加热器）、氢气控制装置、氢气干燥 器（氢气去湿装置）、循环风机、发电机绝缘 过热监测装置（发电机工况监测装置）、发电 机漏液检测装置和发电机漏氢检测装置（气体 巡回检测仪）组成
氢冷机组氢气系统
一、系统流程及作用
发电机内的氢气在发电机端部风扇的驱动下，以 闭式循环方式在发电机内作强制循环流动，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氢气冷却器，经氢冷器冷 却后的氢气又重新进入铁芯和转子绕组作反复循 环。氢冷器的冷却水来自闭式循环冷却水系统。
氢冷机组氢气系统
3．氢冷汽轮发电机的优缺点
(1)电机内维持氢的纯度为97％时，其密度只有空气的十分之一，所以 电机的通风损耗及转子表面对气体的摩擦损耗都大大减小。
(2)氢的导热系数为空气的6.69倍，它可以使绝缘内间隙及其它间隙的 导热能力改善，从而有利于加强发电机的冷却。
(3)由于氢气的表面散热能力强(纯度为97％的氢气表面散热系数约为空 气的1.35倍)，发电机的损耗可由氢气很快带走。因此，能使发电机 的出入口风温差降低10～15℃左右。增加氢压还可使散热能力按压 力的0.8次方增加。
(4)经过严格处理的冷却用氢气可以保证发电机内部清洁，通风散热效 果稳定，而且不会产生由于脏污引起的事故。
(5)氢气中含氧量很少，低于2％，不助燃，即使发电机内部发生短路故 障，也不会有着火的危险，从而可使故障损坏程度大为减轻。
(6)在氢气中，噪音较小，而且绝缘材料不易受氧化和电晕的损害。
(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。
(3) 发电机氢气冷却器采用高性能散热形式。 (4) 发电机设置氢气干燥器，除了监测发电机内氢气露点用
的氢气湿度在线监测仪外，氢气干燥器的出口处也装设 具有远传在线信号的非水银氢气湿度仪。干燥装置能保 证发电机在额定条件下机内氢气露点不高于－5℃同时又 不低于－25℃。氢气干燥器设有循环风机。
气体冷却器最高出水温度 气体冷却器冷却水流量 额定氢压 最高允许氢压 发电机容积 发电机漏氢量
℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃
t/h ℃ ℃ μs/cm MPa(g)
℃
℃ t/h MPa(g) MPa(g)
氢冷机组氢气系统 m3
m3/24h
设计值
78 82 99 100 125 ≤120 130 150 ≤130 130 48 68
汽轮发电机的冷却方式为整体全封闭，内部氢气 循环，定子绕组水 内冷，定子铁芯及端部结构 件氢气表面冷却，转子绕组气隙取气氢内冷的冷 却方式。
氢冷机组氢气系统
系统技术要求
(1) 发电机氢冷系统及气体置换装置能满足发电机充氢、自 动补氢、排氢及中间气体介质置换工作的要求，能自动 监测和保持氢气的额定压力、规定纯度及冷氢温度、湿 度、CO2纯度等。
补氢纯度
>99％
氢冷机组氢气系统
邹县四期1#机工厂型式试验数据
定子线圈报警温度 （出水） 定子线圈跳闸温度 （出水） 额定负荷时转子线圈运行温度(冷氢) 最大负荷时转子线圈运行温度(冷氢) 转子线圈报警温度 额定负荷时定子铁芯运行温度 最大负荷时定子铁芯运行温度 定子铁芯报警温度 额定负荷时定子端部结构件温度 最大负荷时定子端部结构件温度 发电机进口风温 发电机出口风温 冷却介质压力、流量和温度 定子冷却水流量 定子冷却水进口水温 定子线棒冷却水出口水温 定子冷却水电导率 定子冷却水压力P 气体冷却器数目 气体冷却器最高进水温度
(10) 采用闭式循环冷却水系统，水源为化学除盐水，氢气冷却 器水侧设计压力为1.0MPa，试验水压为1.5MPa。但供给氢气 冷却器的水压不得高于0.4MPa。
(11) 氢气冷却器的设计能在一个冷却器因故停止使用时，至少 能承担发电机80%额定容量连续运行，且发电机不超过允许温 升。
(12) 发电机在额定转速、额定氢压和标准状态下漏氢量不大09千克/立方 米）
氢冷机组氢气系统
2、氢气系统的功能作用：
氢气系统的功能是利用干燥的氢气对发电机转子绕组和定子 铁芯进行冷却；在机组起动前或停止运行后利用中间介质置换机 内气体。其作用为： 提供对发电机安全充、排氢的措施和设备，用二氧化碳作为中间 置换介质； 维持机内正常运行时所需气体压力； 监测补充氢气的流量； 在线监测机内气体的压力、纯度及湿度； 干燥氢气，排去可能从密封油进入机内的水汽； 监测漏入机内的液体（油或水）； 监测机内绝缘部件是否过热； 在线监测发电机的局部漏氢。
氢冷机组氢气系统
(5) 发电机氢冷系统及氢气控制装置的所有管道、阀门、有 关的设备装置及其正反法兰附件布置应便于运行操作，监 视和维护检修。氢气系统的阀门全部采用(1Cr18Ni9或 0Cr18Ni9)不锈钢波纹管截止阀。氢系统密封阀均为无填 料密封阀门。
(6) 氢系统氢气纯度、压力、湿度，除设有防爆型就地指示 和报警装置外，还应设置输出模拟量到远方DCS显示参 数及报警输出接点。
(7) 发电机冷氢温度最高不超过49.5℃。氢冷却器冷却水设 计温度为38℃。
(8) 氢气纯度不低于95％时，不影响发电机的保证出力。当 计算和测定发电机效率时的基准氢气的纯度应为98％。
氢冷机组氢气系统
(9) 发电机机壳和端盖，能承受压力为2倍额定氢压时历时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。
氢冷机组氢气系统
技术数据
发电机机壳包括管路总容积m3 143m3
最大氢气压力（发电机机壳内）0.56MPa（g）
压力允许变化范围
0.48～0.56MPa（g）
发电机机壳内氢气纯度：
考核效率时：98％
最小95％
报警92％
发电机内氢气湿度（露点） -25℃～-5℃
补氢湿度（露点）
不高于-25℃