发电机氢气系统及定冷水系统培训完整资料

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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°C同时又不低于-25℃。发电机充、补氢气的露点≤-50o C o干燥器氢气处理量应不小于100Nm3/h。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。

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46o C o氢冷却器冷却水进水设计温度38o C o

2 ）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%o

3 ）机壳和端盖,应能承受压力为LoMPa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，自动地监诩口保持电机内的额定压力、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，最后置换到氨气状态。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)z97%(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L5~2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

保证氨气纯度。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%o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增加32%,即相当于损失685kW o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ll%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%o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∣%

β

4、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∕m3o

(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(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