发电厂氢气系统应用

氢气系统
• 发电机排氢操作
• 用二氧化碳置换氢气 1. 接系统检查卡操作完毕，确认各阀门状态正确。 2. 将发电机氢气压力降至0.02～0.03MPa之间，并确认二氧化碳浓度必须符 合要求。 3. 关闭氢气供气装置滤网前进氢门及减压阀前进氢门。 4. 关闭气体置换装置取样门。 5. 开启气体置换装置排气一、二次门。 6. 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。 7. 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。 8. 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。
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• 发电机充氢时气体置换的注意事项
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 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。 发电机严密性试验不合格时，发电机严禁充氢。
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• 氢气的置换： 氢气的置换：
• 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２％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。
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设备概况
QFSN-600-2－22A型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。
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• 系统设备介绍
• 6、氢气压力监测设备： • 氢气压力由变送器直接连到发电机机壳，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。 • 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。
• 6 发电机排氢
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氢气系统
• 发电机充氢操作
• 氢气系统投入的条件 1. 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。 2. 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。 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。 8. 由值长发令，发电机方可充氢。
• 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。
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• 发电机充氢操作
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0.02～0.03MPa范围。 7. 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。 8. 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。 9. 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。 • 1. 2. 3. 4. 5. 6.
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• 系统设备介绍
• 4、氢气纯度检测设备： • 在发电机里，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。 • 纯度指示器刻度分为三段，刻度中心附近一点标着“100%空气”这一 点用来校准没有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。 • 氢气监测系统有二个组件开关，当纯度下降或超过规定的极限时，开关 动作发出“氢气纯度低或高”的报警信号。 • 5、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。
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• 发电机充氢操作
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 0.02～0.035MPa范围。 7. 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。 8. 当发电机内氢气浓度达到＞96%，O2含氧量＜2%时，可停止充氢气。 • 1. 2. 3. 4. 5. 6.
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• 发电机排氢操作
• 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 1. 2. 3. 4. 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。
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• 氢气的置换： 氢气的置换：
• 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。 • 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，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。
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氢气系统正常运行
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。 2. 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。 3. 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。 4. 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。
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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
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• 系统设备介绍
• 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、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。 • 3、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。