发电机氢气冷却系统发电运行安全屋 一、发电机氢气冷却系统的概述发电机的转子绕组、定子铁芯均为氢气冷却。
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1.51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达到规定的温度或遇到明火，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。
采用氢气为冷却介质。
其特点如下：a. 氢气密度很小，纯氢仅为空气的7％；即使在发电机机座内氢压0.4MPa下，其密度亦只有空气的50％，因此大大降低了通风损耗。
b. 氢气具有高导热性、约为空气的7倍，和高的表面热传递系数、约为空气的1．35倍。
故氢冷发电机具有较大的有效材料单位体积的输出容量，特别是内冷结构中氢直接与发热导体接触，提高氢压可使发电机容量显著地提高。
c. 氢气冷却都为密闭循环系统，机内长期运行干净无尘，减少检修费用。
d. 机中无氧无尘，减少了异常运行状态下发生电晕所导致的对绝缘的有害影响，有利于延长绝缘寿命。
e. 氢气密度很低又密闭循环于由中厚钢板焊成的机座内故环境噪音较小。
f. 发电机内的氢气含氧量小于2%，所以一旦发电机绕组击穿时着火的危险性很小。
二、 转子与铁芯的氢气冷却流程转子的冷却采用气隙取气斜流式通风结构。
在转子表面槽楔上开有进气口和排气口，转子绕组上也开有通风孔，组装固化后组成斜流式通风路径。
气体沿转子表面通过一组斜槽吸入斜流失通道进入槽底，在槽底径向转弯，然后通过另一组斜流失通道返回气隙。
它是利用布置在两端的两个风扇使氢气获取压力，随转子转动而进出冷却通道。
转子与铁芯的冷却通道为多进多出结构，采用径向和轴向气隙隔板，从而使气体分为不同的冷热区域，可以有效的遏止冷热风的混合，沿转子轴向温度分布比较均匀，整体上冷却区域可分为四块。
氢气经风扇升压后进入转子与铁芯的冷却通道，换热后进入氢冷器进行降温，再进入风扇，开始下一循环。
三、氢气系统的运行控制（以某公司600MW机组为例）发电机的额定氢压为0.4MPa，一般氢压控制在0.38MPa—0.4MPa之间，最高允许氢压不超过0.45MPa，发电机入口额定氢温维持35℃-46℃，出口氢温不超过80℃，发电机内氢气的露点范围为-5℃～-25℃，发电机机壳容量为117m3。
机组在正常运行中，氢气会通过密封油系统及其它不严密部分泄漏出去，为维持气体压力在规定值，就要不断的进行补充氢气。
补充氢气来自制氢站。
本机组补氢为手动操作，由汽轮机零米处的双回路系统进行补充。
本机组设计最大泄漏量为12m3/d。
当发现补氢量异常增大时，应当对系统进行检漏。
在正常运行中，也应当利用氢气检漏仪在发电机氢气等有关区域进行检漏。
在汽轮机设就地氢气控制盘，可以实时监视氢气压力、温度、纯度。
当纯度低于95%时要进行排氢再补充操作，直至纯度合格，发电机正常运行时氢纯度不低于98%。
四、氢气系统的设备1.氢冷器：本系统在发电机的四角上布置了四组冷却器，停运一组冷却器，机组最高可带80%额定负荷。
冷却介质为氢冷升压泵供水，回水母管上设一调门，氢冷却器的进口水温维持在20℃-33℃，氢冷却器的出口水温一般不超过45℃，氢冷却器的冷却水量为380t/h。
2.供气装置：氢气供气装置包括阀门、压力表、调节器和其它设备将氢气送进发电机。
它还提供用以调节到机内所需的氢气压力值的调节装置。
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。
无论是氢气还是二氧化碳，都通过设置在发电机内顶部和底部的汇流管道，均匀地分布到各个地方。
3.氢气干燥器：氢气干燥器是接到发电机风扇处的。
所以发电机在运行时氢气循环通过干燥器。
发电机在正常运行中，冷凝式氢气去湿循环动力依靠发电机内风扇两端的压差，在发电机停机或盘车状态下，开启专用循环风机，使氢气去湿装置正常工作。
氢气干燥器对氢气进行干燥处理的原理是利用活性氧化铝对水分子具有吸引力特性。
活性氧化铝是一种固态干燥剂，高疏松度的活性氧化铝具有非常大的表面积和强吸湿能力，对绝大数气体和水蒸气来说，使用活性氧化铝作为干燥剂主要是利用它的化学惰性和无毒特性。
当活性氧化铝吸收水分达到饱和后可以再生——通过加热来清除干燥剂自身束缚的水分，从而恢复它的吸湿能力，并且活性氧化铝的性能和效率并不受重复再生的影响。
在设备的干燥塔中，埋入式的高密电加热器加热干燥剂使束缚的水分汽化;与此同时一股封装的氢气流过吸附层带走释放出的水蒸气，干燥剂恢复最初的特性，然后将氢气(含有水蒸气)冷却，冷凝水通过汽水分离器排出。
设备设计有两个干燥塔，当一个干燥塔处于吸湿状态时，另外一个干燥塔处于再生状态。
所以吸附式干燥器能连续对氢气干燥。
4.液体检漏器：液体检漏器是指装在发电机机机壳和主出线盒下面的浮子控制开关，其可指示出发电机里可能存在的冷却器漏出或冷凝成的任何液体。
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。
每一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达空气。
回气管和排水管都装有截止阀，另外为了能排除积聚的液体，检漏器底部还装有排放阀。
液体检漏器液位高报警信号表示发电机底部的一系列液体检漏器中至少有一只已经进水或进油，该信号上装在液体检漏器上的浮子开关发出。
本氢冷系统共装有四只液体检漏器。
这些液体检漏器的开关为并联布线，共用一只报警器，故只要一只检漏器进油或进水，报警器就会发出报警。
一旦报警发出，就应检查所有的液体检漏器。
通过打开检漏器底部的排主阀确定哪只检漏器积液，其到底是水还是油，这样就可以大致确定发电机内部的故障。
通常漏油来自密封瓦，而水来自氢冷却器或定子绕组。
5.氢气压力、纯度监测设备：发电机机壳内的氢气压力、纯度由变送器直接送出，传送到DCS微机中。
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的太低。
六、氢气置换1.氢气与空气的混合物的爆炸极限为4-75%。
氢气与氧接触时，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，并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，发电机应在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。
并向发电机内充氢排出CO2进行气体置换，发电机内将不存在爆炸性的混和气体。
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85%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。
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，以免引起静电产生火花。
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。
一般情况下，发电机进行气体置换的气体容积和时间（包括发电机机壳和管路）如下：需要的气体置换运行需要的气体容积估计需要的时间 （小时）运行状态停止状态二氧化碳用二氧化碳（纯度为85%）驱除空气V=350V=3005~7氢气用氢气（纯度为96%）驱除二氧化碳V=350V=3005~7氢气氢气压力提高到0.40 MPa(g)V=375V=3751~2二氧化碳用二氧化碳（纯度为96%）驱除氢气V=350V=3005~75.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，发电机补氢时的补氢纯度不低于99%，发电机补氢时的露点温度不高于-23℃。
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低于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。
七、事故处理1.发电机冒烟、着火或爆炸，应紧急停机并排氢。
2.发电机运行时，机内氢气纯度低至95％，应进行排补氢，排污时应确认排污口附近无动火工作，操作应缓慢，以防产生静电引起爆炸起火。
3.氢温异常，应检查氢冷器工作情况，若氢温自动调整失灵，用旁路阀手动调整温度并通知维护人员处理。
4.氢冷器一台故障停运，机组负荷减至80％，严密监视发电机定子铁芯及线圈温度。
5.氢气纯度仪故障时，应立即通知检修处理并联系化学每4h取样分析氢气纯度一次，直到氢气纯度仪修复并能正常投用为止。
6.发电机内氢压下降或发生漏氢时，应立即查明原因，并设法消除。
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