发电机气体置换(氢气置换为空气)

发电机气体置换一、发电机氢气系统概述本汽轮发电机是采用水氢氢冷却方式，定子绕组为水内冷，转子绕组为氢气外冷，铁芯为氢气外部冷却。

在机组的启停和运行的工况下，发电机内的气体置换、自动维持氢压的稳定以及监测发电机内部气体的压力均由氢气控制系统中的气体控制站来实现和保证，气体控制站为集装型式。

另外，氢气控制系统中还设有氢气干燥器、氢气纯度分析仪、氢气温湿度仪等主要设备以监测和控制机内氢气的纯度、温湿度等指标以确保发电机安全满发运行。

1、氢气干燥器。

在机组的运行过程中，机内的氢气由于与密封油的接触或其他原因，氢气湿度将会增高。

氢气系统设有氢气干燥器，氢气干燥器的进口与发电机的高压区相连，氢气干燥器的出口与发电机的低压区相连。

通过氢气干燥器的运行，可以连续排出机内氢气所含有的水分，从而达到降低氢气湿度的作用。

2、氢气减压器。

在氢气控制站中装有氢气减压器，保持机内氢气压力恒定，氢气减压器于供氢管路上，相当于减压阀，使用时将氢气减压器出口压力整定在0.5MPa，装于氢气减压器后的排空阀门用于调试减压器的出口压力为整定值0.5MPa。

3、氢气过滤器。

滤除氢气中的杂质，由于过滤元件是多孔粉沫冶金材料，强度太低，在正常使用情况下，过滤元件两端压差值一般不超过0.2MPa,否则对过滤元件起破坏作用。

4、氢气纯度分析仪。

在机组的运行过程中，机内的氢气由于与密封油的接触或其他原因，氢气纯度将会降低，而氢气纯度的降低将直接影响发电机的运行效率，因此氢气系统中设有氢气纯度分析仪以监测发电机内的氢气纯度，另外还可以监测气体置换过程中中间气体的纯度。

5、液体探测器。

装在发电机机壳、氢气冷却器和出线盒下面，设有液体探测器，探测器内部的浮子控制开关，指示出发电机里可能存在的液体漏出，每一个探测器装有一根回气管通到机壳，还装有放水阀能够排出积聚的液体。

二、气体置换的操作1、空气置换到氢气1）氢气系统投入的条件：a)充氢前确认发电机本体检修工作票全部结束，汽机房内停止一切动火工作。

氢冷发电机气体置换风险分析及管控措施1、项目概述在发电机氢气置换过程中，必须用二氧化碳等惰性气体作为中间介质，严禁空气与氢气直接接触置换。

用二氧化碳作为中间介质置换，检测氢气纯度应从发电机底部取样；检测二氧化碳纯度应从发电机顶部取样。

2、潜在风险2.1人身伤害和设备损坏方面⑴氢气泄漏，氢气纯度低，运行操作不当等，引起爆炸，危及人身和设备安全。

⑵置换过程中，氢侧密封油位波动大，使密封油漏入发电机内，导致发电机绝缘降低。

3预控措施3.1防人身伤害和设备损坏方面的措施⑴防氢气泄漏，氢气纯度低，运行操作不当等，引起爆炸，危及人身和设备安全的措施①置换前密封油系统运行正常。

②发电机及氢气系统气密性试验合格。

③氢气系统及现场悬挂“氢气运行、严禁烟火”标志牌。

④氢气、二氧化碳使用前进行化验，纯度应符合规定。

⑤现场消防器材充足、可靠。

⑥氢气管道与压缩空气管道有效隔离。

⑦发电机密封油排烟风机、主油箱排烟风机运行可靠，油箱内不积存氢气。

⑧气体置换时，充分排净死角。

⑨氢区动火，应事先经过氢量测定，证实工作区域内空气中含氢量小于3%，并严格履行动火手续，方可工作。

⑩氢气置换时，禁止剧烈排送，以防因摩擦引起自燃。

⑾氢气置换时，发电机禁止进行任何电气试验，氢区严禁使用无线电通讯。

⑿发电机气体置换应在发电机静止或盘车期间进行。

⒀发电机气体置换时，必须用二氧化碳等惰性气体作为中间介质，严禁空气与氢气直接接触置换。

⒁用二氧化碳作为中间介质置换，检测氢气纯度应从发电机底部取样；检测二氧化碳纯度应从发电机顶部取样。

⑵防置换过程中，氢侧密封油位波动大，使密封油漏入发电机内，导致发电机绝缘降低的措施①调整充、排各阀门开度，保持发电机内的气压在规定范围内。

②监视发电机密封油压自动调节跟踪情况正常。

③调整发电机氢侧密封油位正常。

④发电机底部检漏计如果有油排出，立即采取措施处理。

毕业设计(论文) `题目发电机氢气冷却系统报告院系自动化系专业班级自动化专业1302班学生姓名杨晓丹指导教师马进发电机氢气冷却系统报告摘要发电机在运行的过程中由于能量转换、电磁作用和机械摩擦会产生一定的热量。

为了使发电机温度不超过与绝缘耐热等级相应的极限温度，应采取冷却措施使这些部件有效地散热。

氢气比重小、比热大、导热系数较大、化学性质较稳定，是冷却发电机转子常用的介质。

氢气在发电机的腔室内循环，依次穿过冷热风室，由冷却器冷却。

发电机中的氢气容易发生泄漏，需要在轴与静密封瓦之间形成油膜封住气体。

在发电机检修后，发电机内充满空气，为防止氢气与空气混合产生安全隐患，充入氢气时应先做气密实验，再从下至上向发电机内充满二氧化碳，最后从上至下向发电机内充满氢气。

关键词：发电机;氢气冷却;气体置换;密封油系统Report of hydrogen cooling system forgeneratorAbstractGenerator in the process of running due to energy conversion, electromagnetic and mechanical friction generates heat.Hydrogen cooling system is used to limited the generator temperature exceed the limiting temperature of thermal class for electric machine insulation.Because of Hydrogen gas has small specific gravity,large specific heat,large coefficient of thermal conductivity and relatively stable chemical properties,it is the commonly used medium cooling generator rotor.Hydrogen is circulated in the generator hydrogen and cooled by corner cooler.In order to limite hydrogen leakage,oil seals the space between the shaft and static seal tile.After the generator maintenance, air is full of inside the generators.There was a safe hidden trouble if hydrogen is mixed into the oxygen.Carbon is blowed from the from the bottom to the full of generator to replace air after Sealing experiment was passed.And hydrogen is blowed from the from the full to the bottom of generator to replace carbon. Keywords:Generator;Hydrogen cooling;Gas replacement;Seal oil system目录1 引言 (5)1.1发电机冷却系统的重要性 (5)1.2氢气冷却的优势 (6)2 发电机氢气系统组成、功能及原理 (7)2.1氢气系统的组成 (7)2.2氢气系统部件的功能及原理 (8)2.3氢气的循环冷却 (8)3 密封油系统 (9)3.1密封原理 (9)3.2密封油系统的组成 (9)4发电机的气体置换 (10)4.1气密试验 (10)4.2二氧化碳和氢气用量估计 (11)4.3二氧化碳置换空气 (12)4.4氢气置换二氧化碳 (12)4.5二氧化碳置换氢气 (12)参考文献 (13)1 引言1.1发电机冷却系统的重要性发电机在工作的过程中由于能量转换、电磁作用和机械摩擦会产生一定的热量，要使发电机的温度保持在材料限定温度范围内，就要配备发电机冷却系统。

发电部培训专题1发电机氢气系统简介说明：1.1发电机由于存在着损耗的原因，会导致发电机本体及线圈发热，如果不及时将这些热量及时释放掉，将会导致发电机绝缘老化，影响发电机使用寿命，甚至引发其它恶性的电气事故的发生。

因此大、小发电机都有自己的一套冷却装置。

1.2大型发电机是一种高电压、大电流的电气设备，因此对于它的冷却方式的选择，是确保发电机安全运行的一项重要手段，发电机根据容量等技术参数选择不同的冷却方式，如空冷、氢冷、水氢氢、双水内冷等。

在这些方式中，双水内冷冷却效果是最好的，但由于双水内冷存在着连接部件漏水这一难以解决的问题，在我国80年代投产的多台引进的捷克机组中多次发生此类事故，所以目前我国发电机至今仍多采用的是氢气冷却这种方式，我厂发电机用的是水－氢－氢冷却方式。

1.3之所以目前多采用氢气冷却的原因是氢气有着以下优点：a.氢气比重比较小，相对于其它气体来说它的阻力损耗比较小。

b.氢气是不助燃的气体。

c.氢气比热较其它气体来说大一些。

d.氢气化学价比较稳定。

1.4但用氢气冷却这种方式也存在很大的缺点：a.它是可燃物，使的生产危险点控制更加严格。

b.它需要专用的密封装置，增加了系统的复杂性。

2主要技术参数2.1发电机内额定运行参数：a.氢气压力：0.414MPa.b.氢气温度：不大于46℃c.氢气纯度：大于98%d.氢气耗量：小于13～19立方米/天e.氢气含氧量：小于2%f.氢气含水量：不大于25克/立方米2.2对供给发电机的氢气要求a.供氢气压力不高于3.2MPa.(g)b.供氢气纯度不低于99.5%c.氢气露点温度.≤–21℃2.3置换时的损耗值：3氢气系统设备的组成、功能及原理简介：3.1氢气干燥器装置：a.氢气干燥器是用来除去发电机内氢气中的水份而设的；当发电机中的氢气含水量过高将会对发电机造成多方面的不良影响，我厂在发电机外设置专用的氢气干燥器，它的进氢管路接至转子风扇的高压侧，它的回氢管路接至风扇的低压侧，从而使机内部分氢气不断地流进干燥器内得到干燥。

发电机气体置换程序1 发电机充排氢说明：发电机充氢、排氢采用置换方法。

当发电机内是空气（氢气），禁止直接向机内充入氢气（或空气），以避免机内形成具有爆炸浓度的空—氢混合气体。

为此发电机及氢气管路系统必须进行气体置换，系统中设置有专用二氧化碳汇流排，可将标准气瓶中的二氧化碳通入发电机，驱赶发电机内的空气（氢气），然后再用氢气（空气）驱赶中间气体，使发电机内在气体置换过程中，空气、氢气不直接接触。

2 发电机从运行状态转换到检修状态的置换工作：2.1 首先在发电机氢气系统泄压后，应用二氧化碳置换出发电机内的氢气，当从发电机顶部排气门取样分析二氧化碳浓度达到96%以上时，再用空气置换发电机内的二氧化碳，当从发电机底部排气门取样分析二氧化碳浓度小于5%（或监测氧气含量不小于20%）时，空气置换完毕。

置换过程中应注意，在置换各个阶段的末期，要对发电机氢气各系统死角进行排污，以防止死角残余有氢气与空气混合造成危险隐患。

2.2二氧化碳置换氢气操作程序：2.2.1部分开启发电机顶部排气门。

2.2.2开启发电机充CO2进气门。

2.2.3开启CO2汇流排充气一、二次门。

2.2.4微开CO2瓶出口角阀进行充气，充气过程中，用热水加热CO2瓶体，以防CO2管冻结。

2.2.5调整发电机顶部排气门，维持发电机内气压在规定范围之内。

2.2.6从发电机顶部取样分析，当CO2含量达96%时，暂停充CO2。

2.2.7排发电机内死角余氢（各处死角出口门和排气门应排放10分钟，以确保死角内气体置换完全）。

2.2.7.1开启补氢减压阀出口门及排污门10分钟后关闭。

2.2.7.2开启空气干燥器出口门及排污门10分钟后关闭。

2.2.7.3开启氢气干燥器进、出口门前取样门10分钟关闭。

2.2.7.4开启氢气纯度分析仪排气门10分钟关闭。

2.2.7.5开启气体检漏仪（共8个）排污门10分钟后关闭。

2.2.7.6开启发电机漏水检测器（共7个）排污门10分钟后关闭。

发电机升压后由CO2置换空气操作票1 发电机内置换操作前，必须将氢气湿度仪隔离；2 空气置换CO2时，纯度必须合格，用便携式纯度检测仪校验；3 置换过程中各死角排放必须充分；4 监视油氢差压正常并及时调整密封油母管压力；5 置换及升压过程中，防止发电机密封差压低；步骤操作项目1 接值长令机发电机进行泄压由CO2置换空气；2 全面检查发电机氢气系统设备、系统完好；3 确认发电机氢气系统各表计投入正确；4 进行发电机膛内泄压；5 检查密封油系统正常，氢压降至0.15Mpa时停止泄压，密封油油氢差压阀切至旁路；6 缓慢开启密封油油氢差压阀旁路手动门；7 缓慢关闭密封油油氢差压阀进油手动门，控制油氢差压在56-76KPa；8 调整油氢差压稳定，直至密封油油氢差压阀进油手动门全关；9 关闭密封油油差压阀氢侧压力一次门；10 关闭密封油油氢差压阀油侧压力一次门；11 关闭密封油油氢差压阀出油手动门；12 密封油油氢差压阀切至旁路后继续泄氢压；13 氢压降至0.05MPa浮子油箱旁路门开启，保证浮子油箱旁路有油；14 氢压降至0.02MPa时调整密封油油氢差压在30～40KPa；15 确认发电机回油扩大槽油水报警器与发电机#1检漏仪连接手动门开启；16 确认发电机氢气湿度检测仪隔离，旁路阀开启；17 发电机内气体压力维在0.02MPa，调整密封油油氢差压在30～40KPa，保证浮子油箱旁路有油；18 确认发电机氢气湿度检测仪隔离，旁路阀开启；19 确认压缩空气向发电机冲气门关闭；20 联系将压缩空气向发电机充空气管路拆除；21 确认发电机充空气阀关闭；22 将CO2瓶出口阀开启；23 开启CO2置换汇流排减压阀前一次阀、二次阀；24 开启CO2供气管路至发电机减压阀前一次阀、二次阀；25 开启供氢管路置换控制阀；26 开启CO2供气管路置换控制阀；27 CO2开始置换发电机内空气；28 微开发电机气体置换控制总阀，维持发电机内部气压为0.02～0.04MPa；29 开启气体置换纯度检测装置进口手动阀；30 监视置换分析仪表CO2纯度达85%以上，开启各管路排污阀进行排污；31 测量发电机内及各死角排放处CO2纯度＞96%，关闭各死角排放阀；32 关闭供氢管路置换控制阀33 关闭发电机气体置换控制总阀；34 关闭H2供气管路置换控制阀；35 关闭CO2供气管路置换控制阀；36 CO2置换发电机内空气完毕；37 操作完毕，汇报值长。

发电机气体置换的有关规定1 发电机气体置换采用中间介质置换法：a.充氢气前先用中间介质（二氧化碳和氮气）排除发电机及系统管路内的空气，当中间气体的含量超过85%（CO2）、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约为发电机和管道容积的2～2.5倍，所需氢气约为2.5～3倍。

b.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%（CO2）、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。

此过程所需中间气体约为发电机和管道容积的1.5～2倍。

2 发电机气体置换应取得电气运行运行人员同意，由电气检修人员配合并在化学人员的监督下进行。

整个置换期间不允许发电机做任何电气试验，距发电机20m范围内不允许有明火作业。

3 发电机氢气系统检修后，应经风压试验合格。

气体置换前应准备足够的二氧化碳或氮气。

4 置换工作应在机组静止或盘车状态下进行，充氢或排氢时应缓慢进行，以免局部摩擦过热造成氢爆，注意取样化验正常。

5. 整个置换期间保持发电机内有0.01～0.02Mpa左右的压力，密封油系统运行正常，主油箱及氢油分离箱排烟风机运行正常。

氢气系统的监视1 发电机额定氢气（表压）为0.3Mpa，允许最大氢压（表压）0.35Mpa，最低氢压力（表压）0.1Mpa。

2 氢压降至0.2Mpa时，发电机出力为260MW；氢压降至0.1Mpa 时，发电机出力为210MW。

3 在任何运行情况下，都须使机内氢压高于水压0.035Mpa。

4 密切注意机内氢压的变化，如发现氢压有不正常的降低，应及时找漏。

若在水系统中发现大量的氢气，则应停机检查。

5 运行中的发电机内氢气纯度不得低于98％，当氢侧密封油泵停止运行时，氢气纯度应高于90％。

6 正常运行时发电机内氢气湿度不大于4g／m37 发电机额定冷氢温度为45℃，最低为30℃，热氢温度不大于65℃。