发电机辅助系统-氢油水系统介绍
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第 1 页 共 10 页 汽轮发电机氢油水系统 简要介绍 汽轮发电机氢油水控制系统介绍
东方电机股份有限公司 2 概述 氢油水控制系统是发电机必不可少的辅助冷却控制系统,配套使用于冷却方式采用全氢冷或水氢氢的发电机组中。 我公司为集设计、开发、生产设备制造及技术服务为一体,在氢冷汽轮发电机的氢油水控制系统方面已有几十年的设计和制造经验,目前产品系列包括: 200MW、300MW等级、600MW等级、1000MW 等级汽轮发电机机组氢油水系统辅机设备; 300MW、400MW、480MW燃气轮机组氢油系统辅机设备; 1000MW、1750MW 等级核电发电机机组氢油水系统辅机设备。 汽轮发电机氢油水控制系统介绍
东方电机股份有限公司 3 第一部分 发电机氢气控制系统 1. 用途与功能 发电机氢气控制系统专用于氢冷汽轮发电机,具有以下功能: a. 使用中间介质(一般为CO2)实现发电机内部(以下简称机内)气体置换; b. 通过压力调节器自动保持发电机内氢气压力在需要值; c. 通过氢气干燥器除去机内氢气中的水份; d. 采用相应的表计对机内氢气压力、纯度、温度以及油水漏入量进行监测显示,超限时发出报警信号。 2. 发电机主要额定运行参数: 氢气压力: 1000MW 燃煤机组 0.52 MPa.(g) 600MW/660燃煤机组 0.45MPa.(g) 300MW 燃煤机组 0.25 MPa.(g) 300MW/350MW 燃机机组 0.3 MPa.(g) 400MW燃机机组 0.4 MPa.(g) 480MW 燃机机组 0.5 MPa.(g) 1150MW核电机组 0.3 MPa.(g) 1750MW核电机组 0.6MPa.(g) 注:(g).--- 表压 氢气温度:46℃ 氢气纯度:98% (容积百分比). 3. 工作原理 3.1 发电机内空气和氢气不允许直接置换,以免形成具有爆炸浓度的混合气体。通常应采用CO2气体作为中间介质实现机内空气和氢气的置换。 3.2 发电机内氢气不可避免地会混合在密封油中,并随着密封油回油被带出发电机,有时还可能出现其他漏气点。因此机内氢压总是呈下降趋势,氢压下降可能 汽轮发电机氢油水控制系统介绍
东方电机股份有限公司 4 引起机内温度上升,故机内氢压必须保持在规定的范围之内,本控制系统在氢气的控制排中设置有氢气减压器,用以实现机内氢气压力的自动调节。 3.3 氢气中的含水量过高对发电机将造成多方面的不良影响,通常均在机外设置专用的氢气干燥器, 使机内部份氢气不断地流进干燥器内得到干燥。 3.4 发电机内氢气纯度必须维持在98%左右,氢气纯度低,一是影响冷却效果,二是增加通风损耗。氢气纯度低于报警值(90%)是不能继续正常运行的,至少不能满负荷运行。当发电机内氢气纯度低时,可通过本氢气控制系统进行排污补氢。 3.5 发电机内氢气压力、纯度、温度是必须进行经常性监视的运行参数,机内是否出现油水也是应当定期监视的。氢气系统中针对各运行参数设置有不同的专用表计,用以现场监测,超限时发出报警信号。 系统简图如下: 4. 系统组成 氢气控制系统主要由下列设备(部套件)组成: a. 氢气控制排(又称氢气供给装置) b. CO2供给汇流排 c. CO2气体加热装置 汽轮发电机氢油水控制系统介绍
东方电机股份有限公司 5 d.氢气去湿装置 e. 置换控制阀 f. 油水(探测)报警器 g. 氢气湿度仪 h. 管路阀门等辅助件 i. 氢纯度检测装置 5. 运行维护注意事项 5.1 漏氢和找漏 发电机投入运行之后,如果发现机组漏氢量增大,通常应从以下几个方面着手找漏: (1)漏氢检测装置是否输出“氢气含量高”报警信号,其中封闭母线及中性点检测点不能出现报警;水箱含氢量测点报警见5.2专题叙述;轴承润滑油管路检测点含氢量不产生突然增大且不超过2%视为正常。 (2) 发电机本体主要查找氢气冷却器把合面,测温出线把合面,及各法兰把合面,因为这些把合面会由于振动等原因而产生可能松动。 (3)氢气系统管路找漏重点是氢气分析仪表柜内螺纹接头处,各排放接口处以及法兰把合面。 (4)单流环式密封油系统中氢侧回油管路法兰把合面也是排查范围之内。 排放口处可用检测仪表(便携式仪表)检测。其余则用肥皂液检测法找漏最为有效。氢气系统中的波纹管截止阀不允许用“F型扳手”加力关闭,以防止因阀门内部聚四氟密封垫被压坏而造成的漏氢。 5.2 关于发电机定冷水箱上部检测出氢气后的处理 定冷水箱内检测出氢气,其来源当然是发电机内部。氢气有很强的渗透性,可以渗透进入线圈端部绝缘引水管内,随水流汇集至定冷水箱中。此外,定子线棒两端众多的接头若有松动等缺陷而产生漏点,由于氢压高于线圈内水压,氢气也会漏入且在定冷水箱上部空间汇集。 水箱上部含氢量大于2%,但不高于4%,且整机漏氢量不高于18Nm3/d,维持运行是安全的,但须考虑计划停机时安排消缺。当水箱上部含氢量高于4%(氢气和空气的混合物达到氢爆下限浓度)应考虑停机消缺,若同时整机漏氢量超过 汽轮发电机氢油水控制系统介绍
东方电机股份有限公司 6 18Nm3/d或者发电机漏氢量突然明显增加(在原有漏量基础上每天突发性增加2Nm3以上视为明显增加),则应立即停机消缺。 5.3 发电机在正常运行条件下时,吸附式氢气干燥器内干燥剂应能维持3~5年,但如果氢气有油质显现或很脏,干燥剂的使用寿命会大大缩短,当干燥剂的性能已下降到不可接受的水平时应必须立刻进行更换。 5.4 油水探测报警器、氢气除湿装置及氢气纯度仪的监视和定期排污等;纯度、压力、湿度等各仪表的定期校验等。 第二部分 发电机密封油控制系统 1. 用途与功能: 密封油系统专用于向发电机密封瓦供油,且使油压高于发电机内氢压(气压)一定数量值,以防止发电机内氢气沿转轴与密封瓦之间的间隙向外泄漏,同时也防止油压过高而导致发电机内大量进油。 我公司密封油系统现有单流环式、双流环式及三流环三种型式配套于不同的机型,以单流环式密封油系统为主要配套产品。 以美国GE公司、日本日立、法国阿尔斯通等为代表的发电机制造厂,对大型氢冷汽轮发电机密封瓦主要采用的是单流环密封油控制系统。这种系统在国外和国内进口机组中广泛使用,运行可靠,是一种非常成熟的系统。该系统设有真空净油装置抽出密封油中的混合气体和水分,有效减少油中含水量,避免油系统中的水份扩散到机内引起氢气湿度增大,解决了机内湿度问题,同时净化了机内氢气,保持机内氢气纯度不受污染。 2. 主要技术参数: 密封油油质:同汽机润滑油 密封油量: 1000MW燃煤机组 230l/min 600MW、300MW燃煤机组 185l/min 300MW、400MW燃机机组 70l/min 汽轮发电机氢油水控制系统介绍
东方电机股份有限公司 7 480MW燃机机组 100l/min 1150MW核电机组 120l/min 1750MW核电机组 520l/min 密封瓦进油温度:45℃ 密封瓦出油温度:≤70℃ 密封瓦油压大于机内氢压:0.055±0.02(MPa) 3. 系统工作(运行)原理(以单流环式密封油系统为例): 密封油系统中正常运行回路: 轴承润滑油管路 →真空油箱 →主密封油泵(或备用密封油泵) →滤油器→压差阀→发电机密封瓦 →机内侧(空侧排油与发电机轴承润滑油排油混合直接回空气抽出槽) →扩大槽 →浮子油箱→空气抽出槽 →轴承润滑油排油 →汽机主油箱 事故运行回路(交流电源或交流油泵故障时的密封油运行循环回路): 轴承润滑油管路 →事故密封油泵(直流泵) →压差阀 →滤油器 →发电机密封瓦→氢侧排油 →扩大槽 →浮子油箱→空气抽出槽(空侧回油与发电机轴承润滑油回油混合,直接回至空气抽出槽) →轴承润滑油排油 →汽机主油箱 参见系统简图 汽轮发电机氢油水控制系统介绍
东方电机股份有限公司 8 4. 密封油系统主要设备:(以单流环式密封油系统为例) 4.1 扩大槽:来自密封环的排油在此槽内扩容,以使含有氢气的回油能分离出氢气(H2)。 4.2 浮子油箱:氢侧回油经扩大槽后进入浮子油箱,该油箱的作用是使油中的氢气进一步分离。 4.3 空气抽出槽:发电机空侧密封油和轴承润滑油混合后排至空气抽出槽内,油中的气体分离后经过管路排往厂外大气,润滑油经过管路流回汽机主油箱。 4.4 密封油控制装置 密封油控制装置中的主要设备有两台主交流油泵、一台事故油泵、真空装置、一只压差阀、二只滤油器、仪表箱和就地仪表及管路阀门等。 4.4.1 真空装置:真空装置主要是指真空油箱、真空泵和再循环泵。它们是单流环式密封油系统中的油净化设备。 4.4.2 油泵:两台主油泵,一台工作,另一台备用。它们均由交流电动机带动;一台事故油泵,当主油泵故障时,该泵投入运行。它由直流电动机带动。 汽轮发电机氢油水控制系统介绍
东方电机股份有限公司 9 4.4.3 差压调节阀:该调节阀用于自动调整密封瓦进油压力,使该压力自动跟踪发电机内气体压力且使油—气压差稳定在所需的范围之内 4.4.4 滤油器:二台滤油器设置在压差调节阀的进口管路上,用以滤除密封油中的固态杂质。 4.4.6 仪表箱 密封油控制站: 5.运行维护注意事项: 5.1 系统设备的监视和定期检验 维护 油氢差压值、真空油箱和浮子油箱中的油 位、密封油泵及真空泵的运行情况监测;所有仪表的监测检查及定期校验; 交流备用油泵和事故密封油泵(直流泵)的定期启动检验以确保 良好备用;各油泵的润滑油更换, 真空泵油油水排放等定期维护等。 5.2 密封油压力大幅波动及处理 5.2.1 油泵输出流量偏少,安全阀反复开启引起的油压波动。 螺杆泵的输出流量偏少,会使输出压力偏高,因而导致油泵本身带有的安全阀或者系统中装设的安全阀(溢流阀)开启泄压,压力快速降低又使安全阀关闭,结果又使压力回升,如此反复形成油泵输出压力波动。 汽轮发电机氢油水控制系统介绍 东方电机股份有限公司 10 发电机低转速、低气压工况下、如气密试验,气体置换阶段,转轴盘车阶段,密封瓦所需油量较少(远低于密封油泵的铭牌流量),最容易出现泵输出压力波动。 可重新调整安全阀(及溢流阀)的开启压力,调高至1.0~~1.1Mpa左右,如仍不能消除波动现象,则可适当打开油泵出口管路上的手动旁路阀以增大泵的输出流量,从而使泵的输出压力降低,则泵的安全阀不会开启泄压。 5.2.2 油泵产生的气蚀引起的输出压力波动。 单流环式密封油系统中的交流密封油泵,在真空油箱上部真空压力高达-90Kpa以上且油位低于油箱水平中心线的情况下,常会产生气蚀,致使泵输出压力波动且伴有较高噪音或管路振动。 降低真空压力,使真空油箱油位维持在最佳油位(视察窗水平中心线下方50mm左右为最佳油位)是防止交流油泵产生气蚀的两种手段。其中真空油箱油位的改变必须在停机时打开真空油箱人孔盖,重新调整内部装设的浮球阀的浮球装配高度才能改变油位。 5.2.3 油泵机械密封磨损引起的输出压力波动。 单流环式密封油系统中的交流油泵,机械密封磨损后,空气被从机械密封处吸进泵内,如超过一定的吸气量,也会引起泵的输出压力波动,噪音增大等问题,,只有更换机械密封才能消除缺陷。 用毛刷在机械密封处涂油,观察油被吸入泵内的速度,以此判断机械密封磨损漏气状态。 5.2.4 真空油箱内交流油泵吸油管口装设的漏网堵塞也是引起油泵吸油量不足而导致输出压力波动的原因之一,因此,大修时一定要检查,清洗该滤网,确认无堵塞。 第三部分 发电机定子线圈冷却水控制系统 1 主要功能: 定子线圈冷却水系统的主要功能是保证冷却水(纯水)不间断地流经定子线