發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)報告(共13頁)

1、 發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)題 目 二15年六月畢 業(yè) 設(shè) 計(論文)院 系專業(yè)班級學(xué)生姓名指導(dǎo)教師發(fā)電機(jī)氫氣(qn q)冷卻系統(tǒng)摘要(zhiyo)隨著電廠裝機(jī)容量的提升，發(fā)電設(shè)備的冷卻(lngqu)環(huán)節(jié)越來越重要，所用到冷卻介質(zhì)也是多種多樣。在對發(fā)電機(jī)進(jìn)行冷卻技術(shù)當(dāng)中，氫冷技術(shù)是最為成熟、應(yīng)用最為廣泛(gungfn)的幾種技術(shù)之一。由于氫氣本身的特點以及工作環(huán)境的要求，氫冷系統(tǒng)當(dāng)中有幾項十分重要的環(huán)節(jié)，如氫氣的置換、冷卻、干燥、密封。這幾個環(huán)節(jié)直接決定著整個系統(tǒng)的冷卻效果，也是發(fā)電機(jī)安全工作的重要影響因素。關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；氫冷技術(shù)；置換；冷卻；干燥；密封Generator Hydrogen Cool

2、ing SystemAbstractWith the increase of installed capacity, the process of generator-cooling is more and more important . The kind of coolant medium is also miscellaneous. Among the methods about cooling generators, hydrogen-cooling is one of the most mature and widely technology.Because of the chara

3、cteristics of hydrogen and the demand of operational environment, Hydrogen Cooling System has some important parts, such as replacing, cooling, drying and leaking proof hydrogen. These links directly determine the cooling effect of the whole system, which essential to the safety of generators. Keywo

4、rds: Hydrogen-cooling; replacing; cooling; drying; leaking proof; 目 錄目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc421220297 發(fā)電機(jī)氫氣(qn q)冷卻系統(tǒng) PAGEREF _Toc421220297 h 2 HYPERLINK l _Toc421220298 Generator Hydrogen Cooling System PAGEREF _Toc421220298 h 3 HYPERLINK l _Toc421220299 Abstract PAGEREF _Toc4212202

5、99 h 3 HYPERLINK l _Toc421220300 目 錄 PAGEREF _Toc421220300 h 4 HYPERLINK l _Toc421220301 1、緒論(xln) PAGEREF _Toc421220301 h 5 HYPERLINK l _Toc421220302 1.1發(fā)電機(jī)冷卻技術(shù)背景 PAGEREF _Toc421220302 h 5 HYPERLINK l _Toc421220303 1.2發(fā)電機(jī)常見的冷卻方式 PAGEREF _Toc421220303 h 5 HYPERLINK l _Toc421220304 1.3發(fā)電機(jī)氫冷方式普及原因 PAG

6、EREF _Toc421220304 h 5 HYPERLINK l _Toc421220305 1.4論文的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc421220305 h 6 HYPERLINK l _Toc421220306 2、氫氣置換的實現(xiàn)方式 PAGEREF _Toc421220306 h 7 HYPERLINK l _Toc421220307 2.1氫氣置換總則 PAGEREF _Toc421220307 h 7 HYPERLINK l _Toc421220308 2.2氫氣置換的實現(xiàn)方法中間介質(zhì)置換法 PAGEREF _Toc421220308 h 7 HYPERLINK l _Toc

7、421220309 2.3采用中間介質(zhì)置換法應(yīng)注意的事項： PAGEREF _Toc421220309 h 8 HYPERLINK l _Toc421220310 3、氫氣冷卻系統(tǒng) PAGEREF _Toc421220310 h 9 HYPERLINK l _Toc421220311 3.1氫氣冷卻器簡介 PAGEREF _Toc421220311 h 9 HYPERLINK l _Toc421220312 3.2氫冷器的構(gòu)造 PAGEREF _Toc421220312 h 9 HYPERLINK l _Toc421220313 4、氫氣干燥系統(tǒng) PAGEREF _Toc421220313 h

8、 10 HYPERLINK l _Toc421220314 4.1未經(jīng)處理的氫氣濕度大的原因 PAGEREF _Toc421220314 h 10 HYPERLINK l _Toc421220315 4.2濕氫氣的危害 PAGEREF _Toc421220315 h 10 HYPERLINK l _Toc421220316 4.3氫氣干燥器的工作原理及運行方式（以冷凝式干燥器為例） PAGEREF _Toc421220316 h 10 HYPERLINK l _Toc421220317 5、密封油系統(tǒng) PAGEREF _Toc421220317 h 11 HYPERLINK l _Toc421

9、220318 5.1密封油系統(tǒng)簡介及其功能 PAGEREF _Toc421220318 h 11 HYPERLINK l _Toc421220319 5.2密封油系統(tǒng)工作流程及運行方式 PAGEREF _Toc421220319 h 11 HYPERLINK l _Toc421220320 5.3密封油的運行時的注意事項 PAGEREF _Toc421220320 h 12 HYPERLINK l _Toc421220321 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc421220321 h 131、緒論1.1發(fā)電機(jī)冷卻(lngqu)技術(shù)(jsh)背景在電力生產(chǎn)過程中，當(dāng)發(fā)電機(jī)運轉(zhuǎn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能時，

10、不可避免(b k b min)的會產(chǎn)生能量損耗。這些損耗的能量最后都變成熱能，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子、定子等各部件溫度升高加速線路老化、加劇金屬疲勞，從而降低效率，縮短設(shè)備壽命。因此必須采用合適的冷卻方式帶走損耗所產(chǎn)生的熱能，將電機(jī)各部分的溫升控制在允許范圍內(nèi)，保證電機(jī)安全可靠地運行。此外，在提高機(jī)組的容量、增加線路負(fù)荷的同時，必然伴隨著線棒磨損加劇，線圈溫度上升。因此提高發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)的降溫能力也是提升電機(jī)容量的重要前提。1.2發(fā)電機(jī)常見的冷卻方式大容量發(fā)電機(jī)的冷卻方式按冷卻介質(zhì)的形態(tài)區(qū)分，常見的有氣冷、氣液冷和液冷三大類。氣體冷卻介質(zhì)包括空氣和氫氣等，液體冷卻介質(zhì)有水、油、氟里昂類介質(zhì)及新型無污染

11、化合物類氟碳介質(zhì)。在諸多冷卻方式中空冷、氫冷、水冷技術(shù)均為早期從國外引進(jìn)技術(shù)后優(yōu)化設(shè)計，是很成熟技術(shù)，也是目前應(yīng)用最為廣泛的幾種冷卻技術(shù)。 實際工程當(dāng)中同一臺發(fā)電機(jī)往往采用多種冷卻方式。例如，水輪發(fā)電機(jī)所采用的冷卻方式常見的有空冷、水冷和蒸發(fā)冷等；汽輪發(fā)電機(jī)所采用的冷卻方式則較為豐富，包括空冷、氫冷、水冷、油冷及蒸發(fā)冷等。1.3發(fā)電機(jī)氫冷方式普及原因液冷方式需要在發(fā)電機(jī)內(nèi)部建設(shè)相應(yīng)的管道，提高了設(shè)備成本和運行維護(hù)成本，導(dǎo)致這種冷卻方式的普及程度稍遜色于氣冷。目前發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通常利用氫氣進(jìn)行冷卻，原因與氫氣的特性密切相關(guān)。在所有氣體中氫氣密度最小，分子運動速度最快，具有最大的擴(kuò)散速度和很高的導(dǎo)熱性

12、。氫氣導(dǎo)熱系數(shù)為空氣的7倍，在同一溫度和流速下，放熱系數(shù)為空氣的14一15倍。由于散熱效果增強(qiáng)了，相對同容量的空冷機(jī)而言，氫冷機(jī)體積小，消耗材料少。相應(yīng)地，發(fā)電機(jī)的線負(fù)荷比空冷顯著高(10001300)Acm。由于密度小，流動阻力也小，因此。在相同氣壓下，氫氣冷卻的通風(fēng)損耗、風(fēng)摩耗均為空氣的110，而且風(fēng)噪亦可減小，可以減弱因氣流而產(chǎn)生的振動。氫氣不助燃，可以抑制內(nèi)部電暈，不會產(chǎn)生對電氣絕緣有害的氣體，故延長了電機(jī)的壽命。1.4論文(lnwn)的主要內(nèi)容本論文(lnwn)主要研究了氫氣冷卻(lngqu)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相關(guān)技術(shù)問題，涉及到的內(nèi)容如下：（1）受熱后的氫氣如何冷卻；（2）發(fā)電機(jī)運行時如

13、何減少氫氣的泄漏量；（3）在發(fā)電機(jī)充氫氣過程中，如何操作以避免空氣與氫氣混合，防止發(fā)生氫氣爆炸。2、氫氣置換的實現(xiàn)方式2.1氫氣(qn q)置換總則(zngz)檢修(jinxi)前將發(fā)電機(jī)內(nèi)充斥的氫氣排盡換成空氣或檢修后將發(fā)電機(jī)內(nèi)的空氣排進(jìn)換為高純度的氫氣的過程稱為氫氣的置換。由于氫氣是相當(dāng)活潑的氣體，當(dāng)其遇到一定濃度的氧氣時極易發(fā)生爆炸，因此氫氣的置換過程必須遵循一定的原則：（1）當(dāng)發(fā)電機(jī)用空氣冷卻或中間介質(zhì)氣體運行時，不得帶負(fù)荷。（2）當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)下列情況之一，會發(fā)生爆炸或者有著火危險。 eq oac(,1)在發(fā)電機(jī)殼內(nèi)，當(dāng)氫氣純度降至5%76%時； eq oac(,2)在發(fā)電機(jī)殼內(nèi)，

14、當(dāng)含氧量超過2%時； eq oac(,3)軸承回油管或在油箱中油的含氧量超過5%時； eq oac(,4)在距離漏氫地點5米以內(nèi)遇有火源或電火花時；（3）必須用二氧化碳作為中間介質(zhì)，嚴(yán)禁空氣與氫氣直接接觸置換。（4）開啟二氧化碳瓶門時，應(yīng)緩慢進(jìn)行。如發(fā)生凍結(jié)閉塞現(xiàn)象，可用熱水烘暖。為縮短氣體置換時間，必要時可用數(shù)個二氧化碳瓶同時供給。注意二氧化碳瓶表面的結(jié)霜情況，一般升到離瓶底0.5米以上時，應(yīng)及時調(diào)換新瓶，瓶內(nèi)壓力不應(yīng)全部放盡。（5）氣體置換過程應(yīng)在低風(fēng)壓運行方式下，并盡可能在發(fā)電機(jī)靜止或盤車時進(jìn)行，若為條件所迫，亦可在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速100r/mm時進(jìn)行，整個置換過程，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視發(fā)電機(jī)風(fēng)壓、風(fēng)溫

15、、密封油壓、油溫、油流。（6）當(dāng)氫氣系統(tǒng)嚴(yán)密性不佳時，不可置換至氫氣運行，嚴(yán)禁拆除密封瓦進(jìn)行。2.2氫氣置換的實現(xiàn)方法中間介質(zhì)置換法利用二氧化碳驅(qū)趕發(fā)電機(jī)內(nèi)空氣（或氫氣），然后又利用氫氣（或空氣）驅(qū)趕發(fā)電機(jī)內(nèi)的二氧化碳，這樣發(fā)電機(jī)內(nèi)在氣體置換過程中空氣、氫氣不直接接觸，因而不會形成具有爆炸濃度的空氣、氫氣混合物，這種方法是中間介質(zhì)置換方法。氫氣的輸入管道位于發(fā)電機(jī)的上方，而二氧化碳的輸入管道位于發(fā)電機(jī)的下方，這是利用了二氧化碳密度比空氣大，而氫氣密度比空氣小的特點。只有這樣才可實現(xiàn)充氫或充二氧化碳等過程。圖一 氫氣置換(zhhun)輸氣圖 在充氫前，必須用惰性氣體排除(pich)空氣，利用CO

16、2罐或CO2瓶提供的高壓氣體，從發(fā)電機(jī)機(jī)殼下部引入，驅(qū)趕發(fā)電機(jī)內(nèi)的空氣，當(dāng)從機(jī)殼頂部(dn b)原供氫管和氣體不易流動的死區(qū)取樣檢驗CO2的含量超過85（均指容積比）后，停止充CO2。期間保持氣體壓力不變。 按此程序進(jìn)行氣體置換，發(fā)電機(jī)內(nèi)將不存在爆炸性的混和氣體，其前提氣體是徹底混和的。氫冷發(fā)電機(jī)在正常運行時，氫氣純度應(yīng)在95%或以上。在發(fā)電機(jī)靜止或盤車情況下，從發(fā)電機(jī)的頂部匯流管充氫，氫氣經(jīng)供氫裝置進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)頂部的匯流管向下驅(qū)趕CO2。當(dāng)從底部原CO2母管和氣體不易流動的死區(qū)取樣檢驗，氫氣純度高于96，氧含量低于時，停止排氣，并升壓到工作氫壓。升壓速度不可太快，以免引起靜電。發(fā)電機(jī)的排氫，通

17、過在機(jī)座底部匯流管充入二氧化碳，使氫氣從機(jī)座頂部匯流管排除出去，為了使機(jī)內(nèi)混合氣體中的氫氣含量底于5%應(yīng)充入足夠的二氧化碳。排氫應(yīng)在發(fā)電機(jī)靜止或盤車時進(jìn)行， 充二氧化碳時，純度風(fēng)機(jī)與發(fā)電機(jī)機(jī)座頂部匯流管接通，在充入的二氧化碳達(dá)到要求的濃度后，二氧化碳純度讀數(shù)應(yīng)為95%。排氫結(jié)束。氣體置換應(yīng)在發(fā)電機(jī)靜止或盤車時進(jìn)行，投入密封油系統(tǒng)，同時應(yīng)保持軸密封瓦處的密封油壓力。如出現(xiàn)緊急情況，可在發(fā)電機(jī)加速或減速時進(jìn)行氣體置換，但不允許發(fā)電機(jī)充入CO2氣體在額定轉(zhuǎn)速下運行。推薦在發(fā)電機(jī)靜止時置換機(jī)內(nèi)氣體。2.3采用中間介質(zhì)置換法應(yīng)注意的事項： 氫氣、壓縮空氣、中間氣體均需從氣體控制站上專設(shè)的入口引入，不允許

18、弄錯。 適當(dāng)控制氣體的流動速度，以免因氣流速度太快而使管路變徑處出現(xiàn)高熱點。 整個置換過程中發(fā)電機(jī)內(nèi)保持一定的壓力（0.020.03Mpa之間）。 現(xiàn)場，特別是排空管口附近杜絕明火。取樣地點正確。全面置換過程中氣體排出管路及氣體不易流通的死區(qū)，特別是氫氣干燥器，密封油箱和發(fā)電機(jī)下液體檢漏器等處，應(yīng)勤排放，最后均應(yīng)取樣化驗，各處都要符合要求。3、氫氣冷卻系統(tǒng)3.1氫氣(qn q)冷卻器簡介氫氣冷卻器是氫冷發(fā)電機(jī)的重要設(shè)備，它利用自身設(shè)備的特殊結(jié)構(gòu)，通過(tnggu)冷卻水對氫氣降溫，而降溫后的氫氣再次進(jìn)入發(fā)電機(jī)對轉(zhuǎn)子和定子進(jìn)行降溫?？梢姎錃饫鋮s器是實現(xiàn)氫氣循環(huán)利用(lyng)的重要設(shè)備之一。設(shè)備

19、外形如下圖圖二 氫冷器外形3.2氫冷器的構(gòu)造大多數(shù)氫冷系統(tǒng)都具有四個氫冷器，分別垂直安裝于定子機(jī)殼的四個角上。在回水管上設(shè)有溫度計，出口母管裝有自動溫度調(diào)節(jié)閥，用于自動控制冷卻水量，保持氫氣的溫度恒定。因為冷卻水平行流過四臺氫冷器，如果空氣滯留在冷卻水系統(tǒng)中，會造成冷卻水?dāng)嗔?，所以每只冷卻器都有一根排氣管。工作時，冷卻水在氫冷器內(nèi)進(jìn)行倒U型流動，熱氫氣從冷卻水排出側(cè)進(jìn)入氫冷器中，冷卻后的氫氣從冷卻水進(jìn)入側(cè)離開氫冷器。冷氫在其工作壓力下對應(yīng)的露點很低，一般稍低于其工作溫度，如果定冷水溫度比其低的話，會造成冷氫結(jié)露，影響其冷卻效果，進(jìn)而影響發(fā)電機(jī)正常工作。所以氫冷器的介質(zhì)為開式水，通過水量的調(diào)節(jié)可

20、控制合適的冷氫氣溫度在4046度之間。4、氫氣干燥系統(tǒng)4.1未經(jīng)處理的氫氣(qn q)濕度大的原因冷氫系統(tǒng)中的氫氣往往是通過電解水制得到，其中含有大量的水分。此外(cwi)因為密封油的特性，也會使氫氣的濕度加大。而濕氫氣又會對設(shè)備運行造成極大(j d)的傷害。4.2濕氫氣的危害（1）氫氣濕度超標(biāo)會造成發(fā)電機(jī)定子線圈端部短路事故 。氫氣濕度越高，氫氣中水分越高，氣體的介電強(qiáng)度越低，定子繞組受潮，降低絕緣電阻，從而降低了絕緣表面放電電壓，容易發(fā)生閃絡(luò)和絕緣擊穿，造成事故。（2）氫氣濕度超標(biāo)造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。發(fā)電機(jī)氫氣濕度高，將對其接觸的金屬產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，而應(yīng)力腐蝕與金屬氫脆相互起到催

21、化作用，會使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。因此護(hù)環(huán)會產(chǎn)生裂紋，絕緣瓦會松動，從而引起絕緣瓦同護(hù)環(huán)端部轉(zhuǎn)子線圈摩擦，引起轉(zhuǎn)子線圈接地或短路。（3）影響發(fā)電機(jī)的運行效率。由于氫氣中濕度大，水份高，使氣體密度增大，增加了發(fā)電機(jī)的通風(fēng)損耗，降低了發(fā)電機(jī)的效率。4.3氫氣干燥器的工作原理及運行方式（以冷凝式干燥器為例）冷凝式氫氣干燥器是用“制冷”方式將氫氣冷卻，使其溫度降到“露點”以下，使其中的水蒸氣以結(jié)露或結(jié)霜的形式分離出來，從而達(dá)到降低氫氣濕度的目的。來自發(fā)電機(jī)的熱濕氫氣從氫氣進(jìn)口管進(jìn)入換熱器，與由冷卻器回到換熱器的低溫氫氣進(jìn)行熱交換，被初步降溫除濕，再進(jìn)入冷卻器。氫氣在冷卻器內(nèi)通過蒸發(fā)器管壁與制冷劑

22、進(jìn)行熱交換，被深度冷卻充分去濕后返回?fù)Q熱器，與由發(fā)電機(jī)來的熱濕氫氣進(jìn)行熱交換，被其加熱，最后經(jīng)氫氣出口管返回發(fā)電機(jī)。換熱器中冷凝析出的水以及冷卻器中結(jié)的霜通過電加熱化霜后變成的水，經(jīng)排水管進(jìn)入貯水罐。當(dāng)罐中的水位達(dá)到一定高度時，水位控制器將輸出信號，水位指示燈亮。此時須手動旋開放水閥門將水放出。圖3 氫氣干燥器5、密封油系統(tǒng)5.1密封油系統(tǒng)(xtng)簡介及其功能氫冷發(fā)電機(jī)都采用油封，發(fā)電機(jī)密封(mfng)瓦(環(huán))所需用的油，就是機(jī)島軸承潤滑油，但人們習(xí)慣上按用途稱之為密封油。相應(yīng)地，這一套供油系統(tǒng)就稱為密封油系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的功能是向發(fā)電機(jī)密封瓦提供壓力略高于氫壓的密封油，以防止發(fā)電機(jī)

23、內(nèi)的氫氣從發(fā)電機(jī)軸伸出處向外泄漏。密封油進(jìn)入密封瓦后，經(jīng)密封瓦與發(fā)電機(jī)軸之間的密封間隙，沿軸向從密封瓦兩側(cè)流出，即分為(fn wi)氫氣側(cè)回油和空氣側(cè)回油，并在該密封間隙處形成密封油流，既起密封作用，又潤滑和冷卻密封瓦。圖4 發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)流程圖。5.2密封油系統(tǒng)工作流程及運行方式在正常運行方式下，汽輪機(jī)來的潤滑油進(jìn)入密封油真空箱，經(jīng)主密封油泵升壓后由差壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)至合適的壓力，經(jīng)濾網(wǎng)過濾后進(jìn)入發(fā)電機(jī)的密封瓦，其中空氣側(cè)的回油進(jìn)入空氣析出箱，氫氣側(cè)的回油進(jìn)入氫氣排泄擴(kuò)大箱后再向下流入浮子閥箱，而后依靠壓差流入空氣析出箱。由于采用汽輪機(jī)潤滑油這一高壓油源，空氣析出箱內(nèi)的油無法流入真空箱，而只能流入汽輪機(jī)潤滑油套裝油管，回到主油箱，開始下一個油循環(huán)。密封油系統(tǒng)具有四種運行方式，能保證各種工況下對機(jī)內(nèi)氫氣的密封。（1）正常運行時，一臺主密封油泵運行，油源來自(li z)主機(jī)潤滑油。