480MW等級燃機(jī)-氫控綜述

燃汽輪發(fā)電機(jī)輔助氫油系統(tǒng)

2013年5月

我公司燃機(jī)發(fā)電機(jī)全套引進(jìn)日本三菱公司技術(shù)，340MW、400MW及480MW等多種容量等級機(jī)型，本項目為480MW容量機(jī)組，發(fā)電機(jī)冷卻方式采用全氫冷，其輔助系統(tǒng)由氫氣控制系統(tǒng)和密封油控制系統(tǒng)(單流環(huán)式)組成。氫油控制系統(tǒng)技術(shù)方案

a.使用中間介質(zhì)(一般為CO2)實現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部氣體置換；b.保持發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力在需要值；c.去除發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣中的水份；d.監(jiān)測發(fā)電機(jī)內(nèi)漏油水情況，超限時發(fā)出報警信號e.在發(fā)電機(jī)正常運行工況下，對機(jī)內(nèi)氫氣壓力、純度、濕度，以及流量、是否有漏氫狀況進(jìn)行監(jiān)測，超限時發(fā)出報警信號；

氫氣控制系統(tǒng)主要功能

額定氫壓（表壓）：0.5MPa氫氣純度：≥95%氫氣露點：0oC—-25oC

氫氣控制系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

氫氣系統(tǒng)原理

1.發(fā)電機(jī)內(nèi)空氣和氫氣不允許直接置換，以免形成具有爆炸濃度的混合氣體。通常應(yīng)采用CO2氣體作為中間介質(zhì)實現(xiàn)機(jī)內(nèi)空氣和氫氣的置換。氫氣控制系統(tǒng)設(shè)置有專用管路、閥門、和氫氣壓力/純度監(jiān)測裝置，用以實現(xiàn)機(jī)內(nèi)氣體間接置換。

氫氣系統(tǒng)原理

關(guān)于發(fā)電機(jī)氣體置換發(fā)電機(jī)需充氫時，應(yīng)先用二氧化碳(CO2)驅(qū)趕發(fā)電機(jī)內(nèi)的空氣，待機(jī)內(nèi)二氧化碳含量超過85%以后，即可引入氫氣驅(qū)趕二氧化碳。發(fā)電機(jī)需排氫時，應(yīng)先將機(jī)內(nèi)氫壓降至0.02～0.03MPa之間，再用二氧化碳驅(qū)趕發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣，待二氧化碳含量超過95%以后，即可引入壓縮空氣驅(qū)趕二氧化碳，直至二氧化碳含量少于5%以后，才可終止向發(fā)電機(jī)內(nèi)送壓縮空氣。上述置換過程均應(yīng)保持機(jī)內(nèi)氣壓在0.02～0.03MPa之間。

2.發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣不可避免地會混合在密封油中，并隨著密封油回油被帶出發(fā)電機(jī)，有時還可能出現(xiàn)其他漏氣點。因此機(jī)內(nèi)氫壓總是呈下降趨勢，氫壓下降可能引起機(jī)內(nèi)溫度上升，故機(jī)內(nèi)氫壓必須保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，在氫氣供應(yīng)裝置中設(shè)置有兩套氫氣減壓器，用以實現(xiàn)機(jī)內(nèi)氫氣壓力的自動調(diào)節(jié)。

氫氣系統(tǒng)原理

3.氫氣中的含水量過高對發(fā)電機(jī)將造成多方面的不良影響，通常均在機(jī)外設(shè)置專用的氫氣干燥器，它的進(jìn)氫管路接至轉(zhuǎn)子風(fēng)扇的高壓側(cè)，它的回氫管路接至風(fēng)扇的低壓側(cè)，從而使機(jī)內(nèi)部分氫氣不斷地流進(jìn)干燥器內(nèi)得到干燥。

氫氣系統(tǒng)原理

氫氣干燥裝置采用吸附式，對氫氣的干燥是利用活性氧化鋁的吸收性能?；钚匝趸X是一種固態(tài)干燥劑，高疏松度的活性氧化鋁具有非常大的表面積和強(qiáng)吸濕能力。當(dāng)活性氧化鋁吸收水分達(dá)到飽和后，可通過加熱得到“再生”，從而恢復(fù)吸收能力。氫氣干燥裝置內(nèi)設(shè)置兩個吸收塔，其中一個吸收塔處于吸濕過程時，另一個則處于再生過程，雙塔之間的工作、再生循環(huán)往復(fù)是一個完全自動控制的過程。為防止氫氣中的雜質(zhì)或液體進(jìn)入氫氣干燥器影響干燥效果，氫氣干燥裝置還專門配有油氣分離器，濾除液體雜質(zhì)及油煙，保證氫氣的潔凈。

氫氣系統(tǒng)原理

4.發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力、純度、溫度和濕度是必須進(jìn)行監(jiān)視的運行參數(shù)，氫氣系統(tǒng)中針對各運行參數(shù)設(shè)置有不同的專用表計，用以現(xiàn)場監(jiān)測，超限時發(fā)出報警信號。設(shè)置發(fā)電機(jī)油水報警監(jiān)測裝置，如果發(fā)電機(jī)內(nèi)部漏進(jìn)油或水，油水將流入報警器內(nèi)，當(dāng)探測報警器內(nèi)油水積聚液位上升到設(shè)定位置，將發(fā)出報警信號。

氫氣系統(tǒng)原理

設(shè)置漏氫檢測裝置，連續(xù)自動檢測發(fā)電機(jī)氫、油系統(tǒng)中各取樣點處的氫含量，一旦氫含量超限，則發(fā)出報警信號。通常系統(tǒng)設(shè)置6處漏氫測點，發(fā)電機(jī)封閉母線箱A、B、C三相及中性側(cè)各設(shè)1點，汽、勵端軸承回油各設(shè)1點。。

氫氣系統(tǒng)原理

*氫氣供應(yīng)裝置*閥門站*二氧化碳匯流排*氫氣干燥裝置*漏液探測裝置*氫氣壓力/純度檢測裝置*漏氫檢測裝置

氫系統(tǒng)主要設(shè)備

密封油系統(tǒng)專用于向發(fā)電機(jī)密封瓦供油，且使油壓高于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓(氣壓)一定數(shù)量值，以防止發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣沿轉(zhuǎn)軸與密封瓦之間的間隙向外泄漏，同時也防止油壓過高而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)大量進(jìn)油。

密封油系統(tǒng)主要功能

燃機(jī)采用的單流環(huán)密封油控制系統(tǒng)是一種非常成熟的系統(tǒng),在國外和國內(nèi)機(jī)組中廣泛使用，該系統(tǒng)引進(jìn)日本三菱技術(shù)，可以較好解決國內(nèi)機(jī)組普遍存在機(jī)內(nèi)濕度大的問題。系統(tǒng)設(shè)有真空凈油裝置，可分離出密封油中的混合氣體和水分，有效減少油中含水量，避免油系統(tǒng)中的水份擴(kuò)散到機(jī)內(nèi)引起氫氣濕度增大，同時也保持機(jī)內(nèi)氫氣純度不受污染，減少補(bǔ)氫量。目前采用單流環(huán)式密封油系統(tǒng)的主要公司有美國GE、日本東芝、日立、法國ALSTOM等。

單流環(huán)系統(tǒng)主要特點

密封油油質(zhì)：同汽機(jī)潤滑油密封瓦油量：100l/min密封瓦進(jìn)油溫度：45-50℃密封瓦出油溫度：≤70℃密封瓦油-氫壓：0.06±0.02(MPa)

密封油系統(tǒng)主要參數(shù)

密封油系統(tǒng)原理

密封油系統(tǒng)中主要包括：正常運行回路、事故運行回路、緊急密封油回路(即第三密封油源)、真空凈油裝置、壓力調(diào)節(jié)裝置、以及儀表、開關(guān)和變送器等。這些回路和裝置可以完成密封油系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)、就地監(jiān)測、信號輸出和報警功能。

密封油系統(tǒng)原理

密封油正常運行回路：

循環(huán)密封油箱供油管→真空油箱→主密封油泵(或備用密封油泵)→壓差閥→濾油器→發(fā)電機(jī)密封瓦→氫側(cè)排油(機(jī)內(nèi)側(cè))→空側(cè)排油(與發(fā)電機(jī)軸承潤滑油→排氫調(diào)節(jié)油箱→→→→→→→→循環(huán)密封油箱→軸承潤滑油排油混合)→→→→→→→→→排油總管→汽機(jī)主油箱

密封油系統(tǒng)原理

密封油事故運行回路：循環(huán)密封油箱供油管→事故密封油泵(直流泵)→壓差閥→濾油器→發(fā)電機(jī)密封瓦→氫側(cè)排油→排氫調(diào)節(jié)油箱→→→空側(cè)排油→→→→→循環(huán)密封油箱→軸承潤滑油排油總管→汽機(jī)主油箱

密封油系統(tǒng)原理

緊急密封油回路軸承潤滑油供油支路→相應(yīng)閥門→濾油器→密封瓦→（回油同前，略）。此運行回路的作用是在主密封油泵和直流油泵都失去作用的情況下，軸承潤滑油直接作為密封油源密封發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣。此時發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣壓力必須降到0.05MPa~0.02MPa。

密封油系統(tǒng)原理

*循環(huán)密封油箱*密封油供油裝置(集裝供貨，其中包括排氫調(diào)節(jié)油箱、真空油箱、真空泵、主密封油泵、事故密封油泵、主壓差閥、備用壓差閥、溢流閥、板式換熱器、濾油器、儀表箱和端子箱等)

密封油系統(tǒng)主要設(shè)備

循環(huán)循環(huán)密封油箱和排煙裝置發(fā)電機(jī)軸承潤滑油回油(混合著空側(cè)密封油回油)首先排至系統(tǒng)專設(shè)的循環(huán)密封油箱，回油中的氣體先在此油箱中經(jīng)擴(kuò)容后分離，再由系統(tǒng)專設(shè)的排煙裝置抽出后經(jīng)過排放管路排往廠外大氣，潤滑油經(jīng)過管路回至汽機(jī)潤滑油主回油管，再流回汽機(jī)主油箱。由于排煙裝置不斷從循環(huán)密封油箱內(nèi)抽出氣體，使得該油箱內(nèi)的無油空間，以及與其連通的發(fā)電機(jī)軸承回油管道內(nèi)的無油空間形成微負(fù)壓狀態(tài)(-250~-500Pa)，從而也有利于發(fā)電機(jī)軸承腔室內(nèi)的氣體通過軸承回油管進(jìn)入循環(huán)密封油箱，再被抽出排至大氣。密封油系統(tǒng)主要設(shè)備

排氫調(diào)節(jié)油箱氫側(cè)回油經(jīng)回油管路進(jìn)入排氫調(diào)節(jié)油箱，該油箱的作用是使油中的氫氣初步分離。排氫調(diào)節(jié)油箱內(nèi)部裝有自動控制油位的浮球閥，以使該油箱中的油位保持在一定的范圍之內(nèi)。排氫調(diào)節(jié)油箱外部裝有手動旁路閥及液位視察窗，以便必要時人工操作控制油位。其主要附件還有液位信號器(帶有高低液位開關(guān)和液位變送器)，實現(xiàn)報警信號輸出和遠(yuǎn)方監(jiān)控。

密封油系統(tǒng)主要設(shè)備

真空油箱和真空泵：單流環(huán)式密封油系統(tǒng)中的油凈化設(shè)備。正常工作情況下，來自循環(huán)密封油箱的補(bǔ)油不斷地進(jìn)入到真空油箱中，補(bǔ)油中含有的空氣和水份在真空油箱中被分離出來，通過真空泵抽出，并經(jīng)過真空管路被排至廠房外，從而使進(jìn)入密封瓦的油得以凈化，防止空氣和水份對發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣造成污染。真空油箱的油位由箱內(nèi)裝配的浮球閥進(jìn)行自動控制，浮球閥的浮球隨油位高低而升降，從而調(diào)節(jié)浮球閥的開度，真空油箱的油位也隨之受到控制。真空油箱的主要附件還有液位信號器(帶有高低液位開關(guān)和液位變送器)，可實現(xiàn)就地和遠(yuǎn)方監(jiān)測。密封油系統(tǒng)主要設(shè)備

真空泵連續(xù)不間斷地工作，保持真空油箱中的真空度，將空氣和水份(水蒸汽)抽出并排放掉。為了加速空氣和水份從油中釋放，真空油箱內(nèi)部設(shè)置有多個噴頭，補(bǔ)充進(jìn)入真空油箱的油通過補(bǔ)油管端的噴頭，再循環(huán)油通過再循環(huán)管端的噴頭而被擴(kuò)散，加速氣、水從油中分離。

密封油系統(tǒng)主要設(shè)備

差壓調(diào)節(jié)閥：密封油系統(tǒng)設(shè)置兩只差壓調(diào)節(jié)閥，分別用于交流密封油泵或直流密封油泵投入的工況下對密封瓦供油壓力的調(diào)節(jié)。主差壓調(diào)節(jié)閥。裝設(shè)在交流密封油泵出口主供油管路上，用于交流密封油泵投入時自動調(diào)整密封瓦進(jìn)油壓力，使該壓力自動跟蹤發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體壓力且使油—氣壓差穩(wěn)定在所需的范圍之內(nèi)。備用差壓調(diào)節(jié)閥。裝設(shè)在直流密封油泵出口旁路上，用于直流密封油泵投入時自動調(diào)整密封瓦進(jìn)油壓力，使該壓力自動跟蹤發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體壓力且使油—氣壓差穩(wěn)定在所需的范圍之內(nèi)。

密封油系統(tǒng)主要設(shè)備

密封油泵系統(tǒng)設(shè)置兩臺主密封油泵，一臺工作，另一臺備用。它們均由交流電動機(jī)帶動。主密封油泵從真空油箱抽油，油泵出口大部分流量通過旁路管回至真空油箱形成再循環(huán)，剩余的較少流量經(jīng)壓力調(diào)節(jié)及溫度控制后，提供密封瓦用作密封油。系統(tǒng)設(shè)置一臺直流事故密封油泵，當(dāng)主封油泵故障時，該泵投入運行。事故密封油泵從循環(huán)密封油箱抽油，油泵出油經(jīng)壓力和流量調(diào)節(jié)，并經(jīng)溫度控制后提供密封瓦用作密封油。密封油系統(tǒng)主要設(shè)備

密封