淺談發電機氫氣係統

一、發電機氫氣係統概述

水氫氫冷卻方式的發電機，定子繞組為水內冷，轉子繞組為氫氣外冷，鐵芯為氫氣外部冷卻。在機組的啟停和運行的工況下，發電機內的氣體置換、自動維持氫壓的穩定以及監測發電機內部氣體的壓力均由氫氣控製係統中的氣體控製站來實現和保證，氣體控製站為集裝型式。另外，氫氣控製係統中還設有氫氣幹燥器、氫氣純度分析儀、氫氣溫濕度儀等主要設備以監測和控製機內氫氣的純度、溫濕度等指標以確保發電機安全滿發運行。

1，氫氣幹燥器

在機組的運行過程中，機內的氫氣由於與密封油的接觸或其他原因，氫氣濕度將會增高。氫氣係統設有氫氣幹燥器，氫氣幹燥器的進口與發電機的高壓區相連，氫氣幹燥器的出口與發電機的低壓區相連。通過氫氣幹燥器的運行，可以連續排出機內氫氣所含有的水分，從而達到降低氫氣濕度的作用。

2，氫氣減壓器

在氫氣控製站中裝有氫氣減壓器，保持機內氫氣壓力恒定，氫氣減壓器於供氫管路上，相當於減壓閥，使用時將氫氣減壓器出口壓力整定在0.5MPa，裝於氫氣減壓器後的排空閥門用於調試減壓器的出口壓力為整定值0.5MPa。

3，氫氣過濾器

濾除氫氣中的雜質，由於過濾元件是多孔粉沫冶金材料，強度太低，在正常使用情況下，過濾元件兩端壓差值一般不超過0.2MPa,否則對過濾元件起破壞作用。

4，氫氣純度分析儀

在機組的運行過程中，機內的氫氣由於與密封油的接觸或其他原因，氫氣純度將會降低，而氫氣純度的降低將直接影響發電機的運行效率，因此氫氣係統中設有氫氣純度分析儀以監測發電機內的氫氣純度，另外還可以監測氣體置換過程中中間氣體的純度。

5，液體探測器

裝在發電機機殼、氫氣冷卻器和出線盒下麵，設有液體探測器，探測器內部的浮子控製開關，指示出發電機裏可能存在的液體漏出，每一個探測器裝有一根回氣管通到機殼，還裝有放水閥能夠排出積聚的液體。

二、氣體置換的操作

1，空氣置換到氫氣

1）氫氣係統投入的條件

a)充氫前確認發電機本體檢修工作票全部結束，汽機房內停止一切動火工作。

b)充氫現場必須清理幹淨，圍好紅白安全帶，掛好警告牌。

c)現場消防設備完好。

d)發電機氣密性試驗合格。

e)發電機密封油係統運行正常。

f)發電機氫氣檢漏儀、純度儀、濕度儀等裝置退出。

g)現場及DCS有關信號顯示正常，報警準確。

h)對CO2鋼瓶取樣化驗純度合格。

i)由值長發令，發電機方可充氫。

2，用CO2置換空氣

a)確認CO2鋼瓶連接好，檢查CO2排氣門、補氫門、排氫門在關閉位置，CO2鋼瓶的出口總門、進氣門在開啟位置。

b)緩慢開啟CO2鋼瓶閥門，控製CO2流量避免過冷，向發電機內充CO2。充CO2到0.1Mpa時關閉CO2鋼瓶閥門，靜止30分鍾讓CO2與空氣分層，然後開啟發電機頂部排氫門，將壓力降至0.02-0.03MPa後關閉排氫門。按上述方法反複充排，並聯係化學化驗CO2的濃度。

c)發電機內CO2濃度達到90%以上時，進行發電機各死角排汙，5分鍾後關閉。

d)當發電機內CO2濃度達到95%以上時，可停止充CO2。

e)首先關閉CO2鋼瓶閥門，然後關閉CO2鋼瓶出口總門、進氣門。開啟排氫門將發電機氣體壓力降至0.02-0.03MPa後關閉。

3，用氫氣置換CO2

a)檢查排氫門、CO2進氣門在關閉位置，H2站出口總門在開啟位置。

b)緩慢開啟氫站來氫氣手動門，補氫旁路門，控製H2流量不超過100m3/h（防止出現危險），向發電機內充氫氣，充H2到0.1MPa時關閉補氫旁路門，靜止30分鍾讓CO2與H2分層，然後開啟發電機底部排氣門，將壓力降至0.02-0.03MPa後關閉。按上述方法反複充排，並聯係化學化驗H2的濃度。置換過程中，注意監視發電機平衡閥和差壓閥的跟蹤情況。

c)發電機內氫氣純度達到95%以上時，進行發電機死角排汙，5分鍾後關閉。

d)當發電機內氫氣純度達到98%以上時，停止充氫，關閉發電機排氣總門及CO2排氣門。

e)投入發電機氫氣濕度儀、純度儀、氫氣檢漏儀運行。

f)投入氫氣幹燥器運行。

g)逐漸提高氫壓，當氫壓達0.45MPa時，關閉補氫旁路門、氫站來氫氣手動門。

h)發電機並網後，確認氫冷器水側空氣排淨，投入氫冷器運行，維持冷氫溫度在45±5℃。

i)機組運行正常後，逐步將發電機氫壓補充到0.5MPa，檢查油氫差壓、平衡閥壓差跟蹤正常。

j)注意發電機內部存留二氧化碳不允許超過24小時，最好在6小時內結束工作。

三、氣體置換操作的注意事項

發電機在進行氫氣置換過程中，禁止在置換區域進行明火或可能產生明火的作業；需在置換區域附近進行明火或可能產生明火的作業時，應定期進行微氫測量合格。

發電機氣體置換前應先投入密封油係統向密封瓦供油。

發電機非氫氣冷卻情況下不得進行並網帶負荷。

發電機置換氣體過程中，必須采用中間介質(二氧化碳)，嚴禁空氣與氫氣直接接觸置換，不得采用真空置換法。

氣體置換宜在發電機靜止時進行，緊急情況可在發電機轉速＜1000r/min時進行。

檢查密封油係統運行正常，差壓閥、平衡閥動作正常。

開關氫係統閥門應用專用工具。

氣體置換時應采用沉降法進行，定子冷卻水係統應停運。

在充二氧化碳氣體過程中，必須同時從原供氫管（此時已成為二氧化碳氣體排出管）和充氣過程中氣體不易流動的死區取樣化驗。如果其中二氧化碳氣體的含量在排出空氣操作中大於95％，在排出氫氣的操作中大於95％，則從係統中排出空氣或氫氣的工作結束。

在充氫氣過程中，必須同時從氫氣排出管（即原二氧化碳母管）和氣體不易流動死區取樣。如果其中氫氣含量均大於98％。即可認為充氫工作結束。

氫氣充滿係統後，仍應打開各死區的放氣門、放油門、放水門，吹掃死角，然後投入氫氣氣體分析儀、壓差表、自動補氫裝置及其他被切斷的儀表，檢查並消除係統中所發現的漏氫處，檢查主軸承的出油室和真空排氣管中有無氫氣並測定氫氣含量的百分數。

在轉子靜止狀態下置換時，排出原有空氣所需的二氧化碳氣體的量至少為發電機氣體容積的1.5倍（在標準溫度和壓力下），所需氫氣一般為發電機氣體容積的2倍。在盤車狀態下置換時，所需的二氧化碳和氫氣的量將接近發電機氣體容積的3倍。

在排氫過程中用空氣驅出二氧化碳氣體時，如氣體混合物中空氣含量達到90％時，則認為空氣充滿氣體係統的工作結束。

置換過程中，應嚴密監視發電機風壓，密封油壓及油溫的變化；嚴密監視平衡閥、差壓閥的跟蹤情況；嚴密監視消泡箱油位，氫側密封油箱油位，油水探測器有無油。

發電機氣密性試驗不合格時，應查找原因消除泄漏點，否則發電機嚴禁充氫。

發電機氣體置換結束後，再提高壓力或泄壓。

四、氫氣係統的運行維護

發電機入口氫溫超過40℃時，再投入氫氣冷卻器冷卻水。

發電機內H2額定運行壓力0.50MPa，當H2壓力降低至0.48MPa時，壓力開關報警，聯係化學補氫至0.50MPa。

當機內氫壓升至0.52MPa時，手動調節氫氣減壓器進口門。打開排氣閥門使機內氫氣壓力降低到0.50MPa。

發電機內H2純度98%以上，純度下降至96%時，應進行補換氫。

幹燥器自動再生、幹燥、定期排汙正常。

氫氣幹燥器在發電機運行時投入，氫氣濕度：－5℃～－25℃（氫氣壓力在0.5MPa時）。

運行時應保持油壓＞氫壓＞水壓。

保持定子水溫大於氫溫2℃～3℃。

發電機油水探測器放出油，應注意調整密封油壓；如果發電機油水探測器放出水，應適當提高氫溫，並檢查氫氣幹燥器的運行情況。

發電機內部由於結露而產生水滴，應適當提高進水溫度或氫溫。