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发电机冷却系统


发电机冷却系统

我公司发电机采用水氢氢冷却方式:即 发电机定子绕组水内冷,转子绕组氢内冷, 定子铁芯氢气表面式冷却。
定子冷却水系统: 氢气系统:

发电机定子冷却水系统
? 发电机定子冷却水系统的主要作用是:用 以保证向线圈不间断的供水,使定子线圈 得到冷却,使定子线圈温度保持在允许范 围内。应监视进出水温、水压

、流量和水 的导电率等参数。系统还设有自动水温调 节器,以调节定子线圈进水温度,使之保 持基本稳定,另外,系统还设置了离子交 换器,用以提高和保持冷却水的水质。

设备组成:
? 该系统的设备主要由定子冷却水箱、定子冷却水泵、定 冷水冷却器、定子水滤网、离子交换器、导电度仪等及有 关管道、流量控制开关、阀门组成。 ? 定子冷却水箱:是定子水冷系统中的一个储水容器。发电 机出水管口伸入水箱内液面以下,可以消除发电机回水的 汽化现象,回水中如含有微量氢气也可在水箱内释放,当 箱内气体压力高于设计整定值时,安全阀自动排汽,水箱 上装有水位控制开关和就地水位计,当水箱水位下降时, 控制开关动作,自动向水箱内补水及对不正常水位发出报 警。补水来自化学除盐水和凝结水。 ? 流量控制开关:监视并反馈定冷水流量,维持定冷水流量 在45t/h。

? 定子冷却水泵:定冷水系统中装有两台并联的离心 泵,泵的出口装有逆止阀。正常运行时一台运行, 一台备用。当泵出口压力低于整定值时或定冷水 流量低于设定值时,联动备用泵,以维持系统正 常运行,同时报警。 ? 定冷水冷却器:水冷系统中装有两台并联的水冷器, 正常情况下一台运行,一台备用。 ? 定子水滤网:定子水系统中装有两台并联的定冷水 滤网,正常情况下一台运行,一台备用。定冷水 滤网的滤芯用不锈钢网布制成,滤网筒体底部设 有排污口,滤网的两端跨接着差压开关,当差压 增大到比正常压差高0.021MPa时,发出报警信号, 此时应及时将备用滤网投入运行,并清理被堵的 滤网滤芯。

? 离子交换器:水冷系统的功能之一是保持进入定子绕组冷 却水的导电率处于合适的低值,这是因为绝缘引水管须承 受线圈对地的全电压,冷却水的低导电率是通过连续地从 冷却水中引出一小部分冷却水管旁路流经一台混床式离子 交换器来实现的。 定冷水箱是密闭的,在水箱液位以上的空间充有具有一定 压力的气体,水箱内压力维持在0.014MPa。 发电机正常运行时机内处于高氢压状态,此时少量氢气可 能通过绝缘引入管渗入定冷水并在水箱内释放。为防止水 箱内氢气浓度达到爆炸极限范围 ,水箱上装有安全阀, 通过安全阀将水箱内气体排空,并且定期充入氮气,避免 意外事故发生。 当水箱内压力达不到要求时,水系统仍可运行。但不推荐 这种运行方式,因为在这种情况下,由于氧的作用,空心 导线的腐蚀速度将大大增加。

水内冷绕组的导体既是导电回路又是通水 回路,每个线棒分成若干组,每组内含有 一根空心铜管和数根实心铜线,空心铜管 内通过冷却水带走线棒产生的热量。到线 棒出槽以后的末端,空心铜管与实心铜线 分开,空心铜管与其它空心铜管汇集成型 后与专用水接头焊好由一根较粗的空心铜 管与绝缘引水管连接到总的进(或出)汇 流管。冷却水由一端进入线棒,冷却后由 另一端流出,循环工作不断地带走定子线 棒产生的热量。

运行原理:
该冷却水系统自成为一个独立的封闭循环 系统。水泵从水箱中吸水后送入水冷器降 温,然后经过过滤器除去机械杂质。经流 量孔板后分两路进入发电机定子线棒中的 空导线和引线定子出线套管,冷却水由励 端进入,由汽端流出,出水流回至水箱中, 如此循环。为了冲洗发电机内冷却管方便, 还设有反冲洗管逆向流回至水箱。

定冷水系统的启停
1.系统启动前的检查
(1)检查有关热工仪表均投入,取样门开启; (2)检查内冷水补水水源正常,水质合格; (3)确认A、B内冷水泵进、出口阀开启; (4)检查补水电磁阀及定子冷却水温度自动调节装置正常; (5)检查定子冷却水泵轴承油位正常,油质良好;盘动定子冷 却水泵对轮应轻快、灵活; (6)测定子冷却水泵电机及定冷水加热器绝缘合格后,送上电 源。

2、定冷水系统的启动
(1)启动定子冷却水泵,确认转向正确,检查电流、出口压力正常,逐 渐增开定子冷却水泵出水门,直至全开,检查系统无泄漏,各轴承 振动、声音及温度正常; (2)做定子冷却水泵联锁试验正常后,保持一台运行,另一台投入联动 备用; (3)视定子冷却水温度投入定子冷却水电加热运行,当定子绕组进水温 度高于机内氢温5℃左右,停止加热运行; (4)逐渐开启流量孔板前手动门,对定子冷却水管及定子绕组进行充水 排空气,排气门见水后关闭,并用定子冷却水泵再循环门调整,控 制定子绕组进水压力低于机内氢压0.04MPa以上; (5)视定子冷却水温度开启运行冷却器冷却水出水门,并将定子冷却水 温度自动调节装置投入自动,维持发电机定子进水温度为45℃;若 定子冷却水温度自动调节装置不能投入自动,应进行手动调整,维 持正常参数; (6)联系化学投运离子交换器; (7)投B或A定子冷却水泵“自动”。

3、定冷水系统的停运
(1)停机后若发电机需进行气体置换,机内氢压降低时相应调低定子绕 组进水压力,当机内氢压降至0.2MPa以下,可解除联锁,停止定 冷水泵; (2)停机后,根据需要进行反冲洗时,应控制进水压力<0.25MPa。

运行及维护
? 定子线圈冷却水系统充水时,应使水箱水位升高至最高位置,直至溢流管 有水溢出为止,方可开启水泵,逐步提高压力至额定值。发电机定子线圈冷 却水进出口管各有一个排气阀门,是为了防止线圈两端部汇流管内滞流空气 而专设的,每次水泵开启后,打开排气阀排空气,待水不断流出并确定气体 排完后,关闭这两个门。 定子冷却水系统调整好投入运行后,进水压力、流量一般固定不变的,但 运行人员应经常监视,如果进水压力和流量发生变化时,应查明原因,及时 消除故障。 水箱上部的取样门是供化验人员取样用的,如果怀疑定子线圈或端部引出 线绝缘引出管密封出了问题,须停机处理。在机组正常运行时,取样门是关 闭的,取样时可先向水箱内补水,待水位升高后,再打开取样门取样。 定子水冷器在运行中应控制进口水温范围为45±3℃。各出水测温元件间 温差不应超过8℃,最大连续输出功率下线圈出水温度不得大于80℃。 当滤网两端的压降比正常值大0.01MPa时,应将备用滤网投入运行,然后 关闭压降大的滤网两端的阀门,拆出滤芯进行清理。 离子交换器在使用时,应调节内冷水的流量,使流经离子交换器的水量不 超过5t/h,如果交换器出口处冷却水的导电率小于限定值,则可以适当减少流 经离子交换器的流量。

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运行方式:
1、定子绕组冷却水泵正常运行时一台运行一台备用; 2、发电机正常运行期间,应保持定子线圈冷却水的额定流 量45t/h,冷却水压力0.1~0.2MPa; 3、发电机定子线圈冷却水运行时,冷却水进水温度在 45±3℃,出水温度小于80℃; 4、发电机水冷系统安装完毕或大修及水路阻塞以后,水路 系统要按厂家要求进行正、反冲洗,冲洗合格,方允许 投入运行。发电机定子线圈反冲洗,只允许发电机停止 时进行; 5、严禁CO2进入定子冷却水内。发电机气体置换前应关闭定 冷水箱排气门。

定子冷却系统供发电机定子绕组冷却,采用闭 式独立水系统并采用集装式结构,冷却器冷却水 进水设计温度为35℃。 定子线圈内的冷却水的进水温度为45℃、进水 温度设有自动调节装置,冷却水温度波动范围 ±3℃,出水温度不得大于80℃。 水质应透明纯净,无机械混杂物,在水温为 20℃时:-电导率 0.5~1.5μ S/cm(定子线 圈独立水系统) -PH值 7.0~8.0 -硬度 <2微克当量/L(2μ gE/L) -含氨(NH3) 微量

定冷水系统的保护联锁
定子冷却水连锁保护定值表:
项目 定子冷却水泵进出水差压低 一台定子冷却水泵跳闸 定子冷却水箱水位高 定子冷却水箱水位低 定子冷却水箱内压力高 定子冷却水母管压力低 475mm 375mm 0.035MPa 0.2 MPa 整定值 0.14MPa 联锁保护定值 备用冷却水泵启动 备用冷却水泵启动 补水电磁阀自动关闭 补水电磁阀自动开启 安全阀开启 备用冷却水泵启动

1、定冷泵A或B停: 如果运行中的定冷泵其两端差压由于某种原因下降到0.14MPa时, 差压开关将发出“定冷泵停”的报警信号,同时启动另一台备用泵, 如备用联动失败,30秒后发电机跳闸。所以无论是那台冷泵的差压开 关报警,都必须进行检查,找出问题迅速处理。 2、滤网压降大: 此信号表明滤网两端的压差已增大到0.021MPa,此时应及时投入 备用滤网并清理堵塞的滤网。 3、补充水进入: 当补充水流量在15L/min时,流量开关闭合报警,此信号表明补充 水正在进入定子水系统,当水位达到正常值时,应检查补水电磁阀是 否关闭。 4、定子绕组进水温度高,出水温度高: 当进水温度达到50℃时,进水温度开关发出报警信号,此时,应检 查定冷器的冷却水流量是否足够,当出水温度达到85℃时,出水温度 开关将发出报警信号,此时运行人员必须立即查明原因,并采取正确 的操作措施恢复正常。

5、水箱水位高或低: 水箱水位高和低的报警信号由安装在水箱顶部的位移式水位控制开 关发出,该水位开关既可发出高、低水位报警信号,同时又可控制电 磁阀补入补充水,当“水箱水位低”报警发出,应立即检查水箱水位, 如果报警发出时水系统正处于运行状态的话,还应检查水系统装置及 其连接管道有无泄漏。当“水箱水位高”报警时,应立即检查补水电 磁阀是否很好的关闭或补充水旁路在运行时意外地开阀进水。 6、水箱压力高: 在正常运行期间,水箱内充有一定压力气体,压力维持在 0.014MPa。 为防止定子绕组水路漏氢进入水箱,引起水箱内压力过高,水箱上还 装有开启值为0.035MPa的安全阀,若水箱压力上升至0.042MPa时压 力开关将发出“水箱压力高”报警信号,造成水箱气压高的原因: 1)主机方面定子线圈水路,引水管和水接头等有泄漏。 2)辅机方面供氢系统减压装置故障。 3)大量补水造成气体容积缩小。

7、定子绕组水流量低,定子绕组水流量低-低: 定子绕组水流量低或低--低信号报警表明通过定子绕组的水流量低 于正常流量或流量过低已危急发电机。 此时应检查定冷水箱水位是否过低,检查定冷水泵是否运行正常、 滤网是否堵塞,同时检查再循环门、离子交换器旁路门是否开度过大。 当发电机断水或冷却水量小于35t/h,30s后发电机解列停机。 8、定子绕组两端压降大: “定子绕组两端水压降大”信号报警表明定子绕组两端的水压降比 正常值高0.035MPa,该信号由跨接在从发电机总进、出水管上引出 信号管上的差压开关发出。 如果定子绕组进水被较大的外来杂质部分堵塞就会发出“定子绕组 两端压降大”报警,同样若从总出水管引出信号管通大气或两台冷水 泵同时运行而导致水量过大时,也会报警。发电机内定冷水泄露也会 造成定子绕组两端压降大。 9、发电机氢水压差低: 此信号由一个差压开关报警,它跨接于励端总进水管与发电机机座 内部(氢压),当氢压降到只比进水压力高出0.035MPa时,此信号 就报警。

氢气系统
? 发电机氢冷系统的功能是用于冷却发电机的定子 铁芯和转子,并采用二氧化碳作为置换介质。发 电机氢冷系统采用闭式氢气循环系统,热氢通过 发电机的氢气冷却器由冷却水冷却。运行经验表 明,发电机通风损耗的大小取决于冷却介质的质 量,质量越轻,损耗越小,氢气在气体中密度最 小,有利于降低损耗;另外氢气的传热系数是空 气的5倍,换热能力好;氢气的绝缘性能好,控制 技术相对较为成熟。但是最大的缺点是一旦于空 气混合后在一定比例内(4%~74%)具有强烈的 爆炸特性,所以发电机外壳都设计成防爆型,气 体置换采用CO2作为中间介质。

? 我公司发电机设计机内压力为0.25MPa,机组在正常运行 中,氢气会通过密封油系统及其它不严密部分泄漏出去, 为维持气体压力在规定值,就要不断的进行补充,补充氢 气来自储氢站 。当发现补氢量异常增大时,应当对系统 进行检漏。在正常运行中,也应当利用氢气检漏仪在发电 机氢气等有关区域进行检漏。在汽机零米设由就地氢气控 制盘,可以实时监视氢气压力、温度、纯度。当纯度低于 95%时要进行排氢再补充操作,直至纯度合格。 ? 氢气冷却器共设四组,采用绕片式结构,两侧氢气冷却器 冷却水流量分别由两个阀门分路控制,氢气冷却器进出水 管路应对称布置。本系统在发电机的四角上布置了四组冷 却器,停运一组冷却器,机组最高可带80%额定负荷。冷 却介质为循环水,回水母管上设一调门,通过水量的调节 可控制合适的冷氢气温度在35~46℃。

系统运行及重点操作基本规定
1、 气体置换应在发电机静止或盘车期间进行,紧急情况下 可在转速低于1000r/min时进行; 2、 发电机进行气体置换以前,气密试验必须合格,密封油系 统运行必须正常; 3、 当密封油直流油泵启动时,如果短时间内不能恢复密封 油交流油泵运行,应降低机内氢压至0.014MPa; 4、 在氢压不能维持时,允许降低氢压运行,允许的负荷应 满足发电机容量曲线; 5、 机内充有CO2时,机组转速不允许超过1000r/min; 6、 用CO2置换氢气或空气时,应从发电机顶部取样检测CO2 纯度;用氢气或空气置换CO2时,应从发电机底部取样检 测氢气或空气纯度。

发电机的气体置换:
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。本氢气控制系统设置专用管 路、CO2控制排、 CO2加热器、置换控制阀和气体置换盘用 以实现机内气体间接置换。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 可能出现其它泄漏点。因此机内氢压总是呈下降趋势,氢 压下降可能引起机内温度上升,故机内氢压必须保持在规 定范围之内,本控制系统在氢气的控制排中设置有一路电 磁阀自动补氢装置、一路连续补氢和一路旁路补氢。在发 电机底部不同位置安装有4个油水探测报警器。氢气中的 含水量过高对发电机将造成多方面的影响,通常均在机外 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 氢气不断的流进干燥器得到干燥,另外还设有一路补氢干 燥器。

气体置换的条件 : 1.充氢前应先将发电机内的空气转换为CO2 。空 气置换为CO2应在发电机气密性试验及发电机绝 缘合格后进行。 2.气体置换原则上在转子静止状态下进行,也可 在盘车状态下进行。 3.汽轮机润滑油、密封油系统投运正常。 4.置换过程中应注意油氢差压阀跟踪调节正常。 5.氢气置换二氧化碳前将压缩空气进行隔离。 6.二氧化碳置换前应先投入二氧化碳浓度仪。

发电机充氢:
1 ) 用二氧化碳置换空气: A.置换前应将氢气在线湿度仪、纯度仪停运并关闭其取样门。 确认CO2钢瓶连接好,用CO2置换空气,检查CO2排气门、补 氢门在关闭位置, CO2瓶出口总门、 CO2进气门、排氢门在 开启位置。 B.缓慢开启二氧化碳瓶阀门,控制CO2流量避免过冷,向发电 机内充二氧化碳;同时稍开发电机排气总门,维持发电机 内风压在0.01~0.03MPa之间。 C.发电机内二氧化碳浓度达到85%以上氧气小于2%以下时, 用CO2进行发电机各死角排污,5分钟后关闭。 D 当发电机内二氧化碳浓度达到85%以上时,可停止充二氧 化碳。 E.首先关闭二氧化碳瓶阀门,然后关闭发电机排气总门、 CO2瓶出口总门、 CO2进气门、排氢门, 开启CO2排气门、 补氢门。

2)用氢气置换二氧化碳: A 确认补氢总门后堵板已拆除,用H2置换二氧化碳,检查排氢 门、 CO2进气门在关闭位置,补氢门、二氧化碳排气门 、 H2瓶出口总门在开启位置。 B 缓慢开启氢气瓶阀门,控制H2流量不超过100m3/h,防止 出现危险,向发电机内充氢气,开启氢气旁路门,通过调 整旁路门调节发电机内部压力,同时稍开发电机排气总门, 维持机内氢压在0.01~0.03MPa。 C 发电机内氢气纯度达到95%以上时,进行发电机死角排污, 5分钟后关闭。 D 当发电机内氢气纯度达到96%以上时,停止充氢,关闭氢 气瓶阀门或氢气控制站来氢气门,关闭发电机排气总门、 二氧化碳排气门。 E 将发电机内氢压逐渐提高到0.25MPa。 (氢气置换二氧化碳后先静止5分钟进行气体分层,然后排掉 机内的二氧化碳。充氢过程中投入补氢干燥器,对氢气进 行干燥去除其中的水分。)

发电机排氢:
发电机停用后,如发电机及辅助系统有检查工作,必须在停机后排H2, 用CO2置换H2,然后用空气置换掉CO2,方可进行动火和维修工作。如 汽轮发电机停用后,无动火工作并且发电机及辅助系统没有任何检修 工作,则发电机可不必排氢,但停机后应维持H2压、H2纯度正常。 1)用二氧化碳置换氢气: A 稍开排氢门,降低发电机氢压至0.01~0.03Mpa。 B 确认CO2钢瓶连接好,用CO2置换H2 ,检查CO2排气门、补氢门在关闭位 置, CO2瓶出口总门、 CO2进气门在开启位置。 C 缓慢开启二氧化碳瓶阀门,控制CO2流量避免过冷,向发电机内充二氧 化碳,同时用排氢门维持发电机内风压在0.01~0.03MPa。 D 发电机内二氧化碳浓度达到85%以上时,用CO2进行发电机各死角排污, 5分钟后关闭。 E 当发电机内二氧化碳浓度达到85%以上时,可停止充二氧化碳。 F 首先关闭二氧化碳瓶阀门,然后关闭发电机排气总门、 CO2瓶出口总 门、 CO2进气门、排氢门。

2)用压缩空气置换二氧化碳: A 将补氢系统隔绝,空气干燥器投入,方法同用氢气置换 二氧化碳。 B 化验结果发电机内二氧化碳含量小于5%时置换结束。

在整个气体置换过程中要注意油氢压差维持在0.056MPa,还要注意对 油水探测器进行放水。

氢气系统的运行与维护
1、机组运行中应维持额定氢压0.25MPa,最高≯0.35MPa,氢压至少高 于定子冷却水压0.04 MPa。 2、氢气纯度≥96%,机内氢气纯度降低时应通过补排氢提高纯度,并检 查真空油箱运行是否正常。每次补氢气量应≤氢气总量的10%。 3、检查氢气露点温度在-14~-2.5℃范围内,绝对湿度≯4g/m3,冷凝式 干燥器运行正常。定期排放。 4、定期检查发电机油水探测器中液位,若有油、水应及时放尽,并查 找原因。 5、调整氢冷器冷却水量维持冷氢温度35-46℃且低于定子冷却水温2~ 5℃,热氢温度≤65℃。 6、发电机正常运行中的补氢操作按规定进行,任何时候供氢管道及气体 控制站充氢汇流母管氢压均不得大于0.8 MPa,氢气系统的操作必 须使用铜制工具。(注:氢气系统中设置有4个油水探测器,监视机 壳内出现油水情况,当有油或水流入油水探测器内且超过一定容积时, 就使探测器中的浮球上升,接通电气回路报警)

氢气系统的异常及事故处理
1、氢气压力低: 当机内氢气压力低于0.2MPa时“氢气压力低”信号报警,此时运行人员应检查 氢气压力表指示,确定报警性质并迅速进行处理。 (1)检查供氢压力,如供氢压力低,有“供氢压力低”报警信号发出,应检查供 氢系统,尽快恢复供氢压力; (2)检查补氢电磁阀、连续补氢阀和补氢旁路门是否开启,如电磁阀故障,可手 动打开补氢旁路门,待压力恢复到0.31MPa后关闭。 (3)检查阀门状态是否正确; (4)检查密封油压是否正常; (5)因发电机负荷突然大幅度降低引起氢压降低时关小冷却水进水门,降低氢气 温度; (6)检查系统有无泄漏,加以消除; (7)检查氢气冷却器是否泄漏,开启放空气门 定冷水箱压力是否上升; (8)氢压难以维持时允许降低氢压运行,应按发电机出力曲线相应降低负荷; (9)如漏氢无法消除,漏氢量有增大趋势,无法维持运行时,应尽快停机处理。 (危害:氢气系统压力低会使氢气系统冷却效果降低,造成发电机转子过热,严 重时会造成设备损坏;如氢气泄漏可能引起爆炸。)

2、氢气压力高: 当机内氢压高于0.35MPa时,机组“氢气压力高”信号报警。 处理: (1)关闭补氢电磁阀前截门; 氢温过高,降低升负荷速度 (2)开启氢气排污门,氢压降至0.25MPa关闭氢气排污门; (3)检查补氢电磁阀工作情况进行必要调整,使其恢复正常。 (危害:氢气压力过高会造成氢气外漏,于空气混合容易发生爆炸,影响机组安 全运行。) 3、氢气纯度低: 1)原因: (1)密封油系统油氢差压不正常,空侧溶解空气进入机内; (2) 氢气干燥器故障或密封油含水量大,水分侵入机内。 (3)发电机局部过热,绝缘分解产生杂质气体。 2)处理: (1)立即氢气排污阀,并充入新鲜氢气,使纯度恢复到正常值; (2)检查密封油差压调节阀工作是否正常; (3)查扩大槽油箱油位是否正常,检查氢气干燥器是否正常; (4)调整轴封压力正常。 (危害:发电机内氢气纯度必须维持在95%左右,氢气纯度低,一是影响冷却效 果,二是增加通风损耗,再者若漏入空气容易引起爆炸。)

4、氢气湿度高: 1)原因: (1) 密封油中水份量增多,浸入机内; (2)氢站及发电机除湿器失灵或未投,使氢湿度升高; (3)氢冷器漏水或发电机内冷水管渗水。 2)处理: (1)复查供氢母管内氢气的湿度是否合格,氢汽干燥器是否 运行正常,氢气冷却器有无漏水情况; (2)检查主油箱中有无存水,并取样化验油中含水量应低于 0.05%; (3)检查从排污管排放的液体中水份的含量并鉴别水份的来 源。 (危害:氢气湿度增加会降低氢气系统的绝缘性能,引起发 电机转子接地。)

5、氢气着火 (1)当发电机由于漏氢或在漏氢地点工作引起氢气着火时应迅速设 法阻止漏氢,用CO2灭火,火焰扑灭后应找出漏氢原因并消除; (2)当发电机内发生爆炸时,应立即解列停机、迅速降氢压充入CO2 灭火、在灭火过程中要保持10%额定转速。 6、事故排氢 发电机事故排氢时,则打开排氢阀,排氢的同时,打开CO2进口 阀及CO2瓶阀,将CO2充入机内,提高充入压力0.1~0.2MPa,以 便在尽可能短的时间内充入CO2 。

谢谢大家!


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