1000MW汽輪發(fā)電機氫油水控制系統(tǒng)

孫鵬

【摘要】隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，國內工商業(yè)和民用用電量都不斷攀升，電網(wǎng)建設規(guī)模和力度越來越大，極大促進了各種單機容量超過百萬千瓦電網(wǎng)機組的出現(xiàn)，也給發(fā)電機管理工作提出了新要求。本文簡單介紹了百萬千瓦汽輪發(fā)電機氫油水控制系統(tǒng)的組成、原理以及設計要點，僅供同行工作參考。

【關鍵詞】汽輪發(fā)電機；氫油水控制系統(tǒng)；設計；冷卻水

隨著我國市場經(jīng)濟體制的日趨成熟，國內各行各業(yè)面臨更大、更嚴峻的市場競爭形勢，如何更好的提升企業(yè)競爭力逐漸成為工作重點，也促使了各種先進技術、設備以及理論在企業(yè)管理中不斷出現(xiàn)。電力產業(yè)作為社會發(fā)展的支柱產業(yè)，伴隨經(jīng)濟的發(fā)展各種大容量發(fā)電機組不斷出現(xiàn)，其中以百萬千瓦汽輪發(fā)電機最為常見。氫油水控制系統(tǒng)作為百萬千瓦汽輪發(fā)電機不可或缺的組成部分，做好其研究工作對促進電力事業(yè)發(fā)展有著至關重要的作用。

一、氫氣控制系統(tǒng)

這里我們選擇了某公司生產的2臺1000MW超臨界發(fā)電機組作為研究對象，就其氫油水系統(tǒng)具體的控制情況進行研究。

1、設計參數(shù)

本次試驗中所選擇的產品是由某公司生產的一種新產品，本身有著結構復雜、技術難度大的特點，該產品冷卻系統(tǒng)為水——氫——氫冷卻方式，并且附加設置了氣系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)和定子冷卻水系統(tǒng)。一般來說，發(fā)電機內部的空氣和氫氣是不允許直接被轉換的，以免因為空氣與氫氣的接觸而產生混合氣體，給發(fā)電機內部造成威脅。面對這種情況，在該設備中采用二氧化碳氣體作為空氣與氫氣轉換的中間介質，這個時候只要做好二氧化碳控制，就能實現(xiàn)對氫氣和空氣的轉換。由于上述氫氣控制系統(tǒng)原理，在其設計中參數(shù)選擇為：額定氫氣壓力為0.52MPa，發(fā)電機內部的氫氣純度要求為98%。

2.技術特點

由于發(fā)電機內部的氫氣控制涉及了冷卻系統(tǒng)和二氧化碳、空氣等不同的內容，因此它本身具備著氣體轉換、充氫補氫、壓力檢測、壓力調節(jié)等設備。

2.1設備控制

氫氣控制系統(tǒng)作為發(fā)電機內部的氣體轉換裝置，它通常都包含空氣裝置、二氧化碳供給裝置、二氧化碳加熱裝置以及氣體轉換閥、排氣去濕裝置等。

2.2設計原理

（1）二氧化碳裝置的設計：二氧化碳裝置的設置是為了避免氫氣與空氣直接接觸形成具有燃燒爆炸性質的混合氣體，這種裝置設置目的在于保證設備安全，方便氣體轉換。按照發(fā)電機涉及標準和目的，系統(tǒng)中需要設置一個專門的二氧化碳加熱裝置，利用這一裝置來控制氣體的溫度，從而有效的保證設備內部氣體裝置的耐久性和預防管道口結露與老化現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（2）氫氣控制裝置：氫氣控制裝置也被稱之氫氣供給裝置，它是完成發(fā)電機內部氫氣的補充與更換的裝置。在發(fā)電機正常運行之中，內部氫氣不可避免的混入到密封油當中，并且隨著密封油的不斷加熱和排除被帶出發(fā)電機。甚至在有些時候還會出現(xiàn)其他的氣體泄漏裝置。這種現(xiàn)象一旦出現(xiàn)經(jīng)常都會因為發(fā)電機內部氫氣壓力的降低而造成內部溫度上升，故此對發(fā)電機內部的氫氣一定要控制在一個特點的范圍之內，這也就需要采用一個科學、合理的氫氣壓力控制裝置，實現(xiàn)內部氫氣壓力的自我控制與優(yōu)化。

（3）氫氣干燥裝置：顧名思義氫氣干燥裝置就是用來干燥發(fā)電機內部氫氣的一個裝置。由于氫氣與二氧化碳接觸會產生一定的水分，這些水分的增高必然給發(fā)電機內部設備造成不良影響，從而降低發(fā)電機運行效率，最終影響到企業(yè)經(jīng)營效益。這個時候，系統(tǒng)中則需要設置一定的氣體干燥劑，使得氫氣充分發(fā)揮降溫作用且避免了發(fā)電機內部元件損毀問題。

（4）檢測裝置：檢測裝置包含了氣體壓力檢測裝置與溫度檢測裝置兩種。其中發(fā)電機內部的氣體壓力檢測裝置通常都是設子后再氫氣控制裝置上的，因此這里我們不作多述。而溫度檢測裝置也被稱之為熱工檢測裝置，它是實時對氫氣和二氧化碳、空氣等各項指標進行檢測的。

3、氫氣轉換需要注意的事項

由于發(fā)電機本身長期處于運行狀態(tài)且周圍環(huán)境復雜的特征，在密封油系統(tǒng)中我們必須要保證發(fā)電機供油的可靠性、穩(wěn)定性，確保油壓、氫氣壓力一直維持在0.52MPa。在這個時候，發(fā)電機轉子處于靜止狀態(tài)，從而確保了氫氣轉換系統(tǒng)的運行安全。同時由于密封油系統(tǒng)本身內部存在擴大槽在氣體轉轉的動手排氣模式，這一方面給工作人員工作帶來一定的影響，同時排氣閥打開5分鐘左右便需要及時的關閉，且確保排氣閥關閉嚴實之后方可離開。

二、密封油控制系統(tǒng)

1、密封油控制系統(tǒng)設計參數(shù)

1000MW汽輪發(fā)電機密封油控制系統(tǒng)設計參數(shù)如下所示：

2、主要設計要點

密封油裝置是想發(fā)電機密封瓦供油的一種控制裝置，同時還要求將油壓、氫氣壓力控制在一定范圍內，因此在設計中通常都包含有回路裝置，這些回路裝置包含了正常運行回路、事故運行回路、緊急密封有回路等。首先，真空裝置主要包含了真空油箱、真空泵和再循環(huán)泵組成，它們是單流環(huán)式密封油系統(tǒng)中的油凈化設備。其次，密封油控制裝置中的主要儀表包括壓力表、真空表等都集中組裝在儀表箱中，完成系統(tǒng)重要參數(shù)的就地監(jiān)測、遠方信號輸出和報警功能。最后：發(fā)電機空側密封油和軸承潤滑油混合后排至空氣抽出槽內，油中的氣體分離后經(jīng)過管路排往廠外大氣，潤滑油經(jīng)過管路流回汽機主郵箱。

3、定子線圈設計

定子線圈冷卻水系統(tǒng)自成一獨立封閉自循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)中的水由水泵邵動進行循環(huán)。系統(tǒng)中設置有兩臺水泵，一臺工作，一臺備用，從而保證冷卻水不間斷地流經(jīng)發(fā)電機定子線圈，帶走損耗（熱量）。同時，系統(tǒng)中設置氣動溫度調節(jié)閥和氣動壓力調節(jié)閥控制發(fā)電機進水的壓力和溫度。閥門均采用氣動調節(jié)閥，配備有氣/電定位器、閥位變送器、空氣過濾減壓器、手輪機構等。

三、結束語

總之，在具體設計中我們要在功能要求的基礎上，結合國內相關經(jīng)驗，同時充分考慮了發(fā)電機各種工況的系統(tǒng)監(jiān)測、控制系統(tǒng)設備配置上的安全可靠性等，完成了氫油水控制系統(tǒng)的最終工程設計，確保了整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

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