浅谈发电机氢气系统

一、发电机氢气系统概述

水氢氢冷却方式的发电机，定子绕组为水内冷，转子绕组为氢气外冷，铁芯为氢气外部冷却。在机组的启停和运行的工况下，发电机内的气体置换、自动维持氢压的稳定以及监测发电机内部气体的压力均由氢气控制系统中的气体控制站来实现和保证，气体控制站为集装型式。另外，氢气控制系统中还设有氢气干燥器、氢气纯度分析仪、氢气温湿度仪等主要设备以监测和控制机内氢气的纯度、温湿度等指标以确保发电机安全满发运行。

1，氢气干燥器

在机组的运行过程中，机内的氢气由于与密封油的接触或其他原因，氢气湿度将会增高。氢气系统设有氢气干燥器，氢气干燥器的进口与发电机的高压区相连，氢气干燥器的出口与发电机的低压区相连。通过氢气干燥器的运行，可以连续排出机内氢气所含有的水分，从而达到降低氢气湿度的作用。

2，氢气减压器

在氢气控制站中装有氢气减压器，保持机内氢气压力恒定，氢气减压器于供氢管路上，相当于减压阀，使用时将氢气减压器出口压力整定在0.5MPa，装于氢气减压器后的排空阀门用于调试减压器的出口压力为整定值0.5MPa。

3，氢气过滤器

滤除氢气中的杂质，由于过滤元件是多孔粉沫冶金材料，强度太低，在正常使用情况下，过滤元件两端压差值一般不超过0.2MPa,否则对过滤元件起破坏作用。

4，氢气纯度分析仪

在机组的运行过程中，机内的氢气由于与密封油的接触或其他原因，氢气纯度将会降低，而氢气纯度的降低将直接影响发电机的运行效率，因此氢气系统中设有氢气纯度分析仪以监测发电机内的氢气纯度，另外还可以监测气体置换过程中中间气体的纯度。

5，液体探测器

装在发电机机壳、氢气冷却器和出线盒下面，设有液体探测器，探测器内部的浮子控制开关，指示出发电机里可能存在的液体漏出，每一个探测器装有一根回气管通到机壳，还装有放水阀能够排出积聚的液体。

二、气体置换的操作

1，空气置换到氢气

1）氢气系统投入的条件

a)充氢前确认发电机本体检修工作票全部结束，汽机房内停止一切动火工作。

b)充氢现场必须清理干净，围好红白安全带，挂好警告牌。

c)现场消防设备完好。

d)发电机气密性试验合格。

e)发电机密封油系统运行正常。

f)发电机氢气检漏仪、纯度仪、湿度仪等装置退出。

g)现场及DCS有关信号显示正常，报警准确。

h)对CO2钢瓶取样化验纯度合格。

i)由值长发令，发电机方可充氢。

2，用CO2置换空气

a)确认CO2钢瓶连接好，检查CO2排气门、补氢门、排氢门在关闭位置，CO2钢瓶的出口总门、进气门在开启位置。

b)缓慢开启CO2钢瓶阀门，控制CO2流量避免过冷，向发电机内充CO2。充CO2到0.1Mpa时关闭CO2钢瓶阀门，静止30分钟让CO2与空气分层，然后开启发电机顶部排氢门，将压力降至0.02-0.03MPa后关闭排氢门。按上述方法反复充排，并联系化学化验CO2的浓度。

c)发电机内CO2浓度达到90%以上时，进行发电机各死角排污，5分钟后关闭。

d)当发电机内CO2浓度达到95%以上时，可停止充CO2。

e)首先关闭CO2钢瓶阀门，然后关闭CO2钢瓶出口总门、进气门。开启排氢门将发电机气体压力降至0.02-0.03MPa后关闭。

3，用氢气置换CO2

a)检查排氢门、CO2进气门在关闭位置，H2站出口总门在开启位置。

b)缓慢开启氢站来氢气手动门，补氢旁路门，控制H2流量不超过100m3/h（防止出现危险），向发电机内充氢气，充H2到0.1MPa时关闭补氢旁路门，静止30分钟让CO2与H2分层，然后开启发电机底部排气门，将压力降至0.02-0.03MPa后关闭。按上述方法反复充排，并联系化学化验H2的浓度。置换过程中，注意监视发电机平衡阀和差压阀的跟踪情况。

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98%以上时，停止充氢，关闭发电机排气总门及CO2排气门。

e)投入发电机氢气湿度仪、纯度仪、氢气检漏仪运行。

f)投入氢气干燥器运行。

g)逐渐提高氢压，当氢压达0.45MPa时，关闭补氢旁路门、氢站来氢气手动门。

h)发电机并网后，确认氢冷器水侧空气排净，投入氢冷器运行，维持冷氢温度在45±5℃。

i)机组运行正常后，逐步将发电机氢压补充到0.5MPa，检查油氢差压、平衡阀压差跟踪正常。

j)注意发电机内部存留二氧化碳不允许超过24小时，最好在6小时内结束工作。

三、气体置换操作的注意事项

发电机在进行氢气置换过程中，禁止在置换区域进行明火或可能产生明火的作业；需在置换区域附近进行明火或可能产生明火的作业时，应定期进行微氢测量合格。

发电机气体置换前应先投入密封油系统向密封瓦供油。

发电机非氢气冷却情况下不得进行并网带负荷。

发电机置换气体过程中，必须采用中间介质(二氧化碳)，严禁空气与氢气直接接触置换，不得采用真空置换法。

气体置换宜在发电机静止时进行，紧急情况可在发电机转速＜1000r/min时进行。

检查密封油系统运行正常，差压阀、平衡阀动作正常。

开关氢系统阀门应用专用工具。

气体置换时应采用沉降法进行，定子冷却水系统应停运。

在充二氧化碳气体过程中，必须同时从原供氢管（此时已成为二氧化碳气体排出管）和充气过程中气体不易流动的死区取样化验。如果其中二氧化碳气体的含量在排出空气操作中大于95％，在排出氢气的操作中大于95％，则从系统中排出空气或氢气的工作结束。

在充氢气过程中，必须同时从氢气排出管（即原二氧化碳母管）和气体不易流动死区取样。如果其中氢气含量均大于98％。即可认为充氢工作结束。

氢气充满系统后，仍应打开各死区的放气门、放油门、放水门，吹扫死角，然后投入氢气气体分析仪、压差表、自动补氢装置及其他被切断的仪表，检查并消除系统中所发现的漏氢处，检查主轴承的出油室和真空排气管中有无氢气并测定氢气含量的百分数。

在转子静止状态下置换时，排出原有空气所需的二氧化碳气体的量至少为发电机气体容积的1.5倍（在标准温度和压力下），所需氢气一般为发电机气体容积的2倍。在盘车状态下置换时，所需的二氧化碳和氢气的量将接近发电机气体容积的3倍。

在排氢过程中用空气驱出二氧化碳气体时，如气体混合物中空气含量达到90％时，则认为空气充满气体系统的工作结束。

置换过程中，应严密监视发电机风压，密封油压及油温的变化；严密监视平衡阀、差压阀的跟踪情况；严密监视消泡箱油位，氢侧密封油箱油位，油水探测器有无油。

发电机气密性试验不合格时，应查找原因消除泄漏点，否则发电机严禁充氢。

发电机气体置换结束后，再提高压力或泄压。

四、氢气系统的运行维护

发电机入口氢温超过40℃时，再投入氢气冷却器冷却水。

发电机内H2额定运行压力0.50MPa，当H2压力降低至0.48MPa时，压力开关报警，联系化学补氢至0.50MPa。

当机内氢压升至0.52MPa时，手动调节氢气减压器进口门。打开排气阀门使机内氢气压力降低到0.50MPa。

发电机内H2纯度98%以上，纯度下降至96%时，应进行补换氢。

干燥器自动再生、干燥、定期排污正常。

氢气干燥器在发电机运行时投入，氢气湿度：－5℃～－25℃（氢气压力在0.5MPa时）。

运行时应保持油压＞氢压＞水压。

保持定子水温大于氢温2℃～3℃。

发电机油水探测器放出油，应注意调整密封油压；如果发电机油水探测器放出水，应适当提高氢温，并检查氢气干燥器的运行情况。

发电机内部由于结露而产生水滴，应适当提高进水温度或氢温。