发电机冷却系统资料

新疆国信生产准备部发电机定子冷却系统发电机冷却系统我公司发电机采取水氢氢冷却方式，即发电机定子绕组水内冷；转子绕子氢内冷；定子铁芯采取氢气表面冷却。下面分成两个系统讲解：1.冷却水系统2.氢气冷却系统发电机定子冷却水系统示意图系统描述为发电机定子线圈提供去离子水将定子线圈中产生的热量带走。主要设备可分为定子线圈冷却水供应单元和其它设备。定子线圈冷却水供应单元包括水泵、水箱、水冷却器、过滤器、离子交换器；其它设备指仪表架。发电机有两个汇流总管位于定子线圈两端，所有的定子线圈都通过绝缘软管连接到这两个汇流管。电动泵从水箱吸水，经冷却器冷却，经过过滤器进入发电机本体励端汇流管，流经定子的空心导线后从发电机机端汇流管流出，最后返回水箱，完成一个循环。从冷却器出来的定子冷却水一小部分经过一个离子交换器，降低电导率后返回到水箱。定子冷却水系统组成本装置包括水箱，两台水泵、两台冷却器、气动温度、压力调节装置（包括电／气定位器、阀位变送器等)主水过滤器、补水过滤器，离子交换器及其之间的相互联接管路、阀门及部份就地压力表、测温元件。装置上还设置有仪表箱，装有电导率发送器和与内外电气接口相连的端子。定子冷却水系统功能1.发电机定子线圈采用水内冷，高纯度水在定子线圈空心导线中循环流动将定子线圈电阻损耗产生的热量带走；将高纯度水的热量传递给常规岛闭式冷却水系统；2.对水进行过滤去除外来杂质；3.对水进行去离子处理控制水的电导率；4.通过仪表和报警连续监测和显示电导率、流量和水温等参数。定子水路84根定子线棒12根并联环引线6根主引线6支出线套管(中性点母线板)励端汇水管汽端汇水管出线盒内小汇水管总进水管总出水管发电机定子线棒出水管及汇水环焊接汇水环热电偶发电机出线罩小汇水环定子冷却水水质要求序号名称单位Cos￠＝0.9设计值18定子冷却水进口水温℃46～5019定子冷却水出口水温℃＜8520定子冷却水导电率μs/cm0.4～2.021定子冷却水PH值8～922定子冷却水压力MPa(g)0.2～0.3硬度2微克当量水质应透明纯净，无机械混杂物，发电机氢气系统作用：置换发电机内气体，有控制地向发电机内输送氢气，保持机内氢气压力稳定，监视机内氢气纯度和液体的泄漏，干燥机内氢气等。氢气特点：(1)电机内维持氢的纯度为97％时，其密度只有空气的十分之一，所以电机的通风损耗及转子表面对气体的摩擦损耗都大大减小。(2)氢的导热系数为空气的6.69倍，它可以使绝缘内间隙及其它间隙的导热能力改善，从而有利于加强发电机的冷却。(3)由于氢气的表面散热能力强(纯度为97％的氢气表面散热系数约为空气的1.35倍)，发电机的损耗可由氢气很快带走。因此，能使发电机的出入口风温差降低10～15℃左右。增加氢压还可使散热能力按压力的0.8次方增加。(4)经过严格处理的冷却用氢气可以保证发电机内部清洁，通风散热效果稳定，而且不会产生由于脏污引起的事故。(5)氢气中含氧量很少，低于2％，不助燃，即使发电机内部发生短路故障，也不会有着火的危险，从而可使故障损坏程度大为减轻。(6)在氢气中，噪音较小，而且绝缘材料不易受氧化和电晕的损害。(7)最大的缺点是一旦于空气混合后在一定比例内(4％～74．2％)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C02作为中间介质。定子铁芯冷却系统发电机定子铁芯沿轴向分15个风区，7个进风区和8个出风区相间布臵。装在转子上的两个轴流风扇（汽、励侧各一）将风分别鼓入气隙和铁芯背部，进入背部的气流沿铁芯径向风道冷却进风区铁芯后进入气隙；少部分风进入转子槽内风道，冷却转子绕组；其它大部分再折回铁芯，冷却出风区的铁芯，最后从机座风道进入冷却器；被冷却器冷却后的氢气进入风扇前再循环。这种交替进出的径向多流通风保证了发电机铁芯和绕组的均匀冷却，减少了结构件热应力和局部过热。为了防止风路的短路，常在定转子之间气隙中冷热风区间的定子铁芯上加装气隙隔环，以避免由转子抛出的热风吸入转子再循环。通风系统示意图转子冷却转子本体段的导体冷却采用的气隙取气径向斜流式通风系统：在转子线棒凿了两排不同方向的斜流孔至槽底，于是，沿转子本体轴向就形成了若干个平行的斜流通道。通过这些通道，冷却用氢气交替的进入和流出转子绕组进风口的风斗，迫使冷却氢气以与转子转速相匹配的速度通过斜流通道到达导体槽的底部，然后拐向另一侧同样沿斜流通道流出导体。从每个进风口鼓进的冷风是分成两条斜流通道向两个方向流进导体，同样，有两条出风通道汇流在一起从出风口流出进入气隙。因此，每个通道从平行线棒纵向切面看成“V”形。转子冷却示意图氢气冷却器发电机的氢冷却器卧放在机座顶部的氢冷却器外罩内。在汽、励两端的氢冷却器外罩内各有一台氢冷却器，每台分成二个独立的水支路。当停运一个水支路时，冷却器带80％的负荷运行。为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的氢气冷却器由冷却水冷却。发电机氢气冷却器采用绕片式结构。冷却器按单边承0.8MPa压力设计。氢冷却器冷却水直接冷却的冷氢温度一般不超过46℃。氢冷却器冷却水进水温度38℃，出水温度43℃。氢冷却器外罩为钢板焊接的圆拱形结构，横向对称布置安装在发电机机座的两端顶部。这样既可减少发电机轴向长度，运输时另行包装，又可减少定子运输尺寸和重量。外罩是用螺钉把合在机座上，并在结合面的密封槽内充胶密封，连接成为整体。冷却器在出厂前要承受1.4兆帕的水压试验，在现场的工作压力或验收试验压力不得大于0.8兆帕。氢气冷却器示意图氢气系统组成1、氢气干燥器2、氢气减压器3、氢气过滤器4、纯度分析器5、液体探测器6、氢气露点仪7、发电机的氢冷却器系统组成氢冷系统主要由氢气汇流排（供氢系统）、二氧化碳汇流排（供二氧化碳系统）、二氧化碳蒸发器（加热器）、氢气控制装置、氢气干燥器（氢气去湿装置）、循环风机、发电机绝缘过热监测装置（发电机工况监测装置）、发电机漏液检测装置和发电机漏氢检测装置（气体巡回检测仪）组成氢气系统的功能作用：氢气系统的功能是利用干燥的氢气对发电机转子绕组和定子铁芯进行冷却；在机组起动前或停止运行后利用中间介质置换机内气体。其作用为：提供对发电机安全充、排氢的措施和设备，用二氧化碳作为中间置换介质；维持机内正常运行时所需气体压力；监测补充氢气的流量；在线监测机内气体的压力、纯度及湿度；干燥氢气，排去可能从密封油进入机内的水汽；监测漏入机内的液体（油或水）；监测机内绝缘部件是否过热；在线监测发电机的局部漏氢。相关设备介绍主要由氢气汇流排（供氢系统）、二氧化碳汇流排（供二氧化碳系统）、二氧化碳蒸发器（加热器）、氢气控制装置、氢气干燥器（氢气去湿装置）、循环风机、发电机绝缘过热监测装置（发电机工况监测装置）、发电机漏液检测装置和发电机漏氢检测装置（气体巡回检测仪）组成1)氢气汇流排发电机产生的热量通过氢气耗散，氢气的散热能力相当于空气的8倍。为了获得更加有效的冷却效果，发电机中的氢气是加压的氢气来自中央制氢站，通过软管与汇流排连接。减压阀将氢压减至所需压力，然后送到氢气控制装置再减压至发电机所需的压力（0.5MPa）2)二氧化碳汇流排为了防止氢气和空气混合成爆炸性的气体，在向发电机充入氢气之前，必须要用二氧化碳将发电机内的空气置换干净。同理，在发电机停机排氢后，也要用二氧化碳将发电机内的氢气置换干净3)二氧化碳加热器由于二氧化碳在大多数情况下是以液体形式储存在气瓶内，二氧化碳加热器用于将来之二氧化碳汇流排的液态二氧化碳加热成气体，所需的气化热来自电加热。4）氢气干燥器氢气干燥器用于干燥发电机内的氢气，以防机内水分过高时，对发电机的高压绝缘件或高应力金属结构件产生危害。干燥器由二个干燥塔组成，塔内装填有高性能干燥剂和加热元件，一个工作时，另一个加热再生。每个塔内都装有一台循环风机，连续工作。工作塔内的风机用以加大气体循环量并使气体在干燥剂内分布均匀；再生塔内的风机用以循环再生气体，迫使再生气体经过冷凝器、气水分离器等，使干燥剂内吸附的水分分离出来。氢气干燥器的工作和再生过程由内建PLC控制，完全自动进行。由于是闭式循环，所以不消耗氢气，也不会引入空气。为提高可靠性，干燥器从氢气中分离出出来的水分需人工排放。5）发电机漏液检测装置发电机漏液检测装置用以检测发电机水冷定子线圈或氢气冷却器因泄漏而积累在发电机底部的液体，同时也用以检测渗漏到发电机内的密封油或轴承油。6）发电机绝缘过热监测装置发电机绝缘过热监测装置用以监测发电机内部绝缘材料是否有过热现象，以便在早期及时采取必要的措施，防止酿成大事故。工作原理：在发电机正常工作时，流经装置的干净气体导致装置产生一定的微电流，此电流经处理后，在装置上显示出来。当发电机内绝缘有过热现象时，绝缘材料因过热而挥发出过热粒子，这些粒子随氢气进入到监测装置后，将引起装置的电流减少。当电流减少到一定程度时，装置经自检确认装置本身无误后将发出报警信号，提示发电机内绝缘部件有过热现象。7）循环风机循环风机主要用于氢冷发电机冷凝式氢气去湿装置的除湿系统中，在发电机停机或盘车状态下，开启循环风机，使氢气去湿装置能正常工作。8）氢气纯度分析仪可实时监测氢气、CO2的纯度。气体置换时主要通过气体纯度监测装置的样气进口来监控气体纯度；量程气进口只在置换时用，可实时调看供氢纯度或供CO2纯度，参比空气进口为调试时用。工作原理：仪器由特殊设计的风机，压差交送器及压差计组成，实际则是风机产生的压差，但由于此压差值与气体的密度有关，而气体密度又直接与气体的成分成比例，故只要测出风机压差就等于测出了气体密度，实际上两只压差计是直接按密度和纯度标注的。纯度要求：我国发电机运行规程规定：“一般要求发电机内氢气纯度保持在96％以上，低于此值时，应进行排污”通风摩擦损耗也随着氢气纯度的下降而上升。9）湿度仪（露点仪）氢气露点仪装在发电机氢气干燥器的进氢管路上，对发电机内的氢气的温度和湿度进行在线监测，氢气露点仪的工作电源为交流220V，并有4～20mA的输出信号。露点：是指气体在水蒸气含量和气压不变条件下，冷却到水汽饱和(出现结露)时的温度。气体中的水蒸气含量愈少，使其饱和而结露所要求的温度越低。反之，水蒸气含量愈多，降温不多就可出现结露。因此，露点的高低是衡量气体中水蒸气含量的一个尺度。氢气湿度过高的影响及原因机内氢气湿度过高时，一方面会降低氢气纯度，使通风摩擦损耗增大。效率降低：另一方面，不仅会降低绕组绝缘的电气强度(特别是达到结露时)，而且还会加速转子护环的应力腐蚀。特别是在较高的工作温度下，湿度又很大时，应力腐蚀会使转子护环出现裂纹，而且会很快地发展。机内氢气湿度过高的主要原因有以下2种：1可能是制氢站出口的氢气湿度过高；2可能是氢气冷却器漏水；3对于水氢氢冷却方式或水水氢冷却方式的发电机，还有可能是定、转子绕组的直接冷却系统漏水。4密封油的含水量过大或氢侧回油量过大。如果轴封系统中氢侧回油量大，再加上油中含水量大(要求含水量控制在500ppm以下)，从密封瓦的氢侧回油中出来的水蒸气就会严重影响机壳内氢气的湿度。发电机气体置换发电机在进行氢气、空气相互置换时，必须借助中间介质进行置换。发电机气体置换采用中间介质置换法充氢前先用中间介质(二氧化碳或氮气)排除发电机及系统管路内的空气，当中间气体的含量超过95％(C02)，95％(N2)，(容积比，下同)后，才可充入氢气，排除中间气体，最后置换到氢气状态。这一过程所需的中间气体为发电机和管道容积的2～2.5倍，所需氢气约为2～3倍，发电机由充氢状态置换到空气状态时，其过程与上述类似，先向发电机引入中间气体排除氢气，使中间气体含量超过95％(C02)，97％(N2)后，方可引进空气，排除中间气体。当中间气体含量低于15％以后，可停止排气。此过程所的需气体为发电机和管道容积的1.5～2倍。在进行气体置换前需注意：1）汽轮机处于静止或盘车状态。2）有关表计和报警装置经校验合格，控制电源投入。3）发电机已全部封闭，气密性试验合格。4）密封油系统已投