发电机冷却系统的投入

发电机冷却系统的投入教学目标—、知识目标(1)了解发电机密封冷却系统的作用、流程及主要设备。(2)了解发电机密封冷却系统主要设备启停操作及其注意事项。（3）了解发电机密封冷却系统的运行维护。二、能力目标（1）正确进行发电机密封冷却系统的密封油系统、氢气冷却系统、定子冷却水系统的启动操作。（2）对发电机密封冷却系统的密封油系统、氢气冷却系统、定子冷却水系统进行运行维护及主要监控参数的调整。任务描述机组厂用电系统全面恢复后，汽轮机循环冷却水系统（含开式水、闭式水）、凝结水及化学补水系统、汽轮机润滑油系统投运正常后，启动汽轮机盘车之前，必须将发电机励磁机的冷却系统投入。任务准备一、任务导入(1)大型火电机组发电机的冷却介质是什么？(2)发电机密封冷却系统分为哪几个子系统？其启动顺序是怎样的？(3)发电机密封冷却系统运行维护的主要参数？二、任务分析及要求(1)掌握发电机密封冷却系统的组成，阐述系统流程及主要设备的作用。(2)掌握实训仿真机组的发电机密封冷却系统的主要参数。（3）能在实训仿真机组上独立完成发电机密封冷却系统的启动，并将主要参数控制正确。相关知识在发电机组运行时，存在着导线和铁芯的发热损耗、转子转动时的鼓风损耗、励磁损耗和轴的摩擦损耗等能量损耗。这些损耗最终都转化为热能，使发电机的静子和转子等部件发热，如不及时把发生的热量排走，将会使发电机绝缘材料因超温而老化和损坏。为保证发电机在允许温度内正常运行，必须设置发电机的冷却设备。大型汽轮发电机组多采用水-氢-氢冷却系统，即定子绕组为水冷，转子绕组为氢气内部冷却，铁芯为氢气外部冷却；其包括三个系统：氢气控制系统、密封供油系统和发电机冷却水系统。一、发电机密封油系统为了防止发电机氢气向外泄漏或漏入空气，发电机氢冷系统应保持密封，特别是发电机两端大轴穿出机壳处，必须采用可靠的轴密封装置。氢冷发电机多采用油密封装置，即发电机密封瓦内通有一定压力的密封油，密封油除起密封作用外，还对密封装置起润滑和冷却作用。因此，密封油系统的运行必须同时实现密封、润滑和冷却这三个作用。1.密封油系统的组成由于密封瓦的结构不同，密封油系统有单回路供油方式（单流环式）和双回路供油方式两种供油方式。单流环式密封油系统主要包括密封油供油控制装置（含真空油箱和真空泵）、氢气侧回油扩大槽和浮子油箱、空气侧抽出槽及排烟风机、轴承回油管路上的观察窗和测温元件等附件。氢气侧回油扩大槽将来自密封油环的排油在槽内扩容，使含有氢气的回油能分离出氢扩大槽里面有一个横向隔板，把油槽分成两个隔间，隔间间可通过外侧的u形管连接，目的是防止因发电机两端之间的风机压差而导致气体在密封油排泄管中进行循环，当扩大槽内油位升高超过预定值时发出报警信号。浮子油箱的作用是使油中的氢气进一步分离。浮子油箱内部装有自动控制油位的浮球阀，外部装有手动旁路阀及液位视察窗，以便必要时人工操作控制油位。运行时应密切监视浮子油箱油位，以油位保持在液位信号器的中间位置为准，油位过高可能导致氢气侧排油满溢流进发电机内；油位过低则有可能使管路油封段遭到破坏导致氢气大量外泄漏进空气抽出糟.导致发电机内氢压急剧下降。密封油扩大槽应尽量靠近发电机底部安装，应比空气抽出槽的标高至少高出380mm，而空气抽出槽的安装标高应比润滑油回油管至少高出30mm，浮子油箱安装过程为：①必须低于扩大槽，以便扩大槽中的油能自然流进浮子油箱；②要尽可能接近空气抽出槽，以便浮子油箱中排出的油能顺利流回空气抽出槽内；③必须考虑检修操作方便。发电机密封油系统如图2-19所示。真空装置中的主要设备是指真空油箱、真空泵和再循环泵。正常工作情况下，轴承润滑油不断地补充到真空油箱之中，润滑油中含有的水分和空气在真空油箱中被分离出来，通过真空泵泵和真空管路被排至厂房外，从而使进入密封瓦的油得以净化，防止空气和水分对发电机内的氢气造成污染从而保证氢气纯度。一般将真空度下限值定为一88kPa。真空油箱中设有浮球阀，浮球阀的浮球随油位高低而升降，因此，可通过调节浮球阀的开度，使补油速度得以控制，进而控制真空油箱中的油位。为了加速空气和水分从油中释放分离，真空油箱内部设置有多个喷头以雾化油滴。当交流密封油泵出口油压低到0.54MPa时，延时3〜5s备用油泵启动；当5〜8s内，压力仍在低限状态下且备用油泵仍不能维持正常工作的密封压力，直流泵启动。压差调节阀用于自动调整密封瓦进油压力，使该压力自动跟踪发电机内气体压力且控制油氢压差保持在一定稳定的水平（密封油压比机内氢压高0.085MPa左右），以保证密封效采。压差阀是液压/弹簧调节型阀门，在运行中可通过阀门上自带的专用螺母来调整阀门的弹簧预紧力以改变阀门的输出特性。密封油压差阀有的是直接调节空气侧密封油压，有的是作为空气侧密封油的再循环来用的，密封油压差阀一般安装在发电机空气侧密封油泵出口管路上。压差调节阀的调节整定以油氢压差值0•056MPa为基准值，当差压值降至0.035MPa时为下限报警信号值。只要发电机轴系转动或机内有需要密封的气体，密封油系统均需向密封瓦供油。发电机轴系转动时油氢压差值为0.05〜0.07MPa;轴系静止时油氢压差值为0.036〜0.056MPa。密封油油源可分为：第一备用油源（主要备用油源）是汽轮机主油泵来的高压油，当氢油压差降到0.056MPa时，第一备用油源自动投入运行；第二备用油源由汽轮机主油箱上的各用密封油泵供给，当压差降到0.056MPa、汽轮机转速低于2850r/min或发生故障时，第二备用油源自动投人；第三备用油源是由密封油系统内自备的直流电动油泵提供的，当压差降到0.035MPa时，直流油泵启动，氢油压差可恢复到0.084MPa，该油源只允许运行lh右，应尽快恢复交流油泵运行；第四备用油源由汽轮机轴承润滑油供给，提供的油压较低，此时必须及时将机内氢气压力降低到0.014MPa。2.密封油系统的运行方式密封油系统的运行方式主要包括正常运行回路、事故运行回路和紧急密封油回路（即第三路密封油源）。正常运行回路为轴承润滑油供油管→真空油→主密封油泵（或备用密封油泵）→滤油器→压差阀→发电机密封瓦→氢气侧排油（空气侧排油不经过扩大槽和浮子油箱直接回空气抽出槽）→扩大槽→浮子油箱→空气抽出槽→轴承润滑油排油→汽轮机主油箱。事故运行回路为轴承润滑油供油管→事故密封油泵（直流密封油泵）→滤油器→压差阀→发电机密封瓦→氢气侧排油（空气侧排油不经过扩大槽和浮子油箱直接回空气抽出槽）→扩大槽→浮子油箱→空气抽出槽→轴承润滑油排油→汽轮机主油箱。紧急密封油回路（即第三路密封油源）为轴承润滑油供油管→一、二次手动截至门→第三路密封油供油门→滤油器→压差阀→发电机密封瓦→氢气侧排油（空气侧排油不经过扩大槽和浮子油箱直接回空气抽出槽）→扩大槽→浮子油箱→空气抽出槽→轴承润滑油排油→汽轮机主油箱。此运行回路的作用是在主密封油泵和直流密封油泵都失去作用的情况下，使得轴承润滑油直接作为密封油源密封发电机内的氢气，此时发电机内的氢气压力必须降到0.05mp。平衡阀主要使用在双回路供油系统中，其作用是控制发电机氢气侧密封油压、跟踪发电机空气侧密封油压(尽量保持氢气侧密封油压与空气侧油压平衡)，并保证氢气侧密封油压与空气侧密封油压之间存在有微小差压（一般不超过0.049mp左右），以避免空气侧、氢气侧密封油在发电机密封油瓦内由于压差大而导致有过量的窜流而影响发电机氢气纯度。双回路供油系统即向密封瓦双路供油，在密封瓦内形成双环流供油形式，即有空气侧和氢气侧分别独立的两路油。双回路供油系统具有两路油源：一路供向密封瓦空气侧的空气侧油，另一路供向密封瓦氢气侧的氢气侧油。空气侧、氢气侧油压通过油系统中的平衡阀作用而保持一致，从而使得在密封瓦中区（两个循环油路的接触处）没有油的交换。因此可以认为双回路供油系统中被油吸收而损耗的氢气几乎为零（氢气侧油吸收氢气至饱和后将不再吸收氢气），空气侧油因不与氢气接触则不会对氢气造成污染。双回路供油系统较为复杂，对平衡阀、差压阀等关键部件的动作精度及可靠性要求较高。平衡阀的执行机构接受发电机空气侧、氢气侧密封油压信号(机前)，安装在氢气侧密封油泵出口管路上。二、发电机氢气系统1.氢气系统的功能发电机氢气系统的功能是用来置换发电机的气体，有控制地向发电机内输送氢气，保持机内的氢气压力稳定，监视机内氢气纯度和液体的泄漏，干燥机内氢气等。大型汽轮机发电机定子铁芯外部和转子绕组内部由氢气密闭循环系统进行冷却，气体由安装在转子两端的单级轴流式风扇驱动。发电机机座由端板、外皮和风区隔板等组焊而成，并形成特定的环行进、出风区。从风扇来的气流通过机座内的导风管进入各冷风区，再从铁芯背部沿铁芯径向风钩进入气隙，然后进入转子然组风道，冷却转子然组后，气流回到气隙，并沿着铁芯径向风沟进入机座热风区，经导风管流过安装在端罩上部的冷却器，冷却后再回到风扇前继续循环。转子绕组槽部采用气隙取气，斜流内冷方式，端部采用两路通风冷却方式。当转子高速旋转时形成“自通风系统”，产生风压，气隙里的冷氢气从进风区槽楔迎风风斗进入绕组斜向风道（绕组风道由铜线上加工的孔形成），到达槽底后沿另一侧斜向风道返回气隙出风区从而带走铜线损耗。转子绕组端部，进人护环下的气流分成两路，一路沿转子铜线上的轴向通风道到达槽部，从出风区槽楔甩出；另一路进入铜线的切向风道，从大齿甩风槽排人气隙，通风系统风路短，温升低。定子和转子风区的数量相等，位置相对应，冷风区和热风区沿轴向交替布置，使定子和转子得到均匀的冷却，温度比较均匀。2.氢气系统的流程氢气系统主要由氢站的高压储氢罐、备用氢气瓶、置换用的CO2钢瓶、氢气干燥器、氢气减压器、氢气过滤器、纯度分析器、液体探测、氢气露点（湿度）仪组成。其功能是向发电机转子绕组和定子铁芯提供适当压力、高纯度的冷却用氢气，同时还要完成对氢气的冷却、干燥及检测。发电机氢气系统图如图2-20所示。氢气用双母管从制氢站引至气体控制站，先经过滤器滤出固态杂质，然后经气体干燥器脱出水分后送入发电机。气体控制站上设有两套自动补氢装置：一路是电磁阀，当发电机内氢压降至低限整定值时，电磁阀带电开启，氢气通过电磁阀进人发电机内；另一路是减压器，减压器的压力输出值整定为发电机的额定氢气压力值，只要机内氢压降低，减压器的输出端就会有氢气输出直至机内氢压恢复到额定值为止。气体控制站上还设置1只安全阀，当发电机内氢压过高时，可以释放发电机内压力。当氢气纯度明显下降时，每8h应操作氢气侧回油扩大槽上部的排气阀进行排污，让高纯度氢气通过补氢母管补进发电机内。发电机内的氢气在转轴风扇的作用下，一部分沿着管路进人冷凝式氢气干燥器内。被干燥的氢气沿着管道回到风扇的负压区，如此不断循环，从而降低发电机内氢气的湿度。装在发电机机进氢总管上的氢气干燥器（通常为硅胶吸附式），使用时须另外装入硅胶。硅胶吸湿饱和后须取出进行再生（烘焙干燥）。氢气干燥器主要用于对进人发电机内的氢气进行预处理(干燥），如果进入发电机内的氢气（尤其是补氢时的氢气）的露点能满足要求（不高于-25℃)则氢气干燥器内允许不装填硅胶。不论是否装有硅胶氢气干燥器均投入运行。氢气干燥器内装有滤网，具有过滤、扩容疏水（液）的功能。同样，氢气纯度分析器中氢气的流通也通过风扇的驱动实现。只要发电机正常运行，机壳内氢气纯度就会被氢气纯度分析器连续不断地进行分析。氢气系统的排空管（排至厂房外）设有火焰消除装置，其结构是在排气管口装有一对法兰，两块法兰之间夹装两层40〜60目不锈钢丝布，主要作用是为了在氢气排放时（一旦外部有明火出现）阻止明火进入管内。在火焰消除装置后法兰处引有接地电缆，其作用是防止由于摩擦产生静电荷的积累。氢气管路及系统中的所有设备不得布置在密闭小间内，以防一旦氢气泄漏时能迅速扩散.不得靠近高热管路和电气设备。3.气体置换当发电机内是空气（或氢气）日寸，禁止直接向发电机机内充人氢气（或空气），以避免发电机机内形成具有爆炸浓度的空气、氢气混合气体，为此发电机及氢气管路系统必须进行气体置换。发电机气体系统、密封油系统安装（或检修