第九讲发电机冷却系统和密封油系统

1、上海交通大学热能工程研究所 第九讲第九讲 发电机冷却系统和密封油系统发电机冷却系统和密封油系统 发电机氢冷系统发电机氢冷系统 发电机密封油系统发电机密封油系统 发电机定子水冷系统发电机定子水冷系统 上海交通大学热能工程研究所 第一节第一节 发电机氢冷系统发电机氢冷系统 发电机内的氢气在发电机端部风扇的驱动下，以闭式循环方式在发电发电机内的氢气在发电机端部风扇的驱动下，以闭式循环方式在发电 机内作强制循环流动，使发电机的铁芯和转子绕组得到冷却。其间，机内作强制循环流动，使发电机的铁芯和转子绕组得到冷却。其间， 氢气流经位于发电机四角处的氢气冷却器氢气流经位于发电机四角处的氢气冷却器( (氢冷器氢

2、冷器) )，经氢冷器冷却后，经氢冷器冷却后 的氢气又重新进入铁芯和转子绕组做反复循环。氢冷器的冷却水来自的氢气又重新进入铁芯和转子绕组做反复循环。氢冷器的冷却水来自 闭式循环冷却水系统。闭式循环冷却水系统。 一、一、徐州彭城三期汽轮发电机氢冷系统介绍徐州彭城三期汽轮发电机氢冷系统介绍 徐州彭城电厂发电机徐州彭城电厂发电机氢冷系统如图氢冷系统如图9-1-19-1-1所示，主要由氢气汇流排（供所示，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（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）、发电机

3、绝加热器）、氢气控制装置、氢气干燥器（氢气去湿装置）、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，具体描述如下：电机漏氢检测装置（气体巡回检测仪）组成，具体描述如下： 上海交通大学热能工程研究所 露点仪 发 电 机 氢气流量仪 氢气压力 变送/显示 氢气纯度 变送/显示 临时压缩空气来（0.5-0.8MPa） 发电机绝缘 过热监测仪 仪用压缩空气来 氢气汇流排 二氧化碳汇流排 MM 信号至 DCS P P PP 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至

4、DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 氢气干燥器 漏液检测装置 P 二氧化碳蒸发器 PT MKG30CP001 露点仪 氢气纯度 变送/显示 校验气体进口 校验气体进口 信号至 DCS 闭 式 水 来 至 闭 式 水 至 大 气 集装/氢站供氢（0.6-1MPa） 图9-1-1 徐州彭城1000MW汽轮发电机氢冷系统图 上海交通大学热能工程研究所 1) 1) 氢气汇流排氢气汇流排 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 8倍。为了倍。为了 获得更加有效的冷却效果，发电机

5、中的氢气是加压的。获得更加有效的冷却效果，发电机中的氢气是加压的。 氢气汇流排由氢气汇流排由1010瓶组高压汇流排及瓶组高压汇流排及2 2级减压阀组成。氢气瓶（电厂自备）通级减压阀组成。氢气瓶（电厂自备）通 过软管与汇流排连接。第一级减压阀将瓶内氢压减至过软管与汇流排连接。第一级减压阀将瓶内氢压减至2-3MPa2-3MPa，第二级减压，第二级减压 阀再将压力减至阀再将压力减至1-1.2MPa1-1.2MPa。减压后的氢气送到氢气控制装置再减压至发电。减压后的氢气送到氢气控制装置再减压至发电 机所需的压力（机所需的压力（0.5MPa0.5MPa）。按）。按IECIEC规范要求，连接在汇流排上向发

6、电机供氢规范要求，连接在汇流排上向发电机供氢 的氢瓶总容积不超过的氢瓶总容积不超过20Nm20Nm3 3。国内常用氢气瓶容量为。国内常用氢气瓶容量为6m6m3 3，即连接并打开的气，即连接并打开的气 瓶为瓶为3 3个。个。 2) 2) 二氧化碳汇流排二氧化碳汇流排 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。，也要用二氧化碳将发电机内的氢气

7、置换干净。 二氧化碳汇流排由二氧化碳汇流排由1010瓶组汇流排和瓶组汇流排和1 1个压力表组成。二氧化碳气瓶（电厂自个压力表组成。二氧化碳气瓶（电厂自 备）通过软管与汇流排连接。汇流排上压力表显示瓶内气压，当瓶内压力备）通过软管与汇流排连接。汇流排上压力表显示瓶内气压，当瓶内压力 为为1MPa1MPa时即认为是空瓶。二氧化碳气瓶应为虹吸式结构，即从瓶内出来的时即认为是空瓶。二氧化碳气瓶应为虹吸式结构，即从瓶内出来的 二氧化碳应是液体状态。液态二氧化碳送入二氧化碳蒸发器，使之吸热成二氧化碳应是液体状态。液态二氧化碳送入二氧化碳蒸发器，使之吸热成 为气体。为了保证进入二氧化碳蒸发器中去的二氧化碳为

8、液体型式，可将为气体。为了保证进入二氧化碳蒸发器中去的二氧化碳为液体型式，可将 若干个气瓶并联工作。若干个气瓶并联工作。 上海交通大学热能工程研究所 3) 3) 二氧化碳蒸发器二氧化碳蒸发器 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，二氧化碳蒸发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，二氧化碳蒸发器 用于将来自二氧化碳汇流排的液态二氧化碳加热成气体，所需的气化热来自用于将来自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 环境空气。环境空气。 蒸发器的入口有一压力调节阀，将来自气瓶内的二氧化碳压力降到蒸发器的入口有一压力调节阀，将来自气瓶内的二氧化碳压力降到1

9、.6MPa1.6MPa左左 右；在出口处另有一压力调节阀，将二氧化碳气体压力降至右；在出口处另有一压力调节阀，将二氧化碳气体压力降至0.1MPa0.1MPa左右供发左右供发 电机使用。蒸发器的热源来自环境空气中热量。蒸发器中组合了二套蒸发装电机使用。蒸发器的热源来自环境空气中热量。蒸发器中组合了二套蒸发装 置，各有二个风扇、二个热交换器和一个电磁阀。为了防止二氧化碳在热交置，各有二个风扇、二个热交换器和一个电磁阀。为了防止二氧化碳在热交 换器和管道结霜或冻结，二个蒸发装置每工作换器和管道结霜或冻结，二个蒸发装置每工作8-108-10分钟左右相互切换一次，分钟左右相互切换一次， 具体切换时间根据

10、环境温度和实际流量来设置。切换工作由电磁阀来完成。具体切换时间根据环境温度和实际流量来设置。切换工作由电磁阀来完成。 为了保证二氧化碳蒸发器的工作效率，蒸发器的工作环境温度最低为不得低为了保证二氧化碳蒸发器的工作效率，蒸发器的工作环境温度最低为不得低 于于+5+5。 4) 4) 氢气控制装置氢气控制装置 氢气控制装置是一个集装装置，它主要包含：氢气控制装置是一个集装装置，它主要包含： 气体置换系统，由气体过滤器、氢气压力减压阀、置换阀门、氢气质量流量气体置换系统，由气体过滤器、氢气压力减压阀、置换阀门、氢气质量流量 仪、补充氢气压力变送器、发电机机内压力变送器等组成。仪、补充氢气压力变送器、发

11、电机机内压力变送器等组成。 气体监测系统，由二台并联的三范围气体纯度分析仪和一台机内压力分析仪气体监测系统，由二台并联的三范围气体纯度分析仪和一台机内压力分析仪 组成：仪器为三范围热导式气体分析仪（空气组成：仪器为三范围热导式气体分析仪（空气- -二氧化碳；氢气二氧化碳；氢气- -二氧化碳；二氧化碳； 氢气氢气- -空气）空气） 上海交通大学热能工程研究所 5) 5) 氢气干燥器氢气干燥器 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。电机的高压绝缘件或高应力金属结构件产生危害。

12、 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，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

13、作和再生过程由内建燥器的工作和再生过程由内建PLCPLC控制，完全自动进行。由于是闭式控制，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。从氢气中分离出出来的水分需人工排放。 氢气干燥器的入口和出口分别装有一台露点仪。入口湿度仪用以监氢气干燥器的入口和出口分别装有一台露点仪。入口湿度仪用以监 测干燥器入口即发电机内的氢气湿度；出口湿度仪用以监测干燥器测干燥器入口即发电机内的氢气湿度；出口湿度仪用以监测干燥器 的干燥效果。的干燥效果。 上海交通大学热能工程研究所

14、6) 6) 发电机绝缘过热监测装置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。，以便在早期及时采取必要的措施，防止酿成大事故。 其原理是：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其原理是：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过热

15、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。有过热现象。 7) 7) 发电机漏液检测装置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而积累在发电机底部的液体

16、，同时也用以检测渗漏到发电机内的密封油 或轴承油。或轴承油。 漏液检测装置由数个高可靠性、高灵敏度的防爆音叉开关组成。开关输漏液检测装置由数个高可靠性、高灵敏度的防爆音叉开关组成。开关输 出为出为DPDTDPDT。装置上设有窥流器以观察漏液情况，装置下有排污阀以排除。装置上设有窥流器以观察漏液情况，装置下有排污阀以排除 装置中积液。装置中积液。 8) 8) 发电机漏氢检测装置发电机漏氢检测装置 漏氢检测装置为一台可燃气体巡回检测仪。装置上设有八个通道，最多漏氢检测装置为一台可燃气体巡回检测仪。装置上设有八个通道，最多 可监测八个部位的漏氢情况。装置与氢敏传感器之间用电缆连接，传感可监测八个部位

17、的漏氢情况。装置与氢敏传感器之间用电缆连接，传感 器为防爆设计。根据工程需要，传感器可配置器为防爆设计。根据工程需要，传感器可配置 1 18 8 个。漏氢检测装置个。漏氢检测装置 有三个有三个SPDTSPDT输出，报警点可人工设定。也可把二个信号设置成同一报警输出，报警点可人工设定。也可把二个信号设置成同一报警 值，其功能相当于值，其功能相当于DPDTDPDT信号。信号。 上海交通大学热能工程研究所 二、氢冷系统的主要参数二、氢冷系统的主要参数 发电机氢冷系统的主要技术参数如下：发电机氢冷系统的主要技术参数如下： - 发电机内的空间容积（发电机内的空间容积（NmNm3 3） 100100 -

18、氢气的正常压力（氢气的正常压力（kPakPa） 500500 - 氢冷系统的泄漏量（正常压力下，标准氢冷系统的泄漏量（正常压力下，标准m m3 3/d/d） 18+19.6=37.64848或或55353或或07575（报警）；（报警）；8080（汽机跳闸）（汽机跳闸） 励磁机冷风温度励磁机冷风温度25254040（正常）；（正常）；4242（报警）（报警） 表表9-1-2 9-1-2 发电机氢冷系统正常运行时的主要参数及报警整定值发电机氢冷系统正常运行时的主要参数及报警整定值 上海交通大学热能工程研究所 四、氢冷系统的气体置换四、氢冷系统的气体置换 发电机和氢系统的气密试验合格后，且密封油系

19、统也可正常运行，则具备了发电机和氢系统的气密试验合格后，且密封油系统也可正常运行，则具备了 向发电机充氢的条件。向发电机充氢的条件。 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 要用惰性气体将发电机内的空气置换干净。同理，在发电机排氢后，要用惰要用惰性气体将发电机内的空气置换干净。同理，在发电机排氢后，要用惰 性气体将发电机内的氢气置换干净。目前在国内，惰性气体普遍采用二氧化性气体将发电机内的氢气置换干净。目前在国内，惰性气体普遍采用二氧化 碳。碳。 发电机启动前，必须先将发电机内的空气置换为二氧化碳，然

20、后再将二氧化发电机启动前，必须先将发电机内的空气置换为二氧化碳，然后再将二氧化 碳置换为氢气，最后对发电机内的氢气加压，以达到其要求的工作压力。碳置换为氢气，最后对发电机内的氢气加压，以达到其要求的工作压力。 在进行气体置换前需注意：在进行气体置换前需注意： (1) (1) 汽轮机处于静止或盘车状态。汽轮机处于静止或盘车状态。 (2) (2) 有关表计和报警装置经校验合格，控制电源投入。有关表计和报警装置经校验合格，控制电源投入。 (3) (3) 发电机已全部封闭，气密性试验合格。发电机已全部封闭，气密性试验合格。 (4) (4) 密封油系统已投用。密封油系统已投用。 (5) (5) 通知制氢

21、站，准备足够的氢气，检查现场有足够的通知制氢站，准备足够的氢气，检查现场有足够的COCO2 2气体。气体。 (6) (6) 确认确认H H2 2/CO/CO2 2气体纯度合格。气体纯度合格。 (7) (7) 通知检修对发电机通知检修对发电机H2H2制氢站总门后滤网进行清洗。制氢站总门后滤网进行清洗。 (8) (8) 系统按检查卡检查无误。系统按检查卡检查无误。 上海交通大学热能工程研究所 第第 二节二节 发电机密封油系统发电机密封油系统 发电机密封油系统的功能是向发电机密封瓦提供压力略高于氢压的密封油，发电机密封油系统的功能是向发电机密封瓦提供压力略高于氢压的密封油， 以防止发电机内的氢气从发

22、电机轴伸出处向外泄漏。密封油进入密封瓦后，以防止发电机内的氢气从发电机轴伸出处向外泄漏。密封油进入密封瓦后， 经密封瓦与发电机轴之间的密封间隙，沿轴向从密封瓦两侧流出，即分为氢经密封瓦与发电机轴之间的密封间隙，沿轴向从密封瓦两侧流出，即分为氢 气侧回油和空气侧回油，并在该密封间隙处形成密封油流，既起密封作用，气侧回油和空气侧回油，并在该密封间隙处形成密封油流，既起密封作用， 又润滑和冷却密封瓦。又润滑和冷却密封瓦。 一、一、徐州彭城电厂发电机徐州彭城电厂发电机密封油系统密封油系统 徐州彭城电厂发电机徐州彭城电厂发电机密封油系统主要由密封油供油装置、排油烟风机和密封密封油系统主要由密封油供油装置

23、、排油烟风机和密封 油贮油箱（空侧回油箱）组成，如图油贮油箱（空侧回油箱）组成，如图9-2-19-2-1所示，具体描述如下：所示，具体描述如下： 上海交通大学热能工程研究所 排大气 排油烟风机 至汽机主油箱 密封油供油装置 P P TT M 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS L FF FF 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 真空泵 密封油空侧回油箱 密封油真空油箱 密封油氢侧回油箱 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 D

24、CS #1密封油 交流油泵 #2密封油 交流油泵 密封油 直流油泵 图图9-2-1 徐州彭城徐州彭城1000MW汽轮发电机密封油系统图汽轮发电机密封油系统图 上海交通大学热能工程研究所 1 1、密封油供油装置、密封油供油装置 发电机轴密封所用的密封油来自密封油供油装置，密封油供油装置由发电机轴密封所用的密封油来自密封油供油装置，密封油供油装置由 下列主要设备构成：真空油箱（密封油箱），包括真空泵；氢侧回油下列主要设备构成：真空油箱（密封油箱），包括真空泵；氢侧回油 控制箱（氢侧回油箱或中间油箱）；主密封油泵（控制箱（氢侧回油箱或中间油箱）；主密封油泵（3 3 100%100%）；油泵下）；油泵

25、下 游压力控制阀；密封油冷却器（游压力控制阀；密封油冷却器（2 2 100%100%）；密封油过滤器（）；密封油过滤器（2 2 100%100%） ；压差调节阀（；压差调节阀（2 2 100%100%）。）。 1 1）密封油回路）密封油回路 正常运行期间，主密封油泵正常运行期间，主密封油泵1 1从密封油真空油箱中抽出密封油，然后通从密封油真空油箱中抽出密封油，然后通 过冷却器和滤油器把密封油送到轴封。向轴封提供的密封油分别以大过冷却器和滤油器把密封油送到轴封。向轴封提供的密封油分别以大 约相同的数量通过轴与密封环间的间隙流向轴封的氢气侧和空气侧。约相同的数量通过轴与密封环间的间隙流向轴封的氢气

26、侧和空气侧。 从轴封的空气侧排出的密封油直接流入轴承油回流管路，再返回到密从轴封的空气侧排出的密封油直接流入轴承油回流管路，再返回到密 封油真空油箱；流向氢气侧的密封油则首先汇聚到发电机消泡室（前封油真空油箱；流向氢气侧的密封油则首先汇聚到发电机消泡室（前 室），然后到氢侧回油箱。室），然后到氢侧回油箱。 提供提供3 3台密封油泵用于油的循环。如果主密封油泵台密封油泵用于油的循环。如果主密封油泵1 1因机械故障或电气因机械故障或电气 故障不能运行，则主密封油泵故障不能运行，则主密封油泵2 2就会自动工作。如果两台泵都出现故障就会自动工作。如果两台泵都出现故障 不能工作，则密封油的供应由备用密封

27、油泵完成而不会间断，因而密不能工作，则密封油的供应由备用密封油泵完成而不会间断，因而密 封油的供应是按独立系统设计的。封油的供应是按独立系统设计的。 上海交通大学热能工程研究所 图图9-2-2 轴密封示意图轴密封示意图 1密封环支架（空侧）密封环支架（空侧） 2密封环支架（氢侧）密封环支架（氢侧） 3密封环室密封环室 4挡油环（空侧）挡油环（空侧） 5浮动油油槽浮动油油槽 6钨金钨金 7密封油环槽密封油环槽 8密封油进油孔密封油进油孔 9密封环密封环 10二次密封二次密封 11迷宫式密封条迷宫式密封条 12发电机转子发电机转子 13迷宫密封环迷宫密封环 14密封槽密封槽 15绝缘垫片绝缘垫片

28、16端盖端盖 上海交通大学热能工程研究所 2 2）真空油箱）真空油箱 真空油箱的油取自发电机轴承和空侧密封油的回油箱（密封油贮油箱）。真真空油箱的油取自发电机轴承和空侧密封油的回油箱（密封油贮油箱）。真 空油箱中的浮球液位控制阀（浮球阀）能够将油箱中的油位保持在预先设定空油箱中的浮球液位控制阀（浮球阀）能够将油箱中的油位保持在预先设定 的油位。当油位较低时，该阀能够从密封油贮油箱和氢侧回油箱中引出油进的油位。当油位较低时，该阀能够从密封油贮油箱和氢侧回油箱中引出油进 行补充。真空泵能够使真空油箱内的密封油保持在真空状态，还能够抽出密行补充。真空泵能够使真空油箱内的密封油保持在真空状态，还能够抽

29、出密 封油与氢气和空气接触时吸收的大部分气体，从而在很大程度上避免发电机封油与氢气和空气接触时吸收的大部分气体，从而在很大程度上避免发电机 内氢气纯度降低。内氢气纯度降低。 3 3）密封油泵）密封油泵 在发电机转子轴端安装有密封环，以防止氢在发电机转子轴端安装有密封环，以防止氢 气从发电机泄漏到大气中。密封油泵用于向气从发电机泄漏到大气中。密封油泵用于向 轴密封环提供密封油。系统中配置了三台密轴密封环提供密封油。系统中配置了三台密 封油泵，其中二台为主油泵，并联连接、互封油泵，其中二台为主油泵，并联连接、互 为备用。另一台为备用危急油泵。为备用。另一台为备用危急油泵。 密封油泵系三螺杆式油泵，

30、如图密封油泵系三螺杆式油泵，如图9-2-39-2-3所示，所示， 一个双螺纹传动转子和两个从动惰轮螺杆紧一个双螺纹传动转子和两个从动惰轮螺杆紧 密啮合在一起运行，在套管衬管内为狭窄间密啮合在一起运行，在套管衬管内为狭窄间 隙。泵的套管装有套管衬管，在传动端和非隙。泵的套管装有套管衬管，在传动端和非 传动端用盖封堵传动端用盖封堵。 图923三螺杆油泵 1机械密封2平衡活塞3传动转子 4从动螺杆5安全阀 上海交通大学热能工程研究所 4 4）密封油压力调节）密封油压力调节 密封油压力超过发电机气体压力，为确保轴封性能可靠、稳定工作，密封密封油压力超过发电机气体压力，为确保轴封性能可靠、稳定工作，密封

31、 油压力分两级控制。油压力分两级控制。 在密封油泵出口的压力调节：按溢流阀原理工作的自动压力控制阀保持各在密封油泵出口的压力调节：按溢流阀原理工作的自动压力控制阀保持各 密封油泵出口的密封油压的稳定，调节阀根据事先设定好油泵出口压力、密封油泵出口的密封油压的稳定，调节阀根据事先设定好油泵出口压力、 调节密封油泵的旁路，即返回真空油箱的油量大小，以使密封油泵的下游调节密封油泵的旁路，即返回真空油箱的油量大小，以使密封油泵的下游 形成较稳定的密封油压力。形成较稳定的密封油压力。 在密封环上游对密封油压的调节：在密封环上游设置了压差调节阀，保持在密封环上游对密封油压的调节：在密封环上游设置了压差调节

32、阀，保持 氢气密封的密封油压力由压差调节阀进行控制。为了确保达到更好的可靠氢气密封的密封油压力由压差调节阀进行控制。为了确保达到更好的可靠 性，系统安装两个压差调节阀，二个压差设置成不同的控制压力，一个比性，系统安装两个压差调节阀，二个压差设置成不同的控制压力，一个比 另一个略低。流入轴密封环的密封油流量的大小，视调节阀的压差设定值另一个略低。流入轴密封环的密封油流量的大小，视调节阀的压差设定值 而定，以使在轴封处形成所要求的密封油压。而定，以使在轴封处形成所要求的密封油压。 上海交通大学热能工程研究所 5 5）密封油冷却器）密封油冷却器 两个全容量密封油冷却器均设计为板式热交换器，一台冷却器

33、工作时两个全容量密封油冷却器均设计为板式热交换器，一台冷却器工作时 ，另一台为备用。，另一台为备用。 两台冷却器的转换不会影响系统的运行。备用冷却器的油侧必须要充两台冷却器的转换不会影响系统的运行。备用冷却器的油侧必须要充 满油，为此，系统中设有旁路小阀门，在密封油系统正常工作时，有满油，为此，系统中设有旁路小阀门，在密封油系统正常工作时，有 一小股油流过备用冷却器，以排出冷却器中可能存在的气体，使之充一小股油流过备用冷却器，以排出冷却器中可能存在的气体，使之充 满油。满油。 6 6）密封油过滤器）密封油过滤器 密封油过滤器由两个密封油过滤器由两个100100容量的叠片自洁式过滤器及转换阀门组

34、成。容量的叠片自洁式过滤器及转换阀门组成。 一个过滤器工作时，另一个过滤器为备用。一个过滤器工作时，另一个过滤器为备用。 两台过滤器的转换不会影响系统的运行。运行时可定时（例如每天一两台过滤器的转换不会影响系统的运行。运行时可定时（例如每天一 次）转动过滤器上的清洁手柄次）转动过滤器上的清洁手柄360360或更多，以将滤芯上的杂质刮下，或更多，以将滤芯上的杂质刮下， 沉积在过滤器的底部，底部设排污阀门。备用滤清器的油侧必须要充沉积在过滤器的底部，底部设排污阀门。备用滤清器的油侧必须要充 满油，打开过滤器的排气阀可将过滤器中的气体排出。满油，打开过滤器的排气阀可将过滤器中的气体排出。 上海交通大

35、学热能工程研究所 7 7）密封油的回油）密封油的回油 氢侧密封油的回油：从密封环氢气侧排出的油进入发电机消泡室（前氢侧密封油的回油：从密封环氢气侧排出的油进入发电机消泡室（前 室）。在消泡室中，油的流速将会减小，使残留气体的气泡逸出，消室）。在消泡室中，油的流速将会减小，使残留气体的气泡逸出，消 除油中的泡沫。然后，密封油从发电机消泡室流入氢侧油箱，氢侧油除油中的泡沫。然后，密封油从发电机消泡室流入氢侧油箱，氢侧油 箱起阻挡气体外泄的作用。氢侧回油箱中的浮球阀将真空油箱内的油箱起阻挡气体外泄的作用。氢侧回油箱中的浮球阀将真空油箱内的油 位控制在预先设定的油位上，从而防止气体进入密封油系统。位控

36、制在预先设定的油位上，从而防止气体进入密封油系统。 空侧密封油的回油：从轴密封环空侧排出的密封油直接与轴承油混合空侧密封油的回油：从轴密封环空侧排出的密封油直接与轴承油混合 后返流密封油贮油箱。后返流密封油贮油箱。 8 8）密封环的浮动油）密封环的浮动油 为了保证密封环在较高的压力下能自由浮动，密封油系统中提供了密为了保证密封环在较高的压力下能自由浮动，密封油系统中提供了密 封环浮动油。浮动油作用于密封环的空侧端面，其油压以抵消密封环封环浮动油。浮动油作用于密封环的空侧端面，其油压以抵消密封环 氢侧端面的氢气压力影响，防止因密封环卡涩而引起发电机转轴过大氢侧端面的氢气压力影响，防止因密封环卡涩

37、而引起发电机转轴过大 的振动。的振动。 浮动油的流量用流量调节阀来控制，流量阀的下游有一流量计，显示浮动油的流量用流量调节阀来控制，流量阀的下游有一流量计，显示 浮动油的流量。汽端和励端各有一流量控制阀和一流量计来控制浮动浮动油的流量。汽端和励端各有一流量控制阀和一流量计来控制浮动 油流量。当流量阀出故障，可手动打开阀的旁路阀来临时人工控制浮油流量。当流量阀出故障，可手动打开阀的旁路阀来临时人工控制浮 动流量。动流量。 上海交通大学热能工程研究所 9 9）真空油泵）真空油泵 真空泵在真空油箱中建立负压，并排除密封油产生的气体。在真空真空泵在真空油箱中建立负压，并排除密封油产生的气体。在真空 油

38、箱发出高油位报警信号时，为防止密封油进入真空系统，应立即油箱发出高油位报警信号时，为防止密封油进入真空系统，应立即 断开真空泵的运行。断开真空泵的运行。 真空泵是一油密封旋转滑片式泵，如图真空泵是一油密封旋转滑片式泵，如图9-2-49-2-4所示。驱动电机直接用所示。驱动电机直接用 法兰安装到泵壳上，真空泵和电机轴通过弹性联轴结构联接，所有法兰安装到泵壳上，真空泵和电机轴通过弹性联轴结构联接，所有 轴承均为滑动轴承，采用强制油润滑。轴承均为滑动轴承，采用强制油润滑。 图9-2-4 真空泵剖面图 1进气口 2进口滤网 3进气口阀 4进气通道 5滑片 6泵壳 7泵转子8排气通道 9废气阀 10滤油

39、器 11弹簧夹 上海交通大学热能工程研究所 2 2 排油烟风机排油烟风机 由于氢气的密度低，因此氢气的挥发性、渗透性极强。并且，由于不可能由于氢气的密度低，因此氢气的挥发性、渗透性极强。并且，由于不可能 避免氢气泄露到发电机轴承室内或在密封油贮油箱内积聚，因此，必需不避免氢气泄露到发电机轴承室内或在密封油贮油箱内积聚，因此，必需不 断地将这部分氢气排出。断地将这部分氢气排出。 排油烟风机的作用是防止氢气泄露到汽机房内或汽轮机润滑油系统中去。排油烟风机的作用是防止氢气泄露到汽机房内或汽轮机润滑油系统中去。 废气从排油烟风机排出，然后经一条单独的直接穿过汽机房屋顶的排气管废气从排油烟风机排出，然后

40、经一条单独的直接穿过汽机房屋顶的排气管 排入附近的空气中。排油烟风机的排气管道不能与氢系统的排气管道共用排入附近的空气中。排油烟风机的排气管道不能与氢系统的排气管道共用 一根管道，须有独立的排气管道。一根管道，须有独立的排气管道。 3 3 密封油贮油箱（空侧回油箱）密封油贮油箱（空侧回油箱） 密封油贮油箱是发电机轴承油和空侧密封油返回管路中的一个大直径管段密封油贮油箱是发电机轴承油和空侧密封油返回管路中的一个大直径管段 。在轴承油供应系统投入运行之后，密封油贮油箱将一直保持部分充满，。在轴承油供应系统投入运行之后，密封油贮油箱将一直保持部分充满， 以确保密封油系统的连续运行。密封油贮油箱和密封

41、油真空油箱通过管道以确保密封油系统的连续运行。密封油贮油箱和密封油真空油箱通过管道 相连。相连。 发电机轴承回油排油烟风机系统的排气装置能够使密封油贮油箱保持轻度发电机轴承回油排油烟风机系统的排气装置能够使密封油贮油箱保持轻度 真空，从而将油中析出的氢气排出油箱。真空，从而将油中析出的氢气排出油箱。 上海交通大学热能工程研究所 4 4密封油系统的监控密封油系统的监控 密封油系统中主要监测装置有液位检测器、压力测量装置、温度测量装置和容积密封油系统中主要监测装置有液位检测器、压力测量装置、温度测量装置和容积 流量测量装置。流量测量装置。 1) 1) 液位检测器液位检测器 在密封油系统中设置了下列

42、液位检测器：在密封油系统中设置了下列液位检测器： TETE和和EEEE消泡室的油位；消泡室的油位； 氢侧回油箱的油位；氢侧回油箱的油位； 密封油贮油箱的油位；密封油贮油箱的油位； 密封油真空箱的油位。密封油真空箱的油位。 其功能是：其功能是： - 如果由于密封环氢侧的密封油油量异常增加或回油不通畅，使得发电机消泡如果由于密封环氢侧的密封油油量异常增加或回油不通畅，使得发电机消泡 室的油位升高，则会发出室的油位升高，则会发出“液位高液位高”报警信号。此信号提示密封油有可能流报警信号。此信号提示密封油有可能流 入发电机定子机座中去。报警信号因油位传感器被浸入油中而启动。入发电机定子机座中去。报警信

43、号因油位传感器被浸入油中而启动。 - 如果监测到氢侧回油箱，或密封油贮油箱的油位降低而传感器不再浸入油中如果监测到氢侧回油箱，或密封油贮油箱的油位降低而传感器不再浸入油中 时，触发时，触发“液位低液位低”报警信号。报警信号。 - 密封油真空油箱的油位升高时，真空泵应停止运行，以防止将密封油吸进真密封油真空油箱的油位升高时，真空泵应停止运行，以防止将密封油吸进真 空泵引起故障。当传感器浸入油中时触发空泵引起故障。当传感器浸入油中时触发“液位高液位高”报警信号。报警信号。 - 为了防止密封油主油泵为了防止密封油主油泵1 1和和2 2在密封油真空油箱的油位过低时发生干运转，真在密封油真空油箱的油位过

44、低时发生干运转，真 空油箱上安装了第空油箱上安装了第2 2个传感器，以在该传感器不再浸入油中时停止密封油泵个传感器，以在该传感器不再浸入油中时停止密封油泵1 1 和和2 2的运行。的运行。 上海交通大学热能工程研究所 2) 2) 压力检侧装置压力检侧装置 压力检测装置测点如下：压力检测装置测点如下： 密封油泵密封油泵1 1下游的压力：下游的压力： 密封油泵密封油泵1 1出现故障时，压力变送器将会启动密封油泵出现故障时，压力变送器将会启动密封油泵2 2。如果密封油泵。如果密封油泵2 2没有没有 做好运行准备，则备用泵就会自动起动。做好运行准备，则备用泵就会自动起动。 密封油泵密封油泵2 2下游的

45、压力：下游的压力： 密封油泵密封油泵2 2出现故障时，压力变送器将会启动密封油泵出现故障时，压力变送器将会启动密封油泵1 1。如果密封油泵。如果密封油泵1 1没有为运没有为运 行做好准备，备用泵就会自动启动。行做好准备，备用泵就会自动启动。 备用密封油泵下游的压力：备用密封油泵下游的压力： 压力变送器发出密封油备用油泵替代密封油主油泵运行的信号。压力变送器发出密封油备用油泵替代密封油主油泵运行的信号。 滤油器前后的密封油压降：滤油器前后的密封油压降： 滤油器前后设有压差变送器，以监测过滤器的阻力。当压差过大时，变送器滤油器前后设有压差变送器，以监测过滤器的阻力。当压差过大时，变送器 发出报警，

46、提示过滤器需清洗或切换。发出报警，提示过滤器需清洗或切换。 滤油器下游的密封油压力：滤油器下游的密封油压力： 在压力表上可以看到滤油器下游的密封油压力。如果没有达到设定的密封油在压力表上可以看到滤油器下游的密封油压力。如果没有达到设定的密封油 压力，另一在滤油器下游设置的压力开关将会启动备用密封油泵。压力，另一在滤油器下游设置的压力开关将会启动备用密封油泵。 TETE和和EEEE轴封上游的密封油轴封上游的密封油氢气压差：氢气压差： 根据读数手动调节密封油根据读数手动调节密封油氢气压力差。如果油氢压差下降到规定的下限，氢气压力差。如果油氢压差下降到规定的下限， 压差变送器会触发报警信号，并启动备

47、用密封油泵。压差变送器会触发报警信号，并启动备用密封油泵。 密封油箱的真空：密封油箱的真空： 该压力（真空）变送器发出真空损失的信号。该压力（真空）变送器发出真空损失的信号。 上海交通大学热能工程研究所 3) 3) 温度测量装置温度测量装置 就地测量的温度如下：就地测量的温度如下： 密封油冷却器下游和上游的密封油温度就地显示。密封油冷却器下游和上游的密封油温度就地显示。 为了能远距离显示，利用电阻测温计（为了能远距离显示，利用电阻测温计（RTDRTD）对温度进行测量如下：）对温度进行测量如下： 冷却器下游密封油的温度；冷却器下游密封油的温度； 氢气侧密封油排放管（氢气侧密封油排放管（TETE和

48、和EEEE）中的密封油的温度。）中的密封油的温度。 4) 4) 容积流量测量装置容积流量测量装置 容积流量测点如下：容积流量测点如下： TETE和和EEEE密封油密封环的容积流量，供给各个密封环的密封油的容积流量密封油密封环的容积流量，供给各个密封环的密封油的容积流量 的大小由位于密封环上游的容积流量指示表予以显示。的大小由位于密封环上游的容积流量指示表予以显示。 TETE和和EEEE密封环浮动油的容积流量，由位于密封环上游（密封油装置出口）密封环浮动油的容积流量，由位于密封环上游（密封油装置出口） 的容积流量指示器予以显示。的容积流量指示器予以显示。 上海交通大学热能工程研究所 二、系统及设

49、备的主要技术参数二、系统及设备的主要技术参数 发电机密封油系统的主要技术数据如下：发电机密封油系统的主要技术数据如下： 交流主油泵容量交流主油泵容量 25m25m3/ 3/h h 直流备用油泵容量直流备用油泵容量 25m25m3 3/h/h 密封油箱真空泵带有气体平衡器时的最大总压力密封油箱真空泵带有气体平衡器时的最大总压力 0.5Pa0.5Pa 密封冷油器油流量密封冷油器油流量 15.9m15.9m3 3/h/h 密封冷油器热负荷密封冷油器热负荷 183kW183kW 密封冷油器油温（进口密封冷油器油温（进口/ /出口）出口） 66.45/ 4166.45/ 41 密封冷油器油侧设计压力密封

50、冷油器油侧设计压力 1.6MPa1.6MPa 密封冷油器油侧压降（平均）密封冷油器油侧压降（平均） 20kPa20kPa 密封冷油器冷却水流量密封冷油器冷却水流量 53.1m53.1m3 3/h/h 密封冷油器冷却水进口温度密封冷油器冷却水进口温度 3838 密封冷油器水侧设计压力密封冷油器水侧设计压力 1.0MPa1.0MPa 密封冷油器水侧压降（平均）密封冷油器水侧压降（平均） 35kPa35kPa 上海交通大学热能工程研究所 三、系统的运行控制三、系统的运行控制 发电机密封油系统的运行方式，除了上述的正常运行方式之外，还有事故运发电机密封油系统的运行方式，除了上述的正常运行方式之外，还有

51、事故运 行方式、汽轮机润滑油运行方式和密封油闭式循环运行方式。行方式、汽轮机润滑油运行方式和密封油闭式循环运行方式。 为了保证发电机能正常运行，发电机密封油系统的运行参数必须遵从一定的为了保证发电机能正常运行，发电机密封油系统的运行参数必须遵从一定的 限额，表限额，表9-2-19-2-1列出了发电机密封油系统的正常运行监视项目。列出了发电机密封油系统的正常运行监视项目。 项目项目允许范围允许范围 密封油泵出口压力密封油泵出口压力1.35 MPa1.35 MPa 滤网差压滤网差压120 kPa120 kPa 油氢差压油氢差压120 kPa120 kPa 密封油容积流量密封油容积流量1.4 dm3

52、/s1.4 dm3/s 密封油浮动油容积流量密封油浮动油容积流量0.3 m0.3 m3 3/s/s 密封油箱油位密封油箱油位油窗油窗1/31/32/32/3 密封中间油箱油位密封中间油箱油位20 cm20 cm左右左右 密封油箱真空泵油位密封油箱真空泵油位上下刻度之间上下刻度之间 密封油箱内真空密封油箱内真空-40 kPa-40 kPa 冷油器进口油温冷油器进口油温6464 冷油器出口油温冷油器出口油温4040 密封油泵轴承振动密封油泵轴承振动0.05mm0.05mm 密封油泵电机内部声音密封油泵电机内部声音平稳无杂音平稳无杂音 电机外壳温度电机外壳温度7575 排烟风机进口真空排烟风机进口真

53、空-1.5-1.5 -0.5 kPa-0.5 kPa 排烟风机振动排烟风机振动0.05mm1000 1500 P 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS T 信号至 DCS 信号至 DCS 信号至 DCS 离子交换器 F 信号至 DCS P 压力：0.2-4.0MPa 流量：100L/h-100L/h 电导率：1S/cm L 信号至 DCS F 氮气来 水箱 上海交通大学热能工程研究所 1 1定子冷却水系统定子冷却水系统 1 1）定子冷却水的管路）定子冷却水的管路 从定子冷却水供水装置出来的

54、冷水经发电机入口中设置的过滤器进入发电从定子冷却水供水装置出来的冷水经发电机入口中设置的过滤器进入发电 机定子绕组的进水汇流管，再经过定子绝缘引水管进入定子绕组的不锈钢机定子绕组的进水汇流管，再经过定子绝缘引水管进入定子绕组的不锈钢 导水管。热水从定子绕组流出，经绝缘引水管、出水汇流管后，从发电机导水管。热水从定子绕组流出，经绝缘引水管、出水汇流管后，从发电机 顶端流出发电机，回到定子水供水装置，从而保证了发电机定子绕组及汇顶端流出发电机，回到定子水供水装置，从而保证了发电机定子绕组及汇 流管等始终充满冷却水。流管等始终充满冷却水。 在发电机入口管道处设有反冲洗管道，可对绕组进行反冲洗或通过旁

55、路对在发电机入口管道处设有反冲洗管道，可对绕组进行反冲洗或通过旁路对 绕组或管道进行清洗。绕组或管道进行清洗。 2 2）定子水的水质要求）定子水的水质要求 定子水中不得含有影响系统材料和系统安全运行的污染物。注入系统的水定子水中不得含有影响系统材料和系统安全运行的污染物。注入系统的水 必须符合如下要求：必须符合如下要求： 如果使用的水不能满足上述质量要求，则必须通知专门部分进行检查和处如果使用的水不能满足上述质量要求，则必须通知专门部分进行检查和处 理。理。 导电率导电率1S/cm1S/cm PHPH值值6-86-8 水中杂质水中杂质水中不得含有如联氨、吗琳、磷酸盐等化学物质。水中不得含有如联

56、氨、吗琳、磷酸盐等化学物质。 表表9-3-1 9-3-1 定子水的水质要求定子水的水质要求 上海交通大学热能工程研究所 3 3）氮气（）氮气（N N2 2）要求）要求 氮气用于吹扫系统中的空气。氮气的纯度推荐值应大于或等于氮气用于吹扫系统中的空气。氮气的纯度推荐值应大于或等于99.99%99.99%（体积（体积 比），最小比），最小99%99%。不得含有污染物（。不得含有污染物（O O2 2，COCO2 2）。剩下的气体中不得含有腐）。剩下的气体中不得含有腐 蚀性污染物，也不得含有氨气（蚀性污染物，也不得含有氨气（NH3NH3）和二氧化硫（）和二氧化硫（SOSO2 2）。）。 4 4）定子水泵

57、）定子水泵 定子绕组冷却水系统为一闭式循环系统。为保证发电机连续、可靠的运行，定子绕组冷却水系统为一闭式循环系统。为保证发电机连续、可靠的运行， 配有两台各为配有两台各为100100额定能力的离心泵使水循环流动，两台泵中必须选择一额定能力的离心泵使水循环流动，两台泵中必须选择一 台为工作泵、另一台为备用泵。当工作泵出现故障时，备用泵将自动启动。台为工作泵、另一台为备用泵。当工作泵出现故障时，备用泵将自动启动。 泵由三相交流电动机驱动，由不同的系统供电以提高可靠性。泵由三相交流电动机驱动，由不同的系统供电以提高可靠性。 5 5）水过滤器）水过滤器 注入的除盐水及循环定子冷却水应不含能积聚和阻流颗

58、粒。因此，主水路的注入的除盐水及循环定子冷却水应不含能积聚和阻流颗粒。因此，主水路的 水必须通过有一定过滤精度的过滤器。过滤器不需要也不能带有任何旁路。水必须通过有一定过滤精度的过滤器。过滤器不需要也不能带有任何旁路。 过滤器受污染的程度可由过滤器两端的压差变送器来确定。主水路过滤器设过滤器受污染的程度可由过滤器两端的压差变送器来确定。主水路过滤器设 有二台，每台都可承担有二台，每台都可承担100100的水量，运行时可通过置换阀门进行切换。补的水量，运行时可通过置换阀门进行切换。补 水过滤器为单芯过滤器，位于补水系统的入口。水过滤器为单芯过滤器，位于补水系统的入口。 6 6）水冷却器）水冷却器

59、 水冷却器标准的设计为两台冷却器，每台冷却器的输出为水冷却器标准的设计为两台冷却器，每台冷却器的输出为100100。该冷却器。该冷却器 设计为不锈钢板式冷却器，所有浸湿表面为不锈钢材料，冷却器的定子水侧设计为不锈钢板式冷却器，所有浸湿表面为不锈钢材料，冷却器的定子水侧 无旁路。当出现故障时，另一台冷却器必须单独承担整个冷却水容量的水流无旁路。当出现故障时，另一台冷却器必须单独承担整个冷却水容量的水流 。在冷却器的一次水侧热水入口处安装了并联管作为气泡分离装置，使水流。在冷却器的一次水侧热水入口处安装了并联管作为气泡分离装置，使水流 平稳并放出气泡。冷却器旁路中一股小流量的水流连续地经连接管路流

60、回水平稳并放出气泡。冷却器旁路中一股小流量的水流连续地经连接管路流回水 箱，并将气泡分离装置中的气泡带到水箱。箱，并将气泡分离装置中的气泡带到水箱。 上海交通大学热能工程研究所 7 7）定子水箱）定子水箱 定子水箱经给水管路与主回路连接，定子水箱能吸收热胀冷缩导致水的容积发定子水箱经给水管路与主回路连接，定子水箱能吸收热胀冷缩导致水的容积发 生变化，并排出多余的水并起到换气和除气的作用。在发电机投入运行的过程生变化，并排出多余的水并起到换气和除气的作用。在发电机投入运行的过程 中当向系统注水时，它临时满足了补充水的需要。通过水箱的流量很小，该流中当向系统注水时，它临时满足了补充水的需要。通过水