480MW等级燃机-氢控综述

燃汽轮发电机辅助氢油系统

2013年5月

我公司燃机发电机全套引进日本三菱公司技术，340MW、400MW及480MW等多种容量等级机型，本项目为480MW容量机组，发电机冷却方式采用全氢冷，其辅助系统由氢气控制系统和密封油控制系统(单流环式)组成。氢油控制系统技术方案

a.使用中间介质(一般为CO2)实现发电机内部气体置换；b.保持发电机内氢气压力在需要值；c.去除发电机内氢气中的水份；d.监测发电机内漏油水情况，超限时发出报警信号e.在发电机正常运行工况下，对机内氢气压力、纯度、湿度，以及流量、是否有漏氢状况进行监测，超限时发出报警信号；

氢气控制系统主要功能

额定氢压（表压）：0.5MPa氢气纯度：≥95%氢气露点：0ºC—-25ºC

氢气控制系统主要技术参数

氢气系统原理

1.发电机内空气和氢气不允许直接置换，以免形成具有爆炸浓度的混合气体。通常应采用CO2气体作为中间介质实现机内空气和氢气的置换。氢气控制系统设置有专用管路、阀门、和氢气压力/纯度监测装置，用以实现机内气体间接置换。

氢气系统原理

关于发电机气体置换发电机需充氢时，应先用二氧化碳(CO2)驱赶发电机内的空气，待机内二氧化碳含量超过85%以后，即可引入氢气驱赶二氧化碳。发电机需排氢时，应先将机内氢压降至0.02～0.03MPa之间，再用二氧化碳驱赶发电机内的氢气，待二氧化碳含量超过95%以后，即可引入压缩空气驱赶二氧化碳，直至二氧化碳含量少于5%以后，才可终止向发电机内送压缩空气。上述置换过程均应保持机内气压在0.02～0.03MPa之间。

2.发电机内氢气不可避免地会混合在密封油中，并随着密封油回油被带出发电机，有时还可能出现其他漏气点。因此机内氢压总是呈下降趋势，氢压下降可能引起机内温度上升，故机内氢压必须保持在规定的范围之内，在氢气供应装置中设置有两套氢气减压器，用以实现机内氢气压力的自动调节。

氢气系统原理

3.氢气中的含水量过高对发电机将造成多方面的不良影响，通常均在机外设置专用的氢气干燥器，它的进氢管路接至转子风扇的高压侧，它的回氢管路接至风扇的低压侧，从而使机内部分氢气不断地流进干燥器内得到干燥。

氢气系统原理

氢气干燥装置采用吸附式，对氢气的干燥是利用活性氧化铝的吸收性能。活性氧化铝是一种固态干燥剂，高疏松度的活性氧化铝具有非常大的表面积和强吸湿能力。当活性氧化铝吸收水分达到饱和后，可通过加热得到“再生”，从而恢复吸收能力。氢气干燥装置内设置两个吸收塔，其中一个吸收塔处于吸湿过程时，另一个则处于再生过程，双塔之间的工作、再生循环往复是一个完全自动控制的过程。为防止氢气中的杂质或液体进入氢气干燥器影响干燥效果，氢气干燥装置还专门配有油气分离器，滤除液体杂质及油烟，保证氢气的洁净。

氢气系统原理

4.发电机内氢气压力、纯度、温度和湿度是必须进行监视的运行参数，氢气系统中针对各运行参数设置有不同的专用表计，用以现场监测，超限时发出报警信号。设置发电机油水报警监测装置，如果发电机内部漏进油或水，油水将流入报警器内，当探测报警器内油水积聚液位上升到设定位置，将发出报警信号。

氢气系统原理

设置漏氢检测装置，连续自动检测发电机氢、油系统中各取样点处的氢含量，一旦氢含量超限，则发出报警信号。通常系统设置6处漏氢测点，发电机封闭母线箱A、B、C三相及中性侧各设1点，汽、励端轴承回油各设1点。。

氢气系统原理

*氢气供应装置*阀门站*二氧化碳汇流排*氢气干燥装置*漏液探测装置*氢气压力/纯度检测装置*漏氢检测装置

氢系统主要设备

密封油系统专用于向发电机密封瓦供油，且使油压高于发电机内氢压(气压)一定数量值，以防止发电机内氢气沿转轴与密封瓦之间的间隙向外泄漏，同时也防止油压过高而导致发电机内大量进油。

密封油系统主要功能

燃机采用的单流环密封油控制系统是一种非常成熟的系统,在国外和国内机组中广泛使用，该系统引进日本三菱技术，可以较好解决国内机组普遍存在机内湿度大的问题。系统设有真空净油装置，可分离出密封油中的混合气体和水分，有效减少油中含水量，避免油系统中的水份扩散到机内引起氢气湿度增大，同时也保持机内氢气纯度不受污染，减少补氢量。目前采用单流环式密封油系统的主要公司有美国GE、日本东芝、日立、法国ALSTOM等。

单流环系统主要特点

密封油油质：同汽机润滑油密封瓦油量：100l/min密封瓦进油温度：45-50℃密封瓦出油温度：≤70℃密封瓦油-氢压：0.06±0.02(MPa)

密封油系统主要参数

密封油系统原理

密封油系统中主要包括：正常运行回路、事故运行回路、紧急密封油回路(即第三密封油源)、真空净油装置、压力调节装置、以及仪表、开关和变送器等。这些回路和装置可以完成密封油系统的自动调节、就地监测、信号输出和报警功能。

密封油系统原理

密封油正常运行回路：

循环密封油箱供油管→真空油箱→主密封油泵(或备用密封油泵)→压差阀→滤油器→发电机密封瓦→氢侧排油(机内侧)→空侧排油(与发电机轴承润滑油→排氢调节油箱→→→→→→→→循环密封油箱→轴承润滑油排油混合)→→→→→→→→→排油总管→汽机主油箱

密封油系统原理

密封油事故运行回路：循环密封油箱供油管→事故密封油泵(直流泵)→压差阀→滤油器→发电机密封瓦→氢侧排油→排氢调节油箱→→→空侧排油→→→→→循环密封油箱→轴承润滑油排油总管→汽机主油箱

密封油系统原理

紧急密封油回路轴承润滑油供油支路→相应阀门→滤油器→密封瓦→（回油同前，略）。此运行回路的作用是在主密封油泵和直流油泵都失去作用的情况下，轴承润滑油直接作为密封油源密封发电机内氢气。此时发电机内的氢气压力必须降到0.05MPa~0.02MPa。

密封油系统原理

*循环密封油箱*密封油供油装置(集装供货，其中包括排氢调节油箱、真空油箱、真空泵、主密封油泵、事故密封油泵、主压差阀、备用压差阀、溢流阀、板式换热器、滤油器、仪表箱和端子箱等)

密封油系统主要设备

循环循环密封油箱和排烟装置发电机轴承润滑油回油(混合着空侧密封油回油)首先排至系统专设的循环密封油箱，回油中的气体先在此油箱中经扩容后分离，再由系统专设的排烟装置抽出后经过排放管路排往厂外大气，润滑油经过管路回至汽机润滑油主回油管，再流回汽机主油箱。由于排烟装置不断从循环密封油箱内抽出气体，使得该油箱内的无油空间，以及与其连通的发电机轴承回油管道内的无油空间形成微负压状态(-250~-500Pa)，从而也有利于发电机轴承腔室内的气体通过轴承回油管进入循环密封油箱，再被抽出排至大气。密封油系统主要设备

排氢调节油箱氢侧回油经回油管路进入排氢调节油箱，该油箱的作用是使油中的氢气初步分离。排氢调节油箱内部装有自动控制油位的浮球阀，以使该油箱中的油位保持在一定的范围之内。排氢调节油箱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。其主要附件还有液位信号器(带有高低液位开关和液位变送器)，实现报警信号输出和远方监控。

密封油系统主要设备

真空油箱和真空泵：单流环式密封油系统中的油净化设备。正常工作情况下，来自循环密封油箱的补油不断地进入到真空油箱中，补油中含有的空气和水份在真空油箱中被分离出来，通过真空泵抽出，并经过真空管路被排至厂房外，从而使进入密封瓦的油得以净化，防止空气和水份对发电机内的氢气造成污染。真空油箱的油位由箱内装配的浮球阀进行自动控制，浮球阀的浮球随油位高低而升降，从而调节浮球阀的开度，真空油箱的油位也随之受到控制。真空油箱的主要附件还有液位信号器(带有高低液位开关和液位变送器)，可实现就地和远方监测。密封油系统主要设备

真空泵连续不间断地工作，保持真空油箱中的真空度，将空气和水份(水蒸汽)抽出并排放掉。为了加速空气和水份从油中释放，真空油箱内部设置有多个喷头，补充进入真空油箱的油通过补油管端的喷头，再循环油通过再循环管端的喷头而被扩散，加速气、水从油中分离。

密封油系统主要设备

差压调节阀：密封油系统设置两只差压调节阀，分别用于交流密封油泵或直流密封油泵投入的工况下对密封瓦供油压力的调节。主差压调节阀。装设在交流密封油泵出口主供油管路上，用于交流密封油泵投入时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使油—气压差稳定在所需的范围之内。备用差压调节阀。装设在直流密封油泵出口旁路上，用于直流密封油泵投入时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使油—气压差稳定在所需的范围之内。

密封油系统主要设备

密封油泵系统设置两台主密封油泵，一台工作，另一台备用。它们均由交流电动机带动。主密封油泵从真空油箱抽油，油泵出口大部分流量通过旁路管回至真空油箱形成再循环，剩余的较少流量经压力调节及温度控制后，提供密封瓦用作密封油。系统设置一台直流事故密封油泵，当主封油泵故障时，该泵投入运行。事故密封油泵从循环密封油箱抽油，油泵出油经压力和流量调节，并经温度控制后提供密封瓦用作密封油。密封油系统主要设备

密封