1000MW汽轮发电机氢油水控制系统

孙鹏

【摘要】随着国民经济的发展，国内工商业和民用用电量都不断攀升，电网建设规模和力度越来越大，极大促进了各种单机容量超过百万千瓦电网机组的出现，也给发电机管理工作提出了新要求。本文简单介绍了百万千瓦汽轮发电机氢油水控制系统的组成、原理以及设计要点，仅供同行工作参考。

【关键词】汽轮发电机；氢油水控制系统；设计；冷却水

随着我国市场经济体制的日趋成熟，国内各行各业面临更大、更严峻的市场竞争形势，如何更好的提升企业竞争力逐渐成为工作重点，也促使了各种先进技术、设备以及理论在企业管理中不断出现。电力产业作为社会发展的支柱产业，伴随经济的发展各种大容量发电机组不断出现，其中以百万千瓦汽轮发电机最为常见。氢油水控制系统作为百万千瓦汽轮发电机不可或缺的组成部分，做好其研究工作对促进电力事业发展有着至关重要的作用。

一、氢气控制系统

这里我们选择了某公司生产的2台1000MW超临界发电机组作为研究对象，就其氢油水系统具体的控制情况进行研究。

1、设计参数

本次试验中所选择的产品是由某公司生产的一种新产品，本身有着结构复杂、技术难度大的特点，该产品冷却系统为水——氢——氢冷却方式，并且附加设置了气系统、密封油系统和定子冷却水系统。一般来说，发电机内部的空气和氢气是不允许直接被转换的，以免因为空气与氢气的接触而产生混合气体，给发电机内部造成威胁。面对这种情况，在该设备中采用二氧化碳气体作为空气与氢气转换的中间介质，这个时候只要做好二氧化碳控制，就能实现对氢气和空气的转换。由于上述氢气控制系统原理，在其设计中参数选择为：额定氢气压力为0.52MPa，发电机内部的氢气纯度要求为98%。

2.技术特点

由于发电机内部的氢气控制涉及了冷却系统和二氧化碳、空气等不同的内容，因此它本身具备着气体转换、充氢补氢、压力检测、压力调节等设备。

2.1设备控制

氢气控制系统作为发电机内部的气体转换装置，它通常都包含空气装置、二氧化碳供给装置、二氧化碳加热装置以及气体转换阀、排气去湿装置等。

2.2设计原理

（1）二氧化碳装置的设计：二氧化碳装置的设置是为了避免氢气与空气直接接触形成具有燃烧爆炸性质的混合气体，这种装置设置目的在于保证设备安全，方便气体转换。按照发电机涉及标准和目的，系统中需要设置一个专门的二氧化碳加热装置，利用这一装置来控制气体的温度，从而有效的保证设备内部气体装置的耐久性和预防管道口结露与老化现象的出现。

（2）氢气控制装置：氢气控制装置也被称之氢气供给装置，它是完成发电机内部氢气的补充与更换的装置。在发电机正常运行之中，内部氢气不可避免的混入到密封油当中，并且随着密封油的不断加热和排除被带出发电机。甚至在有些时候还会出现其他的气体泄漏装置。这种现象一旦出现经常都会因为发电机内部氢气压力的降低而造成内部温度上升，故此对发电机内部的氢气一定要控制在一个特点的范围之内，这也就需要采用一个科学、合理的氢气压力控制装置，实现内部氢气压力的自我控制与优化。

（3）氢气干燥装置：顾名思义氢气干燥装置就是用来干燥发电机内部氢气的一个装置。由于氢气与二氧化碳接触会产生一定的水分，这些水分的增高必然给发电机内部设备造成不良影响，从而降低发电机运行效率，最终影响到企业经营效益。这个时候，系统中则需要设置一定的气体干燥剂，使得氢气充分发挥降温作用且避免了发电机内部元件损毁问题。

（4）检测装置：检测装置包含了气体压力检测装置与温度检测装置两种。其中发电机内部的气体压力检测装置通常都是设子后再氢气控制装置上的，因此这里我们不作多述。而温度检测装置也被称之为热工检测装置，它是实时对氢气和二氧化碳、空气等各项指标进行检测的。

3、氢气转换需要注意的事项

由于发电机本身长期处于运行状态且周围环境复杂的特征，在密封油系统中我们必须要保证发电机供油的可靠性、稳定性，确保油压、氢气压力一直维持在0.52MPa。在这个时候，发电机转子处于静止状态，从而确保了氢气转换系统的运行安全。同时由于密封油系统本身内部存在扩大槽在气体转转的动手排气模式，这一方面给工作人员工作带来一定的影响，同时排气阀打开5分钟左右便需要及时的关闭，且确保排气阀关闭严实之后方可离开。

二、密封油控制系统

1、密封油控制系统设计参数

1000MW汽轮发电机密封油控制系统设计参数如下所示：

2、主要设计要点

密封油装置是想发电机密封瓦供油的一种控制装置，同时还要求将油压、氢气压力控制在一定范围内，因此在设计中通常都包含有回路装置，这些回路装置包含了正常运行回路、事故运行回路、紧急密封有回路等。首先，真空装置主要包含了真空油箱、真空泵和再循环泵组成，它们是单流环式密封油系统中的油净化设备。其次，密封油控制装置中的主要仪表包括压力表、真空表等都集中组装在仪表箱中，完成系统重要参数的就地监测、远方信号输出和报警功能。最后：发电机空侧密封油和轴承润滑油混合后排至空气抽出槽内，油中的气体分离后经过管路排往厂外大气，润滑油经过管路流回汽机主邮箱。

3、定子线圈设计

定子线圈冷却水系统自成一独立封闭自循环系统，系统中的水由水泵邵动进行循环。系统中设置有两台水泵，一台工作，一台备用，从而保证冷却水不间断地流经发电机定子线圈，带走损耗（热量）。同时，系统中设置气动温度调节阀和气动压力调节阀控制发电机进水的压力和温度。阀门均采用气动调节閥，配备有气/电定位器、阀位变送器、空气过滤减压器、手轮机构等。

三、结束语

总之，在具体设计中我们要在功能要求的基础上，结合国内相关经验，同时充分考虑了发电机各种工况的系统监测、控制系统设备配置上的安全可靠性等，完成了氢油水控制系统的最终工程设计，确保了整个系统的安全稳定运行。

参考文献

[1]孙凯，李淑钰，祖宇聪.多线程技术在1000MW水轮发电机推力轴承试验上的应用[J].大电机技术，2011（06）

[2]王志惠，闫斌，何喜梅，邓大勇，陈文强，李生平，贺若彬，刘高飞.15MW抽汽背压式汽轮机过火部件质量分析[J].青海电力，2012（01）

[3]申秀兰，张秋鸿，吕智强，鞠凤鸣，王洪鹏.超超临界1000MW汽轮发电机组轴系安全可靠性研究[J].汽轮机技术，2010（02）