300MW汽轮发电机氢油水控制系统说明书.docx
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300MW汽轮发电机氢油水控制系统说明书
300MW汽轮发电机氢、油、水控制系统说明书
目 录
1. 概述.................................................................................….….2
2. 氢气控制系统...............................................................………..2
2.1主要技术参数................................................................……….2
2.2氢气系统工作原理.........................................................….…..2
2.3氢气系统的设备布置........................................................…….3
2.4氢气系统安装注意事项..................................................…....…4
2.5氢气系统的调试...........................................................……......4
2.6关于发电机的气体置换..................................................………5
2.7氢气系统的运行和维护..................................................……...5
3. 密封油系统......................................................................……..6
3.1概述................................................................……………….…6
3.2主要技术参数..................................................................……..6
3.3系统工作原理.....................................……………………….….6
3.4密封油系统主要设备.......................................................……..7
3.5设备布置和安装注意事项................................................……..8
3.6密封油系统的调试与整定...............................................……...9
3.7运行中注意事项................................................………….….10
3.8定期重点检查项目…………………………………………….…13
3.9日常监视与检修……………………………………………….…15
4.定子线圈冷却水系统......................................................….….15
4.1主要技术参数.................................................................….….15
4.2系统工作原理.................................................................….….15
4.3系统主要设备.................................................................….….16
4.4设备布置......................................................................…….…17
4.5安装注意事项.................................................................…..…17
4.6调试与整定.....................................................................….….17
4.7定子线圈冷却水系统的运行和维护..............................…...….18
5.氢油水控制系统控制逻辑原理及信号有关事项…………….…19
6.补充说明………………………………………………………….19
1 概述
氢油水控制系统是发电机的辅助系统。
它分为三个部分:
即氢气控制系统,密封油系统和定子线圈冷却水系统。
1.1 氢气控制系统:
用以置换发电机内气体,有控制地向发电机内输送氢气,保持机内氢气压力稳定,监视机内氢气纯度及液体的泄漏,干燥机内氢气。
1.2 密封油系统(或称密封瓦供油系统):
用以保证密封瓦所需压力油(又称密封油)不间断地供应,以密封发电机内的氢气不外泄。
1.3定子线圈冷却水系统:
用以保证向定子线圈不间断地供水。
监视水压,流量和电导率等参数。
系统还设有自动水温调节器,以调节定子线圈冷却水进水温度,使之保持基本稳定。
设置了离子交换器,用以提高进入定子线圈冷却水的水质。
2 氢气控制系统
2.1 主要技术参数
2.1.1 发电机壳内:
额定氢压 0.25MPa(表压,下同)
氢气纯度>96%(容积比)
氢气露点-5~-25C(0.25MPa压力工况下)
2.1.2 发电机及氢气管路充氢容积:
71m3
2.1.3 发电机及氢气管路系统(不包括制氢站储氢设备及氢母管)漏氢量≤充氢容积5%
2.1.4气体置换所需气体容积和时间如下表:
所需气体种类
被置换出发电机的气体种类
需要气体容积
估计所用时间
二氧化碳
(纯度>85%)
空气
180m3
5~6h
氢气
(纯度>96%)
二氧化碳
200m3
4~5h
发电机升氢压至0.25MPa
210m3
1~1.5h
二氧化碳
(纯度>96%)
氢气
150m3
4~5h
2.2 氢气系统工作原理(参见系统图)
当发电机及气体管路需要用压缩空气做气密试验时,从气体控制站上厂阀门引入压缩空气,经过气体干燥器脱除水份后再沿着管路进入发电机内。
气密试验合格后,将机内压缩空气排至厂房外。
当发电机内是空气(或氢气时),禁止直接向机内充入氢气(或空气)。
以避免机内形成具有爆炸浓度的空氢混合气体。
为此发电机及氢气管路系统必须进行气体置换。
系统中设置有专用二氧化碳汇流排,可将标准气瓶中的二氧化碳(或氮气)从最高压力15MPa经减压器降至0.2~0.5MPa,然后沿着管路从发电机底部进入发电机。
中间气体被置换出发电机时,沿着氢气母管排至厂房外。
氢气用双母管从制氢站引至本系统中的气体控制站,先经过滤器滤出固态杂质,然后经气体干燥器脱出水份后送入发电机。
气体控制站上设置有两套自动补氢装置。
一是电磁阀,它和压力控制器中的常闭开关串联在一个电气回路中,当发电机内氢压降至低限整定值时,压力控制器中的开关闭合,电磁阀带电开启,氢气通过电磁阀进入发电机内。
当机内氢压升至高限整定值,压力控制器开关断开,电磁阀断电关闭,补氢停止。
二是减压器,减压器的输出压力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一只安全阀,当机内氢压过高时,可以释放机内压力。
发电机内的氢气在转轴风扇的驱动下,一部份沿着管路进入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。
同样,氢气纯度分析器中氢气的流通也是通过风扇的驱动来实现的。
只要发电机正常运行,机壳内氢气纯度就会被分析器连续不断地进行分析。
超限(纯度低)时发出报警信号。
氢气系统中设置四个型油水探测器,两个装在发电机底部的二氧化碳管路上,另外两个分装在发电机两端端罩底部,监视机壳内出现油水情况,当有油或水流入油水探测器内且超过一定容积时,就使探测器中的浮球上升,从而接通电气信号回路以向运行人员报警。
2.3 氢气系统的设备布置要求
2.3.1 气体控制站,二氧化碳汇流排均按靠墙式设计选型,布置在零米层较为合适。
布置二氧化碳汇流排时,应考虑搬运的方便。
瓶装中的二氧化碳一般呈液气混合态,当瓶中二氧化碳往外放时,液态二氧化碳迅速气化而大量吸热,会使气瓶和管路结霜、冰冻,运行人员往往需要用水去浇淋使其迅速解冻。
为此,二氧化碳汇流排四周应开设排水沟。
浇淋用水可以是自来水或循环水,用软管引来即可。
但二氧化碳汇流排附近应有水源及阀门接头。
2.3.2 冷凝式氢气干燥器也分别靠近发电机汽、励二端布置应布置在发电机下面6米层。
氢气分析器的发送部件更要靠近汽端布置,因为这两种设备均是依靠发电机的风扇压头来实现气体循环,风扇压头约5kPa(500mm水柱),氢气分析器本身气阻约3.5kPa(350mm水柱),故管路应尽可能短而少弯,以减少管路阻力损失。
2.3.3 气体干燥器是吸附式干燥器(需更换干燥剂),它布置在发电机下(6米层)并应留出检修位置。
2.3.4氢气管路及系统中的设备不得布置在密闭小间内,以防万一氢气泄漏时能迅速扩散。
不得靠近高热管路和电气设备。
2.3.5二氧化碳母管应避免拐U形弯,否则应在最低点加装排液阀门。
2.4 氢气系统安装注意事项
2.4.1 全部管路必须使用无缝钢管,钢管内壁必须清理干净。
2.4.2 法兰把合面密封材料最好用厚度为3mm以上的耐油橡胶板制做。
2.4.3 气体控制站氢气侧管路要单独作气密试验,试验压力与制氢站储氢设备相同,一般为1MPa。
其它系统设备及气体管路最好也单独做气密试验,试验压力为0.6MPa,以便缩短整机气密试验时找漏耗费的时间。
2.4.4 干燥器内所需的干燥剂在气密试验前必须放置好。
每个干燥器约需干燥剂0.1m3。
2.4.5本系统中全部仪器仪表在安装前必须重新进行校验。
2.5 氢气系统的调试
氢气系统安装结束后,还要在工地进行下述调试工作。
2.5.1 安全阀的整定。
气体控制站上二氧化碳母管侧装有一只安全阀,它的释放压力由弹簧调整。
本系统中将安全阀的释放压力整定在0.36MPa。
整定工作在系统管路上进行,从二氧化碳母管上或二氧化碳汇流排处引入氮气或压缩空气。
当管内气压升至0.36MPa时,拧动安全阀上的调节螺母,可以使安全阀自动打开释放管内压力。
当气压下降至0.3MPa时,安全阀关闭。
当气压为0.28MPa时,用肥皂水检漏,安全阀不得漏气。
2.5.2 压力控制器的整定。
本系统中压力控制器是用来控制补氢电磁阀的开、闭,同时接通机内气压低的信号。
调试时,引入压缩空气,使压力表指示为0.23MPa,调节压力控制器上的旋钮,使开关接点1-2在压力为0.23MPa位置时闭合,电气回路接通电源,电磁阀应带电开阀。
然后将气压升至0.25MPa,开关1-2应断开,电气回路断电,电磁阀关闭。
至少校验二次,正常后拧紧锁紧螺母。
再经校验如无异常则调试完毕。
2.5.3 氢气分析器的安装调试参看生产厂家提供的安装使用说明书进行。
2.5.4油水探测报警器的安装调试参看制造厂家提供的安装使用说明书。
2.6 关于发电机的气体置换
发电机及气体系统,密封油系统安装(或检修)完毕,经气密试验合格后,才可进行气体置换。
气体置换采用中间介质置换法。
2.6.1中间介质置换法。
即利用惰性气体(一般用二氧化碳气体或氮气)驱赶发电机内的空气(或氢气)然后又用氢气(或空气)驱赶惰性气体,使发电机内在气体置换过程中空气、氢气不直接接触,因而不会形成具有爆炸浓度的空气氢气混合气体,这种办法是传统的置换办法。
充氢时先用二氧化碳或氮气驱赶发电机内的空气,待机内二氧化碳含量超过85%(氮气含量超过95%)以后,再充入氢气驱赶二氧化碳(或氮气)最后置换到氢气状态。
排氢时,先向发电机内引入二氧化碳或氮气,用以驱赶机内氢气,当二氧化碳含量超过95%(氮气超过97%)以后,才可以引进压缩空气驱赶二氧化碳或氮气,当二氧化碳或氮气含量低于15%以后,可以终止向发电机内送压缩空气。
2.6.2 中间介质置换法注意事项:
2.6.2.1 氢气、压缩空气、中间气体(尽可能采用二氧化碳)均需从气体控制站上专设的入口引入,不允许弄错。
2.6.2.2 适当控制气流流动的速度,以免因气流速度太快而使管路变径处出现高热点。
2.6.2.3 整个置换过程发电机内保持一定的压力(0.01~0.03MPa之间)。
2.6.2.4 现场特别是排空管口附近杜绝明火。
2.6.2.5取样地点正确、全面。
置换过程中气体排出管路及气体不易流通的死区,特别是氢气干燥器,密封油箱和发电机下油水探测器等处,应勤排放,最后均应取样化验,各处都要符合要求。
2.7 氢气系统的运行和维护
2.7.1 干燥器内的干燥剂应定期更换,首次更换干燥剂在机组投运后三个月内进行,以后电厂根据情况自定。
2.7.2 仪器、仪表应定期校验。
压力控制器、安全阀定期整定,建议六个月进行一次。
3 密封油系统(参见系统图)
3.1 概述:
发电机密封瓦(环)所需用的油(其实就是汽轮机轴承润滑油),人们习惯上按其用途称之为密封油。
密封油系统专用于向发电机密封瓦供油,且使油压要高于发电机内氢压(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。
密封油系统是根据密封瓦的形式而决定的,最常见的有双流环式密封油系统和单流环式密封油系统。
本说明专用于本公司设计、生产的单流环式密封油系统。
3.2 主要技术参数:
密封油油质:
同汽机润滑油
密封瓦进油温度:
25-50℃
密封瓦出油温度:
≤70℃
密封瓦油压大于机内氢压:
0.056±0.02(MPa)
密封瓦需油量:
汽端92L/min;励端92L/min
3.3 系统工作原理:
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)、真空装置及开关表盘等。
3.3.1正常运行回路:
轴承润滑油供油管→真空油箱→主密封油泵(或备用密封油泵)→滤油器→压差阀→发电机密封瓦→氢侧排油(空侧排油不经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→汽机主油箱。
3.3.2事故运行回路:
轴承润滑油供油管→事故密封油泵(直流泵)→滤油器→压差阀→发电机密封瓦→氢侧排油(空侧排油不经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→汽机主油箱
3.3.3轴承润滑油管→S-56→S-55→S-51→PCV-027→密封瓦。
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。
3.4. 密封油系统主要设备:
3.4.1扩大槽(参见另行提供的图纸)
发电机氢气侧(以密封瓦为界)汽端、励端各有一根排油管与扩大槽相连,来自密封环的排油在此槽内扩容,以使含有氢气的回油能分离出氢气。
扩大槽里面有一个横向隔板,把油槽分成两个隔间,之间可通过外侧的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。
扩大槽内部有一管路和油水探测报警器(LSH--202)相连接,当扩大槽内油位升高超过预定值时发出报警信号。
油水探测报警器结构简图见产品结构图。
3.4.2浮子油箱(参看另行提供的图纸)
氢侧回油经扩大槽后进入浮子油箱,该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,以使该油箱中的油位保持在一定的范围之内。
浮子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。
3.4.3空气抽出槽(参看另行提供的图纸)
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油箱。
3.4.4密封油控制装置(参见系统图和另行提供的图纸)
密封油控制装置中的主要设备有两台主交流油泵、一台再循环油泵、一台事故油泵、一只压差阀和有关仪表阀门。
3.4.4.1真空装置:
真空装置中的设备主要是指真空油箱、真空泵和再循环泵。
它们是单流环式密封油系统中的油净化设备。
3.4.4.1.1真空油箱(参看3.4.5)
3.4.4.1.2真空泵不间断地工作,保持真空油箱中的真空度。
同时,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。
3.4.4.1.3再循环泵实际上是一台单级离心油泵.它通过管路使真空油箱中的油形成一个局部循环回路,从而使油得到更好的净化。
真空泵和再循环泵的结构图以及维护使用说明在随机资料中提供。
3.4.4.2油泵
两台主油泵,一台工作,另一台备用。
它们均由交流电动机带动,故又称交流油泵。
一台事故油泵,当主油泵故障时,该泵投入运行。
它由直流电动机带动,故又称直流油泵。
其结构图和安装维护使用说明书在随机资料中提供。
3.4.4.3截止、止回、节流阀(系统图中代号:
S-18)
主要用于调节主密封油泵的输出压力和流量。
3.4.4.4差压调节阀
该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使油—气压差稳定在所需的范围之内。
3.4.4.5滤油器
二台滤油器设置在压差调节阀的进口管路上,用以滤除密封油中的固态杂质。
该型式的滤油器为滤芯式滤油器。
滤油器组装在密封油控制站上,产品出制造厂时,滤芯已被从滤油器取出,装滤芯一般应在电厂进行油系统管路安装并经过油循环冲洗后,再装入滤芯。
3.4.5真空油箱
正常工作(此处指交流主密封油泵投入运行为正常工作)情况下,轴承润滑油不断地补充到真空油箱之中,润滑油中含有的空气和水份在真空油箱中被分离出来,通过真空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,防止空气和水份对发电机内的氢气造成污染。
真空油箱内设有浮球阀,浮球阀的浮球随油位高低而升降,从而调节浮球阀的开度,这样使得补油速度得以控制,真空油箱中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,可直接观察油面位置,当油位高或低时液位信号器将发出报警信号。
3.5 设备布置和安装注意事项:
3.5.1密封油控制装置应布置在发电机零米层,真空油箱可布置在六米层左右,密封油扩大槽应尽量靠近发电机底部安装,它和空气抽出槽的标高间距参看系统图,而空气抽出槽的安装标高应高于润滑油回油管,扩大槽附设的液位信号器可设置在零米层。
浮子油箱安装高程:
一是必须低于扩大槽,以便扩大槽中的油能自然流进浮子油箱;二是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;三是必须考虑检修操作方便。
3.5.2安装中的管道除系统图上规定的要求外,一般应平直,避免直角弯,水平走向的回油管坡降不得小于1/50。
为了保证管子内部的清洁,DN15以下的管路应使用1Cr18Ni9Ti材质,且管子对接时外部加套(如下图示)不采用直接对焊,以避免管路堵塞。
3.5.3系统设备从制造完毕到投入运行一般要经历相当长的时间,因此工地安装时必须作下列检查和维护:
a.油泵在油循环前必须进行一次常规检查,维护具体内容按泵厂说明书进行;
b.密封油箱是在运到工地后再就位对接,因此在对接前内部应进行再清理;
c.全部仪表应进行常规校验。
3.5.4真空泵排气管路的安装:
a.排气管路应确保洁净,无杂质;
b.真空泵的排气管路应是独立的管线,不得和其它排气管共用;
c.伸出厂房外的排气管出口端应有遮蔽罩,以防雨水进入,并把由于风而产生的回压效应减少到最低限度;
d.排气管的位置应能避免排放出来的气体与火星偶然接触,,且应避开高压线路,当然排气口附近也不得有吸气管口;
e.排气管线与泵对接时,应有支撑,以使没有外力加到泵的分离器箱上。
3.6.密封油系统的调试与整定:
3.6.1压力控制器的整定值。
当泵口油压低到0.54MPa时,PCL-201应动作.接通备用泵控制回路,延时3-5S(秒)使备用油泵启动。
当5-8S(秒)时间内,PCL-201仍在低限状态下呈闭合动作状态,且备用油泵仍不能维持正常工作的密封压力,则接通直流泵控制回路,直流泵启动。
3.6.2真空油箱的真空度低限整定值:
PSH-202是一个压力开关。
为了保证发电机的氢气纯度,必须使密封油中的气体减少到最低限度。
一般将真空度下限值定为-88KPa.g,超过下限值(指真空度降低)时发出报警信号。
3.6.3截止、止回、节流阀(代号S-18)的调节:
正常运行时,过滤器进口端管路上的压力维持在0.65-0.7(MPa)之间较为合适,S-18以此压力为依据进行调整。
3.6.4真空油箱液位信号器报警位置整定值:
以液位观察窗中间位置为正常油位,往上或往下约100mm发出高、低液位信号。
3.6.5压差调节阀的低限值整定:
油-氢压差值0.056MPa为基准值,当差压值降至0.036MPa时为下限报警信号值。
3.7运行中注意事项:
3.7.1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:
密封油压高于机内氢压0.05-0.07MPa.g;
发电机轴系静止时:
密封油压高于机内氢压0.036-0.056MPa.g;
3.7.2油-气压差值需要改变时,应重新调整压差调节阀的压缩弹簧。
3.7.3压差调节阀故障需要检修时,应将其主管路上前后两只截止阀以及引压管上的截止阀关闭,改由旁路门(临时性)供油。
旁路门的开度应根据油—气压计的指示值而定,以油-气压差符合要求为准。
3.7.3发电机处于空气状态时,如密封瓦需要供油,按第三供油回路运行方式向密封瓦供油是比较经济的。
3.7.5 事故密封油泵(直流泵)投入运行时,由于密封油不经过真空油箱而不能净化处理,油中所含的空气和潮气可能随氢侧回油扩散到发电机内导致氢气纯度下降,此时应加强对氢气纯度的监视。
当氢气纯度明显下降时,每8h(小时)应操作扩大槽上部的排气阀进行排污,然后让高纯度氢气通过氢气母管补进发电机内。
此氢气消耗量可按以下程序估算。
a.机内氢侧回油量为40l/min(注:
实际油量应取测定值);
b.油中空气含量10%;
c.8h(小时)内进入发电机的空气总量为:
40×60×8×10%=1920L=1.92m3;
d.机内氢气压力为0.3MPa.g,容积为71m3,额定纯度98%,则机内氢气中原有空
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