(整理)发电机氢气系统.

第十二章发电机氢气系统

第一节氢气控制系统

一、作用

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，监视机内有关氢压、温度及纯度以及液体的泄漏干燥机内氢气。

二、主要技术参数

1、发电机内：

额定氢压：0.414Mpa

允许最大氢压：0.42Mpa

氢气纯度：＞96%

氢气湿度：＜1g/m3（标准大气压下）

2、发电机及氢气管路系统（不包括制氢站储氢设备及氢母管）漏气量＜19m3/24h。

三、系统设备介绍

1、供气装置（气体控制站）：

氢气供气装置提供必须的阀门，压力表，调节器和其它设备将氢气送进发电机，它还提供用以自动调节机内氢气压力或手动调节的阀门，或者是借助于压力调节器手动调节机内所需氢气压力值。

二氧化碳供气装置在气体置换期间将二氧化碳充入发电机。

氢气是通过设置在发电机内顶部汇流管道进入发电机内，并均匀地分布到各地方；二氧化碳是通过发电机底部管道进入发电机并均匀分布到各地方。

2、氢气干燥器：

本系统配置冷凝式氢气干燥器，正常时，一台运行，一台备用，用以干燥发电机内氢气。干燥器内氢气流动是靠发电机转子上的风扇前后压力进行的。

3、液体检漏器（液位信号器）：

液体检漏器是指装在发电机壳和主出线盒下面的浮子控制开关，它可指示出发电机内可能存在的冷却器泄漏或冷凝成的液体以及由于调整不当而进入机内的密封油，在机壳的底部，每端机壳端环上设有开口，将收集起的液体排到液体检漏器。每个检漏器装有一根回气管通到机壳，使得来自发电机机壳的排水管不能通大气；回气管和水管都装有截止阀，另外，为了能排除积聚的液体，检漏器底部还装有排放阀。

4、氢气纯度检测设备：

在发电机里，氢气纯度由纯度差压变送器，氢气压力变送器等氢气测量组件测定。

用一负荷非常小，以至运转速度几乎不变的感应马达，驱动纯度风机使从发电机内抽出的气体循环流动，因此，纯度风机产生的压力直接反映出取样气体的密度。氢气纯度差压变送器

测出纯度风机产生的压力。

纯度指示器刻度分为三段，刻度中心附近一点标着“100%空气”这一点用来校准没有从发电机排出气体时的指示器的指示，刻度盘的远端范围内的刻度显示出二氧化碳和其它气体的混合气体中二氧化碳所占的百分比。在二氧化碳充入发电机置换气体期间看这部分刻度，刻度盘近端范围内的刻度指示出氢气和其它混合气体所占百分比，正常运行中判断发电机内氢气纯度看这部分的刻度。

氢气监测系统有二个组件开关，当纯度下降或超过规定的极限时，开关动作发出“氢气纯度低或高”的报警信号。

5、发电机风扇差压监视设备：

差压变送器直接连到发电机机壳，并通过安装在发电机转子上的风扇变送出变化压力。氢气监测系统输出发电机风扇差压信号到氢控柜里的指示器。

6、氢气压力监测设备：

氢气压力由变送器直接连到发电机机壳，并变送出发电机里的压力。氢气监测系统不仅把经变送器的压力信号用作纯度监测中的密度补偿，而且为下面设备提供电气信号：1）发电机氢控柜内氢气压力指示器；

2）和氢控柜内氢气压力指示器具有类似表盘的远程指示器；

3）在发电机氢控柜里，氢气压力高和压力低的报警开关，当机内氢气压力超过或下降到规定的极限时，高或低压力报警开关给出显示。

7、氢气温度报警（冷氢温度）：

发电机里设有氢气温度开关，用以使发电机内冷氢温度变得过高时能有一个报警源。

8、供氢压力开关所用的表计：

发电机装有由一个压力开关，氢气调节器和二个压力表组成的氢压控制装置。该装置的顶部表计指示机内氢气压力和调氢压力控制装置中的调节器的整定点。底部表计指示来自供氢系统的有效压力。

氢气压力监控总管供氢侧装有一个压力开关，当供氢压力低时发出报警。在这点上压力下降可能意味着供氢有效压力低或者供氢系统里调节器压力调得太低。

第二节氢气的置换

一、气体置换的总则

1、当发电机用空气冷却或中间介质气体运行时，不得带负荷。

2、氢气是相当活泼的气体，如遇下列情况之一，会发生爆炸或者有着火危险。

⑴在发电机壳内，当氢气纯度降至5%~76%时。

⑵在发电机壳内，当含氧量超过2%时。

⑶轴承回油管或在油箱中油的含氧量超过5%时。

⑷在距离漏氢地点5米以内遇有火源或电火花时。

3、在置换气体过程中，发电机必须用二氧化碳作为中间介质，严禁空气与氢气直接接触置换。

4、开启二氧化碳瓶门时，应缓慢进行，如发生冻结闭塞现象，可用热水烘暖。为缩短气体置换时间，必要时可用数个二氧化碳瓶同时供给。注意二氧化碳瓶表面的结霜情况，一

般升到离瓶底0.5米以上时，应及时调换新瓶，瓶内压力不应全部放尽。

5、气体置换过程应在低风压运行方式下，并尽可能在发电机静止或盘车时进行，若为条件所迫，亦可在发电机转速＜100r/mm时进行，整个置换过程，应严密监视发电机风压、风温、密封油压、油温、油流。

6、当氢气系统严密性不佳时，不可置换至氢气运行，严禁拆除密封瓦进行。

二、氢气的置换：

1、中间介质置换法：

即利用二氧化碳驱赶发电机内空气（或氢气），然后又利用氢气（或空气）驱赶发电机内的二氧化碳，但发电机内在气体置换过程中空、氢不直接接触，因而不会形成具有爆炸浓度的空气、氢气混合物，这种方法是传统的置换方法。

充氢时，先利用二氧化碳驱赶发电机内的空气，待机内二氧化碳含量超过85%以后，再充入氢气驱赶二氧化碳，最后置换到氢气状态。

排氢时，先向发电机内引入二氧化碳，用以驱赶机内的氢气，当二氧化碳含量超过95%以后，才可以引进压缩空气驱赶二氧化碳，当二氧化碳含量低于15%以后，可以终止向发电机内送入压缩空气。

2、采用中间介质置换法应注意的事项：

⑴氢气、压缩空气、中间气体均需从气体控制站上专设的入口引入，不允许弄错。

⑵适当控制气体的流动速度，以免因气流速度太快而使管路变径处出现高热点。

⑶整个置换过程中发电机内保持一定的压力（0.02~0.03Mpa之间）。

⑷现场，特别是排空管口附近杜绝明火。

⑸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液体检漏器等处，应勤排放，最后均应取样化验，各处都要符合要求。

三、氢气系统的运行和维护及注意事项：

1、发电机运行时补氢：

发电机运行时补氢的原因一是氢气泄漏，这就需要补氢以维持氢气压力；二是空气（或其它气体）的渗入，因此要求补氢以维持氢气的纯度。对于双流环密封瓦密封系统，氢侧密封油和空侧密封油之间不能互换，但是，由于两个油源之间压力上的微小变化，将在一般较长的时间间隙内在双流密封瓦处发生一些油量交换；进入空气侧油系统中的氢气由排烟风机排除，进入氢侧油箱内的空气，通过过量的补氢来补偿。另外由于氢侧油泵的故障停用时，空侧密封油中的空气也会渗入机内，影响机内氢气的纯度，所以，也应通过过量的补氢来补偿，以保持发电机内氢气的压力及纯度。

2、当发电机内充满氢气时，必须有油密封，油压应保持大于氢压0.084Mpa。

3、向发电机氢气冷却器开始通冷却水时，发电机进风温度必须大于30℃，还应注意防止氢压突然发生过大变化。当机组甩负荷后，必须关小氢气冷却器调整门，必要时全部关闭，以防氢温、氢压急剧下降。

4、汽轮发电机润滑油系统及发电机密封油系统的排烟机，在发电机内有氢气时，应保持投入运行，禁止停用。如必须进行短时间停用，应将油箱顶部盖板气孔打开，（同时就采取防止杂物落入油箱内的措施）。

5、禁止在运行现场（安全距离范围内）吸烟，必须进行焊接工作时，应严格按“消防规程”有关规定执行。

6、在运行中，当浮子式检漏计报警并放油时，应注意调整发电机运行方式和密封油压；

如果浮子式检漏计报警并放水时，应适当提高风温、风压，并检查氢气干燥器的运行以及氢气冷却器或定子冷却水系统是否有泄漏，如有泄漏，应通知检修人员处理。

四、氢气系统信号的运行：

发电机在正常运行时，一旦位于氢、油、水系统监视装置（俗称氢控柜）顶部的报警器发出报警，运行人员应立即到氢控柜前，通过柜上的光字牌确定哪部分发生故障，以便及时解决。

1、氢气纯度高或低：

氢气纯度低报警信号由氢气纯度监视装置发出，该信号表明发电机内的氢气纯度低于设定的极限。引起氢气纯度低报警的原因通常是密封油平衡阀调节不当或氢侧油路故障，氢气纯度高报警信号也由氢纯度监测装置发出，该信号表明纯度计的指针已达到100%或以上，这种情况表明检测回路故障，或者是纯度风机停了。

2、氢气压力高或低：

当发电机内氢压比额定氢压高出0.035Mpa时，位于氢控柜内的压力报警组件将发出氢气压力高报警信号，一旦信号发出，应彻底检查供氢系统。

当发电机内的氢压比额定氢压低0.007Mpa时位于氢控柜人的同一压力报警组件将发了氢气压力低报警信号。引起氢压低的原因之一是氢气发生泄漏；另外，若发电机负荷突然大幅度降低，通往氢冷却器的冷却水而未减少，致使机内氢温迅速下降，也将导致机内氢压下降。一旦发生氢压低报警信号，也应彻底检查氢气系统。

3、供氢压力低：

该信号由装在氢压控制装置上的压力开关发出，当该点的氢压下降到仅比机内额定氢压高0.1Mpa时，压力开关动作。该报警信号发出以后，应立即检查供气装置。

4、液体检漏器液位高：

液体检漏器液位高报警信号表示发电机底部的一系列液体检漏器中至少有一只已经进水或进油，该信号上装在液体检漏器上的浮子开关发出。

本氢冷系统共装有四只液体检漏器。这些液体检漏器的开关为并联布线，共用一只报警器，故只要一只检漏器进油或进水，报警器就会发出报警。一旦报警发出，就应检查所有的液体检漏器。通过打开检漏器底部的排主阀确定哪只检漏器积液，其到底是水还是油，这样就可以大致确定发电机内部的故障。通常漏油来自密封瓦，而水来自氢冷却器或定子绕组。

5、氢气温度高：

氢气温度高报警信号表明发电机内氢气温度过高。该信号由温度开关

发出，开关触点应整定在比氢气的最高运行温度略高几度的位置上。最高

运行温度是指发电机满负荷而冷却水又处最高设计温度时的氢气温度（指

冷氢）。氢气温度高通常是由于发电机过负荷，氢气纯度低或冷却器进水

温度高等原因造成的。

第十五节发电机氢气冷却系统

1．发电机氢气系统的概述：

发电机的转子、定子铁芯均为氢气冷却。运行经验表明，发电机通风损耗的大小取决于冷却介质的质量，质量越轻，损耗越小，氢气

在气体中密度最小，有利于降低损耗；另外氢气的传热系数是空气的1.51倍，换热能力好；氢气的绝缘性能好，控制技术相对较为成熟。但是最大的缺点是一旦于空气混合后在一定比例内具有强烈的爆炸特性，所以发电机外壳都设计成防爆型，气体置换采用CO2。

2.转子与铁芯的氢气冷却流程：

转子的冷却采用气隙取气斜流式通风结构。在转子表面槽楔上开有进气口和排气口，转子绕组上也开有通风孔，组装固化后组成斜流式通风路径。气体沿转子表面通过一组斜槽吸入斜流失通道进入槽底，在槽底径向转弯，然后通过另一组斜流失通道返回气隙。详见右图和下图。它是利用布置在两端的两个风扇使氢气获取压力，随转子转动而进出冷却通道。

转子与铁芯的冷却通道为多进多出结构，采用径向和轴向气隙隔板，从而使气体分为不同的冷热区域，可以有效的遏止冷热风的混合，沿转子轴向温度分布比较均匀。整体上冷却区域可分为四块。如下图所示：

如上图所示：氢气经风扇升压后进入转子与铁芯的冷却通道，换热后进入氢气冷却

器进行降温，再进入风扇，开始下一循环。

3. 氢气系统的运行控制：

设计机内压力为414kPa，一般控制在380--400kPa之间。机组在正常运行中，氢气会通过密封油系统及其它不严密部分泄漏出去，为维持气体压力在规定值，就要不断的进行补充操作。补充氢气来自制氢站。本机组补氢为手动操作，由汽机零米处的双回路系统进行补充。本机组设计最大泄漏量为19m3/天。当发现补氢量异常增大时，应当对系统进行检漏。在正常运行中，也应当利用氢气检漏仪在发电机氢气等有关区域进行检漏。

在汽机设就地氢气控制盘，可以实时监视氢气压力、温度、纯度。当纯度低于95%时要进行排氢再补充操作，直至纯度合格。

4. 氢气系统的设备：

4.1氢气冷却器

本系统在发电机的四角上布置了四组冷却器，停运一组冷却器，机组最高可带80%额定负荷。冷却介质为氢冷升压泵供水，回水母管上设一调门，通过水量的调节可控制合适的冷氢气温度在40-46℃。

4.2供气装置

氢气供气装置提供必需的阀门、压力表、调节器和其它设备将氢气送进发电机。它还提供用以调节到机内所需的氢气压力值。

二氧化碳供气装置在气体置换期间将二氧化碳充入发电机。

无论是氢气还是二氧化碳，都通过设置在发电机内顶部和底部的汇流管道，均匀地分布到各个地方。

4.3氢气干燥器

氢气干燥器是接到发电机风扇处的。所以发电机在运行时氢气循环通过干燥器。发电机在正常运行中，冷凝式氢气去湿循环动力依靠发电机内风扇两端的压差，在发电机停机或盘车状态下，开启专用循环风机，使氢气去湿装置能正常工作

4.4液体检漏器

液体检漏器是指装在发电机机机壳和主出线盒下面的浮子控制开关，其可指示出发电机里可能存在的冷却器漏出或冷凝成的任何液体。在机壳的底部，每端机壳端环上设有开口，将收集起的液体排到液体检漏器。每一个检漏器装有一根回气管通到机壳，使得来自发电机机壳的排水管不能通达空气。回气管和排水管都装有截止阀，另外为了能排除积聚的液体，检漏器底部还装有排放阀。

4.5氢气压力监测设备

氢气压力由变送器直接连到发电机机壳。并变送出发电机里的压力。

氢气压力监控总管供氢侧装有一个压力开关，当供氢压力低时发出报警。在这点上压力下降可能意味着供氢有效压力低或者供氢系统里调节器压力调得太低。

5. 氢气置换：

5.1氢气与空气的混合物当氢气含量在4-74.2%范围内，均为可爆性气体。与氧接触时，极易形成具有爆炸浓度的氢、氧混合气体。因此，在向发电机内充入氢气时，应避免氢气与空气接触。为此，必须经过中间介质进行置换。中间介质一般为惰性气体CO2。

5.2气体置换应在发电机静止或盘车时进行，投入密封油系统，同时应保持轴密封瓦处的密封油压力。如出现紧急情况，可在发电机加速或减速时进行气体置换，但不允许发电机充入CO2气体在额定转速下运行。我们推荐在发电机静止时置换机内气体。

5.3排除发电机内的空气

在充氢前，必须用惰性气体排除空气，利用CO2罐或CO2瓶提供的高压气体，从发电机机壳下部引入，驱赶发电机内的空气，当从机壳顶部原供氢管和气体不易流动的死区取样检验CO2的含量超过85％（均指容积比）后，停止充CO2。期间保持气体压力不变。按此程序进行气体置换，发电机内将不存在爆炸性的混和气体，其前提气体是彻底混和的。

因为在转子静止或盘车条件下，机内只有极少量的空气和二氧化碳混和气体。纯度风机连接管路从发电机顶部或底部汇流管对气体采样。在二氧化碳充入发电机内期间，由于二氧化碳气体较重，顶部二氧化碳纯度较差，所以应从发电机顶部汇流管采样，二氧化碳纯度读数应为95%左右。

在水冷定子中，应注意防止二氧化碳与水接触，因为水中溶有二氧化碳将急剧增加定子线圈冷却水的导电率。

5.4发电机充氢

氢冷发电机在正常运行时，氢气纯度应在95%或以上。在发电机静止或盘车情况下，从发电机的顶部汇流管充氢，氢气经供氢装置进入机壳内顶部的汇流管向下驱赶CO2。当从底部原CO2母管和气体不易流动的死区取样检验，氢气纯度高于96％，氧含量低于２％时，停止排气，并升压到工作氢压。升压速度不可太快，以免引起静电。

在发电机静止或盘车时，在发电机内只有很少的氢气和二氧化碳混和气体。由于氢气较轻，底部氢气纯度较差，所以氢气纯度的检测是通过将纯度风机的取样管路接通到机座的底部汇流管进行。

5.5发电机运行时补氢

氢冷发电机在运行期间，密封油泵正常运行时，氢气纯度通常保持在95%或以上。通过补氢装置向发电机内补氢，以保持发电机正常的氢气压力及纯度。必须补氢的原因是：（1）氢气的泄漏。这就需要补氢以维持氢气压力。（2）空气的渗入。因此要求补氢以维持氢气纯度。通过补氢保持发电机正常的氢气压力及纯度。

5.6发电机排氢

发电机的排氢，通过在机座底部汇流管充入二氧化碳，使氢气从机座顶部汇流管排除出去，为了使机内混合气体中的氢气含量底于5%应充入足够的二氧化碳。排氢应在发电机静止或盘车时进行，充二氧化碳时，纯度风机与发电机机座顶部汇流管接通，在充入的二氧化碳达到要求的浓度后，二氧化碳纯度读数应为95%。排氢结束。

7.事故处理

7.1 发电机冒烟、着火或爆炸，应紧急停机并排氢。

7.2 发电机运行时，机内氢气纯度低至95％，应进行排补氢。排污时应确认排污口附近无动火工作。操作应缓慢，以防产生静电引起爆炸起火。

7.3氢温异常，应检查氢气冷却器工作情况，若氢温自动调整失灵，用旁路阀手动调整温度并通知维护人员处理。

7.4 氢气冷却器一台故障停运，机组负荷减至80％，严密监视发电机定子铁芯及线圈温度。

7.5 氢气纯度仪故障时，应立即通知检修处理并联系化学每四小时取样分析氢气纯度一次，直到氢气纯度仪修复并能正常投用为止。

7.6发电机内氢压下降或发生漏氢时，应立即查明原因，并设法消除。漏氢量大和氢压下

降的原因及处理：

第十六节发电机密封油系统

发电机密封油系统的概述：

发电机采用氢气冷却，为防止运行中氢气沿转子轴向

外漏，引起火灾或爆炸，机组配置了密封油系统，向转

轴与端盖交接处的密封瓦循环供应高于氢压的密封油。

本机组的密封油路只有一路，分别进入汽轮机侧和励磁

机侧的密封瓦，经中间油孔沿轴向间隙流向空气侧和氢

气侧，形成了油膜起到了密封润滑作用。然后分两路（氢侧、空气侧）回油。

密封油系统的流程和工作原理：

上图为发电机密封油系统流程图。在正常运行方式下，汽轮机来的润滑油进入密封油真空箱，经主密封油泵升压后由差压调节阀调节至合适的压力，经滤网过滤后进入发电机的密封瓦，其中空气侧的回油进入空气析出箱，氢气侧的回油进入氢气排泄扩大箱后再向下流入浮子阀箱，而后依靠压差流入空气析出箱。由于采用汽轮机润滑油这一高压油源，空气析出箱内的油无法流入真空箱，而只能流入汽轮机润滑油套装油管，回到主油箱，开始下一个油循环。

系统还配置了一台再循环油泵，用于正常运行中对真空箱内的密封油打循环，经处于高度真空状态下的真空箱顶部设置的喷头降压喷雾，从而析出油中的水分和气体，不断的排除

主厂房外，起到了循环处理作用。此泵与主密封油泵联启联停。

真空泵的作用在于形成真空箱内的高度真空，出口有一储水器，应定期放水。

滤网的作用在于过滤密封油中的油泥和其它杂质，应定期转动旋转手柄并定期排污。

另外，在氢气排泄扩大箱顶部和发电机底部引出细管，接至油水检测器，用于正常运行及气体置换时检查密封油进入发电机的程度。发现有油时应及时排放并查找原因予以消除。

密封油系统的运行方式：

密封油系统具有四种运行方式，能保证各种工况下对机内氢气的密封。

（1）正常运行时，一台主密封油泵运行，油源来自主机润滑油。

（2）当主密封油泵均故障或交流电源失去时，运行方式如下：油源来自主机润滑油→直流密封油泵→密封瓦→膨胀箱→空气析出箱→主油箱。

（3）当交直流密封油泵均故障时，应紧急停机并排氢，降压直至主机润滑油压能够对氢气进行密封。

（4）当主机润滑油系统停运时, 密封油系统可独立循环运行。此时应注意保持密封油真空箱高真空，以利于充分回油。

密封油系统的运行参数与操作维护：

运行参数：

正常运行中应保证油氢差压在34 -55kPa范围内，真空箱真空在-90 kPa以上。

（2）联锁：密封油泵出口压力低联启备用泵，真空箱油位高联停真空泵，油位低联停主密封油泵。

（4）对真空箱抽真空要特别仔细缓慢，以防引起真空值的剧烈变化，进而造成真空箱油位的大幅度波动，影响密封油泵的出口压力。

（5）对于密封油压差调节阀，可以手动调节，以改变油氢差压。调节过程要仔细缓慢。

密封油系统的油位控制：

氢气排泄扩大箱在发电机底部稍下，储存氢气侧回油。油位高于时发报警。该箱中间由一隔板隔开，防止发电机两侧风扇出口压力不一致时产生压差，造成油气在发电机两端之间循环。箱体上部各设一根排气管，用以排掉低纯度的氢气。两个回油间隔通过一个U型管连接，回油向下进入浮子阀油箱。

氢侧回油进入浮子阀油

箱，氢气经分离又回到扩大

箱，油流入空气析出箱。由于

浮子的控制作用，油箱内始终

维持一定的油位，可以避免氢

气进入空气析出箱。

油位逐渐上升时，浮球阀

逐渐开大直至全开；油位逐渐

降

低时，浮球阀逐渐关小直至全关。当浮子阀卡涩时，易出现油位过高或过低甚至看不到的现象。油位过高，说明浮子阀未有效地打开，有可能造成氢气排泄扩大箱油位的异常升高；油位过低，说明浮子阀未有效地关闭，有可能造成氢气大量外排，引起机内压力的下降。出现上述情况，应当振打浮子阀，无效时隔离浮子阀，暂时使用旁路阀进行调节，并通过玻璃油位计观察油位。

空气析出箱位置低于氢气排泄扩大箱以确保回油。

密封油真空箱的油位由一浮

球阀控制。油位逐渐上升时，浮

球阀逐渐关小直至全关；油位逐

渐降低时，浮球阀逐渐开大直至

全开。当浮球阀故障时，易于出

现油位失控的现象，此时可通过

开关手动补油门暂时来维持合

适的油位。

事故处理

(1) 主密封油泵跳闸或密

封油母管压力低至时，发出报警，备用密封油泵应自启动，否则手动开启。若密封油压继续降低至时，直流密封油泵自启动。检查运行的主密封油泵及有关设备有无异常，必要时应切换为备用主密封油泵运行，待密封油压正常后，停直流密封油泵。

(2)当各密封油泵均发生故障时，发电机应紧急停机并紧急排氢直至润滑油压能对机内氢气进行密封。

(3) 密封油差压调节阀自动调节不正常，使油氢差压不能维持正常时，可用调节阀旁路进行调整，同时联系检修处理。

(4) 发电机密封油源中断，应紧急停机并排氢。

(5) 密封油系统着火，严重威胁机组或人身安全，应紧急停机并进行灭火、排氢。

(6) 密封油真空箱、膨胀扩大箱油位异常多为浮子阀卡涩不能自动调整引起。密封油真空箱油位高时，可关闭真空箱进油门，待油位下降后再开启，如此活动浮子阀。油位低时，可通过旁路门补进油。膨胀箱油位高时，应用浮子阀箱旁路门进行调整，并联系检修用橡皮锤对浮子阀箱进行振打。此时应注意油水观察窗内是否有油并及时排放。如备用密封油泵联动，应待系统正常，油压稳定后停用。操作中要确保密封油压正常，否则，一旦发现发电机大量漏氢，应切断励磁紧急停机。

联锁保护

密封油泵出口压力低联启备用泵，

真空箱油位高联停真空泵，

真空箱油位低联停主密封油泵。

第十一章发电机密封油系统（双流）

第一节发电机密封油系统介绍

一、系统的主要技术参数

密封油油质：同汽轮机润滑油.

密封油压大于机内氢压（正常）0.084Mpa

空侧油备用调压阀维持密封油压大于机内氢压0.056Mpa

空氢侧密封油压差≤490Pa

密封瓦进油温度:27～49℃

密封瓦出油温度≯:71℃

备用高油压:0.9～2.0MPa

二、密封油系统的组成及工作原理

本系统有空气有空氢侧密封油泵、空侧油箱、氢侧密封油箱、消泡箱、差压阀和平衡阀、减压阀、空氢侧冷油器、油过滤器、密封油电加热器、差压变送器组成。

1、密封油泵：

密封油系统的油泵共有三台：它们是空侧交流密封油泵、空侧危急流密封油泵（直流）、氢侧油泵（交流）。

2、空侧油箱：

空侧油箱设在发电机轴承排油管道上。发电机轴承回油和空侧密封油汇集到空侧油箱内，由U型管保持一定油位后，大部分油回到大机的油箱，一部分作为空侧密封的油源被送回空侧密封油管路。U型管的作用还可防止在发电机密封油系统发生故障下（这钟情况可能导致氢气通过排油管冲出来）。阻止从发电机逸气进入大机油箱。

空侧油箱顶部有一接口，与这一接口相连的是两台空侧油箱风机，（也称防爆风机）空侧油箱风机能使空侧油箱保持微负压，以确保空侧油箱中的氢气及时排空，从而保证氢气不随轴承回油一起进入大机油箱。

3、氢侧油箱：

氢侧油箱由箱体、排、补油阀、液位指示器和低油位报警开关组成。

氢侧油箱是氢侧油路的油源、在运行中必须保持一定油位。由于在密封瓦中空氢侧油压作不到绝对的平衡，故空氢侧仍有少量的油互相串流，这样就可能使氢侧油箱的油位发生变化。一旦发生这种情况，氢侧油箱可自动起到控制油位的作用，当油箱油位高时，浮球将排油阀打开，使多余的油排到空侧油泵进口，当油箱油位低时，另一浮球将补油阀打开，使得空侧压力油补入。如果浮球失去自动调节作用，可通过氢侧油箱上下四个顶针强制实行补、排油阀的开或关。氢侧油箱上装有一低油位报警开关，如箱内油位达到低油位报警限制值时，报警开关即向控制柜和A TC发出报警信号。通常箱内的油位可通过装在箱体上的油位指示器监视。

4、消泡箱：

从密封瓦氢侧出来的油先流入到消泡箱中，在那里气体得以从油中扩容逸出。消泡箱装于发电机下半端盖中，通过直管溢流入氢侧油箱中，使消泡箱中的油位不至过高。在发电机的汽、励端各装有一个消泡箱，它们之间的连接管道上装有一U型管，以防止二侧风扇压差不一致，使油烟通过发电机内循环流动。两只消泡箱和氢侧油箱之间还装有一氢压平衡管。

5、差压阀（空侧油调压阀）和平衡阀（氢侧油调压阀）：

1）差压阀是直接跟随发电机内氢气压力的变化而动作，从而自动调节空侧密封油压，使之始终高于机内氢压0.084MPa，从而密封住机内氢气。

2）平衡阀是保证氢侧密封油压直接跟随空侧密封油压而动作，使氢侧密封油压自动调节性能。使其始终跟空侧密封油压相等。但由于各种原因，平衡阀不可能使空侧，氢侧密封油压完全相等，但压差不超过±490Pa。

6、减压阀：

它是一种双体结构，能起到减压的作用，调整螺钉可以调整出口油压。

7、空侧冷油器和氢侧冷油器：

本系统设二只并联的空侧冷油器和一只氢侧冷油器，它们均为卧式管壳型，壳侧通密封油，管侧通闭式水冷却。

8、油过滤器：

油过滤器采用自洁括片式结构，它的特点是过滤精度高，并且在运行中，可通过转动手柄除去附在滤芯上的脏物。

9、密封油电加热器：

为防止密封油油温过低，本系统设置了空侧油电加热器和氢侧油电加热器，它们分别布置在各自冷油器的并联管道上，当油温过低时，密封油走电加热器，经加热后进入密封瓦。加热器线路的触点整定在25℃时开启。

10、差压变送器：

差压变送器的将油氢之间的差压信号转变成电信号输出。

第二节工作过程及维护

一、密封油系统的工作原理

本密封油系统采用双流环式密封瓦。由于氢冷发电机的转子轴向必须穿出发电机的端盖，因此，这部分成了氢内冷发电机密封的关键。密封油分空侧和氢侧二个油路，密封油系统将油供应给密封瓦上的环状配油槽，油沿转轴穿过密封瓦内径和转轴之间的间隙流出；如果这二个油路中的供油油压在密封瓦处恰好相等，油就不会在二条配油槽之间的间隙中窜流，通常只要密封油压始终保持高于机内气体压力，便可防止气体从发电机逸出。氢侧油路供给的油将沿转轴和密封瓦之间的间隙流往轴承侧，并汇同轴承回油一起进入空侧油箱，从而防止了空气与潮汽侵入发电机内部。

二、空侧密封油路

由交流电机驱动的空侧油泵，把从空侧油取得的油，一部分送入空侧冷油器、滤油器注入密封瓦的空侧，另一部分油则经过差压阀流回到油泵的进油侧。通过差压阀将密封瓦处的空侧密封油压始终保持在高出发电机内气体压力0.084MPa的水平上。

图3-7

空侧密封油备用油源有：一是汽轮机高压油源；二是空侧危急油泵（直流）；三是汽轮机低压润滑油源。

第一备用油源来自汽轮机主油泵和密封油备用泵，为确保系统安全运行，无论发电机组处于何种转速和工况，要求在密封油装置高压备用油入口处的油压不得低于0.9MPa，此油源在正常情况下由备用差压阀（空侧油备用调压阀）自动切断。一是空侧油泵发生故障，密封油压力降低到比机内气体压力高0.056MPa以下时，备用差压阀将自动打开，并由它建立稳定高于机内气压0.056MPa的油压。

第二备用油源是空侧危急油泵，如上述油源都因故停止供油，当密封瓦空侧油压降到比机内气体压力仅高0.035MPa时，差压开关闭合而发出“密封油压力低”报警并自动起动空侧危急油泵，使密封油压恢复并保持高出机内气压0.084MPa，当油压恢复时差压开关打开，但空侧危急油泵由于控制中的联锁作用，开关将仍然闭合，从而空侧危急油泵将连续运行，直到按下停止按钮，才可使之停止。空侧危急油泵起动时，差压开关同时发出“空侧危急油泵运行”的报警。空侧危急油泵的电源是由蓄电池供电的，由于蓄电池的容量有限，若密封油空侧油泵和汽轮机高压油源不能在短期内恢复，而下一级备用油源为汽轮机低压润滑油，所以就要求立即将发电机内的氢气压力降到0.014MPa或更低，以免漏氢。

第三备用油源来自汽机低压润滑油，该油源在密封装置入口处的压力不得低于0.2MPa。

发电机也能在氢侧油泵不转情况下运行。在这种情况下，空侧密封油压仍高于机内氢压，油不仅向空侧流动，还向氢侧流动，相当于单流环密封，仍可阻止氢气向外逸出。但此时由于空氢侧共用一个密封油源。溶入氢侧油中的氢气便可通过空侧油路逸出，而溶入空侧油中的潮汽也可通过氢侧油路进入机内，为了保持必要的氢压和纯度，其补氢量将比正常时有所增加。

三、氢侧密封油路

氢侧油泵把氢侧油箱中的油，一部分经氢侧冷油器、滤油器、励端平衡阀、汽端平衡阀送往密封瓦氢侧。在氢侧油泵旁装有旁路管道，通过氢侧油调压阀对氢侧油进行粗调。氢侧油路油压则通过励端平衡阀和汽端平衡阀进行细调，并使之自动跟踪空侧油压，以达到基本相同的水平。氢侧密封油回油经过消泡箱后回到氢侧密封油箱。

四、密封油系统的运行维护

在发电机内充有氢气或主油泵正在转动时，必须保持轴密封瓦处的密封油压。发电机内氢压上升到额定值时，应保持密封油压高于发电机氢压0.084MPa。密封冷油器出口油温应保持在27~49℃之间。

发电机充有氢气时，密封油排烟风机应连续运行，这样可避免溶入密封油的氢气在空侧油箱内积聚，并混入润滑油系统。

密封油装置上的刮片式滤油器每8小时应转一次手柄，清理污垢。每次停机时，若油系统也停止运行，则需将滤芯抽出加以彻底清洗。

在空侧危急油泵启动后，由于下一个油源来自汽轮机低压油，仅能维持机内氢压0.014MPa，如高压备用油源和空侧油泵在短期内无法恢复供油，就应将发电机内氢压降到0.014MPa或更低。

如发电机采用空侧单流环连续运行，此时会发生氢纯度下降，氢湿度上升而可能子线圈表面结露现象，因此除要增加补氢有排氢外，应尽快恢复氢侧密封油供油。

在大机油箱排油前，应先置换换掉发电机内的氢气。

氢侧油泵不运行时，空侧密封油将通过密封瓦流入氢侧油路，氢侧油箱油位可能升高，此种情况是正常的，应注意监视，若油位高到限制值时，应打开排油阀放至正常油位。

发电机在停机后若密封油压能保持，以及汽机主油箱上的低压油泵之一仍可继续运行，则氢气在停机时可保留在发电机内，此外排烟风机应继续运行。

停机时，如发电机附近处需动火工作，就要排掉发电机内的氢气，此外应解除氢气源与机组之间的连接和卸下供氢管道上的可卸式连接管，在动火区内还应有适当的通风。

另外，当盘车运行情况下，无论是发电机内有无氢气，密封油系统始终应保持运行，以防密封瓦磨损。

在启动任何密封油泵前要确认每个泵各自均有适当的供油条件使泵不致于干转，而造成动静部件之间的磨损，泵启动顺序为：空侧油泵；氢侧油泵。

五、密封油系统的信号

1、消泡箱油位：

此信号有由装在消泡箱上的浮子开关发出，这一信号发出意味着某一消泡箱中的油位上升到高于溢流管，发生这种情况可能是由于密封油量过大或是溢流、排油管堵塞、或氢侧排油箱中的补、排油浮子阀动作不当。一旦报警，就应立即检查消泡箱的油位，因为油位升的太高，油就可能进入发电机。此时若氢侧油箱油位高，可以手动开启排油阀。如果仍不能解

决问题，为了防止发电机进油可以慢慢打开消泡箱的放油阀，排掉一些油使消泡箱的油位恢复正常；但是操作时应加倍小心，因为消泡箱中的氢压与发电机中的氢压是一致的，排油时还可能漏出一些氢气。

2、空侧油泵停行：

这一信号表明驱动空侧油泵的电机或油泵发生故障，当油泵两端的差压降至0.035MPa 时，差压开关闭合报警。

3、密封油供油压力低：

当密封瓦处密封油压降到比机内氢压高0.035MPa时，差压开关闭合发出信号，同时接通空侧危急油泵，使油氢差压恢复到0.084MPa。

4、高压备用密封油压力低：

当高压备用密封油压已降低到0.49MPa，而使压力开关动作，该信号发出时，说明高压备用油源发生故障，备用功能失去。

5、氢侧油箱油位低：

此信号表明氢侧油箱中的油位太低。它由装于氢侧油箱上的开关发出。如果发出该报警，应该检查排油浮子阀动作情况，若箱内无油，发电机内的氢气就会进入轴承和密封油系统，氢侧油泵也可能因缺油而损坏。

6、氢侧油泵停运

这一信号发出表明氢侧油泵已停止运行。它接于氢侧油泵进出油管上的差压开关，当氢侧油泵两侧之间压差小于0.035MPa时开关闭合报警。

7、空侧危急油泵运行

这信号表明空侧危急油泵已投入运行，它接于空侧危急油泵的差压开关，当该泵两侧之间压差大于0.035MPa时报警。

第三节调节部套介绍

在密封油系统中，油气压差阀和油压平衡阀对保证空侧油压跟随机内氢压的变化，氢侧油压跟随空侧油压的变化起了极重要的作用。一旦调节阀故障，将会影响发电机的正常运行。

一、差压阀

1、作用：差压阀在密封油系统中用以调整空侧密封油压，使之与发电机内气体压力始终保持一定的压差。

2、结构和工作原理：

差压阀的结构从下图中可以看出，此阀门是通过输入信号的差值变化带动滑杆上下移动，而改变阀门的开度，以起到对油压的调节作用。

本密封油系统设有二只差压阀，一只差压阀即空侧油调压阀，它接于空侧油泵的进口与出口之间，起旁路调压作用，信号分别取自机内氢气压力和空侧密封油压，该阀门可以根据信号来源的压力变化自动调节旁路的流量，从而保证空侧密封油压始终高于机内氢压0.084MPa。另一只差压阀即空侧油备用调压阀，它接于空侧高压和低压备用密封油管路中，信号分别取自发电机内氢压和空侧密封油压，通过调节备用密封油流量来保证备用空侧密封

油压力始终高于机内气体压力0.056MPa。

图3-8 图3-9

二、平衡阀

1、作用：平衡阀用于双流环密封瓦的密封供油系统中氢侧油路，用以调整氢侧密封油压，使它与空侧密封油压相等。

2、结构及动作原理：

平衡阀的结构从图中可以看出，此阀是直接式调节阀，是通过输入信号的差值变化带动滑杆上下移动，而改变阀门的开度，以起到对油压的调节作用。

本密封油系统设有二只平衡阀，即励端平衡阀及汽端平衡阀。它们的信号分别取自各自密封瓦处的空、氢侧密封油压，通过空、氢侧密封油压的变化自动调节平衡阀开度的大小，从而使空、氢侧密封油压相等或油压差保持在±490Pa以内。