淺談汽輪發(fā)電機(jī)試驗(yàn)站氣系統(tǒng)

劉洋

摘 要：對(duì)于汽輪機(jī)試驗(yàn)站系統(tǒng)，氣系統(tǒng)是其中重要的一部分，在試驗(yàn)過程中及容易造成事故，危害生產(chǎn)和人員安全，文章簡單介紹下氣系統(tǒng)的作用和相關(guān)要求。

關(guān)鍵詞：氣系統(tǒng)；試驗(yàn)站；充氫

1 概述

氣系統(tǒng)主要用于發(fā)電機(jī)充、排氫置換、保持機(jī)內(nèi)壓力、檢測氣體純度、溫度，干燥機(jī)內(nèi)氫氣。當(dāng)充氫時(shí)，發(fā)電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)，先用瓶裝二氧化碳通過氣體管路充入發(fā)電機(jī)的底部，機(jī)內(nèi)空氣經(jīng)氫氣匯流排沿排空管排出，當(dāng)二氧化碳純度達(dá)到96%時(shí)停止充入二氧化碳。當(dāng)用氫氣置換二氧化碳時(shí)，利用瓶裝氫氣，通過充氫氣管路，把氫氣充入電機(jī)內(nèi)上方的氫氣匯流排，把二氧化碳經(jīng)過沿排空管排放到大氣中。當(dāng)機(jī)內(nèi)氫氣壓力達(dá)到額定氫壓，機(jī)內(nèi)氫氣純度為98%時(shí)，停止充入二氧化碳。試機(jī)運(yùn)行時(shí)，測試氫氣純度，測量機(jī)內(nèi)溫度，進(jìn)行氫氣干燥，由油水報(bào)警器檢測機(jī)內(nèi)漏水、漏油。排放氫氣時(shí)采用充氫氣的相反操作規(guī)程操作即可。

1.1 概要

大功率發(fā)電機(jī)的冷卻一般是通過發(fā)電機(jī)里的帶有一定壓力的氫氣流來實(shí)現(xiàn)的。選擇氫氣作為熱傳導(dǎo)氣流，是根據(jù)它與空氣質(zhì)量的比較而得出的：密度小14倍；導(dǎo)熱率大7倍；熱對(duì)流系數(shù)大1.5倍。最大冷卻效率是在正常運(yùn)行工程下，純度至少在98%時(shí)得出的：事實(shí)上，如果純度降低1%，則會(huì)導(dǎo)致摩擦和空氣阻力損失10%，如果純度降至88%則會(huì)損失加倍，它接近于空氣-氫氣混合物的爆炸極限值（75%）。在往發(fā)電機(jī)里注入氫氣之前，要用CO2排出空氣。當(dāng)向發(fā)電機(jī)內(nèi)再注入空氣時(shí)，還要使用CO2作為中介氣體。所以，發(fā)電機(jī)氣體系統(tǒng)包括的因素有：供給氫氣；供給二氧化碳；氣體分布和分析；滲漏監(jiān)測。

1.2 外觀特性

二氧化碳?xì)怏w加熱膨脹裝置：當(dāng)氫冷發(fā)電機(jī)準(zhǔn)備發(fā)電前或由發(fā)電轉(zhuǎn)為停機(jī)檢修時(shí)，為避免空氣與氫氣混合而產(chǎn)生爆炸性氣體時(shí)，利用二氧化碳作為發(fā)電機(jī)內(nèi)的中間介質(zhì)進(jìn)行氣體置換。在發(fā)電機(jī)進(jìn)行氣體置換過程中，瓶內(nèi)高壓狀態(tài)下的二氧化碳?xì)怏w在向常壓狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，由于瞬間膨脹的物理變化伴隨著大量的吸熱過程，從而使氣體的溫度急驟下降。當(dāng)較低溫度的氣體進(jìn)入發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部時(shí)，會(huì)使發(fā)電機(jī)內(nèi)部局部形成冷凝結(jié)露對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行帶來不利的影響，而采用加熱膨脹裝置可解決此難題。

1.3 氣體特性

（1）空氣。氣源：壓縮空氣；運(yùn)行壓力：0.5±0.2Mpa。（2）二氧化碳?xì)饣虻獨(dú)庾鳛闅淅浒l(fā)電機(jī)充排氫的置換氣體。氫冷汽輪發(fā)電機(jī)在充氫與排氫的過程中二氧化碳?xì)怏w與氮?dú)舛伎梢宰鳛槌渑艢涞闹脫Q氣體。但由于兩種氣體的特性不同，置換時(shí)又表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。

空氣中各種氣體的不同特性

從表空氣中各種氣體特性可以看出，二氧化碳?xì)怏w比重較大而氮?dú)庠诳諝庵泻空?8%以上，其比重與空氣相近。因此兩種氣體作為置換氣體時(shí)表現(xiàn)的特點(diǎn)為：a.二氧化碳?xì)怏w由于其比重較大與氫氣空氣比重有較大區(qū)別。當(dāng)作為氫冷發(fā)電機(jī)的充氫排氫置換氣體卻可很方便測定出其純度從而可有效的進(jìn)行氣體置換，保證充排氫的安全；二氧化碳做置換氣體的缺點(diǎn)是充二氧化碳置換時(shí)其速度不可過快否則管路結(jié)冰。但在管路系統(tǒng)中增設(shè)加熱與膨脹裝置可有效的克服這個(gè)缺點(diǎn)。另外從經(jīng)濟(jì)角度考慮，二氧化碳的價(jià)格僅為氮?dú)獾?/3。b.氮?dú)馀c空氣特性相近，當(dāng)作為發(fā)電機(jī)充排氫的置換氣體時(shí)，由于其特性很難測定出其純度。國外采用氮?dú)猓⒂袑ｉT的儀器測其純度，而現(xiàn)國內(nèi)沒有這種氣體在線純度監(jiān)測儀器，特別充氫時(shí)如果保證不了氮?dú)獾募兌龋?dāng)充入氫氣與殘留空氣混合，此時(shí)容易發(fā)生爆炸事故。另外氮?dú)鈨r(jià)格是二氧化碳?xì)鈨r(jià)格的三倍，雖然其充氮?dú)鈺r(shí)不會(huì)凍結(jié)，但價(jià)格的差距與較大的不安全性還是很少有人采用。

綜合上述兩種氣體置換的特點(diǎn)及我們對(duì)國內(nèi)外電機(jī)生產(chǎn)廠家與電廠的了解。從幾十年的使用情況來看，用二氧化碳?xì)怏w做置換氣體根本沒出現(xiàn)任何事故，所以國內(nèi)一般采用二氧化碳?xì)怏w作為置換氣體。

2 發(fā)電機(jī)氣體系統(tǒng)的作用

發(fā)電機(jī)氣體系統(tǒng)的作用：供給二氧化碳，供給氫氣，分配和調(diào)節(jié)氣體，控制滲透，監(jiān)測和分析，氣體干燥。

2.1 二氧化碳的供給

二氧化碳的供給包括：二氧化碳匯流排和二氧化碳加熱膨脹裝置。

（1）二氧化碳匯流排包括六個(gè)連接軟管和二氧化碳?xì)馄俊＃?）二氧化碳加熱膨脹裝置。二氧化碳加熱膨脹裝置可有效的克服發(fā)電機(jī)氣體置換時(shí)的驟冷驟熱現(xiàn)象，防止冷凝和結(jié)露，防止絕緣老化，保證發(fā)電機(jī)的工作效率。電氣控制柜對(duì)加熱器的工作進(jìn)行自動(dòng)控制，使柜內(nèi)溫度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。（3）氫氣的供給包括：氫氣匯流排和五個(gè)連接軟管及氫氣瓶。

2.2 氣體調(diào)節(jié)

（1）氫氣減壓。從氫氣瓶內(nèi)出來的氣體經(jīng)過瓶用減壓閥減壓，氫氣壓力達(dá)到0.6Mpa。再經(jīng)過氫氣過濾器，達(dá)到氫氣減壓閥再次減壓。所達(dá)到的最大壓力為0.4Mpa。（2）二氧化碳?xì)怏w減壓。從二氧化碳瓶內(nèi)出來的氣體經(jīng)過瓶用減壓閥減壓，二氧化碳?xì)怏w壓力達(dá)到6Mpa。通過軟管連接，經(jīng)過減壓閥再次減壓后達(dá)到0.15Mpa。

2.3 氣體純度分析

發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，分析和測量機(jī)內(nèi)氣體純度。通過控制面板可知道：氣體的百分比（氫氣或二氧化碳）；如果氣體純度達(dá)不到規(guī)定值則報(bào)警；遠(yuǎn)傳給控制室顯示樣氣（氫氣或二氧化碳）經(jīng)過減壓后進(jìn)入分析儀，然后再排放到外界大氣中。

2.4 滲漏監(jiān)測

當(dāng)出線罩或發(fā)電機(jī)內(nèi)漏水或漏油時(shí)，油水報(bào)警器向控制室發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)有關(guān)的監(jiān)測，是通過就地顯示和邏輯傳感器給出的電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的，它包括下列作用：（1）二氧化碳的監(jiān)測包括：加熱膨脹裝置就地顯示的加熱溫度；減壓前的二氧化碳?jí)毫Γ粶p壓后的二樣花壇壓力報(bào)警信號(hào)。（2）氫氣的監(jiān)測包括：減壓前的氫氣壓力；減壓后的氫氣壓力；發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力。（3）氣體的分配和監(jiān)測包括：通過氫氣純度分析儀的氣體流量及所占百分比；通過二氧化碳?xì)怏w純度分析的氣體流量及所占百分比；發(fā)電機(jī)內(nèi)部的氫氣溫度、濕度報(bào)警信號(hào)（臨界值）。

3 三氣系統(tǒng)的運(yùn)行

3.1 氣體輔助設(shè)備包括

一般密封油系統(tǒng)；排污恢復(fù)系統(tǒng)；氫氣供給系統(tǒng)；二氧化碳供給系統(tǒng)；空氣供給系統(tǒng)。

3.2 運(yùn)行前的系統(tǒng)準(zhǔn)備

發(fā)電機(jī)停機(jī)，且處于常壓空氣狀態(tài)；密封油系統(tǒng)在運(yùn)行中；二氧化碳加熱膨脹裝置處于待機(jī)中；二氧化碳，氫氣，空氣的提供準(zhǔn)備完畢。檢查相關(guān)電源；檢查相關(guān)閥門的開關(guān)；具體操作請(qǐng)看氣系統(tǒng)充氫操作規(guī)程。

4 氣系統(tǒng)的維護(hù)

對(duì)設(shè)備所做的任何工作，都由合格的能勝任的人來完成.還必須按照下列操作來執(zhí)行：必須有效地執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)章制度；危險(xiǎn)設(shè)備要有安全規(guī)程；只允許合格人員進(jìn)入工作區(qū)；參考相應(yīng)供應(yīng)商的使用手冊(cè)，并按照其中說明執(zhí)行；每項(xiàng)工作之前和之后，要列出一個(gè)所需工具的清單在開始?jí)毫艿拦ぷ髑氨仨毾葓?zhí)行：含有要更換部件的管道要被分隔開，使管道減壓，如果可能的話，釋放掉只重新安裝干凈的的零部件；工作結(jié)束時(shí)，要確保沒有任何零件或部件遺留在設(shè)備里面或附近使用零件要小心，以免碰撞其他元件操作閥門要慢，特別是打開它們的時(shí)候以免沖撞管道內(nèi)壁絕不要在開放的空氣中卸下減壓閥。

5 結(jié)束語

氣系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機(jī)試驗(yàn)站中重要的一部分，而電機(jī)出廠試驗(yàn)需做的充氫實(shí)驗(yàn)更是試驗(yàn)站工作中的重點(diǎn)，只要我們認(rèn)真執(zhí)行操作標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格規(guī)范各項(xiàng)操作，我們就會(huì)避免試驗(yàn)事故，更好的完成電機(jī)試驗(yàn)。