Чистота водорода в корпусе генератора с непосредственным охлаждением

Чистота водорода в корпусе генератора с непосредственным охлаждением

Система водородного охлаждения генератора, принципы, уплотнение генераторов

Снабжение генератора водородом производится от водородной установки, состоящей из электролизной и ресиверов. Если вблизи станции имеется электролизный завод, то на станции сооружается помещение для разгрузки, хранения и разрядки водородных баллонов. Баллоны доставляются в контейнерах, затем их присоединяются к разрядному коллектору. Давление здесь около 15 МПа. Через редуктор осуществляется связь с коллектором ресиверов. Нормально к коллектору ресиверов и связанной с ними водородной линии Г подключены 1-2 ресивера. Остальные предназначены для хранения аварийного запаса водорода. Давление в ресиверах 0,3- 0,5 МПа (контролируется манометрами). Предохранительные клапаны защищают ресиверы от повышения давления газа. Огнепреградители служат для предотвращения проникновения огня в ресивер при загорании водорода, выходящего из клапана, как от случайной искры, так и от самовоспламенения, возможного при большой скорости истечения водорода.

Огнепреградители выполняются в виде цилиндра высотой 0,4-0,5 м, диаметром 0,1 м, заполненного мелким гравием. Внизу цилиндра — сетка, не допускающая падения гравия в трубу.

Рис.1. Схема водородной установки
1 – баллоны в контейнерах; 2 – разрядный коллектор; 3 – редуктор; 4 – коллектор ресиверов; 5 – ресиверы; 6 – манометры; 7 – предохранительные клапаны; 8 – огнепреградители.

По ПТЭ: Суммарная емкость ресиверов должна быть такой, чтобы запас водорода в них был равен десятидневному эксплуатационному расходу плюс количество, нужное для заполнения генератора с наибольшим газовым объемом.

Масло поступает в канавку и делится на два потока: 1) в сторону воздуха (создает масляную пленку между вкладышем и диском, а также осуществляет смазку трущихся поверхностей и их охлаждение); 2) второй — в сторону водорода (при этом давление масла больше давления водорода на 0,035-0,09 МПа). Расход масла невелик: 3-5 л/мин. Пружина создает дополнительное усилие. Рабочая поверхность торцевого уплотнения выполняется из баббита. При нарушении маслоснабжения он плавится и не допускает более серьезных нарушений.

Рассмотрим схему маслоснабжения уплотнений генератора (рис.3)

Перевод генератора с воздуха и наоборот выполняется с предварительным вытеснением этих газов углекислым газом или азотом, чтобы не до-пускать образования взрывоопасной смеси.
Схема углекислотной установки аналогична водородной.

Имеются углекислотные баллоны 1 и ресиверы 5, разрядный коллектор 2 и коллектор ресиверов 4, от которого отходит линия к Г. Для ускорения процесса разрядки баллонов на линии устанавливается паровой или водяной испаритель 3. Чтобы не было обмерзания разрядного коллектора и вентилей рекомендуется за вентилями поддерживать температуру 10 — 20°С. В баллонах углекислота находится в жидком состоянии, после испарителя — газ, который идет в ресиверы. Разрядный коллектор заключен в трубу большого диаметра, по которой циркулирует вода, что дополняет испаритель и ускоряет разрядку баллонов.

ПТЭ: суммарная емкость ресиверов должна быть такой, чтобы запас углекислого газа в ресиверах обеспечивал трехкратное заполнение генератора, имеющего наибольший объем.
Воздух в Г подается через осушитель. На многих электростанциях он берется от общестанционных компрессоров и магистралей, в которых часто скапливается большое количество влаги, а иногда масла и ржавчины. Целесообразно иметь специальные компрессоры или использовать компрессоры воздушных выключателей.
Газоваясхема генераторасостоит из верхнего коллектора, соединенного с водородной рампой, нижнего коллектора, соединенного с углекислотной рампой, осушителя и панели управления газовой системой, на которой есть газоанализатор и панель регулирования. К рампе подсоединен указатель жидкости в Г (УЖИ).
Ввод и вытеснение из генератора водорода (воздуха) производят через верхгенератораний коллектор, а углекислоты — через нижний. Для удаления из Г водорода и углекислоты предусмотрена одна труба в атмосферу.
Замена одного газа на другой в нормальном режиме должна осуществляться при неподвижном роторе или при движении от валоповоротного устройства. При аварии можно уже на выбеге генератора освобождаться, например, от водорода. Расход газа, необходимого для вытеснения, при вращающемся роторе больше, т.к. происходит интенсивное перемешивание газов и выпуск с заменяемым газом заменяющего. Пример: ТГВ-200, газовый объем — 70 м3 . Расход углекислоты на замещение водорода при неподвижном роторе – 115-140 м3, при вращающемся -160-190 м3. Расход водорода при неподвижном роторе — 310 м3, при вращающемся — 385 м3.
Состав газа определяют по специальному дифференциальному манометру. При вытеснении воздуха заканчивается процесс, если углекислоты содержится в генераторе не менее 85%.
Чистота водорода контролируется автоматическим газоанализатором. Минимальное содержание водорода 95-98 %. При вытеснении водорода углекислотой содержание углекислоты должно быть 85% при вращающемся роторе, 95% — при неподвижном.
Водород, используемый для охлаждения генератора, охлаждается в газоохладителях. При сильно охлажденных трубках газоохладителей может произойти конденсация влаги на поверхности. Отпотевание может привести к попаданию брызг на изоляцию обмоток, что приводит к коррозии трубок. К тому же персонал может оказаться в затруднении относительно причины появления влаги на поверхности УЖИ — может быть, повредился газоохладитель. Отпотевания допустить нельзя, поэтому температура воды в газоохладителях должна быть не ниже 5-15°С. Для повышения температуры воды можно подать часть воды с выхода газоохладителей на его вход.
В эксплуатации возникает проблема чистки газоохладителей. Трубки забиваются щепой, листьями, мусором. Раньше газоохладители поочередно отключали и чистили ершами и шомполами, при этом была возможна поломка трубок. Чистка вообще была небезопасна, т.к. производилась без вытеснения водорода. Типовая инструкция в настоящее время требует проводить промывку газоохладителей обратным ходом воды. По этой технологии вода вместе с мусором сбрасывается в дренажные каналы. Промывка производится на неработающем генераторе при любой остановке, об операции делается запись в оперативном журнале.
При эксплуатации системы водородного охлаждения контролируют давление, влажность, чистоту газа. При снижении давления производят подпитку, для уменьшения влажности — продувку. Повышенная влажность снижает срок службы изоляции, увеличиваются вентиляционные потери. Качество системы водородного охлаждения зависит от надежности уплотнений генератора.

Уплотнения генератора
На генераторах с непосредственной системой охлаждения применяют торцевые уплотнения. Они могут иметь разную конструкцию, но идея многих похожа. Рассмотрим принцип действия уплотнений (рис.2).
1-торцевой упорный диск на валу генератора, 2-вкладыш уплотнения, 3-корпус уплотнения, 4- пружина, 5-канавка, по которой проходит уплот-няющее масло, 6- баббитовый вкладыш.
Рис.2

Основным источником маслоснабжения уплотнений является инжектор, в сопло которого подается масло из системы регулирования. За счет эжектирующего действия струи температура масла на выходе меньше на 4-6, чем в системе регулирования.

рис.3. Схема маслоснабжения уплотнений генератора
1 – генератор; 2 – инжектор; 3,4 – маслонасосы; переменного и постоянного тока; 5 – регулятор давления; 6 – импульсная трубка; 7 – сливная труба; 8 – маслоохладитель; 9 – масляные фильтры; 10 – расширительный бачок; 11 – бачок маслопродувки; 12 – бак маслоагрегата; 13 – маслобак турбины; 14 – вентилятор; 15 – маслоуловитель.
Маслонасосы переменного и постоянного тока являются резервными и нормально не работают. Они пускаются при снижении давления масла, сначала один, затем другой. На остановленном генераторе работает только маслонасос переменного тока. Маслонасос постоянного тока находится в резерве.
После инжектора из напорного коллектора масло поступает в регулятор давления (РД), который поддерживает заданный перепад между маслом и водородом. Для этого по импульсной трубке к верхней части РД подается водород из генератора. Избыток масла РД сбрасывает в сливную трубу. Также масло можно подать через вентиль помимо РД (в случае его неисправности). Далее масло проходит через маслоохладитель (может и помимо него), масляные фильтры 9, попадает в расширительный бачок и оттуда на уплотнения Г.
Масло, сливаемое из уплотнений в сторону водорода, попадает в бачок продувки, а затем в бак маслоагрегата и маслобак турбины.
РД масла, применяемые в схемах маслоснабжения уплотнений, должны работать исключительно надежно. Если давление масла больше нормы, то масло попадает в Г, а в уплотнениях, где масло прижимает вкладыш к диску, произойдет подплавление вкладыша. Если РД занизит давление, то водород прорвется через уплотнения, попав в камеры подшипников, начнет вместе с маслом выбрасываться наружу через зазор между валом и маслоуловителем подшипника, создается опасность воспламенения водорода от искрения на щеточном аппарате ротора. При снижении давления произойдет подплавление вкладышей.
Даже в нормальном режиме масло захватывает часть водорода, который частично отделяется от масла в бачке продувки и возвращается в Г, а частично поступает в сливные маслопроводы и маслобак турбины. Водород будет постепенно скапливаться в верхних частях маслопроводов и маслобака турбины. Смесь его с воздухом станет взрывоопасной. Для удаления этой смеси используется вентилятор , при этом пары масла задерживается в маслоуловителе.
Итак, при нормальном режиме в РД р = 0,03-0,09 МПа, температура масла на сливе в сторону воздуха tвых = 65°С, разность входящего и выходящего масла не больше 30°С, температура баббита 80°С. Содержание водорода в сливных маслопроводах из уплотнений — не выше 1%,а в газовом объеме маслобака вообще должен отсутствовать. Чистота водорода нормируется, влажность не должна превышать 85% при рабочем давлении.
Один из показателей нормальной работы — величина утечки водорода. Корпус Г поверяется на газоплотность. После ремонта или монтажа корпус Г заполняется воздухом, давление которого больше, чем рабочее на 0,1 МПа (этот процесс называют опрессовкой), тем самым выявляется и устраняется утечка. Затем снижают давление до рабочего и оставляют Г на сутки. Нормальной считается утечка не больше 1,5% объема Г. При нормальной эксплуатации также следят за утечкой, при снижении давления осуществляют подпитку. Большая течь, как правило, сразу не появляется, поэтому постоянный контроль позволяет своевременно обнаружить утечку. Расход на подпитку и продувку не должен превышать 10% количества водорода при рабочем давлении. Для отыскания мест утечки используется мыльный раствор, течеискатель и переносной газоанализатор. На работающем Г используют мыльный раствор или газоанализатор, на остановленном — добавляют в воздух фреон и определяют течеискателем.

Устранение ненормальностей в работе газо-масляной системы
Газовая панель генератора оборудована рядом световых табло и звуковыми сигналами:
«Понизилась чистота водорода в генераторе». Чаще всего, больше слив масла в сторону водорода. Необходимо продуть свежим водородом, проверить слив.
«Понизилось давление водорода в генераторе». Подпитать и проверить. Причиной может быть снижение температуры при снижении нагрузки, если нет автоматики. Может быть неисправен РД или разрыв трубки в газоохладителе. Утечки сначала маленькие, затем увеличиваются. Если не удалось устранить причину, то Г отключают и вытесняют водород углекислотой.
«Повысилась температура масла на сливе из уплотнений». Следует проверить температуру баббита, входящего масла. Причиной может быть неисправность маслоохладителей или дефект уплотнений.
«Появилась вода или масло в корпусе генератора». Необходимо слить воду или масло из УЖИ и проверить, как быстро накопится жидкость вновь. Причины: течь в газоохладителе, превышение давления воды над водородом. Газоохладители отключаются поочередно на 1-2 часа, делают заглушки. Разрешается заглушать не более 5-10% общего числа трубок. Другой причиной может быть отпотевание газоохладителей, повышенная влажность водорода. Необходимо повысить температуру воды, снизить влажность путем продувки. Причиной появления масла может быть увеличение слива в сторону водорода.
«Подплавился баббит». Причина — снижение давления или прекращение поступления масла. Последствия серьезные. Появляется дым и выброс масла из подшипников, снижается давление водорода. Генератор должен быть аварийно остановлен.
Читайте так же оcтруктуре передачи электроэнергиина нашем сайте.

Контроль влажности водорода при охлаждении электрогенераторов

02.04.2018

02.04.2018 Ирина Смирнова

Время для прочтения ≈ 7 мин.

При функционировании генератора нагревается корпус и конструктивные элементы агрегата, вследствие этого преждевременно изнашивается электроизоляция. Электроизоляционные материалы различаются по классу нагревостойкости. Так, для класса нагревостойкости электроизоляции «В» максимальная температура: статорной обмотки – не более 105 °С, ротора — менее 130 °С. Для предупреждения чрезмерного перегрева производят охлаждение генераторов.

Способы охлаждения электрогенераторов

Для охлаждения генераторов используют: воздух, водород, жидкости (подготовленная вода и масло).

В зависимости от мощности и конструкции электрогенератора применяют несколько способов его охлаждения:

• Косвенное охлаждение (проточное и замкнутое). Охлаждающее вещество при помощи входящих в хладосистему вентиляторов прогоняется через немагнитные и вентиляционные отверстия агрегата. Тепло проходит через электроизоляцию, а охладитель не контактирует с токоведущими частями.
• Проточную систему воздухоохлаждения используют только для турбогенераторов устаревших моделей мощностью не более 2 МВА и гидрогенераторов мощностью менее 4 МВА. Воздух в установку поступает из машинного отделения, по этой причине очень быстро загрязняется электроизоляция роторных и статорных обмоток, далее нагретый воздух подаётся обратно в рабочее помещение.
• При замкнутой системе воздухоохлаждения одинаковый объем воздуха перемещается по замкнутой траектории, и охлаждается в воздухоохладителе, внутри которого циркулирует дистиллированная вода. Отводимое тепло поступает в отделение с горячим воздухом, и после охлаждения посредством вентиляторов опять подаётся в агрегат. Турбогенераторы с замкнутой охлаждающей системой производятся мощностью не более 12 МВт.
• Непосредственное охлаждение (водородное, жидкостное, комбинированное), когда охлаждающий состав контактирует с проводниками обмоток.

Водородное охлаждение электрогенераторов

На сегодняшний день водородное охлаждение является наиболее востребованным методом газоохлаждения электрогенераторов. Теплопроводность водорода примерно в семь раз выше теплопроводности воздуха, а коэффициент теплоотдачи от поверхности к водороду при параллельном потоке больше чем у воздуха в полтора раза. Плотность Н2 составляет лишь 0,07 плотности воздуха, также водород не вызывает окисления деталей электрогенератора.

Плюсы использование Н2 в качестве газоохладителя:

• сокращаются вентиляционные потери в генераторе и потери на трение ротора об охладитель;
• исключается угроза возникновения пожара;
• улучшается теплоотвод от генератора (по сравнению с воздухоохлаждением), при этом увеличивается мощность установки при неизменных электромагнитных нагрузках;
• электрогенератор функционирует практически бесшумно, так как плотность Н2 невелика.

В тоже время существуют и отрицательные аспекты применения водородного газоохлаждения, а именно: повышенная взрывоопасность водородно-воздушной смеси. Заполнение корпуса генератора водородом или воздухом выполняют только путём полного вытеснения воздуха и водорода 3-им промежуточным газом – чаще всего, углекислотой. Категорически запрещается долговременное функционирование генератора на двуокиси углерода, который вступая в соединение с влагой (присутствует всегда в корпусе установки), оседает на составных частях оборудования, и загрязняет конструктивные элементы, нарушая теплоотвод от генератора. Ввиду этого оксид углерода используют только для вытеснения воздуха и водорода из корпуса, когда запускают и отключают электрогенератор.

Измерители микровлажности ИВГ-1 – для измерения микровлажности Н2 в системах газоохлаждения электрогенераторов

Для предотвращения образования конденсата на стенках газоохладителей температура точки росы Н2 в корпусе электрогенератора при рабочем давлении должна быть ниже, чем температура жидкости на входе в газоохладитель, но не выше 15 °С. Последнее требование фактически определяет влагосодержание газа не более 12,8 г/м3.

Увеличение влажности Н2 приводит к негативным последствиям в функционировании электрогенераторов:

• нарушается механическая прочность роторных бандажей;
• становится невозможным производить понижение температуры холодного водорода в осенне-зимний период из-за угрозы появления влаги на стенках газоохладителя;
• повышение влагосодержания в газе на 1 г/м3 увеличивает плотность газовой смеси, что влечет за собой возрастание вентиляционных потерь в электрогенераторе на 0,8-1%.

Обычно анализ содержания влаги в водороде осуществляют на выходе из осушителя, тем самым обеспечивая контроль микровлажности поступающего газа в систему газоохлаждения электрогенератора. При необходимости, также осуществляется диагностика влажности водорода до его поступления в осушитель, что позволяет проанализировать эффективность работы системы осушки.

Для выполнения вышеперечисленных задач ОАО «Практик-НЦ» разрабатывает и выпускает стационарные измерители микровлажности ИВГ-1, обеспечивающие измерения температуры и содержания влаги в неагрессивных газовых средах в диапазоне точки росы от -80 до 0 °С.

Упомянутые в статье приборы

• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /1-С-2А (Артикул: N3358)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /1-Т-4Р-2А (3″) (Артикул: N3221)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /1-Т-4Р-2А (Е3″) (Артикул: N3284)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /1-Щ (Артикул: N3375)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /1-Щ-1Р-1А (Артикул: N3357)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /1-Щ-2А (Артикул: N3563)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /1-Щ-2Р (Артикул: N3378)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /1-Щ-Д-2Р-2А (Артикул: N3356)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /1-С-4Р-2А (Артикул: N3373)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /2-С-4Р-2А (Артикул: N2709)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /2-Т-4Р-2А (3″) (Артикул: N3240)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /2-Т-4Р-2А (Е3″) (Артикул: N3222)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /2-Щ2-4Р (Артикул: N4437)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /4-С-8Р-8А (Артикул: N4296)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /4-Т-16А (Е5″) (Артикул: N3799)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /4-Т-16Р (Е5″) (Артикул: N3261)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /4-Т-8Р-8А (Е5″) (Артикул: N4406)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /4-Т-8Р-8А (Е7″) (Артикул: N3806)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /8-С-16А (Артикул: N3287)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /8-С-16Р (Артикул: N3339)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /8-С-8Р-8А (Артикул: N2782)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /8-Т-16А (Е7″) (Артикул: N3178)
• Измеритель микровлажности газов ИВГ-1 /8-Т-8Р-8А (Е7″) (Артикул: N4085)

Заполняя любую форму на сайте, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Эксплуатация генераторов. Системы возбуждения генераторов и синхронных компенсаторов , страница 8

Во время пуска следят за работой регулятора давления масла, температурой вкладышей. Осмотр генератора производится один раз в смену начальником смены и один раз в сутки мастером по генераторам. Контакные кольца и щеточная система осматриваются монтером в установленные сроки.

5.3.2. перевод генератора с воздуха на водород и с водорода на воздух

Перевод производится с применением инертного газа. Вытеснение водорода или воздуха производится углекислым газом.

Воздух – углекислота. Первый анализ газовой смеси из водородного коллектора производят после выпуска в генератора 1,3 объема статора при неподвижном роторе и 1,8 – при вращающемся. Вытеснение воздуха углекислотой считается законченным при содержании углекислоты не менее 85% (Тогда взрывоопасной смеси не будет при любом содержании водорода).

Углекислота – водород. При вытеснении углекислоты водородом водородный коллектор соединяется с водородной установкой, а углекислотный с атмосферной трубой. Открытием вентилей подается водород и вытесняется смесь. Когда в корпус будет введено не менее одного объема статора, начинается контроль содержания газовой смеси при неподвижном роторе. Вытеснение углекислоты считается законченным, если чистота водорода, отобранного из углекислотного коллектора достигает 95 – 98 % (процент зависит от рабочего давления водорода в генераторе и системы охлаждения: 95% – 0,05 кгс/см 2 , 96% – 0,5; 97% для генераторов с непосредственным охлаждением).

Водород – углекислота. Вытеснение водорода углекислотой мало отличается от вытеснения воздуха углекислотой. Давление водорода в корпусе генератора снижается до 0,02 или 0,2 кгс/см 2 в зависимости от типа генератора. Затем вводится углекислота и одновременно выпускается водород. Вытеснение водорода считается законченным, если содержание углекислоты в газовой смеси не менее 85% при вращающемся роторе и 95% при неподвижном. Первый анализ производят при вводе углекислоты в количестве 1,1 – 1,2 объемов статора при неподвижном роторе и два объема при вращающемся.

Углекислота – воздух. Вытеснение углекислоты воздухом производится так же, как и водородом при установленной перемычке между водородным коллектором и линией сжатого воздуха. Вытеснение углекислоты воздухом считается законченным, когда анализ пробы газа из углекислотного коллектора покажет полное отсутствие углекислоты.

5.3.3. допустимые отклонения давления, чистоты и влажности водорода и давления масла

Отклонение давления водорода не должно превышать 0,1 ДаН/см 2 при давлении водорода в генераторе 0,5 Дан/см 2 и 0,01 для генераторов с давлением 0,05. При большем снижении давления водорода наступает перегрев обмоток и повышается угроза проникновения воздуха в генераторах с низким давлением, а при повышенном снижается надежность работы водородного охлаждения.

Чистота водорода должна быть не ниже:

– в корпусе генератора с непосредственным водородным охлаждением и синхронных компенсаторов всех типов – 98%;

– в корпусе генератора с косвенным водородным охлаждением при давлении 0,05 Дан/см 2 и выше – 95%;

– 0,5 – 1 Дан/см 2 – 97%;

– 2 Дан/см 2 и выше – 98%.

Понижение чистоты на 1% приводит к увеличению вентиляционных потерь на 10%. При снижении чистоты ниже нормы генератор продувается путем впрыска чистого водорода. Если чистота понижается быстро, применяется непрерывная продувка из бачка продувки.

Содержание кислорода в корпусе генератора не должно превышать 1,2% и в бачке продувки – 2%. При увеличении показателей производится продувка чистым водородом.

Влажность водорода не должна превышать 85% при рабочем давлении. Влага попадает в корпус из масла, сливающегося в сторону водорода из уплотнений. Влажность водорода снижает срок службы изоляции и увеличивает вентиляционные потери.

Давление масла на уплотнения должно быть выше давления водорода не менее чем на 0,3 – 0,8 ДаН/см 2 . Конкретная величина для данного типа генератора в инструкции. Снижение давления приводит к прорыву водорода в маслосистему и образованию взрывоопасной смеси.

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 267
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 603
• БГУ 155
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 963
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 120
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1966
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 299
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 408
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 498
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 131
• ИжГТУ 145
• КемГППК 171
• КемГУ 508
• КГМТУ 270
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2910
• КрасГАУ 345
• КрасГМУ 629
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 138
• КубГУ 109
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 369
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 331
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 637
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 455
• НИУ МЭИ 640
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 213
• НУК им. Макарова 543
• НВ 1001
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1993
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 302
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 120
• РАНХиГС 190
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 245
• РГГМУ 117
• РГПУ им. Герцена 123
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 123
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 131
• СПбГАСУ 315
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 146
• СПбГПУ 1599
• СПбГТИ (ТУ) 293
• СПбГТУРП 236
• СПбГУ 578
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 194
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1654
• СибГТУ 946
• СГУПС 1473
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2424
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 325
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

• О проекте
• Реклама на сайте
• Правообладателям
• Правила
• Обратная связь

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Чистота водорода в корпусе генератора с непосредственным охлаждением

СИСТЕМА ВОДОРОДНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА Назначение системы

Турбогенератор синхронный трехфазный типа ТВВ-1000-2У3 предназначен для выработки электроэнергии в продолжительном номинальном режиме работы при непосредственном соединении с паровой турбиной.

В турбогенераторах типа ТВВ-1000-2У3 обмотка ротора имеет непосредственное охлаждение водородом, обмотка статора — охлаждение водой (дистиллятом).

Работа генератора сопровождается потерями энергии в виде тепла, которое вызывает нагрев обмотки ротора и статора, их изоляции, железа статора.

Эти потери разделяются на электрические (в меди и стали) и вентиляционные.

Применение водородной системы охлаждения:

— уменьшает вентиляционные потери и потери на трение ротора об охлаждающую среду;

— повышает мощность турбогенератора при тех же электромагнитных нагрузках;

— повышает надежность и долговечность изоляции обмоток;

— устраняет опасность возгорания обмотки, так как водород в корпусе ТГ не поддерживает горение и пробой изоляции не влечет за собой пожара;

— уменьшается шум внутри работающего генератора, так как плотность водорода незначительная;

— уменьшает поверхность газоохладителей по сравнению с поверхностями воздухоохладителей.

Применение водородной системы охлаждения:

— обеспечивает высокую механическую прочность корпуса генератора;

— позволяет разместить газоохладители непосредственно в корпусе ТГ;

— предусматривает наличие масляной системы уплотнений вала и предотвращает утечку водорода из корпуса генератора;

— ликвидирует возможность пожара обмотки статора, ротора;

— изоляция обмоток в водородной среде работает более надежно и долговечно чем в воздушной.

Водородная система имеет свои недостатки:

— водород легко проникает через пористые перегородки, малейшие не плотности;

— при просачивании водорода с корпуса его присутствие не обнаруживается уже на расстоянии 0,25 м от места просачивания;

— водород является взрывоопасным, смена среды в корпусе ТГ должна производиться с помощью азота.

Общее описание системы

Схема водородного охлаждения турбогенератора ТВВ-1000-243 обеспечивает заполнение генератора водородом, поддержание номинального давления и пополнение утечек водорода, неизбежных при эксплуатации. Для безопасного заполнения водородом и удаления его из генератора используется азот. Водород или воздух вводится в корпус генератора через коллектор, расположенный в верхней его части, азот вводится в корпус генератора через низ.

Водородная система охлаждения включает в себя:

— газоплотный корпус генератора с газоохладителями;

— основной газовый пост;

— аварийный газовый пост;

— масляное уплотнение вала генератора;

— КИП и сигнализация.

Основные параметры системы

Основные технические данные системы водородного охлаждения:

Оборудование системы водородного охлаждения

Корпус генератора газонепроницаемый, выполнен с трех частей: центральной и двух концевых. Концевые части с встроенными вертикальными газоохладителями. В наружных щитах и в концевых частях предусмотрены специальные каналы, по которым охлаждающий газ попадает в лобовые части обмотки ротора. Газоплотность соединений корпуса статора и наружных щитов обеспечивается квадратным резиновым шнуром приклеенным по дну канавок, выфрезерованных в плоскостях разъема частей корпуса и наружных щитов. Механическая прочность его соединений достаточна, что бы выдержать без остаточной деформации внутреннее давление в случае взрыва водорода. Водород и воздух вводятся в корпус через коллектор, расположенный в верхней его части. Азот вводится в корпус генератора через коллектор, расположенный в нижней его части.

Газовые посты генератора

Основной газовый пост предназначен для контроля и управления газовым режимом генератора при нормальном режиме работы:

— заполнение корпуса генератора воздухом;

— перевод с воздуха на азот и обратно;

— перевод с азота на водород и обратно;

— работа на номинальной мощности с давлением водорода в корпусе генератора 5 * 0,2 кГс /см 2;

— продувка генератора водородом при снижении качества водорода в корпусе ТГ;

— подпитка генератора водородом при снижении давления в корпусе ТГ.

Аварийный газовый пост предназначен для быстрого и безопасного перевода генератора с водорода на азот в аварийных режимах.

Основной газовый пост расположен на площадке возле генератора со стороны ряда Б.

Аварийный газовый пост расположен на отметке * 15.0, ряд Б, ось 10.

На основном газовом посту установлены:

— вентили управления и отбора проб газа.

На аварийном газовом посту установлены:

— вентили управления водородом и азотом.

Все вентили газовой системы должны быть проверены на плотность в закрытом и открытом положениях, маховики вентилей должны быть исправны, каждый вентиль должен иметь бирку с номером:

— » В «- для трубопроводов с водородом;

— » А «- для трубопроводов с азотом.

Предохранительный клапан предназначен для защиты корпуса генератора от превышения давления более 6 кГс/см2.

Манометры основного газового поста:

— М1 — контроль давления водорода в магистрали при открытых В15, ВН47, ВН 48, ВН 70 ( ВН70А)

— М2 — контроль давления газа в верхней части корпуса генератора при открытых В16, ВН 29;

— М3 — контроль давления газа в нижней части генератора при открытых В17, ВН 32, ( ВН 31);

— М4- контроль давления азота в магистрали при открытых В18, А45, А46;

— М5- контроль давления газа в корпусе генератора (контрольный манометр);

Манометры аварийного газового поста:

— М2А- давление водорода в верхней части корпуса генератора при открытом В16А;

— М4А- давление азота в магистрали при открытом В18А.

Турбогенератор с водородным охлаждением — Hydrogen-cooled turbo generator

A турбогенератор с водородным охлаждением представляет собой турбогенератор с газообразный водород в качестве хладагента . Турбогенераторы с водородным охлаждением разработаны для обеспечения атмосферы с низким сопротивлением и охлаждения для одновальных и комбинированных приложений в сочетании с паровыми турбинами . Из-за высокой теплопроводности и других благоприятных свойств газообразного водорода это наиболее распространенный тип в данной области сегодня.

Содержание

• 1 История
• 2 Конструкция
• 3 Эксплуатация
  • 3.1 Система уплотнения масла
  • 3.2 Сушка
  • 3.3 Очистка
  • 3.4 Подпитка
• 4 См. Также
• 5 Ссылки
• 6 Внешние ссылки

История

На основе турбогенератора с воздушным охлаждением газообразный водород впервые был использован в качестве охлаждающей жидкости в турбогенераторе с водородным охлаждением в октябре 1937 года на предприятии Dayton Power & Light Co. в Дейтон, Огайо .

Проект

Использование газообразного водорода в качестве хладагента основано на его свойствах, а именно низкой плотности , высокой удельной теплоемкости и самая высокая теплопроводность (0,168 Вт / (м · К)) среди всех газов; он в 7-10 раз лучше охлаждается, чем воздух. Еще одним преимуществом водорода является его легкое обнаружение датчиками водорода . Генератор с водородным охлаждением может быть значительно меньше и, следовательно, дешевле, чем генератор с воздушным охлаждением. Для охлаждения статора можно использовать воду.

Гелий с теплопроводностью 0,142 Вт / (м · К) также считался хладагентом, однако его высокая стоимость препятствует его применению, несмотря на его негорючесть.

Как правило, три используются подходы к охлаждению. Для генераторов мощностью до 60 МВт можно использовать воздушное охлаждение . Используется водородное охлаждение мощностью 60-450 МВт. Для генераторов максимальной мощности до 1800 МВт используется водород и водяное охлаждение ; ротор имеет водородное охлаждение, статорные обмотки выполнены из полых медных трубок, охлаждаемых циркулирующей по ним водой.

Генераторы вырабатывают высокое напряжение ; Выбор напряжения зависит от компромисса между требованиями электрической изоляции и работой с высоким электрическим током. Для генераторов до 40 МВА напряжение 6,3 кВ; большие генераторы мощностью более 1000 МВт вырабатывают напряжение до 27 кВ; используются напряжения от 2,3 до 30 кВ в зависимости от размера генератора. Сгенерированная мощность отправляется в расположенный поблизости повышающий трансформатор , где она преобразуется в линейное напряжение передачи электроэнергии (обычно от 115 до 1200 кВ).

Для управления центробежными силами при высоких скоростях вращения диаметр ротора обычно не превышает 1,25 метра; необходимый большой размер катушек достигается их длиной, поэтому генератор устанавливается горизонтально. Двухполюсные машины обычно работают со скоростью 3000 об / мин при 50 Гц и 3600 об / мин для систем 60 Гц, что вдвое меньше для четырехполюсных машин.

Турбогенератор также содержит генератор меньшего размера, вырабатывающий постоянный ток мощность возбуждения для обмотки ротора. Старые генераторы использовали динамо и контактные кольца для подачи постоянного тока на ротор, но подвижные механические контакты изнашивались . В современных генераторах генератор возбуждения находится на одном валу с турбиной и основным генератором; необходимые диоды расположены непосредственно на роторе. Ток возбуждения на более крупных генераторах может достигать 10 кА. Величина мощности возбуждения находится в пределах 0,5-3% выходной мощности генератора.

Ротор обычно имеет колпачки или обойму из немагнитного материала; его роль заключается в обеспечении пути с низким импедансом для вихревых токов , которые возникают при неравномерной нагрузке трех фаз генератора. В таких случаях в роторе генерируются вихревые токи, и возникающий в результате джоулева нагрев в крайних случаях может разрушить генератор.

Водород циркулирует в замкнутом контуре для удаления тепло от активных частей, затем он охлаждается с помощью газо-водяных теплообменников на корпусе статора . Рабочее давление до 6 бар .

Используется оперативный детектор теплопроводности (TCD) с тремя диапазонами измерения. Первый диапазон (80-100% H 2 ) для контроля чистоты водорода во время нормальной работы. Второй (0-100% H 2 ) и третий (0-100% CO 2 ) диапазоны измерения позволяют безопасно открывать турбины для обслуживания.

Водород имеет очень низкую вязкость , что является благоприятным свойством для уменьшения потерь лобового сопротивления в роторе; эти потери могут быть значительными, так как роторы имеют большой диаметр и высокую скорость вращения. Каждое снижение чистоты водородного хладагента увеличивает ветровые потери в турбине; поскольку воздух в 14 раз плотнее водорода, каждый 1% воздуха соответствует примерно 14% увеличению плотности охлаждающей жидкости и связанному с этим увеличению вязкости и сопротивления. Падение чистоты с 97 до 95% в большом генераторе может увеличить потери на ветер на 32%; это равно 685 кВт для генератора мощностью 907 ​​МВт. Потери на ветер также увеличивают тепловые потери генератора и связанные с этим проблемы с охлаждением.

Эксплуатация

Отсутствие кислорода в атмосфере значительно снижает повреждение обмоток изоляция возможными коронными разрядами ; это может быть проблематично, поскольку генераторы обычно работают при высоком напряжении , часто 20 кВ.

Система уплотнения масла

В подшипниках должна быть утечка -плотно. Используется герметичное уплотнение , обычно a; Обычно используется турбинное масло под давлением выше, чем водород внутри. Металл, например латунь , кольцо прижимается пружинами к валу генератора, масло нагнетается под давлением между кольцом и валом; часть масла поступает в водородную сторону генератора, другая часть — в воздушную. Масло увлекает небольшое количество воздуха; по мере рециркуляции масла часть воздуха попадает в генератор. Это вызывает постепенное накопление загрязнения воздуха и требует поддержания чистоты водорода. Для этого используются системы очистки; газ (смесь увлеченного воздуха и водорода, выделяемого из масла) собирается в сборном баке для уплотнительного масла и выбрасывается в атмосферу; потери водорода необходимо восполнять либо из газовых баллонов , либо из местных генераторов водорода. Износ подшипников приводит к увеличению утечек масла, что увеличивает количество воздуха, передаваемого в генератор. Повышенный расход масла можно определить с помощью расходомера для каждого подшипника.

Сушка

Необходимо избегать присутствия воды в водороде, так как это вызывает ухудшение охлаждающих свойств водорода, коррозию частей генератора и искрение в обмотках высокого напряжения, а также сокращает срок службы генератора. Осушитель на основе адсорбента обычно включается в контур циркуляции газа, обычно с датчиком влажности на выходе осушителя, иногда также на его входе. Наличие влаги также является косвенным свидетельством утечки воздуха в отсек генератора. Другой вариант — оптимизировать поглощение водорода, чтобы точка росы находилась в пределах технических характеристик генератора. Вода обычно попадает в атмосферу генератора в виде примеси в турбинном масле; другой путь — через утечки в системах водяного охлаждения.

Очистка

пределы воспламеняемости (4-75% водорода в воздухе при нормальной температуре, шире при высоких температурах, ), его температура самовоспламенения на уровне 571 ° C, его очень низкая минимальная энергия воспламенения и его склонность к образованию взрывоопасных смесей с воздухом, требуют принятия мер для поддержания содержания водорода в пределах генератор всегда выше верхнего или ниже нижнего предела воспламеняемости, и другие меры безопасности по водороду . Когда генератор заполнен водородом, необходимо поддерживать избыточное давление, поскольку приток воздуха в генератор может вызвать опасный взрыв в его замкнутом пространстве. Корпус генератора продувается перед тем, как открыть его для обслуживания, а также перед заправкой генератора водородом. Во время отключения водород продувается инертным газом, затем инертный газ заменяется воздухом; обратная последовательность используется перед запуском. Двуокись углерода или азот могут использоваться для этой цели, так как они не образуют горючие смеси с водородом и недороги. Датчики чистоты газа используются для индикации окончания цикла продувки, что сокращает время запуска и выключения и снижает потребление продувочного газа. Предпочтение отдается двуокиси углерода, так как из-за очень большой разницы в плотности он легко вытесняет водород. Сначала углекислый газ поступает в нижнюю часть генератора, выталкивая водород вверх. Затем воздух поступает наверх, выталкивая углекислый газ снизу. Продувку лучше проводить при остановленном генераторе. Если это делается во время медленного вращения без нагрузки, вентиляторы генератора будут смешивать газы, значительно увеличивая время, необходимое для достижения чистоты.

Подпитка

Водород часто производится на месте с использованием установки, состоящей из массива электролизеров , компрессоров и резервуаров для хранения. Это снижает потребность в хранении сжатого водорода и позволяет хранить его в резервуарах с более низким давлением с соответствующими преимуществами безопасности и меньшими затратами. Некоторое количество газообразного водорода необходимо сохранить для заправки генератора, но его также можно получить на месте.

По мере развития технологий в конструкциях генераторов используются материалы, не подверженные водородному охрупчиванию . Несоблюдение этого может привести к отказу оборудования из-за водородного охрупчивания .

Газомасляной системы водородного охлаждения генераторов. Электролизные установки

ПБЭЭ. Правил безопасной эксплуатации электроустановок

10. Газомасляной системы водородного охлаждения генераторов. Электролизные установки

10.1. При эксплуатации газомасляной системы генераторов необходимо предотвращать образование взрывоопасной газовой смеси, не допуская:

содержания кислорода в водороде в корпусе генератора более 1,2%, а в поплавковом затворе, бачке продувки и водневовиддильному баке маслоочистительное устройства более 2%;

содержания водорода в токопроводах генератора более 1%, а в картерах подшипников более 2%.

В масляном баке не должно быть водорода.

10.2. Выжимать из генератора водород или воздух необходимо инертным газом, минимальная концентрация которого по окончании вытеснения определяется на выходе из корпуса машины и должна составлять:

углекислого газа — 85% в случае вытеснения воздуха и 95% в случае вытеснения водорода;

азота — 97% в случае вытеснения воздуха и водорода.

Полноту продувки генератора инертным газом в случае вытеснения воздуха или водорода следует подтвердить анализом газа.

10.3. Перед вскрытием корпусов генераторов и аппаратов газомасляной системы водород должен быть вытеснен инертным газом, а инертный газ — воздухом. Открывать торцевые щиты, люки и т.п. разрешается только после того, как анализ подтвердит отсутствие углекислого газа или (в случае вытеснения азота) достаточное содержание кислорода в воздухе (не менее 20% по объему).

10.4. Перед вскрытием камеры контактных колец остановленного синхронного компенсатора без вытеснения водорода из его корпуса следует перед подачей инертного газа в камеру проверить плотность затвора, отделяющего ее от корпуса компенсатора.

Допускается начинать работы в камере после продувки ее инертным газом (без последующего его вытеснения воздухом) и проведения анализа.

10.5. В случае вывода в ремонт оборудования и трубопроводов газомасляной системы необходимо отсоединить трубопроводы или установить заглушки для исключения возможности проникновения водорода или инертного газа на ремонтируемые участки, через неплотности задвижек.

10.6. Работы с открытым огнем (электросварка, газовая сварка, резка и т.д.) на расстоянии менее 10 м от тех частей газомасляной системы, содержащие водород, следует выполнять по наряду. В этом случае в строке «Отдельные указания» наряда следует записать дополнительные меры, создающие безопасные условия выполнения работы (установка щитов-экранов, проверка воздуха в помещении на отсутствие водорода, наличие средств пожаротушения и т.п.).

Запрещается выполнять огневые работы непосредственно на корпусе генератора, трубопроводах и аппаратах газомасляной системы, заполненных водородом.

У генераторов и устройств газомасляной системы следует вывешивать плакаты «Водород. Огнеопасно! «.

10.7. Ремонтные работы в газомасляной системе остановленного и переведенного на воздух генератора могут выполняться по распоряжению. (Пункт 10.7 раздела 10 с изменениями, внесенными согласно Приказу Госнадзорохрантруда N 26 от 25.02.2000)

10.8. При эксплуатации электролизной установки (ЭУ) нельзя допускать образования взрывоопасной смеси водорода с кислородом или воздухом. Чистота водорода не должна быть менее 98,5%, а кислорода — меньше 98%.

10.9. Запрещается работа электролизеров, если не видно уровня жидкости в смотровых стеклах регуляторов давления.

Максимально допустимый перепад давления между водородной и кислородной системами не должен превышать 1961,4 Па (200 мм вод.ст.).

10.10. Аппараты и трубопроводы ЭУ (кроме ресиверов) необходимо перед пуском продувать азотом (ГОСТ 9293, II сорт).

Запрещается продувать эти аппараты углекислым газом.

Ресиверы ЭУ следует продувать азотом или углекислым газом (ГОСТ 8050, сорт пищевой или технический). При необходимости внутреннего осмотра один ресивер или их группу следует продуть углекислым газом или азотом для удаления водорода, отключить от других групп ресиверов запорной арматурой и металлическими заглушками, имеющими хвостовики, выступающие за пределы фланцев, а затем продуть чистым воздухом.

Продувки ресиверов инертным газом, воздухом и водородом следует проводить до достижения в них указанных в таблице 10.1 концентраций компонентов.

При использовании для продувки ресиверов углекислого газа технического сорта, который содержит до 0,05% окиси углерода, его следует хранить отдельно от углекислого газа пищевого сорта.

Таблица 10.1 — Порядок продувки ресиверов

Источник: nevinka-info.ru