600MW机组发电机排氢方案.docx

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600MW机组发电机排氢方案

xxxxx发电有限公司

＃1机组检修发电机排氢方案

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年月日

*******发电有限公司＃1机组发电机排氢方案

1.概述

*******发电有限公司＃1机组发电机为东方电气集团东方电机股份有限公司生产的水－氢－氢冷却，励磁为自并激静止可控硅励磁的汽轮机发电机。

1）发电机氢气控制系统主要技术参数：

型号：

QFSN-660-2-22输出功率：

660MW

环境温度：

5～40℃氢压：

0.45MPa（G）

最高氢压：

0.5MPa（G）漏氢：

≤10m3/d

氢气温度：

46℃氢气纯度：

98％

氢气耗量：

13～19m3/d

冷却方式：

定子线圈水冷，定子铁芯和转子绕组氢冷

2）发电机静止状态下气体置换耗气量估计值：

发电机充氢容积：

117m3，驱赶机内氢气，耗用二氧化碳300m3（＃1机组第一次置换用二氧化碳约60瓶左右，备用10瓶，共准备70瓶），二氧化碳纯度98％以上。

2.发电机排氢目的

停运机组进行检修，因氢气与空气按一定比例接触后易产生爆炸，须将系统内氢气完全排出，发电机内空气和氢气不允许直接置换，以免形成具有爆炸浓度的混合气体，且采用二氧化碳气体作为中间介质实现发电机和管道内空气和氢气的置换，最终实现系统内完全为压缩空气，以达到对设备安全检修的目的。

3.发电机系统排氢技术流程和要求

1）本氢气控制系统设置有专用管路、二氧化碳控制排、置换控制阀和气体置换盘用以实现系统内气体间接置换。

2）发电机系统排氢主要工作流程：

先将发电机内氢气压力降至0.02～0.03MPa时，用外接二氧化碳驱赶发电机内的氢气，待二氧化碳含量超过95％以后，可引入压缩空气驱赶二氧化碳，直至二氧化碳含量少于5％以后，才可终止向发电机内送压缩空气，这一过程须保持发电机内气压在0.02～0.03MPa。

3）密封油系统必须保证供油的可靠性，且油－气压差维持在0.056MPa左右，发电机转子须处于静止状态。

（盘车状态也可进行气体置换，但耗气量将大幅增加）。

4）密封油系统中的扩大槽在气体置换过程中应定时手动排气，排气时打开S-78、S-79号阀门，每次连续5分钟左右。

置换过程中使用的每种气体含量接近要求值之前应当排一次气，当排气完毕后须确保S-78、S-79号阀门关严。

5）氢气去湿装置排空管路（GVD）上的142号阀门，氢气系统中的104、108号阀门应手动操作排污，排污完毕后104、108号阀门须关闭严密。

6）气体置换之前，应对气体置换盘中的分析仪表进行校验，仪表指示的二氧化碳和氢气纯度值应与化验结果相对照，误差不超过1％,同时须将氢气湿度仪前后阀门关闭严密，因为氢气湿度仪的传感器不能接触二氧化碳气体，否则传感器将“中毒”，会导致不能正常工作。

7）气体置换之前，应根据氢气控制系统图检查核对气体置换装置中每只阀门的开关状态是否合乎要求。

8）二氧化碳由瓶装供给，呈液态且压力很高，由二氧化碳汇流排（有十个瓶位）释放气化，在释放气化过程中，会使管路及其减压器等冻结，释放速度因而受到限制。

为此，设置多瓶二氧化碳轮流注入释放解冻，在解冻过程中可采用水淋办法，另外可设计自制室外即热式电热水器提供50℃左右热水，引入对二氧化碳汇流注入管进行加热解冻，以此防止汇流管及其减压器等冻结的问题。

（初步设计方案见下附页）

4.发电机系统排氢化学监督

1）用二氧化碳气体置换氢气时，从发电机底部冲入二氧化碳，上部排氢气至室外，化学人员及时从发电机上部气体出口管上采样进行分析，当二氧化碳气体含量90％时开始排死角；当二氧化碳气体含量达到95％时，汇报值长，置换结束。

2）用压缩空气置换二氧化碳时，从发电机上部冲入压缩空气，下部排二氧化碳，化学人员及时从发电机下部气体出口管上采样进行纯度分析，当二氧化碳气体含量小于10％时开始排死角；当二氧化碳气体含量小于5％时，汇报值长，置换结束。

5.发电机气体置换过程中的危险点控制

1）发电机进油的危害

a）密封油常以油液、油烟、油汽的形式进入发电机内，油液在风扇的作用下，落入汽、励端的底部式出线端，油烟、油汽则随风扇循环，可在风道的部件表面上凝结形成油膜，危害最大的是定子端部有绝缘，氧在油中的溶解度高达16%，附在绝缘表面的油膜，在强电场和油中水份的作用下氧化，氧化产物过氧化物和各种酸性物质，氧化产物为绝缘对地击穿式相相间击穿提供了条件。

b）油如果凝结在转子绕组的内冷风道上，则油层的氧化又会造成转子绕组绝缘下降，以及导致匝间短路事故。

c）油烟、油汽的进入加大机内氢气的密度，并降低机内氢气的纯度，通风损失大，效率低，氢气耗量大。

d）油烟、油汽进入差压调节阀，使调节阀的调节性能差。

2）发电机在排氢气体置换过程中控制进油的措施

a）发电机排氢气体置换结束时，当机内气体压力降至0.05MPa左右时，先停止密封油系统运行，发电机内气体压力依靠自然下降。

b）在进行气体置换时注意加强对发电机底部、出口、氢气扩大槽高油位油水报警继电器内油位的监视，发现有油时及时排出并检查原因。

3）发电机气体置换中防止发生氢气爆炸

a）氢气着火爆炸的性能

氢气是易燃易爆的气体，在常温下性质不活泼，发生氢气着火或爆炸必须是在明火或一定的着火能量诱发下。

氢气的燃烧、爆炸性能如下表：

在空气中的燃烧范围（体积百分比）

4.0～75.0

最小着火能量

0.02mJ

在空气中的爆炸范围（体积百分比）

18.0～59.0

燃烧能量

68kJmoL

在氧气中的燃烧范围（体积百分比）

4.65～94.0

火焰温度

2045℃

在氧气中的爆炸范围（体积百分比）

18.3～58.9

火焰发射率

0.1

在空气中着火温度

585℃

灭火距离

0.06cm

在氧气中着火温度

560℃

火焰速度

270cm/s

b）氢气发生爆炸的条件

当氢气点空气中体积含量的4%～75%时，或氢气占氧气中体积含量的4.65%～94.0%便造成一种易爆性的混合气体；当这种混合气体在密闭的容器中；有明火或触发氢着火温度不小于585℃，或大于最低引爆能量0.02mJ时就会发生氢气爆炸。

c）发电机气体置换时防止氢气爆炸的措施

因为在进行发电机氢气置换过程中是无法避免会出现可能发生氢气爆炸的纯度范围4.0～75.0%，为防止发生氢气爆炸应该从以下几方面进行：

1进行发电机气体置换操作一定要使用铜制工器具，防止操作时发生火花。

2在气体置换时高层和周围附近不得进行焊接工作以及易产生火花工作如：

打磨、锯割、金属敲打等，以防焊渣火星落下，引起爆炸。

在发电机气体置换中零米、6.9米层、13.7米层须专人负责监督，区域内应无其他工作。

3发电机气体置换前和置换过程中检查确认排污口附近没有其它检修作业，并且尽可能在排污口安置安全警戒装置。

4气体置换前检查排污口安装的防爆接地网完好，气体置换过程中控制排氢速度，防止排氢速度快摩擦发生火花。

5发电机氢气系统使用的附属分析仪如置换分析仪、氢气纯度仪、发电机绝缘监测等一定要采用防爆型。

6发电机气体置换排污一定要彻底不留任何死角。

7由于在发电机气体置换过程中或正常运行中保证发电机密封油的连续供给和油压力稳定对确保机组的安全稳定运行具有相当重要和意义，密封油压力太高可能造成发电机进油的事故，密封油压力太低无法维持正常的氢油差压造成机内气体压力外漏。

在发电机气体置换过程中因为机内压力的相对不稳定，而在这一过程中发电机油—气差压又往往是手动调整跟踪性能差，因此在发电机进行气体置换过程中就要求运行人员加强对发电机密封油系统的监视，防止发生密封油中断跑氢或断油摩擦发生火花造成氢爆事故。

因为在发电机气体置换过程中不可避免的会存在氢气浓度在爆炸范围区间，在这段时间内如果发电机密封油中断则可能造成发电机转子密封瓦动静部分摩擦发生火花引起氢爆事故，另外密封油中断氢气外漏遇有极小的能量如使用通讯设备等，都可能造成氢爆事故。

6.发电机气体置换操作详细流程

1）#1发电机CO2置换机内氢气

a）接值长令，首先用二氧化碳置换发电机内氢气（下附图）

操作前说明：

因实际安装阀门与图纸有所区别，该操作卡上增加阀门氢149、氢150（红色标注）详见下（附图）：

b）确认发电机内氢系统及密封油系统运行正常，油氢差压0.056±0.02MPa，回油扩大槽及浮子油箱油位正常。

二氧化碳置换系统各阀门状态正确，场地清洁、通道畅通，消防设施齐备。

c）确认二氧化碳汇流排至发电机相关阀门关闭，氢气控制排至发电机进气门（氢103、氢104、氢109）关闭；氢气干燥器投入；发电机循环风机投入；发电机油水探测器投入，绝缘过热装置退出；关闭氢气湿度仪进、出口门，开启旁路门。

d）检查已备好足够的二氧化碳气瓶，且二氧化碳纯度不低于95%。

e）确认压缩空气至发电机氢气管道软连接已断开，置换用压缩空气进口门（氢140）关闭。

f）确认所有仪表齐全、完好且已投入正常。

g）确认汽轮机转子处于静止状态（盘车状态也可进行气体置换，但耗气量将大幅增加）。

h）联系化学对置换盘中纯度分析仪表进行校验，合格后投入氢气在线纯度监测。

i）停止机房内及排气口周围的一切焊接工作，并安排专人负责检查。

j）检查并关闭氢气控制排减压器A、B进口阀（氢105、106），氢气控制排出口总门（氢109）关闭。

k）关闭氢气控制排至纯度分析器样气进口门（氢110、氢111），关闭二氧化碳控制排样气至纯度分析器进口门（氢112、氢113）。

l）检查关闭气体置换装置二氧化碳排放阀（氢124）。

m）检查并缓慢开启发电机气体置换氢气排放门（氢113、氢123、氢125、氢150），将发电机内氢压缓慢降至0.03—0.05MPa，在此过程中严密监视密封油的回油是否流畅及油氢差压自动跟踪情况，防止回油扩大槽满油进入发电机，发电机氢压降低后用浮子油箱旁路阀控制油位。

n）控制二氧化碳控制排减压器后压力在0.1MPa～0.2MPa左右，确定二氧化碳气体加热器投入正常。

为缩短气体置换时间，必要时可用数个二氧化碳瓶同时置换。

当二氧化碳瓶口压力下降至0.5MPa时应换瓶，置换过程注意控制二氧化碳瓶及其附近管路的接霜情况，，必要时二氧化碳结霜管路用临时水淋，防止损坏。

o）开启二氧化碳汇流排至气体置换装置进出口阀（氢116、氢118、氢119、氢121）。

p）开启发电机气体置换控制排二氧化碳进口阀（氢122）及#1机发电机下部气体置换门1、2（氢126、氢149）。

q）调节发电机气体置换装置气体排放阀（氢125），控制机内压力在0.03MPa～0.05MPa。

r）当纯度计指示CO2达85%，联系化学取样校核。

s）纯度达90%，对发电机各死角排污5分钟，监视发电机内二氧化碳浓度达到95%以上。

t）关闭发电机气体置换装置氢气排放阀（氢123）。

u）缓慢开启密封油扩大槽气体排放阀，注意油位的变化情况，排放5min后关闭。

v）开启各发电机油水泄漏探测器排放阀，排放5min后关闭。

w）停止充二氧化碳，关闭各二氧化碳瓶出口阀。

x）关闭二氧化碳汇流排至气体置换装置进出口阀（氢116、氢118、氢119、氢121）。

y）关闭发电机气体置换装置二氧化碳进口阀（氢122）。

zz）置换完毕，汇报值长。

注意CO2在发电机内停留时间不能超过24小时，尽早用空气置换发电机内的二氧化碳。

2）#1发电机压缩空气置换机内CO2

a）接值长令用压缩空气置换发电机内CO2。

b）检查并确认发电机二氧化碳置换氢气结束，机内CO2纯度已经达95%以上。

c）检查仪用压缩空气压力正常≧0.6MPa。

d）开启压缩空气进口门（氢140）对该段压缩空气管道进行吹扫。

e）适当开启气体置换装置排污阀进行排污门。

f）联系检修人员用软管将压缩空气与气体置换装置排污门连接好，并开启其排污门。

g）检查氢气干燥装置运行正常。

h）检查氢气控制排滤网A/B进口隔离阀（氢103、氢104）以及控制排出口总门（氢109）关闭。

i）检查CO2汇流排出口至气体置换排阀门（氢119、氢122）关闭严密。

j）检查确认气体置换装置氢气排放阀（氢123）关闭。

k）开启发电机气体置换装置二氧化碳排放阀（氢124）。

l）检查发电机气体置换控制站气体排放阀1、2（氢125、氢150）开启。

m）开启置换用压缩空气进口门（氢140）。

n）调节并保持发电机内气压在0.03MPa～0.05MPa，在此过程中监视密封油回油是否流畅，防止回油扩大槽满油。

o）控制好发电机内CO2含量的下降速度，当CO2含量小于5%时，联系化学取样检测合格后用压缩空气对发电机各死角排污5分钟。

p）开启氢气干燥器进出口湿度分析仪进出口门，关闭旁路门。

q）适当开启回油扩大槽顶部气体排放阀，注意油箱油位情况，排放5min钟后关闭。

r）开启发电机油水泄漏检测器排放门，5min后关闭。

s）通知化学化验发电机内气体纯度合格后关闭置换用压缩空气进口门（氢140）。

t）关闭发电机气体置换装置二氧化碳排放阀（氢124）。

u）关闭发电机气体置换控制站气体排放阀1、2（氢125、氢150）。

v）停运氢气干燥器及发电机循环风机。

w）操作结束并汇报，汇报值长，可根据情况停运密封油系统，做好记录。

即热式（快速式）加热装置

机房外机房内

1.5m1.5m

二氧化碳置入口

热水管600mm

电热水器2

电热水器1

接就地消防水提供水热水

地面

说明：

1）不锈管软管“”与热水器配套；

2）即热式电热水器具有大功率、即开即出热水、无论使用时间长短能保证热水提供、确保安全可靠；

3）软管间用对丝连接。

使用即热式（快速式）电热水器打不到效果时，后期制作下列方案：

加热装置（主要用于发电机气体置换中二氧化碳汇流排加热）

机房外机房内

1.5m1.5m

二氧化碳置入口

不锈钢箱体：

长×宽×高（0.8×0.8×1m，板厚δ：

3mm）

提手

水位计蒸汽管600mm

不锈钢软管φ40mm

接凝补水箱补水

地面

软管电加热棒箱内水位调节（以便调整到最快水汽转换，而又防止干锅现象）

箱体顶部蒸汽管φ20mm

顶盖提手

蒸汽出孔φ6mm