一、氢气系统的工作原理
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。通常应采用CO2气体作为中间介质实现机内空气和氢气的置换。本氢气控制系统设置专用管路、CO2控制排、置换控制阀和气体置换盘用以实现机内气体间接置换。发电机内氢气不可避免地会混合在密封油中，并随着密封油回油被带出发电机，有时还可能出现其它泄漏点。因此机内氢压总是呈下降趋势，氢压下降可能引起机内温度上升，故机内氢压必须保持在规定范围之内，本控制系统在氢气的控制排中设置有两套氢气减压器。用以实现机内氢气压力的自动调节。氢气中的含水量过高对发电机将造成多方面的影响，通常均在机外设置专用的氢气干燥器，它的进氢管路接至转子风扇的高压侧，它的回氢管路接至风扇的低压侧，从而使机内部分氢气不断的流进干燥器得到干燥。
发电机内氢气纯度必须维持在98％左右，氢气纯度低，一是影响冷却效果，二是增加通风损耗。氢气纯度低于报警值90％是不能继续正常运行的，至少不能满负荷运行。当发电机内氢气纯度低时，可通过本氢气控制系统进行排污补氢。采用真空净油型密封油系统的发电机，由于供给的密封油经过真空净化处理，所含空气和水分甚微，所以机内氢气纯度可以保持在较高的水平。只有在真空净油设备故障的情况下，才会使机内氢气纯度下降较快。
发电机内氢气纯度、压力、温度是必须进行经常性监视的运行参数，机内是否出现油水也是应当定期监视的。氢气系统中针对各运行参数设置有不同的专用表计，用以现场监视，超限时发出报警信号。
二、转子与铁芯的冷却通道
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通道进入槽底，在槽底径向转弯，然后通过另一组斜流通道返回气隙。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。（如图5－1所示）
图5－1发电机转子斜流通风结构图
1、光滑进风斗；
2、匝间绝缘；
3、铜线；
4、出风口；
5、锻成的通风口；
6、绝缘垫；
7、槽衬；
8、进风口；
9、槽口垫条
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。
图5－2发电机本体多进多出式通风结构
如图5－2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。
三、氢气系统的运行控制
我公司发电机设计机内压力为0.414MPa，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。补充氢气来自储氢站（我公司不设制氢站，采用外购氢气瓶提供气源）。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，设计最大泄漏量为10m3/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。在汽机零米设由就地氢气控制盘，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。
1、氢气的冷却
南阳水氢发动机氢气冷却器共设四组，采用绕片式结构，两侧氢气冷却器冷却水流量分别由两个阀门分路控制，氢气冷却器进出水管路应对称布置。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。冷却介质为开式水，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℃。
2、气体的置换
进入和排出发电机机壳的氢气管道装在发电机的上部，二氧化碳进入和排出的管道装在发电机的下部。
氢气与空气的混合物当氢气含量在4％～74%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。
机组启动前，先向机内充入50～60kPa的压缩空气，并投入密封油系统。然后利用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。开始充氢，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。
机组排氢时，先降低气体压力至80～50KPa，降压速度也不可太快，以免引起静电。然后向机内引入C
O2用以驱赶机内氢气。当CO2含量超过85％时，方可引入压缩空气驱赶CO2，当气体混合物中空气含量达到95%，氢气含最低于１％
时，才可终止向发电机内输送压缩空气。
3、气体置换作业时的注意事项
1）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）2）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。每次连续
5min（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。操作人员在排气完毕后，应确认排气阀门已关严之后才能离开。
3）氢气去湿装置排空管路上的阀门、氢气系统中的有关阀门应定时手动操作排污，排污完毕应关严这些阀门之后操作人员才能离开。
4）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CO2和H2纯度值应与化验结果相对照，误差不超过1％，否则给出的纯度值应相应提高，以补偿分析仪表的误差。
5）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。
6）气体置换期间，系统装设的氢气湿度仪必须切除。因为该仪器的传感器不能接触CO2气体，否则传感器将“中毒”，导致不能正常工作
7）开关阀门应使用铜制工具，如无铜制工具时，应在使用的工具上涂黄甘油，防止碰撞时产生火花。
8）开关阀门一定要缓慢进行，特别是补氢、充氢、排氢时，更要严加注意，防止氢气与阀门、管道剧烈摩擦而产生火花。
9）在对外排氢时，一定要首先检查氢气排出地点20米以内有无明火和可燃物，严禁向室内排氢。
10）气体置换期间，机组上空吊车应停止运行，并严禁在附近进行测绝缘等电气操作。
4、氢气系统运行中的注意事项
氢气纯度检测装置的进、出口管路上安装的两只排污阀，运行初期每个月至少排放3～4次，检查是否有油污，如果没有水或者油排出，则以后可以每周排放一次。因为如果有油污将会造成氢气纯度探测装置分析能力下降。被油水污染的氢气纯度探测装置应及时退出运行，并使用四氯化碳去除油水污垢。下面是系
统运行中须检查监视的项目：
1）每天均应检查监视项目：
①监视油水探测报警器内是否有油水，如发现则应及时排放；
②氢气干燥装置是否正常运行；
③氢气纯度、压力、温度指示是否正常。
2）每周检查项目：
①氢气纯度检测装置的过滤干燥器中的干燥剂更换；
②氢气系统管路中的排污阀门，尤其是氢气纯度检测装置和冷凝式氢气干燥装置管路中的排污阀门，每周均须做一次排污，以排除可能存在的液体。
3）每月检查项目：排污（排放）阀门开启，排除油污和水分。
4）每3～6个月的检查监视事项：
①报警用开关、继电器类的动作试验；
②安全阀动作试验；
③氢气纯度检测装置校验；
④气体置换盘通电，以及分析器校验。
5）每6～12个月的检查项目：压力表等指示表计校验。
6）每12个月检查项目：继电器类的检查清扫。
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