摘要：通過對(duì)發(fā)電機(jī)氫氣冷器冷卻水系統(tǒng)的改造，不但解決了夏季發(fā)電機(jī)氫氣溫度過高，冬季發(fā)電機(jī)氫氣溫度過低的難題，增加了冷卻水系統(tǒng)的靈活性，而且對(duì)發(fā)電機(jī)本體端蓋結(jié)合面的漏氫也有所改善。
關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)；氫氣冷卻器；冷卻水系統(tǒng)
一、概述
河曲電廠#1、2發(fā)電機(jī)系東方電機(jī)股份有限公司制造，型號(hào)為：QFSN—600—2—22，它是由汽輪機(jī)直接拖動(dòng)的隱極式、二極、三相同步發(fā)電機(jī)。冷卻方式為水—?dú)洹獨(dú)洌炊ㄗ泳€圈（包括定子引線）直接水冷，定子出線氫內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子線圈直接氫冷（氣隙取氣方式），定子鐵芯氫冷。發(fā)電機(jī)規(guī)范中要求冷卻氫氣溫度保持在35℃—46℃之間運(yùn)行，冷氫的最高限值為51℃。氫氣靠4組氫氣冷卻器用工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵供水來冷卻。另外，工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵供水還要給定冷水冷卻器、給水泵汽輪機(jī)冷油器以及部分鍋爐側(cè)的重要輔機(jī)提供冷卻水，其水源來自汽機(jī)循環(huán)水泵出口母管上，經(jīng)過工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵升壓至O.35MPa后提供給各個(gè)用戶。
經(jīng)過多年運(yùn)行實(shí)踐，發(fā)電機(jī)氫氣溫度冬、夏兩季調(diào)節(jié)手段貧乏，在夏季循環(huán)水溫度較高和冬季循環(huán)水溫度較低時(shí)都很難將氫氣溫度調(diào)節(jié)至規(guī)定值，特別是在夏季這一問題尤為突出，氫氣冷卻器出口氫氣溫度可以達(dá)到51℃甚至更高，為此有時(shí)不得不限制機(jī)組出力。為了使機(jī)組能夠安全渡夏，每年春季都得安排一次對(duì)發(fā)電機(jī)氫冷器水側(cè)進(jìn)行在線清理，這不但增加了運(yùn)行及檢修人員的工作量，而且還影響機(jī)組的全年發(fā)電量，甚至還要停機(jī)對(duì)發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器進(jìn)行清理，從而使機(jī)組的利用率降低。從歷次對(duì)氫氣冷卻器解體清掃的情況來看，冷卻管外部都比較干凈，主要是冷卻管內(nèi)部積存的泥垢比較嚴(yán)重，原因主要是水質(zhì)差（水源來自水質(zhì)較循環(huán)水）、流速低（其回水回至循環(huán)水的回水側(cè)，進(jìn)回水差壓小所造成的）。針對(duì)這一原因，經(jīng)過長(zhǎng)期的分析和探索，利用機(jī)組大修的機(jī)會(huì)對(duì)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了改造，取得了較好的效果。
二、氫氣冷卻器冷卻水系統(tǒng)改造方案
通過研究造成氫氣冷卻器冷卻效果差的因素和冷卻水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，對(duì)氫氣冷卻器冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了一下改造如下圖所：（1）給氫氣冷卻器增加一管道泵，其水源來自水源地的地下水（地下水溫度常年恒定在20℃左右，壓力為0.4MPa），分別接至輔機(jī)冷卻水供4組氫氣冷卻器的冷卻水管道上。（2）在輔機(jī)冷卻水分供4組氫氣冷卻器的之路前加裝一手動(dòng)總門。（3）在氫冷器冷卻水的回水調(diào)閥處加裝一手動(dòng)旁路門和在其回水管路上加一無壓回水管路直接將回水排至地溝回收。通過以上改造，既可以改善氫氣冷卻器的冷卻條件，又可以增加系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性，保證了氫溫?zé)o論是在夏季或冬季都能有效地控制在設(shè)備的要求溫度范圍內(nèi)，并減少了兩臺(tái)工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵并列運(yùn)行的時(shí)間，節(jié)約部分廠用電，降低生產(chǎn)成本。
?。▓D注：①代表兩臺(tái)工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵供水，其水源來自循環(huán)水。②代表一臺(tái)管道泵供水，其水源來自水源地的地下水。③代表氫氣冷卻器回水至循環(huán)水。④代表氫氣冷卻器的無壓回水至地溝。）
三、氫氣冷卻器冷卻水系統(tǒng)改造后運(yùn)行方式說明
對(duì)系統(tǒng)進(jìn)改造后，很大程度的增加了系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性，可以使系統(tǒng)在各種運(yùn)行方式下靈活切換，從而適應(yīng)各種運(yùn)行工況，下面就對(duì)各運(yùn)行方式進(jìn)行逐一說明：
1.開氫氣冷卻器回水調(diào)閥旁路手動(dòng)門的運(yùn)行方式。
當(dāng)冷氫溫度偏高時(shí)，在回水調(diào)節(jié)閥全開的狀態(tài)下，打開回水調(diào)閥旁路手動(dòng)門來增加卻水的流速來實(shí)現(xiàn)降低冷氫溫度的目的。
2.開氫氣冷卻器回水至地溝手動(dòng)門的運(yùn)行方式。
當(dāng)冷氫溫度偏高時(shí)，在回水調(diào)節(jié)閥全開和旁路門全開的狀態(tài)下，打開氫氣冷卻器回水至地溝手動(dòng)門來增大供回水的壓力差從而增加水的流速使氫氣冷卻器冷卻效果得到改善，保證氫氣不超溫，避免因氫氣超溫對(duì)發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的威脅。
3. 兩臺(tái)工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵并聯(lián)運(yùn)行的方式。
當(dāng)冷氫溫度高于46℃時(shí)啟動(dòng)第二臺(tái)工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵運(yùn)行使兩臺(tái)工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵并聯(lián)運(yùn)行，這樣既增加了氫氣冷卻器的冷卻水流量和供水的壓力，同時(shí)冷卻水的流速也增大了，使氫氣冷卻器的換熱效果得到強(qiáng)化，降低冷氫的溫度。
4.氫冷器管道泵與工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵混合供水的運(yùn)行方式。
在夏季一些極端高溫或個(gè)別工況下，氫氣溫度過高時(shí)，可以對(duì)冷卻效果較差的氫氣冷卻器摻入管道泵供水，分別打開管道泵供四個(gè)氫冷器的供水手動(dòng)門，使水源地來的較低溫度的水供給氫氣冷卻器，從總體上降低氫氣冷卻器的供水溫度，使發(fā)電機(jī)內(nèi)的熱氫能夠控制在技術(shù)要求范圍內(nèi)。在這種運(yùn)行方式下可以減少兩臺(tái)工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵夏季長(zhǎng)時(shí)間的并聯(lián)運(yùn)行，節(jié)約了廠用電，降低了發(fā)電成本。
5.氫氣冷卻器管道泵供水的清洗方式。
在每年的春秋兩季循環(huán)水供水溫度處于較低水平時(shí)，此時(shí)冷氫溫度正好處于最佳的控制狀態(tài)下，可以利用此時(shí)對(duì)四組氫冷器進(jìn)行水沖洗。啟動(dòng)管道泵運(yùn)行，將3臺(tái)氫氣冷卻器倒由工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵供水，另1臺(tái)氫氣冷卻器由管道泵單獨(dú)供水，這一臺(tái)臺(tái)氫氣冷卻器的水流量就會(huì)增加，利用較大流量和較高壓力的管道泵供水對(duì)氫氣冷卻器冷卻管的內(nèi)壁進(jìn)行沖刷清洗，管壁的清潔狀況將會(huì)有所改善，從而保證夏季對(duì)氫氣有一個(gè)良好的冷卻效果。依次對(duì)其余的3臺(tái)氫氣冷卻器都進(jìn)行逐一清洗，對(duì)保證發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定的迎峰過夏會(huì)有很大幫助。此外，在夏季也可以定期的對(duì)各氫氣冷卻器進(jìn)行輪換清洗。
6.氫氣冷卻器供水節(jié)流的運(yùn)行方式。
河曲電廠在冬季的時(shí)候環(huán)境溫度在零下20℃時(shí)，循環(huán)水溫度最低可以降到5—6℃左右，這時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣溫度就低于規(guī)定的35℃冷氫溫度的要求，甚至在惡劣的天氣情況下，機(jī)組負(fù)荷在最低技術(shù)負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)冷氫溫度就能降到31℃左右，這樣對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行極為不利，因此在這種情況下可以關(guān)閉工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵供四組氫氣冷卻器的供水總手動(dòng)門，可以根據(jù)冷氫的溫度來人工調(diào)整供水量，從而調(diào)整冷氫溫度在技術(shù)要求的范圍內(nèi)安全的運(yùn)行。雖然這樣調(diào)整可能加大運(yùn)行工人的勞動(dòng)量，但是保證了冷氫溫度在較小范圍內(nèi)變化，減少了發(fā)電機(jī)端蓋受氫溫波動(dòng)大導(dǎo)致端蓋結(jié)合面頻繁熱脹冷縮造成發(fā)電機(jī)本體漏氫的危害。
7.氫氣冷卻器采用管道泵單獨(dú)供水方式。
在冬春的時(shí)候循環(huán)水溫度較低時(shí)，可以用供水溫度穩(wěn)定的管道泵分別向四組氫氣冷卻器單獨(dú)供水。這時(shí)需要開啟管道泵供水至四組氫冷器的供水分手動(dòng)門，同時(shí)關(guān)閉工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵供氫冷器的四個(gè)手動(dòng)門。這樣就避免了由于循環(huán)水溫度的變化所引起的氫氣溫度的變化，從而保證了發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣溫度的穩(wěn)定運(yùn)行。
四、結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過對(duì)氫氣冷卻器冷卻水系統(tǒng)的改造后，夏季發(fā)電機(jī)氫氣溫度基本可以保持在46℃以下，避免因?yàn)闅錃鉁囟雀叨拗茩C(jī)組出力的現(xiàn)象再次發(fā)生，同時(shí)也緩解氫氣溫度在冬季變化大所引起的發(fā)電機(jī)本體的漏氫，使漏氫量得很好的控制，減少了兩臺(tái)工業(yè)輔機(jī)冷卻水泵同時(shí)運(yùn)行的時(shí)間，節(jié)約部分廠用電，給企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
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