发电机节能运行...ppt

《发电机节能运行...ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发电机节能运行...ppt（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、氢冷发电机氢气品质对运行的影响为什么要使用氢气？氢气具有良好的导热性能和流动性，是目前大型发电机最主要的冷却介质。600MW 及以上汽轮发电机基本上用水冷却定子绕组，用氢气冷却定子铁心和转子绕组，简称“水氢氢”。在发电机给定输出功率和绕组温度时，用氢气代替空气可以节省大约20 的发电机结构材料。氢气比空气密度低是另一个优点，在同样的压力和温度下，氢气的密度不到空气的十四分之一，因此可以明显减少通风摩擦损耗。氢气系统运行的基本要求 发电机安全运行首先需要一个稳定的高压氢气源。传统的氢源是氢气瓶或管道连接至制氢站。采用后者的电厂近些年越来越多，成本较低、安全性高，特别是置换氢气时，更易于实现提供高

2、纯度、低露点、压力稳定的氢气。氢气属于易燃、易爆气体，必要的安全性措施要求极高。氢气与空气混合若占4 74 为爆炸范围，与氧气发生反应，起爆能量非常小，因此任何情况下不允许与空气混合，并应严密监测氢气百分比含量。近几年氢气爆炸事故仍有发生。（大唐、国华、华能）设计上保证了机壳足以承受氢气爆炸力。按安全规范和反措使用氢气足以保证运行安全。氢气质量对发电机运行和性能的影响 氢气质量在以下三个方面与发电机运行和性能密切相关：纯度直接影响发电机的效率 氢湿度影响发电机内部绕组和金属结构的寿命 压力的稳定性影响发电机最大输出功率 重点介绍氢气纯度对发电机的影响氢气纯度要求的安全提示 600MW 汽轮发电

3、机通常都配有氢气在线指示仪表，有许多发电机还配装了漏氢在线监测仪，重点监测封闭母线、内冷水箱、端盖等处的漏氢。氢气监测的标准：GB/T 7064-2008 隐极同步发电机技术要求、有关企业反措 监测的基本功能是要避免出现爆炸事故。额定氢气纯度是98，正常运行应95 以上。纯度降至90%以下并且不可能很快上升，在纯度降至85%之前应停机并将氢气置换，自动注入二氧化碳。氢气纯度对发电机效率的影响 氢气纯度下降则气体密度增加，可引起通风损耗增加，即发电机的效率下降，最终使得电厂的经济利益受到一定影响。当氢气纯度从额定值下降一个很小的百分数时，对发电机的安全性应不存在任何不利影响，但对经济性的影响则是

4、不可忽视的。国外有详细的分析研究，对维持高纯度氢气运行的要求非常迫切。美国2003 年电力工程一篇文章进行了氢气纯度对发电机影响的量化分析。国外发电机的分析研究实例氢气纯度下降引起发电机风摩损耗增加的关系曲线，kW氢气纯度，上图曲线的说明 两条曲线分别是400MW 和800MW 发电机 横坐标从左向右延伸表示纯度从100 下降到91，每格1。左纵坐标表示经济损失，单位是美元每天 右纵坐标表示发电机风摩损耗，单位是kW 在氢气纯度低于99 左右时风摩损耗就开始随纯度降低而呈反比线性增加 发电机容量越大，风摩损耗随氢气纯度下降而增大的变化斜率越大，即氢气纯度对较大的发电机影响更大。图示曲线可以查出

5、纯度下降1 对应的风摩损耗。国外文献中的所作的经济效益计算 原文照译：以800MW 汽轮发电机为例 纯度在99 以下时，每下降1，增加损耗风摩损耗366kW 换句话说，氢气纯度从95 每向上增加1，相应就增加发电机输出功率366kW 如果发电机氢气纯度从95 升到98，上升3，在燃料消耗没有任何变化的情况下，发电机组增加了超过1MW 的输出功率。按每kWh 电价0.04 美元计算，纯度上升3，按年运行8000h 考虑，则每年可节约资金32 万美元 电厂如果有4 台机组，则一年因氢气纯度的节能潜力为128 万美元照图估算到国内600MW发电机的情况 从图中曲线可以得出800MW 和400MW 发

6、电机的风摩损耗与纯度的关系：800MW 发电机，纯度下降1，损耗增加366kW 400MW 发电机，纯度下降1，损耗增加107kW 只要算出曲线的斜率就可以求出所求数值。用曲线插值法很容易得出600MW 发电机风摩损耗与纯度的关系：600MW 发电机纯度下降1，损耗增加240kW 按照国外文献的算法，纯度从额定的98 下降到95，下降3，燃料消耗不变但发电机损耗增加了720kW 按kWh 电力0.3 元上网电价计算，一台机组年运行6000h，氢气纯度上的节能潜力约为130 万元。氢气纯度与电厂的经济效益直接挂钩 电厂通常有多台600MW 发电机，如果氢气纯度都常年在95 96%运行，与损耗开始

7、增加的99 纯度比较，差了3 4，安全方面绝对没有任何问题，但在燃料消耗一样的情况下，损失电功率至少几千kW，而且完全是在不知不觉之中失去的，表现在煤耗略有增加，很容易被人们忽略。计算取用的年运行6000h 是理想数据，2008 年中电联统计显示，600MW 及以上机组平均年运行小时数不到5000h，上网电价各地区也差异很大，因此上面计算的经济效益数很不准，但可以肯定说绝不个小数目。目前我国在运行的600MW 发电机组约有300 台(?)，能够长期保持氢气纯度在额定值以上的是少数。按平均每台机每年损失130 万元计算，全国每年为此损失约4 亿元，而且是不知不觉的损失。600MW 发电机氢气品质

8、运行现状 绝大部分600MW 汽轮发电机为我国自己生产，细分有哈尔滨和上海的优化引进西屋公司技术机型、东方的日立机型、北重的阿尔斯通机型等等，全部为氢气冷却。氢压一般为0.4MPa。进油问题一直是我国发电机的老大难问题。大量的发电机存在向机内进油现象，同时混入空气，污染了机内氢气，使得氢气品质难以维持在额定值上。在略低于纯度额定值1 3 上运行是普遍现象。漏氢情况比较好，少数发电机超标，并且易于解决。基本上配备了比较先进的热导式纯度在线监测仪，多数是进口产品（如美国Honeywell），测量精度是比较满意的，但测量方法上存在一些误区。氢气纯度测量上的一些问题和建议 关于机内氧气含量的测量 氢气

9、爆炸的必要条件之一是有氧气参与，所以为防止爆炸需要对机内氧气含量进行监测。手工检测氢气纯度，多年沿用的方法，必须先从氢气系统中取样，实验室用吸收法测出气体样品中氧气含量，再由氧含量换算出氢气的纯度。所以发电机运行规程还保留氧气含量的定期检测规定。在高纯氢气中氧气含量的手工检测误差很大，所以应该以热导式仪器直接测量氢气纯度为准，正常运行的纯度远高于85（紧急停机限），不存在爆炸的可能，没必要把测量氧气含量作为必要工作，只测氢纯足够。但置换氢气时必须监测氧气，是为防爆需要。一定要有在线监测的重要性（张电氢爆实例）关于氢中含氧量的测量问题的建议 实例：广东某厂发电机设备检查，发现新配备的美国在线热导

10、式氢纯度表指示纯度仅93，而手工巡检记录是98%以上，化学人员解释说新仪表未校验，不准，但新仪表刚出厂应当是校验好的，检查仪器运行状态正常，进一步追问，承认是向发电机内投放了灭氧化学药品，氧气转换为某种化合物质，手工检测时用吸收法测氧气，再以氧气含量换算出氢气纯度，氧气少了，算出的氢气纯度自然高了。实际氧气只占空气的五分之一，其余为氮气，灭了氧气不会因此而减少混入发电机的氮气和杂质，所以手工检测的氢气纯度是伪数据，而热导式氢纯仪显示的氢气纯度是准确的，93 已大大超标。不主张正常运行时高纯度氢气下把含氧量指标列为监测项目，因为可能误导，更不要投放灭氧药。运行方式对发电机经济性能的影响华北电力科

11、学研究院有限责任公司白亚民调峰运行对发电机的影响 比锅炉和汽机的问题要少，但影响也比较严重 越大的机组调峰对发电机性能的影响越严重 此方面研究资料很多，基本已经有明确结论 调峰分两班制运行和负荷循环（也称“深度调峰”）不论是深调还是两班制，危害机理是一样的，仅有危害程度的区别。两班制因低速盘车，问题更多一些。今天只讲深调问题。负荷循环方式运行对汽轮发电机的影响：定子绕组温度变化导致主绝缘承受剪切应力循环，机械应力疲劳，绝缘提早分层老化，减少使用寿命 转子绕组变形，造成接地故障 运行效率明显下降从经济运行角度看调峰运行 电网需要发电机调峰运行，电网昼夜峰谷差有逐年加大趋势，除核电机组外，大火电机

12、组调峰已经不可避免，目前600MW 火电机组调峰主要方式是不停机的负荷循环、深度调峰。国外用600MW 火电机组两班制调峰比较常见，可能是发展趋势，目前国内几乎没有。600MW 汽轮发电机负荷循环方式调峰的负荷波动范围已经到极限，从50（甚至更低）100 今天不展开讲调峰运行对发电机寿命的影响，应知道调峰运行不只是锅炉、汽机的问题，发电机也有问题，也需要相应调峰措施。从经济运行角度展开讲一下。发电机负荷偏离额定值运行使效率变低 发电机的设计原则是最大运行效率点处于额定值上：额定氢气压力（影响散热）、额定氢气纯度（影响散热）、额定电压（决定铁心损耗大小）、额定电流（决定铜损大小），额定功率因数等

13、，任一个参数偏离额定值就不再是设备说明书中的效率值了（600MW 发电机通常为接近99），损失一个百分点就是6000kW。电机设计理论：效率随负荷变化的曲线为抛物线，抛物线的顶点处于铜损铁损时，铁损称为不变损耗（发电机产生电压就产生铁损，而电压的波动范围很小，5 以内）。铜损I2R，与电流的平方成正比，负荷总在变化，所以是可变损耗。所有的电机都是设计成可变损耗不变损耗时效率有最大值。低负荷下电流明显减小，效率也明显下降。汽车有个经济速度，发电机也有个经济运行范围。低负荷时效率较低。发电机的经济运行范围 尽可能接近额定条件运行，特别是氢气压力、氢气纯度应控制接近额定值 不允许低氢压运行，即使空载、轻载也不行，尤其是带较大无功时，因为氢气主要是冷却定子铁心和转子，而只要建立了电压，铁心的不变损耗就全有了。转子带的励磁绕组发热全靠氢气散掉，而目前没有实时测温手段，低氢压很容易使子局部过热。理论上说，负荷在80 100 是发电机的效率曲线的最高点。至50 负荷时效率与设计有关，约降1 2。600MW 的1 为6000kW 空冷岛用电量。尽可能使负荷接近满负荷的稳定运行，以便维持发电机的最经济运行状态。