本發(fā)明涉及火電廠發(fā)電機(jī)充排氫過程，尤其涉及一種火電廠發(fā)電機(jī)自動(dòng)充排氫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，當(dāng)發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生能量損耗，這些損耗的能量最后都變成熱能，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子、定子等各部件溫度升高。為了將這部分熱量導(dǎo)出，需要用冷卻介質(zhì)對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。目前常用的發(fā)電機(jī)冷卻方式有空氣冷卻、水冷卻和氫氣冷卻。由于氫氣熱傳導(dǎo)率是空氣的7倍，氫氣冷卻效率較空冷和水冷都高，所以200MW及以上容量機(jī)組大多采用了水-氫-氫冷卻方式，即定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷，鐵芯及端部結(jié)構(gòu)件氫外冷。在汽輪機(jī)組檢修前，需要用二氧化碳置換發(fā)電機(jī)的氫氣，然后用空氣置換發(fā)電機(jī)內(nèi)的二氧化碳；機(jī)組檢修結(jié)束后，需要用二氧化碳置換發(fā)電機(jī)內(nèi)的空氣，然后用氫氣置換發(fā)電機(jī)內(nèi)的二氧化碳。由于存儲(chǔ)在鋼瓶（容量較?。┲械亩趸际且簯B(tài)的，在置換過程中發(fā)生汽化吸熱，鋼瓶會(huì)結(jié)冰，需要運(yùn)行人員不斷地噴水解凍，鋼瓶結(jié)冰后二氧化碳往往不能被全部利用，導(dǎo)致浪費(fèi)。在置換過程中需要系統(tǒng)壓力控制穩(wěn)定，原來只是通過控制出口手動(dòng)閥來調(diào)整系統(tǒng)壓力，導(dǎo)致運(yùn)行壓力不穩(wěn)定，從而影響密封油壓、密封郵箱油位不穩(wěn)，運(yùn)行人員監(jiān)控、操作壓力較大。另外由于每次充（排）氫過程均需要兩個(gè)置換過程，且取樣化驗(yàn)、系統(tǒng)切換、更換二氧化碳鋼瓶均需要人工進(jìn)行，顯然這種充（排）氫過程的工作量較大并存在一定的誤差，從而會(huì)導(dǎo)致充排氫過程較長(zhǎng)，最終影響機(jī)組整體啟動(dòng)或檢修進(jìn)程。

專利號(hào)為ZL201420283938.4的中國(guó)實(shí)用新型專利公開了一種二氧化碳?xì)怏w加熱裝置，主機(jī)正面設(shè)有電控板，主機(jī)背面設(shè)有電源開關(guān)、熔芯和電源插座，主機(jī)兩側(cè)設(shè)置進(jìn)氣口和出氣口，進(jìn)氣口和出氣口通過管道連接主機(jī)內(nèi)加熱器，加熱器上設(shè)置安全閥，連接進(jìn)氣口的管道上設(shè)置傳感器座。裝置的出氣口通過管道與氣體控制站進(jìn)氣口連接，裝置的進(jìn)氣口通過管道與二氧化碳?xì)怏w匯流排出氣口連接；能使-20℃以下的二氧化碳?xì)怏w迅速升溫到0～45℃，輸出氣體溫度在0～45℃之間任意調(diào)整設(shè)定，從而有效地克服發(fā)電機(jī)氣體置換時(shí)的驟冷驟熱現(xiàn)象，防止冷凝和結(jié)露，防止絕緣老化，保證發(fā)電機(jī)的工作效率。該實(shí)用新型雖然涉及發(fā)電機(jī)氣體置換工作過程中的一種二氧化碳?xì)怏w加熱裝置，但該實(shí)用新型并未解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的如下技術(shù)缺陷，即：由于每次充（排）氫過程均需要兩個(gè)置換過程，且取樣化驗(yàn)、系統(tǒng)切換、更換二氧化碳鋼瓶均需要人工進(jìn)行，顯然這種充（排）氫過程的工作量較大并存在一定的誤差，從而會(huì)導(dǎo)致充排氫過程較長(zhǎng)，最終影響機(jī)組整體啟動(dòng)或檢修進(jìn)程。因此，亟待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有發(fā)電機(jī)充排氫過程存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種方便、快捷、安全的發(fā)電機(jī)自動(dòng)充排氫系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下：

火電廠發(fā)電機(jī)自動(dòng)充排氫系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)和自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)，所述發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)設(shè)有兩個(gè)對(duì)外接口，所述兩個(gè)對(duì)外接口分別裝有第一管路和第二管路，所述第一管路上依次裝有進(jìn)氫總閥和排氫總閥，在所述進(jìn)氫總閥和排氫總閥之間分別接入有補(bǔ)氫管路和壓縮空氣管路，所述第二管路上依次設(shè)有排二氧化碳總閥、排氣壓力調(diào)節(jié)閥、氣體濃度分析儀和排氣口，在所述發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)與排二氧化碳總閥之間接入有二氧化碳儲(chǔ)罐及自動(dòng)噴淋管路。

優(yōu)選的是，所述補(bǔ)氫管路包括補(bǔ)氫母管，所述補(bǔ)氫母管上裝有充氫電磁閥，所述充氫電磁閥與自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)相連接。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述壓縮空氣管路包括壓縮空氣母管，所述壓縮空氣母管上裝有充空氣電磁閥，所述充空氣電磁閥與自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)相連接。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述二氧化碳儲(chǔ)罐及自動(dòng)噴淋管路包括二氧化碳儲(chǔ)罐、自動(dòng)噴淋裝置和熱水母管，所述第二管路和二氧化碳儲(chǔ)罐之間依次裝有充二氧化碳電磁閥和減壓閥，所述二氧化碳儲(chǔ)罐通過噴淋電磁閥與所述自動(dòng)噴淋裝置相連接，所述自動(dòng)噴淋裝置通過熱水總閥與所述熱水母管相連接，所述充二氧化碳電磁閥、噴淋電磁閥和熱水總閥分別與所述自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)相連接。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)分別與所述進(jìn)氫總閥、排氫總閥和排二氧化碳總閥相連接。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)包括控制面板，所述控制面板上設(shè)有排氫按鈕和充氫按鈕。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述自動(dòng)噴淋裝置采用感煙式自動(dòng)噴淋裝置。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述自動(dòng)噴淋裝置采用感溫式自動(dòng)噴淋裝置。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述自動(dòng)噴淋裝置采用閉式自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述自動(dòng)噴淋裝置采用開式自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述自動(dòng)噴淋裝置包括水池、閥門、水泵、氣壓罐控制箱、主干管道、水箱、分支次干管道、信號(hào)蝶閥、水流指示器、分支管、噴淋頭、排氣閥和末端排水裝置。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述噴淋頭采用下垂型噴淋頭。所述下垂型噴淋頭是使用最廣泛的一種噴頭，下垂安裝于供水支管上，灑水的形狀為拋物體型，將總水量的80～100%噴向二氧化碳儲(chǔ)罐3。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述噴淋頭采用直立型噴淋頭。所述直立型噴淋頭直立安裝在供水支管上，灑水形狀為拋物體型，將總水量的80～100%向下噴向二氧化碳儲(chǔ)罐3，同時(shí)還有一部分噴向吊頂。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述噴淋頭采用普通型噴淋頭。所述普通型噴淋頭既可直接安裝，又可下垂安裝于噴水管網(wǎng)上，將總水量的40%－60%向下噴向二氧化碳儲(chǔ)罐3，較大部分噴向吊頂。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述噴淋頭采用邊墻型噴淋頭。所述邊墻型噴淋頭靠墻安裝。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述二氧化碳儲(chǔ)罐采用立式二氧化碳儲(chǔ)罐。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述二氧化碳儲(chǔ)罐采用臥式二氧化碳儲(chǔ)罐。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述二氧化碳儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)采用由內(nèi)外容器組成的雙層容器，且為真空粉末絕熱型式。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述內(nèi)容器的材料采用16MnDR，所述外容器的材料根據(jù)用戶地區(qū)不同采用Q235-B或16MnR，所述內(nèi)、外容器之間的夾層部分充填絕熱材料珠光砂并抽真空。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述二氧化碳儲(chǔ)罐設(shè)置有兩組安全閥。二氧化碳儲(chǔ)罐3使用所述兩組安全閥同時(shí)工作，在其中一組安全閥定期校驗(yàn)時(shí)可關(guān)閉該組安全閥，另一組安全閥則繼續(xù)工作，以確保二氧化碳儲(chǔ)罐3的安全運(yùn)行。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述內(nèi)容器上部設(shè)置有壓力表、差壓式液位計(jì)和液位對(duì)照表，可以隨時(shí)掌握所述內(nèi)容器的儲(chǔ)存量及壓力變化，便于充裝及排氣操作。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述二氧化碳儲(chǔ)罐的下部設(shè)置有檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)可定期或隨時(shí)用真空計(jì)進(jìn)行檢測(cè)夾層真空度，以確保儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括儲(chǔ)罐真空檢測(cè)規(guī)管及真空閥。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：本發(fā)明為了解決所述現(xiàn)有發(fā)電機(jī)充排氫過程的各種技術(shù)缺陷，提供了一種配置有自動(dòng)控制系統(tǒng)的方便、快捷、安全的發(fā)電機(jī)自動(dòng)充排氫系統(tǒng)，從而無需人工進(jìn)行每次充（排）氫過程，大幅降低了充排氫過程中的人工工作量，同時(shí)大幅縮短了充排氫過程時(shí)間，進(jìn)一步提高了機(jī)組整體啟動(dòng)或檢修進(jìn)程的工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的火電廠發(fā)電機(jī)自動(dòng)充排氫系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)；2發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)；3二氧化碳儲(chǔ)罐；4自動(dòng)噴淋裝置；5氣體濃度分析儀；6充氫電磁閥；7充空氣電磁閥；8進(jìn)氫總閥；9排氫總閥；10排二氧化碳總閥；11充二氧化碳電磁閥；12減壓閥；13噴淋電磁閥；14熱水總閥；15排氣壓力調(diào)節(jié)閥。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例僅為一優(yōu)選技術(shù)方案，其中所涉及的各個(gè)組成結(jié)構(gòu)部件以及連接關(guān)系并不限于該實(shí)施例所描述的以下這一種實(shí)施方案，該優(yōu)選方案中的各個(gè)組成部件的設(shè)置以及連接關(guān)系可以進(jìn)行任意的排列組合并形成完整的技術(shù)方案。

如圖1所示，火電廠發(fā)電機(jī)自動(dòng)充排氫系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2和自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)1，發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2設(shè)有兩個(gè)對(duì)外接口，所述兩個(gè)對(duì)外接口分別裝有第一管路和第二管路，所述第一管路上依次裝有進(jìn)氫總閥8和排氫總閥9，在進(jìn)氫總閥8和排氫總閥9之間分別接入有補(bǔ)氫管路和壓縮空氣管路，所述第二管路上依次設(shè)有排二氧化碳總閥10、排氣壓力調(diào)節(jié)閥15、氣體濃度分析儀5和排氣口，在發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2與排二氧化碳總閥10之間接入有二氧化碳儲(chǔ)罐及自動(dòng)噴淋管路。所述補(bǔ)氫管路包括補(bǔ)氫母管，所述補(bǔ)氫母管上裝有充氫電磁閥6，充氫電磁閥6與自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)1相連接。所述壓縮空氣管路包括壓縮空氣母管，所述壓縮空氣母管上裝有充空氣電磁閥7，充空氣電磁閥7與自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)1相連接。所述二氧化碳儲(chǔ)罐及自動(dòng)噴淋管路包括二氧化碳儲(chǔ)罐3、自動(dòng)噴淋裝置4和熱水母管，所述第二管路和二氧化碳儲(chǔ)罐3之間依次裝有充二氧化碳電磁閥11和減壓閥12，二氧化碳儲(chǔ)罐3通過噴淋電磁閥13與自動(dòng)噴淋裝置4相連接，自動(dòng)噴淋裝置4通過熱水總閥14與所述熱水母管相連接，充二氧化碳電磁閥11、噴淋電磁閥13和熱水總閥14分別與自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)1相連接。自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)1分別與進(jìn)氫總閥8、排氫總閥9和排二氧化碳總閥10相連接。自動(dòng)充排氫控制系統(tǒng)1包括控制面板，所述控制面板上設(shè)有排氫按鈕和充氫按鈕。自動(dòng)噴淋裝置4采用感溫式自動(dòng)噴淋裝置，自動(dòng)噴淋裝置4包括水池、閥門、水泵、氣壓罐控制箱、主干管道、水箱、分支次干管道、信號(hào)蝶閥、水流指示器、分支管、噴淋頭、排氣閥和末端排水裝置，所述噴淋頭采用下垂型噴淋頭。二氧化碳儲(chǔ)罐3采用立式二氧化碳儲(chǔ)罐，二氧化碳儲(chǔ)罐3結(jié)構(gòu)采用由內(nèi)外容器組成的雙層容器，且為真空粉末絕熱型式，所述內(nèi)容器的材料采用16MnDR，所述外容器的材料根據(jù)用戶地區(qū)不同采用Q235-B或16MnR，所述內(nèi)、外容器之間的夾層部分充填絕熱材料珠光砂并抽真空，二氧化碳儲(chǔ)罐3設(shè)置有兩組安全閥，所述內(nèi)容器上部設(shè)置有壓力表、差壓式液位計(jì)和液位對(duì)照表，二氧化碳儲(chǔ)罐3的下部設(shè)置有檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括儲(chǔ)罐真空檢測(cè)規(guī)管及真空閥，自動(dòng)噴淋裝置4采用閉式自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。

所述下垂型噴淋頭是使用最廣泛的一種噴頭，下垂安裝于供水支管上，灑水的形狀為拋物體型，將總水量的80～100%噴向二氧化碳儲(chǔ)罐3。

二氧化碳儲(chǔ)罐3使用兩組安全閥同時(shí)工作，在其中一組安全閥定期校驗(yàn)時(shí)可關(guān)閉該組安全閥，另一組安全閥則繼續(xù)工作，以確保二氧化碳儲(chǔ)罐3的安全運(yùn)行。

所述二氧化碳儲(chǔ)罐3的內(nèi)容器上部設(shè)置的壓力表、差壓式液位計(jì)和液位對(duì)照表，可以隨時(shí)掌握所述內(nèi)容器的儲(chǔ)存量及壓力變化，便于充裝及排氣操作。

二氧化碳儲(chǔ)罐3的下部設(shè)置的檢測(cè)系統(tǒng)可定期或隨時(shí)用真空計(jì)進(jìn)行檢測(cè)夾層真空度，以確保儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行。

自動(dòng)排氫工作流程：機(jī)組停運(yùn)后需要發(fā)電機(jī)系統(tǒng)排氫時(shí)，手動(dòng)開啟二氧化碳儲(chǔ)罐3處的減壓閥12，運(yùn)行人員啟動(dòng)控制系統(tǒng)1中的排氫按鈕，自動(dòng)打開進(jìn)氫總閥8、排氫總閥9和排氣壓力調(diào)節(jié)閥15，逐漸將發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2的氫氣壓力降至0.05MPa。此時(shí)，充二氧化碳電磁閥11自動(dòng)打開，向發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2充二氧化碳排氫。同時(shí)熱水總閥14、噴淋電磁閥13自動(dòng)開啟，控制二氧化碳儲(chǔ)罐3不結(jié)冰。當(dāng)氣體濃度分析儀5檢測(cè)到發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2的二氧化碳濃度達(dá)到96%時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉充二氧化碳電磁閥11、排氫總閥9，開啟充空氣電磁閥7、排二氧化碳總閥10，開始向發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2充空氣排二氧化碳。當(dāng)氣體濃度分析儀5檢測(cè)到發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2的空氣濃度達(dá)到96%時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉充空氣電磁閥7、排二氧化碳總閥10、排氣壓力調(diào)節(jié)閥15，發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2中的氣體置換完畢。

自動(dòng)充氫工作流程：機(jī)組啟動(dòng)前需要發(fā)電機(jī)系統(tǒng)充氫時(shí)，手動(dòng)開啟二氧化碳儲(chǔ)罐3處的減壓閥12，運(yùn)行人員啟動(dòng)控制系統(tǒng)1中的充氫按鈕，自動(dòng)打開充二氧化碳電磁閥11，同時(shí)熱水總閥14、噴淋電磁閥13開啟，控制二氧化碳儲(chǔ)罐3不結(jié)冰。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)0.05MPa，自動(dòng)開啟進(jìn)氫總閥8、排氫總閥9、排氣壓力調(diào)節(jié)閥15，向發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2充二氧化碳排空氣。當(dāng)氣體濃度分析儀5檢測(cè)到發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2的二氧化碳濃度達(dá)到96%時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉充二氧化碳電磁閥11、排氫總閥9，手動(dòng)關(guān)閉二氧化碳儲(chǔ)罐減壓閥12。自動(dòng)開啟充氫電磁閥6、排二氧化碳總閥10，開始向發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2充氫氣排二氧化碳。當(dāng)氣體濃度分析儀5檢測(cè)到發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2的氫氣濃度達(dá)到96%時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉排二氧化碳總閥10、排氣壓力調(diào)節(jié)閥15，氫氣壓力提升至正常工作壓力后，自動(dòng)關(guān)閉充氫電磁閥6，發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2中的氣體置換完畢。

本發(fā)明的工作原理：本發(fā)明通過設(shè)置大容量二氧化碳儲(chǔ)罐（滿足一次充氫或排氫需要）、熱水自動(dòng)噴淋系統(tǒng)、氣體濃度分析儀、自動(dòng)控制閥門、自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)充排氫過程。機(jī)組正常運(yùn)行中，大容量二氧化碳儲(chǔ)罐（多個(gè)）分別通過減壓閥、隔離閥、連接在充二氧化碳系統(tǒng)管路上，處于備用狀態(tài)。當(dāng)機(jī)組停運(yùn)需要發(fā)電機(jī)排氫時(shí)，運(yùn)行人員手動(dòng)開啟二氧化碳儲(chǔ)罐3處的減壓閥12，然后啟動(dòng)控制系統(tǒng)1上的排氫按鈕，所述控制系統(tǒng)發(fā)出指令自動(dòng)降低發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2的氫氣壓力，然后向發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)2充二氧化碳，當(dāng)氣體濃度分析儀5檢測(cè)到所述冷卻系統(tǒng)的二氧化碳濃度合格，自動(dòng)向所述冷卻系統(tǒng)充空氣，當(dāng)所述冷卻系統(tǒng)在線分析儀檢測(cè)到所述冷卻系統(tǒng)空氣濃度合格，則關(guān)閉相關(guān)控制閥門。當(dāng)機(jī)組檢修工作結(jié)束，需要向發(fā)電機(jī)系統(tǒng)充氫時(shí)，運(yùn)行人員手動(dòng)開啟二氧化碳儲(chǔ)罐3處的減壓閥12，然后啟動(dòng)控制系統(tǒng)1的充氫按鈕，所述控制系統(tǒng)發(fā)出指令自動(dòng)向所述冷卻系統(tǒng)充二氧化碳，當(dāng)氣體濃度分析儀5檢測(cè)到所述冷卻系統(tǒng)的二氧化碳濃度合格，自動(dòng)關(guān)閉充二氧化碳電磁閥11，開啟進(jìn)氫總閥8，開始向所述冷卻系統(tǒng)充氫氣，當(dāng)氣體濃度分析5檢測(cè)到氫氣濃度合格，自動(dòng)將氫氣壓力提升至工作壓力后，關(guān)閉相關(guān)控制閥門。

本發(fā)明的自動(dòng)噴淋裝置4也可采用感煙式自動(dòng)噴淋裝置或者開式自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。所述噴淋頭也可采用直立型噴淋頭或者普通型噴淋頭或者邊墻型噴淋頭中的任意一種。二氧化碳儲(chǔ)罐3也可采用臥式二氧化碳儲(chǔ)罐。所述直立型噴淋頭直立安裝在供水支管上，灑水形狀為拋物體型，將總水量的80～100%向下噴向二氧化碳儲(chǔ)罐3，同時(shí)還有一部分噴向吊頂。所述普通型噴淋頭既可直接安裝，又可下垂安裝于噴水管網(wǎng)上，將總水量的40%－60%向下噴向二氧化碳儲(chǔ)罐3，較大部分噴向吊頂。所述邊墻型噴淋頭靠墻安裝。