论述题1. 试述发电机投入运行对氢冷系统的安全要求。
(1)对发电机启动过程加强监视和调整。因为随着转速的升高,氢气压力和密封油压可能会发生变化。
(2)保证氢气参数符合下列安全技术要求:①保持运行氢压为额定值。因为发电机的出力大小与氢压密切相关,若某种原因需要降低氢压运行时,应根据制造厂的规定,相应降低发电机负荷。在任何情况下,应保持机壳内氢压为正值。②保持氢气纯度(按容积计)在96%以上,不宜过高或过低,气体混合物中的含氧量不得超过2%。纯度过高,氢气消耗量增多,不经济。纯度过低,使混合气体运行的安全系数降低,氢气纯度不合格(降低到92%,混合气体中含氧量超过2%),应立即进行排污,补充新鲜氢气,使氢气纯度满足运行要求。③保证发电机内的气体混合物湿度不超过10g/m3。运行造成湿度不合格的原因很多,如密封油中含水汽、氢气冷却器渗漏水以及净油设备的真空泵和氢气干燥器运行不正常等。湿度不合格应立即向发电机内补充新鲜氢气,同时排氢,直到合格为止。
2. 试述氢冷发电机在运行中的注意事项。
氢冷发电机的轴封必须严密,当机内充满氢气时,轴封油不准中断,油压应大于氢压,以防空气进入发电机内壳或氯气充满汽轮机的油系统引起爆炸。主油箱上的排烟机应保持经常运行,如排烟机故障,应采取措施,使油箱内不积氢气。
3. 论述槽压调节的工作原理。
槽压调节是通过控制氧气的流量来控制槽压的。由氧综合塔上部空间取得信号,经截止阀到气动压力变送器,气动压力变送器把压力信号转换成相应的气压信号,此压力信号为气动记录调节仪的测定值,气动记录仪将测量值与给定值进行比较和运算,然后输出气压信号,送给调节阀,调节阀根据气压信号的大小调整开度,从而调整氧气流量,使氧综合塔的压力维持在3.2MPa,气动记录调节仪记录笔记下压力数值。由于氧综合塔的压力与电解槽的压力相等,因而达到了控制槽压的目的。
4. 论述差压调节的工作原理。
氢综合塔的压力和氧综合塔的压力分别引入气动差压变送器的正、负压室,气动差压变送器将氢、氧综合塔的差压值转换成气压信号,气动信号送至气动记录调节仪,气动记录调节仪将测定值与给定值进行比较和运算,输出气压信号给调节阀,调节阀根据气动信号的大小来调整开度,从而调整氢气流量,使氢综合塔的压力等于氧综合塔的压力,即差压值为0。气动调节仪记录笔记下差压值。
5. 论述槽温调节的工作原理。
在电解槽进口取得碱液温度信号,由压力式减温变送器将温度信号转换成气压信号,送至气动记录调节仪,调节仪将测量值与给定值进行比较和运算,输出气压信号给调节阀,调节阀根据气压信号的大小调整开度,从而调整冷却水的流量使进入电解槽的碱液温度维持在70℃左右,记录仪的记录笔下进入电解槽进口的碱液温度。
6. 论述氧液位调节的工作原理。
其工作原理是利用气动差压变送器测得氧分离器的液位信号,将液位信号转换成气压信号,送至气动色带指示仪,当液位指示低于调节下限的100mm或高于调节上限的200mm时,气动色带指示仪发出电触点信号,通过继电器线路控制补水泵的启动或停止。当液位低于100mm时,启动补水泵经氢综合塔中送入除盐水,当液位高于200mm时,补水泵停止运行。
7. 论述氢冷发电机漏氢和漏油的防范措施。
(1)为了保证机组正常运行,发电机应建立氢、油系统的定期检测维护制度,如正常运行中的抽查性检查、异常运行时的重点检查、检修前的摸底性检查和检修时的一般性检查,并包括维修试验和化验周期,并定期进行机组漏氢量实测计算,用以考核漏氢水平。
(2)对国产300MW汽轮发电机的漏氢薄弱环节(定子外壳处结合面、引出线套管、出线罩、出线台板结合面、氢系统、阀门等),通过大修进行改造消除。密封瓦与密封瓦座的组装,应严格注意检修质量。
(3)采用盘式密封瓦的机组,结合大修应改为环式密封瓦。
(4)做好查漏、堵漏工作,应重视大修后的气密封试验,一般先从分部打风压试验做起,直到整体风压试验。
(5)为防止密封油漏入机内,要保证挡油盖、挡油板的间隙符合制造厂规定的要求。
(6)氢侧回油应保持畅通,端盖外部油管应留有坡度,并避免管路出现弯曲和管径有较大的改变。端盖内部的回油腔、回油孔的尺寸可适当增大。密封油箱回氢管接至机座的位置应尽可能提高,防止密封油进入机内。
(7)定子出线罩与出线套管铝合金台板改为不锈钢板,螺栓连接改为用奥237不锈钢焊条焊接。
(8)在引出线套管瓷瓶与法兰之间,将水泥或环氧树脂粘结改为浇装工艺,并做特制勾抓,将瓷套吊挂住,再用套管法兰螺钉固定,以防瓷套下落而漏氢。
8. 论述氢冷发电机气体置换的技术安全要求。
(1)气体置换过程中,严防空气跟氢气混合,以避免氢气爆炸的发生。
(2)气体置换中,防氢爆措施很多,但最有效的措施有:①采用惰性气体(二氧化碳、氮气)作为气体置换的中间介质。②二氧化碳作中间介质的特点为制取方便,成本低,二氧化碳与空气或氢气混合,都不会发生爆炸;二氧化碳的传热系数比空气高,在气体置换中,能起到较好的冷却效果;二氧化碳不燃烧,不助燃,有利于防火;二氧化碳不能作为冷却介质长期运行。因为它易与机壳内可能含有的水分等化合,产生绿垢,附着在发电机绝缘和结构件上,引起冷却效果下降,造成机件脏污。二氧化碳含量(按容积计)不得低于98%,水分含量(按重量计)不大于0.1%,不含有腐蚀性杂质。③气体置换过程中,要始终保持机壳内为正压(最低允许压力),并定时从机内气体不易流动的地方,取气样化验。当充二氧化碳排空气时,二氧化碳的含量均应大于85%;当充二氧化碳排氢时,二氧化碳的含量均大于95%;当充氢气排二氧化碳时,氢气含量均大于96%,氧气含量小于2%,且打开各死区的放气阀门或放油门,吹扫死角。当达到以上标准时,气体置换才能结束。
9. 论述厂用电中断或硅整流故障的处理方法。
(1)应立即拉掉所有电气设备的开关,将硅整流的电流调节器或者直流发电机的励磁调节器调至零位,关闭大罐进气门、氧水封、系统补氢门、碱液循环门,并联系电气值班人员进行处理。
(2)如属硅整流器故障,短时间不能修复,可根据现场实际情况启动备用硅整流器或直流发电机。
10. 试述发电机氢压下降的特征、原因和处理方法。
发电机氢压降低的特征有:
(1)氢压下降,并发出氢压低信号。
(2)发电机铁芯,绕组温度升高。
(3)发电机出风温度升高。
发电机氢压降低的原因有:
(1)系统阀门误操作。
(2)氢系统阀门不严,引起氢气泄漏。
(3)补氢气阀阀芯脱落。
(4)密封油油压调整不当或差压阀、平衡阀跟踪失灵。
发电机氢压降低应做如下处理:
(1)确定氢压降低后,应立即补氢,以维持正常氢压。
(2)如因泄漏,经补氢也不能维持额定压力时,应报告值长降负荷,同时设法消除漏氢缺陷。
(3)如因供氢中断不能维持氢压时,可向发电机内补充少量氮气,并保持低压运行,等待供氢恢复,发电机内氢压绝不能低到“0”。
(4)如系统阀门误操作,应恢复其正常位置,然后视氢压情况及时补氢。
(5)及时调整密封油油压至正常值。
11. 试述发电机氢压升高的原因和处理方法。
发电机氢压升高的原因有:
(1)自动补氢装置失灵。
(2)自动补氢旁路门不严密或误开。
(3)氢气冷却器冷却水量减少或中断。
发电机氢压升高的处理方法有:
(1)确认氢压过高时,应联系电气值班员打开排氢气门,使氢压恢复正常。
(2)如自动补氢装置失灵,应关闭隔离阀,用旁路门调节氢压,同时消除缺陷,若补氢旁路门误开,应立即关闭。
(3)若氢冷却器冷却水中断应及时恢复。
12. 试述电机密封油油压低的特征、原因和处理方法。
发电机密封油油压低的特征有:
(1)密封油油压降低,发出报警信号。
(2)油压低于氢压太多,造成氢压下降。
发电机密封油油压低的原因有:
(1)密封油箱的油位低,或系统阀门误操作。
(2)密封油泵跳闸或未开。
(3)备用密封油泵逆止门不严密,或再循环门开度过大。
(4)滤网脏。
(5)密封瓦油档间隙太大。
其处理方法如下:
(1)密封油油压降低,应迅速查明原因,调整并恢复其正常,如油压不能恢复正常值,应降低氢压、降低负荷运行。如油压降低到报警值,应立即报告值长停机。
(2)若油系统故障,应立即汇报班长,并通知检修人员及时处理,以保持油压。
13. 试述发电机投氢应具备的条件(新机组)。
(1)发电机的氢系统设备与管道安装完毕,并经整体风压试验合格,氢冷却器通水试验良好。
(2)密封油系统、油循环合格,排烟机试运正常。
(3)氢系统、密封油系统调整试验已完成,差压阀、平衡阀及其他自动调节部件性能良好,各种连锁保护及报警装置动作正常,各种仪表经校验合格。
(4)发电机周围清理干净,无易燃物件,在发电机及氢系统周围已划出不小于5m的严禁烟火区,并持有警告牌。
(5)已准备好足够的消防器材。
(6)已准备好压缩空气源和足量的质量合格的氢气和二氧化碳(或氮气)的纯度不低于95%,含氧量不超过2%,氢气的母管压力至少比发电机额定氢压高0.2MPa,纯度一般应不低于99.5%。
(7)具有符合实际的氢、油系统图和经领导审批过的投氢技术措施。
14. 从水电解制氢的角度分析影响氢气纯度的因素有哪些?
影响氢气纯度的主要因素有:
(1)原料水和碱液中的溶解氧过高,在电解时,随阳极上产生的氧气向阴极侧扩散,同氢气一起逸出。
(2)滞留在电解液中的氧气泡,通过电解液的内外循环,被带入电解槽的氢室中,引起气体纯度下降。
(3)由于运行不稳定,补水不及时,氢、氧气的压力差增大或其他原因,使隔膜外露时,氢、氧气体将通过隔膜互相渗漏,使气体纯度下降。
(4)电解槽内存有的导电物,可能会形成“中间”电极,发生“寄生电解”现象,引起气体纯度降低。
(5)碱液的浓度过低或太脏。
(6)一块或多块极板装反。
15. 试述压力调整器的作用和工作原理。
其作用是维持氢气和氧气压力的平衡,以免隔膜两侧的氢气和氧气互相混合。氢氧压力调整器分别与氢氧洗涤器相连,内部各设有浮球调节针形阀。当系统中一种气体压力增大使压力调整器的液位下降时,浮球和阀杆随之下降,与阀杆直连的针形阀相应开大,使气体很好地排出,压力降低。同时,另一气体压力调整器的液位上升,浮球和阀杆也跟着上升,针形阀关小,限制了气体的放出,压力升高,直至氢、氧气的压力基本平衡为止。
16. 论述电解槽的基本结构原理。
电解槽由若干个电解室组成。电解室两端分别是主电极板,其内侧各焊有一块电极(加上直流电压即成为阴电极和阳电极)。主极板与隔离框板间垫有橡胶石棉垫(高压纸箔)或四氟乙烯用以防漏和绝缘,中间为石棉隔离框,它把电解室分隔为氢区和氧区两区。由于有石棉布的阻隔,两区气体不会混合。两区上下各有一个排气孔和碱液通道孔。
17. 论述压力调整器的自动调整原理。
氢气、氧气压力调整器中的气体互不联通,而液体则是联通的,当氧侧气体压力升高时,调整器内部水位下降,浮子也随着降落,此时针形阀开启,氧气排出。与此同时,由于氧侧水位下降,氢侧水位上升,针形阀开始关闭,氢气排出量减少直至完全停止,于是氢气侧水位迅速上升,直至两者平衡,水位恢复正常。反之,如果氢气侧压力比氧气侧高,也会发生类似的调整作用。
18. 论述氢气干燥器的工作原理和工艺流程。
工作原理:采用变温吸附法和高效过滤除尘的操作工艺,脱除氢气中的水分和尘埃,达到了电厂发电机氢冷用氢的使用要求。
工艺流程(见下图):装置设有两台吸附干燥器,一台工作,一台再生。设干燥器Ⅰ处于工作状态,干燥器Ⅱ处于再生状态,原料氢气由F9阀进入蛇管冷却器后进入气水分离器,又经F1、F6阀进入干燥器Ⅱ,此时,干燥器Ⅱ通电加热,吸附剂在高温300~350℃的气流吹扫下解析水分得到再生。高温再生气流出干燥器Ⅱ,流经右套管冷却器,再经F4、F3阀进入左套管冷却器,被冷却分离出游离水后进入干燥器Ⅰ,气体中水分又被干燥剂吸附获二次干燥,然后经F7阀进入过滤器除尘后,到氢罐用气户使用。
达到装置规定的加热再生、吹冷时间后,自动切换阀门F1、F2,关闭F4,让原料氢气经F2、F3阀直接进入干燥器Ⅰ吸附干燥,并经F7和高效过流器除尘后进入储氢罐供用户使用,而让干燥器Ⅱ自然冷却。
达到装置规定的切换周期时,自动切换阀门F1、F2、F5、F6、F7、F8,打开F4,干燥器Ⅰ被加热再生并冷却干燥器Ⅱ,使其投入工作。方法同上,如此反复自动操作达连续供产品氢气要求。
19. 综合分析造成电解槽绝缘不良的原因和处理方法。
电解槽开车前都要检查绝缘情况,造成绝缘不良的原因有:
(1)检修后存有金属杂物。
(2)绝缘套管、绝缘子上沾有碱结晶。
(3)石棉橡胶垫上碱结晶潮湿后流到绝缘子上。
(4)绝缘套管夹紧后有裂缝,水和碱液残留于裂缝中。
(5)石棉橡胶垫片破裂。
处理方法有:
(1)用1%的硼酸水擦洗绝缘器件,然后用纯水擦洗,最后用空气吹干。
(2)更换有裂缝的绝缘套管及损坏的石棉垫片。
(3)清洗绝缘部件,加热至绝缘合格。
20. 论述每台电解槽必须单独配直流电源的原因。
对于从槽体中间引出的碱液管和出气管的电解槽,如果两台共同使用一个直流电源,那么它们之间可能通过各自的中间引出管发生电器上的联系,造成串气,称为环流串电。这是因为每台电解槽的内阻不同,所以中间引出的碱液管口发生水电解,产生氢气和氧气,损耗电流,腐蚀管边。因此,每台电解槽应单独配直流电源。
21. 综合分析压力调整器氧侧针阀泄漏的后果。
(1)运行中将使两调整器水位不能保持平衡,氢气侧低,氧气侧高。
(2)两调整器调整动作时间拉长或丧失。
(3)氢气侧水位将压入氧气侧调整器,致使氧气侧调整器向外渗水。
(4)氧气侧水位过高浮子重心不稳,产生导杆单边磨损甚至弯曲。
(5)易造成浮筒进水下沉,加速调整器内渗水。
(6)泄漏严重时,将造成电解室两个间隔压差增大,石棉布推向氧气侧,降低了阻隔气体的效果,诱发事故。
22. 发电机水冷系统运行监视及分析中要注意哪些要点?
(1)经常监视水冷系统总进出口压力、温度、流量、水质,使其在允许范围内。
(2)水内冷发电机应定期进行运行分析工作。它包括:①定期分析定子绕组温升,以监视有无腐蚀阻塞现象;②定期分析水冷器的端差,以监视水冷系统有无结垢阻塞现象;③定期分析水箱水质,监视发电机水回路有无漏水现象。
(3)按规定做好水冷系统的定期维护工作。
23. 综合分析运行中电解槽H
2、O
2纯度低的原因。
(1)极板与框架之间可能有金属杂物沉积,使电解池发生寄生电解,产生H2和O2,或是极板与框架间的石棉垫片失效而产生短路,使框架发生电化反应而产生气体。
(2)石棉隔膜布运行中被损坏,槽内杂物发生短路,产生高温,或阴阳极的撑脚大部分脱开而产生局部升温把石棉布烧坏,使气体相互渗透。
(3)电解小室液孔、出气孔、气体总出口、碱液循环系统等被堵,使气体产生压差而相互渗透。
(4)严重的电化腐蚀造成电解池主极穿透。
24. 论述电解槽的电压剧烈升高或间隔电压升高的原因及处理方法。
电解槽的电压剧烈升高或间隔电压升高的可能原因是:电解液循环停止,电解槽的液位下降或某一框上的气体出口孔被堵塞,使对应的隔问中碱液流空。
处理时,应首先检查碱液循环门和管路是否畅通,或将负荷突然降低再升高,反复几次,利用波动性气流吹出堵塞物,若仍不能消除时应停车吹洗。
25. 综合分析电解槽温度超过额定温度的原因和处理方法。
电解槽温度超过额定温度的原因有:
(1)冷却水量不足或中断。
(2)负荷过高。
(3)碱液浓度过高。
(4)碱液循环不良。
处理方法有:
(1)如冷却水不足,应调节冷却水流量,若冷却水中断,应降低电解槽负荷,或者调换备用水源。
(2)负荷过高,应适当降低负载。
(3)碱液浓度过高,应适当降低浓度。
(4)碱液循环不良,应进行冲洗疏通。