CN103745062B - 一种发电机氢气冷却系统的检修方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电机氢气冷却系统的检修方法，包括：建立发电机氢气冷却系统的数学模型；根据建立的所述数学模型，对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真；根据所述仿真结果，对发电机氢气冷却系统进行检修。此外，还公开了一种发电机氢气冷却系统的检修系统。本发明能够准确模拟出与实际冷却运行情况相一致的结果，反应出发电机的冷却流程，掌握真实设备的运转概况。更加准确和全面地模拟出发电机冷却的正常及事故运行情况，使得仿真结果更贴近现场运行数据，从而达到更好的检修效果。

Description

一种发电机氢气冷却系统的检修方法及系统

技术领域

本发明涉及发电机冷却技术领域，尤其涉及一种发电机氢气冷却系统的检修方法和一种发电机氢气冷却系统的检修系统。

背景技术

随着电力工业的高速发展，大容量、高参数的发电机组已成为了主流，发电机的参数也越来越高，而发电机的冷却系统的监测对机组运行也随之变的更加重要。对于目前取得广泛应用的氢气冷却系统，由于需要处理大量的物理对象，以及在冷却过程中具有大量的中间参数，造成了人们难以掌握其冷却过程的真实工况，大大增加了对其进行检修的难度。而且，发电机氢气冷却系统对检修操作的精度也提出了更高的要求。因此，迫切需要寻找一种准确和全面的检修方法，能够在对发电机冷却的正常及事故运行情况真实反映的基础上，执行针对性的检修操作。

发明内容

基于此，本发明提供了一种发电机氢气冷却系统的检修方法和一种发电机氢气冷却系统的检修系统。

一种发电机氢气冷却系统的检修方法，包括以下步骤：

建立发电机氢气冷却系统的数学模型；

根据建立的所述数学模型，对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真；

根据所述仿真结果，对发电机氢气冷却系统进行检修。

与一般技术相比，本发明发电机氢气冷却系统的检修方法，根据建立的数学模型，对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真。在仿真结果的基础上，可以对发电机氢气冷却系统进行检修。本发明能够准确模拟出与实际冷却运行情况相一致的结果，反应出发电机的冷却流程，掌握真实设备的运转概况。更加准确和全面地模拟出发电机冷却的正常及事故运行情况，使得仿真结果更贴近现场运行数据，从而达到更好的检修效果。

一种发电机氢气冷却系统的检修系统，包括建立模块、仿真模块和检修模块；

所述建立模块，用于建立发电机氢气冷却系统的数学模型；

所述仿真模块，用于根据建立的所述数学模型，对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真；

所述检修模块，用于根据所述仿真结果，对发电机氢气冷却系统进行检修。

与一般技术相比，本发明发电机氢气冷却系统的检修系统，根据建立的数学模型，对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真。在仿真结果的基础上，可以对发电机氢气冷却系统进行检修。本发明能够准确模拟出与实际冷却运行情况相一致的结果，反应出发电机的冷却流程，掌握真实设备的运转概况。更加准确和全面地模拟出发电机冷却的正常及事故运行情况，使得仿真结果更贴近现场运行数据，从而达到更好的检修效果。

附图说明

图1为本发明发电机氢气冷却系统的检修方法的流程示意图；

图2为本发明发电机氢气冷却系统的检修系统的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。

请参阅图1，为本发明发电机氢气冷却系统的检修方法的流程示意图。

本发明发电机氢气冷却系统的检修方法，包括以下步骤：

S101建立发电机氢气冷却系统的数学模型；

S102根据建立的所述数学模型，对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真；

S103根据所述仿真结果，对发电机氢气冷却系统进行检修。

对发电机氢气冷却系统物理对象做如下处理：

氢气控制排：源点；

CO2控制排：源点；

循环风机：只考虑循环风机是否送电，送电则FAN.VV为1，否则为0。如需更详细的仿真则需要脚本控制FAN.VV；

除湿装置：不仿真，无模块无算法；

油水探测报警器（检漏装置）：不仿真，无模块无算法（如有需要，用脚本实现；或者单独做一个纯度分析仪模具来实现）；

纯度分析仪：氢气纯度直接用发电机氢气模块的纯度信号（如有需要，用脚本实现；或者单独做一个纯度分析仪模具来实现）；

氢气湿度仪：氢气湿度不做计算，系统中的氢气湿度直接置数；如有需要则脚本实现，或者再单独做一个湿度仪模块）；氢气的湿度用氢气露点表示，在0.3MPa的压力工况下，氢气露点要控制在-5～-25℃。

氢气冷却器：氢气冷却器在整个系统中单独模具单独布置，氢系统模块的氢冷器模块入口和出口要绑定一个点。

作为其中一个实施例，分别对冷却过程中励磁端和汽机端的转子温度和定子铁芯温度进行仿真计算。

氢气用来冷却发电机转子和定子铁芯，分别计算励磁端和汽机端的转子温度和定子铁芯温度，发电机冷氢温度由氢冷却器计算，发电机氢气模块只做简单加权平均。热氢温度由集总参数法，求解开口系统能量方程的微分形式来实现。

作为其中一个实施例，按照转动摩擦生热、电流损耗和电压损耗，对冷却过程中的发电机产热量进行仿真计算。

发电机产热量分三部分，转动摩擦生热、电损耗(电流）、电损耗（电压）。其中转动摩擦生热与转速成线性关系，电流损耗与电流的平方线性关系，电压损耗与电压的平方线性关系。

发电机氢气冷却转子与定子铁芯热量：

由对流传热基本方程，再考虑氢气纯度对换热系数的影响求Q；

故Q=*(W*K*(0.3+0.7*CH*CH))；

其中K：系数，CH：氢气纯度，W：循环氢量。

发电机转子绕组温度：

考虑发电机转子绕组温度由产热量与循环氢气带走的热量之间的热平衡关系。而上涨速率由发电机虚拟发电机转子质量决定。

发电机铁芯温度：

考虑发电机铁芯绕组温度由产热量与循环氢气带走的热量之间的热平衡关系。而上涨速率由发电机虚拟发电机铁芯质量决定。

发电机氢气压力：

发电机内气体主要由氢气、二氧化碳以及空气组成，根据理想气体状态方程求解发电机压力。考虑了发电机温度对氢压的影响。

pV=nRT

其中：p为气体压强，单位Pa。V为气体体积，单位m3。n为气体的物质的量，单位mol。T为体系温度，单位K。R为比例系数，不同状况下数值有所不同，单位是J/（mol·K）。

在摩尔表示的状态方程中，R为比例常数，对任意理想气体而言，R是一定的，约为8.31441J/(mol·K）。

氢系统泄露计算：

氢系统泄露由4部分组成。正常漏氢，由NK_LEAK控制，若把NK_LEAK设置为0，则正常运行是漏氢量为0。一般设置NK_LEAK为11，表示每天漏氢量为11立方米(常压下的体积)。当密封油压力低，则氢气也会泄露，泄露量为WALdis1（汽端）与WALdis2（励端），由氢油差压与系数决定。发电机漏氢故障，泄露量为WALdis3，由故障程度和系数决定。

作为其中一个实施例，按照氢气纯度、二氧化碳纯度和空气纯度，对冷却过程中的发电机内气体纯度进行仿真计算。

发电机内气体纯度分别计算了氢气纯度、二氧化碳纯度以及空气纯度。而且还细分了顶部与底部的3种气体组分，当做气体置换时，会有相应的效果体现。

模型搭建时，除了必要的管路与阀门外，分别拖入发电机氢气模块和4个氢冷却器模块，发电机氢气模块的氢冷却接口要与氢冷却器模块的接口一致。

然后进行预处理：

设置如下参数：氢气入口氢气纯度、氢气入口二氧化碳纯度、CO2入口CO2纯度、CO2入口H2纯度、发电机内氢气纯度、发电机内CO2纯度、氢冷却器流量、氢冷却器温度、发电机铁芯温度、发电机转子温度、发电机压力（绝压）、发电机热氢温度、发电机冷氢温度、发电机电流、发电机电压、发电机正常泄露量、发电机容积、转速。

根据上述的步骤进行仿真，可得到发电机氢气冷却系统的冷却过程仿真结果，然后可对发电机氢气冷却系统进行检修。

与一般技术相比，本发明发电机氢气冷却系统的检修方法，根据建立的数学模型，对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真。在仿真结果的基础上，可以对发电机氢气冷却系统进行检修。本发明能够准确模拟出与实际冷却运行情况相一致的结果，反应出发电机的冷却流程，掌握真实设备的运转概况。更加准确和全面地模拟出发电机冷却的正常及事故运行情况，使得仿真结果更贴近现场运行数据，从而达到更好的检修效果。

请参阅图2，为本发明发电机氢气冷却系统的检修系统的结构示意图。

本发明发电机氢气冷却系统的检修系统，包括建立模块201、仿真模块202和检修模块203；

所述建立模块201，用于建立发电机氢气冷却系统的数学模型；

所述仿真模块202，用于根据建立的所述数学模型，对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真；

所述检修模块203，用于根据所述仿真结果，对发电机氢气冷却系统进行检修。

作为其中一个实施例，所述仿真模块分别对冷却过程中励磁端和汽机端的转子温度和定子铁芯温度进行仿真计算。

作为其中一个实施例，所述仿真模块按照转动摩擦生热、电流损耗和电压损耗，对冷却过程中的发电机产热量进行仿真计算。

作为其中一个实施例，所述仿真模块按照氢气纯度、二氧化碳纯度和空气纯度，对冷却过程中的发电机内气体纯度进行仿真计算。

与一般技术相比，本发明发电机氢气冷却系统的检修系统，根据建立的数学模型，对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真。在仿真结果的基础上，可以对发电机氢气冷却系统进行检修。本发明能够准确模拟出与实际冷却运行情况相一致的结果，反应出发电机的冷却流程，掌握真实设备的运转概况。更加准确和全面地模拟出发电机冷却的正常及事故运行情况，使得仿真结果更贴近现场运行数据，从而达到更好的检修效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种发电机氢气冷却系统的检修方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立发电机氢气冷却系统的数学模型；

根据建立的所述数学模型，对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真；

根据所述仿真结果，对发电机氢气冷却系统进行检修；

所述对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真的步骤，包括以下步骤：

分别对冷却过程中励磁端和汽机端的转子温度和定子铁芯温度进行仿真计算；

按照转动摩擦生热、电流损耗和电压损耗，对冷却过程中的发电机产热量进行仿真计算；

按照氢气纯度、二氧化碳纯度和空气纯度，对冷却过程中的发电机内气体纯度进行仿真计算；

还包括：

对发电机氢气冷却转子与定子铁芯热量进行仿真计算，所述发电机氢气冷却转子与定子铁芯热量Q的计算方法为：Q＝*(W*K*(0.3+0.7*CH*CH))，其中K为换热系数，CH为氢气纯度，W为循环氢量；

所述氢气纯度、二氧化碳纯度和空气纯度包括发电机内顶部和底部分别计算得到的氢气纯度、二氧化碳纯度和空气纯度。

2.一种发电机氢气冷却系统的检修系统，其特征在于，包括建立模块、仿真模块和检修模块；

所述建立模块，用于建立发电机氢气冷却系统的数学模型；

所述仿真模块，用于根据建立的所述数学模型，对发电机氢气冷却系统的冷却过程进行仿真；

所述检修模块，用于根据所述仿真结果，对发电机氢气冷却系统进行检修；

所述仿真模块分别对冷却过程中励磁端和汽机端的转子温度和定子铁芯温度进行仿真计算；按照转动摩擦生热、电流损耗和电压损耗，对冷却过程中的发电机产热量进行仿真计算；以及，按照氢气纯度、二氧化碳纯度和空气纯度，对冷却过程中的发电机内气体纯度进行仿真计算；对发电机氢气冷却转子与定子铁芯热量进行仿真计算，所述发电机氢气冷却转子与定子铁芯热量Q的计算方法为：Q＝*(W*K*(0.3+0.7*CH*CH))，其中K为换热系数，CH为氢气纯度，W为循环氢量；

所述氢气纯度、二氧化碳纯度和空气纯度包括发电机内顶部和底部分别计算得到的氢气纯度、二氧化碳纯度和空气纯度。