RU2122271C1

RU2122271C1 - Hydrogen-cooled turbogenerator

Info

Publication number: RU2122271C1
Application number: RU97117694A
Authority: RU
Inventors: С.М. Зенович; А.Я. Копсов; И.А. Новожилов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью ГАЗЧЕРМЕТ
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1998-11-20

Abstract

FIELD: electrical engineering, power engineering, and electromechanical engineering. SUBSTANCE: turbogenerator has electric generator, line passing hydrogen from generator frame to hydrogen drier, hydrogen drier, and line feeding dry hydrogen back to generator frame; newly introduced in turbogenerator are hydrogen compressor, unit for cleaning hydrogen from oil, control processor unit, adjustable valves and pressure controllers, and dry hydrogen storage; joint operation of all these facilities provides for hydrogen drying and its circulation within generator frame according to preset program using well-known short-cycle no-heating absorption procedure and for cleaning hydrogen from oil. EFFECT: improved performance characteristics, efficiency, and safety in operation due to reduced oil and water level in hydrogen. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и электромашиностроению, в частности, к генераторам с водородным охлаждением, и предназначено для улучшения эксплуатационных характеристик турбогенераторов, повышения их КПД и безопасности на электростанциях. The invention relates to the electric power industry and electric machine building, in particular, to hydrogen-cooled generators, and is intended to improve the operational characteristics of turbogenerators, increase their efficiency and safety in power plants.

Известна электрическая машина, например, турбогенератор, снабженная установкой для осушки водорода, состоящей из теплообменного аппарата и холодильного агрегата. Осушку водорода производят охлаждением в теплообменном аппарате, сопровождающимся конденсацией влаги из газа, при этом циркулирующую в аппарате воду охлаждают в холодильном агрегате, газ после отделения влаги нагревают и возвращают в турбогенератор (см. Авторское свидетельство СССР N 1170557, МКИ H 02 K 9/26, 1982). A known electric machine, for example, a turbogenerator, is equipped with an installation for drying hydrogen, consisting of a heat exchanger and a refrigeration unit. Hydrogen is dried by cooling in a heat exchanger, accompanied by condensation of moisture from the gas, while the water circulating in the apparatus is cooled in a refrigeration unit, the gas is heated after separation of moisture and returned to the turbogenerator (see USSR Author's Certificate N 1170557, MKI H 02 K 9/26 , 1982).

Недостатками известной электрической машины являются энергоемкость, необходимость использования хладоагента (фреона), низкая эффективность по удалению масла из водорода, относительно высокие эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием холодильного агрегата, входящего в установку осушки. The disadvantages of the known electric machines are energy consumption, the need to use a refrigerant (freon), low efficiency for removing oil from hydrogen, relatively high operating costs associated with servicing a refrigeration unit included in the drying unit.

Известна электрическая машина, например, турбогенератор, содержащая установку для осушки водорода, состоящую из вентилятора с всасывающей и нагнетательной зонами и рекуперативного испарителя с патрубками входа и выхода водорода и патрубками входа и выхода испаряемой среды, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода водорода соединен с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура. Испаряемая среда (фреон) поступает от компрессора холодильной машины сверху вниз в трубки рекуперативного испарителя, межтрубное пространство которого соединено с всасывающей и нагнетательной зонами вентилятора генератора так, что водород циркулирует в испарителе снизу вверх, а сконденсированная влага отводится через штуцер внизу испарителя. (Азбукин Ю.И. "Повышение эффективности эксплуатации турбогенераторов", М., "Атомэнергоиздат", 1983, с. 20,21, рис. 13,22, табл.4). A known electric machine, for example, a turbogenerator, comprising a hydrogen drying apparatus, consisting of a fan with suction and discharge zones and a regenerative evaporator with hydrogen inlet and outlet pipes and evaporated medium inlet and outlet pipes, the discharge zone being connected to a hydrogen inlet pipe, and a hydrogen outlet pipe is connected to the suction zone to form a closed circulation loop. The evaporated medium (freon) comes from the compressor of the chiller from top to bottom into the tubes of the regenerative evaporator, the annular space of which is connected to the suction and discharge zones of the generator fan so that hydrogen circulates in the evaporator from the bottom up, and condensed moisture is removed through the nozzle at the bottom of the evaporator. (Yu.I. Azbukin, “Improving the Operational Efficiency of Turbogenerators”, M., Atomenergoizdat, 1983, p. 20.21, Fig. 13.22, Table 4).

Недостатками известного турбогенератора являются энергоемкость, необходимость использования фреона, высокие эксплуатационные расходы по обслуживанию холодильной машины, низкая эффективность по удалению масла из водорода. The disadvantages of the known turbogenerator are energy consumption, the need to use freon, high operating costs for servicing the refrigeration machine, low efficiency in removing oil from hydrogen.

Известен также электрический генератор с приводом в виде паровой турбины с конденсатором, содержащий установку по осушке водорода, состоящую из вентилятора с всасывающей и нагнетательной зонами и рекуперативного испарителя с патрубками входа и выхода водорода и патрубками входа и выхода испаряемой среды, снабженного оросительным устройством для испаряемой среды, которой служит конденсат из конденсатора турбины, и вихревым противоточным эжектором, активное сопло которого соединено с отбором пара из паровой турбины, пассивное сопло выполнено в виде патрубка для выхода испаряемой среды из испарителя, а смешивающее сопло соединено с паровым объемом конденсатора. При этом нагнетательная зона вентилятора соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего - с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура. Теплообменная поверхность испарителя снабжена фитилями из капиллярно-пористого материала (см. Патент РФ N 2071162, МКИ H 02 K 9/26, 1993). An electric generator with a drive in the form of a steam turbine with a condenser is also known, containing a hydrogen dehydration unit consisting of a fan with suction and discharge zones and a regenerative evaporator with hydrogen inlet and outlet pipes and evaporated medium inlet and outlet pipes equipped with an irrigation device for the evaporated medium , which is condensate from the turbine’s condenser, and a vortex countercurrent ejector, whose active nozzle is connected to the extraction of steam from the steam turbine, the passive nozzle filled in the form of a pipe for the exit of the evaporated medium from the evaporator, and the mixing nozzle is connected to the vapor volume of the condenser. In this case, the discharge zone of the fan is connected to the nozzle of the hydrogen inlet, and the outlet of the latter to the suction zone with the formation of a closed circulation circuit. The heat exchange surface of the evaporator is equipped with wicks made of capillary-porous material (see RF Patent N 2071162, MKI H 02 K 9/26, 1993).

Недостатками известного электрического генератора являются необходимость соединения парового контура турбины с газовым контуром генератора, зависимость эффективности процесса осушки от изменений теплотехнических параметров водорода и пара, невозможность влиять на содержание масла в водороде. The disadvantages of the known electric generator are the need to connect the steam circuit of the turbine with the gas circuit of the generator, the dependence of the efficiency of the drying process on changes in the thermal parameters of hydrogen and steam, the inability to affect the oil content in hydrogen.

Ближайшим техническим решением является турбогенератор, содержащий вентилятор, расположенный внутри корпуса генератора и обеспечивающий циркуляцию охлаждающего водорода, осушитель водорода, включающий адсорбер с трубной и арматурной обвязкой, газодувку, электрический нагреватель и трубопровод подачи осушенного водорода в корпус турбогенератора. Осушку водорода осуществляют в адсорбере, заполненном адсорбентом, например, силикагелем. Регенерацию последнего производят продувкой горячего воздуха с температурой 573 - 673 K, а нагрев воздуха осуществляют продуванием его газодувкой через специальный электрический нагреватель (см. Иванов В. С., Серебрянский Ф.З. "Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждлением", М.-Л., "Энергия", 1965, с. 67-71). The closest technical solution is a turbogenerator containing a fan located inside the generator housing and providing cooling hydrogen circulation, a hydrogen dehumidifier, including an adsorber with pipe and reinforcement piping, a gas blower, an electric heater and a pipeline for supplying dried hydrogen to the turbogenerator body. Hydrogen is dried in an adsorber filled with an adsorbent, for example, silica gel. The latter is regenerated by blowing hot air with a temperature of 573 - 673 K, and the air is heated by blowing it with gas blowing through a special electric heater (see Ivanov V.S., Serebryansky F.Z. "Gas-oil economy of hydrogen-cooled generators", M.- L., "Energy", 1965, p. 67-71).

Недостатками известного турбогенератора являются относительно большие затраты электроэнергии на нагрев воздуха для регенерации адсорбента, сохранение высокого уровня влажности водорода в корпусе генератора (до +15^oC по температуре точки росы, т.т.р.), не исключающегося риска пробоя электрозащиты, короткий срок службы силикагеля из-за быстрого ухудшения его адсорбционной способности, вызванного накопления в нем масла, содержащегося в осушаемом водороде, и последующим пиролизом масла при нагревной регенерации.The disadvantages of the known turbogenerator are the relatively high energy costs for heating the air to regenerate the adsorbent, maintaining a high level of hydrogen moisture in the generator housing (up to +15 ^o C by dew point temperature, etc.), the risk of breakdown of electrical protection is not excluded, short term service of silica gel due to the rapid deterioration of its adsorption capacity, caused by the accumulation in it of oil contained in drained hydrogen, and subsequent pyrolysis of the oil during heating regeneration.

Техническим результатом предложенного технического решения является повышение безопасности работы на электростанциях за счет снижения содержания масла в водороде, повышение КПД турбогенератора и уменьшение риска пробоя электрозащиты как следствие снижения влажности водорода, снижение затрат электроэнергии за счет отказа от регенеративного нагрева адсорбента, возможность получения дополнительной мощности на генераторе за счет возможности подъема давления водорода в корпусе генератора. The technical result of the proposed technical solution is to increase the safety of work at power plants by reducing the oil content in hydrogen, increasing the efficiency of the turbogenerator and reducing the risk of breakdown of electrical protection as a result of lowering the humidity of hydrogen, reducing the cost of electricity due to the rejection of regenerative heating of the adsorbent, the possibility of obtaining additional power on the generator due to the possibility of raising the pressure of hydrogen in the generator housing.

Технический результат достигается тем, что в турбогенераторе с водородным охлаждением, содержащем вентилятор, расположенный внутри корпуса генератора, напорная зона которого соединена трубопроводом подачи водорода с осушителем, осушитель водорода, состоящий из нескольких адсорберов, имеющих трубную и арматурную обвязку, и трубопровод подачи осушенного водорода в корпус турбогенератора, дополнительно введены блок очистки водорода от масла, расположенный на трубопроводе водорода, водородный компрессор высокого давления, расположенный на трубопроводе между корпусом генератора и осушителем водорода, трубопровод подачи водорода на водородный компрессор из трубопровода водорода, идущего от станционного ресивера водорода, процессорный блок автоматического управления процессом осушки, по два управляемых клапана на каждый адсорбер, расположенных на подводящем трубопроводе осушаемого водорода, и не менее чем по одному управляемому клапану на каждый адсорбер, расположенному на трубопроводе отвода осушенного водорода, регулятор давления, стоящий на линии подачи водорода на водородный компрессор, регуляторы давления, стоящие на трубной обвязке адсорберов со стороны отвода осушенного водорода, накопитель осушенного водорода, регулятор давления осушенного водорода, расположенный между накопителем осушенного водорода и корпусом генератора, при этом управляемые клапаны и регуляторы давления электрически соединены с процессорным блоком управления. The technical result is achieved in that in a hydrogen-cooled turbogenerator containing a fan located inside the generator housing, the pressure zone of which is connected by a hydrogen supply pipe to a desiccant, a hydrogen dryer, consisting of several adsorbers having piping and reinforcing piping, and a dried hydrogen supply pipe to turbine generator housing, an additional unit for cleaning hydrogen from oil located on the hydrogen pipeline, a high-pressure hydrogen compressor located d on the pipeline between the generator’s body and the hydrogen dryer, the pipeline for supplying hydrogen to the hydrogen compressor from the hydrogen pipeline coming from the station receiver of hydrogen, the processor unit for automatically controlling the drying process, two controlled valves for each adsorber located on the inlet pipe of the drained hydrogen, and not less than one controlled valve for each adsorber located on the drainage line of drained hydrogen, a pressure regulator located on the water supply line and to a hydrogen compressor, pressure regulators located on the piping of the adsorbers on the side of the drained hydrogen outlet, a drained hydrogen accumulator, a drained hydrogen pressure regulator located between the drained hydrogen accumulator and the generator housing, while the controlled valves and pressure regulators are electrically connected to the processor control unit .

На фиг.1 изображена схема турбогенератора с водородным охлаждением, а на фиг.2 пример выполнения блока осушки с тремя адсорберами. Figure 1 shows a diagram of a hydrogen-cooled turbogenerator, and figure 2 an example of a drying unit with three adsorbers.

Устройство содержит (см. фиг.1) электрический генератор 1 с водородным охлаждением с приводом в виде турбины, вентилятор 2, расположенный в корпусе генератора, напорная зона которого соединена через трубопровод 3 подачи водорода и запорную арматуру 4 с блоком 5 очистки водорода от масла, трубопровод подачи очищенного от масла водорода 6 на водородный коллектор 7, из которого трубопровод (всасывающая линия) 8 подает водород через регулятор давления 9 на газовый (водородный) компрессор 10, трубопровод 11 подачи водорода из компрессора 10 на сепаратор 12, трубопровод освобожденного от капельной влаги водорода 13, соединенный с блоком осушки 14 (осушителем). Блок осушки 14 включает адсорберы 15 и 16 (количество которых выбирают исходя из заданных условий на электростанции, не менее двух), трубную и арматурную обвязку входа осушаемого водорода, включающую соединительный трубопровод подачи водорода на осушку 17 в адсорберы с перемычкой 18, управляемые клапаны 19, 20 на трубопроводе подачи водорода на осушку 17, управляемые клапаны 21, 22 на перемычке 18, трубную и арматурную обвязку выхода осушенного водорода, включающую трубопровод отвода осушенного водорода 23 из адсорберов, перемычку 24, используемую для подвода водорода при регенеративной продувке адсорбента, управляемые клапаны 25 и 26, расположенные на трубопроводе отвода осушенного водорода 23, и регулятор давления осушенного водорода для регенерации 27, расположенный на перемычке 24. Из трубопровода осушенного водорода 23 трубопроводом водорода 28 осушенный водород подается в накопитель осушенного водорода 29. Накопитель осушенного водорода 29 соединен трубопроводом подачи осушенного водорода 30 с корпусом генератора 1 через управляемый регулятор давления осушенного водорода 31. Водородный коллектор 7 соединен трубопроводом подачи станционного водорода 32, снабженным арматурой, ротаметром и регулятором давления станционного водорода 33 с магистральным трубопроводом водорода 34, идущим от станционного ресивера водорода 35. Трубопровод водорода 32 связан трубопроводом 36 с корпусом генератора 1 через запорную арматуру 37 и регулирующую арматуру 38. Перемычка 18 соединена с трубопроводом подачи водорода после регенеративной продувки 39 на всасывающую линию 8 водородного компрессора 10. Блок очистки 5 снабжен линией отвода масла 40 в дренаж, сепаратор 12 снабжен линией отвода влаги 41 в дренаж. Устройство содержит процессорный блок управления 42, соединенный электрическими связями с управляемыми клапанами 19, 20, 21, 22, 25, 26 и регуляторами давления 9, 27, 31. Блок осушки 14 (см. фиг.2) может быть выполнен с тремя и более адсорберами, кроме адсорберов 15 и 16 дополнительно введены адсорбер 43, управляемые клапаны 44, 45, 46, регуляторы давления 47, 48, расположенные на перемычке 24, так что введенные управляемые клапаны и регуляторы давления имеют электрические связи с блоком управления 42. The device contains (see Fig. 1) an electric generator 1 with hydrogen cooling with a drive in the form of a turbine, a fan 2 located in the housing of the generator, the pressure zone of which is connected via a hydrogen supply pipe 3 and shutoff valves 4 to the oil purification unit 5, a pipeline for supplying oil 6 purified from oil to a hydrogen collector 7, from which a pipeline (suction line) 8 supplies hydrogen through a pressure regulator 9 to a gas (hydrogen) compressor 10, a hydrogen supply pipe 11 from a compressor 10 to a separator 12, a conduit from condensed moisture liberated hydrogen 13 connected to the drying unit 14 (desiccant). The drying unit 14 includes adsorbers 15 and 16 (the number of which is selected based on the given conditions at the power plant, at least two), a pipe and reinforcing piping for the input of the drained hydrogen, including a connecting pipe for supplying hydrogen to the drying 17 in the adsorbers with a jumper 18, controlled valves 19, 20 on the pipeline for supplying hydrogen to dehydration 17, controlled valves 21, 22 on the jumper 18, pipe and reinforcing piping of the outlet of dried hydrogen, including a pipeline for draining hydrogen 23 from adsorbers, a jumper 24 used for supply of hydrogen during regenerative purging of the adsorbent, controlled valves 25 and 26 located on the pipeline for draining hydrogen 23, and a pressure regulator of dried hydrogen for regeneration 27 located on jumper 24. From the pipeline of dried hydrogen 23 by the hydrogen pipe 28, dried hydrogen is supplied to the store of dried hydrogen 29. The drained hydrogen accumulator 29 is connected to the drained hydrogen supply line 30 to the generator housing 1 through a controlled pressure regulator of the drained hydrogen 31. Hydrogen The 7th collector 7 is connected by a station hydrogen supply pipe 32 equipped with a valve, a rotameter and a station hydrogen pressure regulator 33 with a hydrogen main pipe 34 coming from the hydrogen station 35. The hydrogen pipe 32 is connected by a pipe 36 to the generator housing 1 through shutoff valves 37 and control valves 38. The jumper 18 is connected to the hydrogen supply pipe after regenerative purging 39 to the suction line 8 of the hydrogen compressor 10. The cleaning unit 5 is equipped with a 40 v oil drain line renage, separator 12 is provided with a water discharge line 41 to the drain. The device comprises a processor control unit 42, connected by electrical connections with controlled valves 19, 20, 21, 22, 25, 26 and pressure regulators 9, 27, 31. The drying unit 14 (see figure 2) can be made with three or more adsorbers, in addition to adsorbers 15 and 16, additionally introduced adsorber 43, controlled valves 44, 45, 46, pressure regulators 47, 48 located on jumper 24, so that the introduced controlled valves and pressure regulators have electrical connections with the control unit 42.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Водород из корпуса электрического генератора 1 с помощью вентилятора 2 подают по трубопроводу 3 на блок очистки водорода от масла 5. Очищенный от масла водород по трубопроводу 6 подают в коллектор 7, из которого по трубопроводу 8 через регулятор давления 9 он поступает в водородный компрессор 10. Сжатый водород из компрессора 10 по трубопроводу подачи водорода 11 подают в сепаратор 12, где происходит отделение капельной влаги. Далее водород по трубопроводу освобожденного от капельной влаги водорода 13 поступает на блок осушки 14 (осушитель). Работа блока осушки происходит циклически по командам, поступающим из процессорного блока управления 42. На первом такте цикла, когда адсорбер 15 работает на осушку, а адсорбер 16 работает на регенерацию, водород из трубопровода освобожденного от капельной влаги водорода 13 при открытых управляемых клапанах 19, 22 и 25 и закрытых управляемых клапанах 20, 21 и 26 поступает в адсорбер 15, где осушается при прохождении через адсорбент. Осушенный водород через трубопровод 23 по трубопроводу 28 поступает в накопитель осушенного водорода 29, выполненный в виде ресивера или коллектора, при этом часть осушенного водорода из адсорбера 15 по трубопроводу отвода осушенного водорода 23 и перемычке 24 через регулятор давления осушенного водорода для регенерации 27 подают в адсорбер 16 для регенерации адсорбента. Использованный для регенерации водород из адсорбера 16 по трубопроводу подачи водорода на осушку 17 через перемычку 18, управляемый клапан 22 и трубопровод подачи водорода после регенеративной продувки 39 подают на трубопровод (всасывающую линию) 8 водородного компрессора 10. В следующем такте цикла работы блока осушки адсорбер 16 работает на осушку водорода, а адсорбер 15 работает на регенерацию адсорбента. Для этого блок управления 42 закрывает управляемые клапаны 19, 22, 25 и открывает управляемые клапаны 20, 21, 26, после чего водород из трубопровода освобожденного от капельной влаги водорода 13 поступает в адсорбер 16, где, проходя через адсорбент, осушается и по трубопроводу отвода осушенного водорода 23 через управляемый клапан 25 поступает в накопитель осушенного водорода 29. При этом часть осушенного водорода из адсорбера 16 по трубопроводу отвода осушенного водорода 23 и перемычке 24 через регулятор давления осушенного водорода для регенерации 27 поступает в адсорбер 15 для регенерации адсорбента, после чего через открытый управляемый клапан 21 по линии 17-18-39 поступает на вход водородного компрессора 10. После этих двух тактов работа блока осушки повторяется. Hydrogen from the housing of the electric generator 1 is supplied by a fan 2 through a pipe 3 to a unit for cleaning hydrogen from oil 5. The hydrogen purified from oil is fed through a pipe 6 to a collector 7, from which it passes through a pressure regulator 9 to a hydrogen compressor 10. Compressed hydrogen from the compressor 10 through the hydrogen supply pipe 11 is fed to a separator 12, where the drop moisture is separated. Further, hydrogen is delivered through a pipeline of hydrogen 13 freed from drop moisture to a drying unit 14 (desiccant). The operation of the drying unit takes place cyclically according to the instructions received from the processor control unit 42. At the first cycle step, when the adsorber 15 works for drying and the adsorber 16 works for regeneration, hydrogen from the pipeline freed from the drop of moisture hydrogen 13 with open controlled valves 19, 22 and 25 and closed controlled valves 20, 21 and 26 enters the adsorber 15, where it is dried by passing through the adsorbent. Dried hydrogen through a pipe 23 through a pipe 28 enters the accumulator of dried hydrogen 29, made in the form of a receiver or collector, while part of the dried hydrogen from the adsorber 15 through the pipeline drained hydrogen 23 and the jumper 24 through the pressure regulator of dried hydrogen for regeneration 27 is fed to the adsorber 16 for regeneration of the adsorbent. The hydrogen used for regeneration from the adsorber 16 through the hydrogen supply pipe to the drying 17 through the jumper 18, the controlled valve 22 and the hydrogen supply pipe after the regenerative purge 39 are fed to the pipeline (suction line) 8 of the hydrogen compressor 10. In the next cycle cycle of the drying unit adsorber 16 works to dry hydrogen, and the adsorber 15 works to regenerate the adsorbent. To this end, the control unit 42 closes the controlled valves 19, 22, 25 and opens the controlled valves 20, 21, 26, after which the hydrogen from the pipeline freed from the drop of moisture hydrogen 13 enters the adsorber 16, where, passing through the adsorbent, it is also dried by the drain pipe drained hydrogen 23 through a controlled valve 25 enters the accumulator of drained hydrogen 29. In this case, part of the drained hydrogen from the adsorber 16 through the pipeline drained hydrogen 23 and the jumper 24 through the pressure regulator of drained hydrogen for regeneration 27 p steps in the adsorber 15 for regeneration of the adsorbent, then through the open control valve 21 to line 17-18-39 input to a hydrogen compressor 10. After these two cycles operation is repeated drying unit.

Из накопителя осушенного водорода 29 осушенный водород подают через вентиль и регулятор давления осушенного водорода 31 по трубопроводу подачи осушенного водорода 30 в корпус генератора 1. From the drained hydrogen storage 29, the drained hydrogen is supplied through the valve and the pressure regulator of the drained hydrogen 31 through the pipeline supplying the drained hydrogen 30 to the generator body 1.

Первоначальное заполнение водородом и подпитка блока осушки по мере необходимости осуществляют из коллектора 7, соединенного через трубопровод подачи станционного водорода 32 с расположенными на нем ротаметром, вентилем и регулятором давления станционного водорода 33 с магистральным трубопроводом водорода 34, идущим от станционного ресивера водорода 35. Initial hydrogen filling and recharging of the drying unit, as necessary, is carried out from a collector 7 connected through a station hydrogen supply pipe 32 with a rotameter, valve and pressure regulator of station hydrogen 33 located on it with a hydrogen main pipe 34 coming from the station hydrogen receiver 35.

Работу устройства проиллюстрируем на примере генератора марки ТВВ-200-2 с приводом в виде паровой турбины. Водородный компрессор представляет собой водокольцевой (жидкостно-кольцевой) компрессор марки 2ВК, обеспечивающий подачу водорода с давлением 5 ати. Оптимальное давление водорода в корпусе генератора равно 2,5 ати, эксплуатационное давление вследствие высокой влажности водорода в корпусе генератора, составляющей +15^oC по т.т.р., поддерживается на уровне 2,3 ати, а температура циркулирующей воды в газоохладителях составляет +8^oC. Блок осушки состоит из трех адсорберов (см. фиг.2) 15, 16, 43, полностью заполненных силикагелем марки ШСК. Каждый адсорбер выполнен в виде цилиндра высотой 150 см и диаметром 30 см. Блок очистки водорода от масла представляет собой устройство, оснащенное фильтром Петрянова, и расположен, например, на трубопроводе подачи водорода между водокольцевым компрессором и блоком осушки водорода. Накопитель осушенного водорода реализован в виде ресивера с соответствующей арматурной обвязкой. Процессорный блок управления реализован в виде контроллера с микропроцессором, содержащим заданную программу управления процессом осушки. Работа устройства протекает циклически, при этом цикл состоит из трех тактов: на первом такте цикла осушка водорода осуществляется адсорберами 15 и 16, а в адсорбере 43 происходит регенерация адсорбента за счет обратной продувки осушенным газом. На втором такте цикла открытые управляемые клапаны 20, 44, 21 и регуляторы давления 27, 48 обеспечивают прохождение водорода на осушку через адсорберы 16 и 43 и регенеративную продувку адсорбера 15 частью осушенного газа. На третьем такте цикла процессорный блок управления 42 через открытые управляемые клапаны 19, 44 и 22 и регуляторы давления 27 и 47 обеспечивает прохождение водорода на осушку через адсорберы 43 и 15, так что часть осушенного в них газа идет в адсорбер 16 для регенерации адсорбента. В рассматриваемом примере на трубной обвязке адсорберов со стороны отвода осушенного газа установлены три регулятора давления: 27, 47, 48.We illustrate the operation of the device using an example of a TVV-200-2 brand generator with a drive in the form of a steam turbine. The hydrogen compressor is a 2VK brand liquid-ring (liquid-ring) compressor, which supplies hydrogen with a pressure of 5 atm. The optimal pressure of hydrogen in the generator housing is 2.5 ati, the operating pressure due to the high humidity of hydrogen in the generator housing, which is +15 ^o C so on, is maintained at 2.3 ati, and the temperature of the circulating water in the gas coolers is +8 ^o C. The drying unit consists of three adsorbers (see figure 2) 15, 16, 43, completely filled with silica gel brand SHSK. Each adsorber is made in the form of a cylinder with a height of 150 cm and a diameter of 30 cm. The hydrogen oil purification unit is a device equipped with a Petryanov filter, and is located, for example, on the hydrogen supply pipe between the liquid ring compressor and the hydrogen drying unit. The dried hydrogen storage device is implemented as a receiver with the corresponding reinforcing harness. The processor control unit is implemented as a controller with a microprocessor containing a predetermined program for controlling the drying process. The operation of the device proceeds cyclically, while the cycle consists of three cycles: at the first cycle of the cycle, the hydrogen is dried by adsorbers 15 and 16, and in the adsorber 43, the adsorbent is regenerated by backwashing with the dried gas. At the second cycle step, the open controlled valves 20, 44, 21 and pressure regulators 27, 48 ensure the passage of hydrogen for drying through the adsorbers 16 and 43 and the regenerative purge of the adsorber 15 with a portion of the dried gas. At the third cycle step, the processor control unit 42 through open controlled valves 19, 44 and 22 and pressure regulators 27 and 47 allows hydrogen to pass through the adsorbers 43 and 15 for drying, so that part of the gas dried in them goes to the adsorber 16 for regeneration of the adsorbent. In the considered example, three pressure regulators are installed on the piping of the adsorbers from the side of the drained gas outlet: 27, 47, 48.

Через несколько часов работы генератора ТВВ-200-2 влажность водорода снижается до -7^oC т.т.р., а блок очистки водорода от масла удерживает 20 - 25 г масла. Благодаря снижению влажности водорода эксплуатационное давление водорода в корпусе генератора повышают до оптимального, что дает относительный прирост мощности генератора на несколько процентов.After several hours of operation of the TVB-200-2 generator, the humidity of the hydrogen decreases to -7 ^o C so that, and the unit for cleaning hydrogen from oil holds 20 - 25 g of oil. Due to the decrease in hydrogen moisture, the operational pressure of hydrogen in the generator housing is increased to the optimum, which gives a relative increase in generator power by several percent.

Устройство позволяет обеспечить работу турбогенератора в режиме пониженной регулируемой влажности водорода (с температурой точки росы охлаждающего газа, заданной в диапазоне -40 - 0^oC) при поддержании низкого уровня содержания масла в водороде, что повышает безопасность эксплуатации генератора за счет снижения риска детонации гремучей смеси, которая может образоваться при разгерметизации контура генератора, дает относительный прирост мощности генератора до 20%, что повышает КПД генератора, уменьшает риск пробоя электрозащиты турбогенератора за счет отсутствия капельной влаги и снижения коррозии, снижает расход электроэнергии за счет отказа от регенеративного подогрева адсорбента.The device allows to ensure the operation of the turbogenerator in the mode of low regulated humidity of hydrogen (with a dew point temperature of the cooling gas set in the range -40 - 0 ^o C) while maintaining a low level of oil content in hydrogen, which increases the safety of the generator by reducing the risk of detonation of the explosive mixture , which can be formed during depressurization of the generator circuit, gives a relative increase in generator power up to 20%, which increases the generator efficiency, reduces the risk of breakdown of the turbogen electrical protection Ator dropping due to the absence of moisture and reduce corrosion, reduces power consumption by eliminating the regenerative heating of the adsorbent.

Claims

A hydrogen-cooled turbogenerator, comprising a fan located inside the generator housing, the pressure zone of which is connected by a hydrogen supply pipe to a desiccant, a hydrogen dryer, consisting of several adsorbers having piping and reinforcing piping, and a dried hydrogen supply pipe to the turbogenerator body, characterized in that additionally introduced a unit for cleaning hydrogen from oil located on the hydrogen supply pipeline, a high-pressure hydrogen compressor located on the pipeline hydrogen supply between the generator housing and the hydrogen dryer, a pipeline for supplying station hydrogen to the hydrogen compressor from the station hydrogen receiver, a processor unit for automatically controlling the drying process, two controlled valves for each adsorber located on the piping of the adsorbers on the side of the supply of drained hydrogen to them, and no less than one controlled valve for each adsorber located on the pipeline for draining hydrogen, a hydrogen supply line with a pressure regulator to a hydrogen compressor, pressure regulators on the piping of the adsorbers from the side of the drained hydrogen outlet, a drained hydrogen accumulator, a drained hydrogen pressure regulator located between the drained hydrogen accumulator and the generator body, while the controlled valves and pressure regulators are electrically connected to the processor control unit.