本发明涉及火电厂发电机充排氢过程，尤其涉及一种火电厂发电机自动充排氢系统。
背景技术：
汽轮发电机组运行过程中，当发电机把机械能转变成电能时，不可避免地会产生能量损耗，这些损耗的能量最后都变成热能，导致发电机的转子、定子等各部件温度升高。为了将这部分热量导出，需要用冷却介质对发电机进行强制冷却。目前常用的发电机冷却方式有空气冷却、水冷却和氢气冷却。由于氢气热传导率是空气的7倍，氢气冷却效率较空冷和水冷都高，所以200MW及以上容量机组大多采用了水-氢-氢冷却方式，即定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷，铁芯及端部结构件氢外冷。在汽轮机组检修前，需要用二氧化碳置换发电机的氢气，然后用空气置换发电机内的二氧化碳；机组检修结束后，需要用二氧化碳置换发电机内的空气，然后用氢气置换发电机内的二氧化碳。由于存储在钢瓶（容量较小）中的二氧化碳是液态的，在置换过程中发生汽化吸热，钢瓶会结冰，需要运行人员不断地喷水解冻，钢瓶结冰后二氧化碳往往不能被全部利用，导致浪费。在置换过程中需要系统压力控制稳定，原来只是通过控制出口手动阀来调整系统压力，导致运行压力不稳定，从而影响密封油压、密封邮箱油位不稳，运行人员监控、操作压力较大。另外由于每次充（排）氢过程均需要两个置换过程，且取样化验、系统切换、更换二氧化碳钢瓶均需要人工进行，显然这种充（排）氢过程的工作量较大并存在一定的误差，从而会导致充排氢过程较长，最终影响机组整体启动或检修进程。
专利号为ZL201420283938.4的中国实用新型专利公开了一种二氧化碳气体加热装置，主机正面设有电控板，主机背面设有电源开关、熔芯和电源插座，主机两侧设置进气口和出气口，进气口和出气口通过管道连接主机内加热器，加热器上设置安全阀，连接进气口的管道上设置传感器座。装置的出气口通过管道与气体控制站进气口连接，装置的进气口通过管道与二氧化碳气体汇流排出气口连接；能使-20℃以下的二氧化碳气体迅速升温到0～45℃，输出气体温度在0～45℃之间任意调整设定，从而有效地克服发电机气体置换时的骤冷骤热现象，防止冷凝和结露，防止绝缘老化，保证发电机的工作效率。该实用新型虽然涉及发电机气体置换工作过程中的一种二氧化碳气体加热装置，但该实用新型并未解决现有技术中存在的如下技术缺陷，即：由于每次充（排）氢过程均需要两个置换过程，且取样化验、系统切换、更换二氧化碳钢瓶均需要人工进行，显然这种充（排）氢过程的工作量较大并存在一定的误差，从而会导致充排氢过程较长，最终影响机组整体启动或检修进程。因此，亟待改进。
技术实现要素：
为了解决上述现有发电机充排氢过程存在的技术缺陷，本发明提供了一种方便、快捷、安全的发电机自动充排氢系统，具体技术方案如下：
火电厂发电机自动充排氢系统，包括发电机氢气冷却系统和自动充排氢控制系统，所述发电机氢气冷却系统设有两个对外接口，所述两个对外接口分别装有第一管路和第二管路，所述第一管路上依次装有进氢总阀和排氢总阀，在所述进氢总阀和排氢总阀之间分别接入有补氢管路和压缩空气管路，所述第二管路上依次设有排二氧化碳总阀、排气压力调节阀、气体浓度分析仪和排气口，在所述发电机氢气冷却系统与排二氧化碳总阀之间接入有二氧化碳储罐及自动喷淋管路。
优选的是，所述补氢管路包括补氢母管，所述补氢母管上装有充氢电磁阀，所述充氢电磁阀与自动充排氢控制系统相连接。
在上述任一方案中优选的是，所述压缩空气管路包括压缩空气母管，所述压缩空气母管上装有充空气电磁阀，所述充空气电磁阀与自动充排氢控制系统相连接。
在上述任一方案中优选的是，所述二氧化碳储罐及自动喷淋管路包括二氧化碳储罐、自动喷淋装置和热水母管，所述第二管路和二氧化碳储罐之间依次装有充二氧化碳电磁阀和减压阀，所述二氧化碳储罐通过喷淋电磁阀与所述自动喷淋装置相连接，所述自动喷淋装置通过热水总阀与所述热水母管相连接，所述充二氧化碳电磁阀、喷淋电磁阀和热水总阀分别与所述自动充排氢控制系统相连接。
在上述任一方案中优选的是，所述自动充排氢控制系统分别与所述进氢总阀、排氢总阀和排二氧化碳总阀相连接。
在上述任一方案中优选的是，所述自动充排氢控制系统包括控制面板，所述控制面板上设有排氢按钮和充氢按钮。
在上述任一方案中优选的是，所述自动喷淋装置采用感烟式自动喷淋装置。
在上述任一方案中优选的是，所述自动喷淋装置采用感温式自动喷淋装置。
在上述任一方案中优选的是，所述自动喷淋装置采用闭式自动喷淋系统。
在上述任一方案中优选的是，所述自动喷淋装置采用开式自动喷淋系统。
在上述任一方案中优选的是，所述自动喷淋装置包括水池、阀门、水泵、气压罐控制箱、主干管道、水箱、分支次干管道、信号蝶阀、水流指示器、分支管、喷淋头、排气阀和末端排水装置。
在上述任一方案中优选的是，所述喷淋头采用下垂型喷淋头。所述下垂型喷淋头是使用最广泛的一种喷头，下垂安装于供水支管上，洒水的形状为抛物体型，将总水量的80～100%喷向二氧化碳储罐3。
在上述任一方案中优选的是，所述喷淋头采用直立型喷淋头。所述直立型喷淋头直立安装在供水支管上，洒水形状为抛物体型，将总水量的80～100%向下喷向二氧化碳储罐3，同时还有一部分喷向吊顶。
在上述任一方案中优选的是，所述喷淋头采用普通型喷淋头。所述普通型喷淋头既可直接安装，又可下垂安装于喷水管网上，将总水量的40%－60%向下喷向二氧化碳储罐3，较大部分喷向吊顶。
在上述任一方案中优选的是，所述喷淋头采用边墙型喷淋头。所述边墙型喷淋头靠墙安装。
在上述任一方案中优选的是，所述二氧化碳储罐采用立式二氧化碳储罐。
在上述任一方案中优选的是，所述二氧化碳储罐采用卧式二氧化碳储罐。
在上述任一方案中优选的是，所述二氧化碳储罐结构采用由内外容器组成的双层容器，且为真空粉末绝热型式。
在上述任一方案中优选的是，所述内容器的材料采用16MnDR，所述外容器的材料根据用户地区不同采用Q235-B或16MnR，所述内、外容器之间的夹层部分充填绝热材料珠光砂并抽真空。
在上述任一方案中优选的是，所述二氧化碳储罐设置有两组安全阀。二氧化碳储罐3使用所述两组安全阀同时工作，在其中一组安全阀定期校验时可关闭该组安全阀，另一组安全阀则继续工作，以确保二氧化碳储罐3的安全运行。
在上述任一方案中优选的是，所述内容器上部设置有压力表、差压式液位计和液位对照表，可以随时掌握所述内容器的储存量及压力变化，便于充装及排气操作。
在上述任一方案中优选的是，所述二氧化碳储罐的下部设置有检测系统，所述检测系统可定期或随时用真空计进行检测夹层真空度，以确保储罐的安全运行。
在上述任一方案中优选的是，所述检测系统包括储罐真空检测规管及真空阀。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明为了解决所述现有发电机充排氢过程的各种技术缺陷，提供了一种配置有自动控制系统的方便、快捷、安全的发电机自动充排氢系统，从而无需人工进行每次充（排）氢过程，大幅降低了充排氢过程中的人工工作量，同时大幅缩短了充排氢过程时间，进一步提高了机组整体启动或检修进程的工作效率。
附图说明
图1为本发明的火电厂发电机自动充排氢系统的优选实施例的总体结构示意图。
附图标记说明：
1自动充排氢控制系统；2发电机氢气冷却系统；3二氧化碳储罐；4自动喷淋装置；5气体浓度分析仪；6充氢电磁阀；7充空气电磁阀；8进氢总阀；9排氢总阀；10排二氧化碳总阀；11充二氧化碳电磁阀；12减压阀；13喷淋电磁阀；14热水总阀；15排气压力调节阀。
具体实施方式
本实施例仅为一优选技术方案，其中所涉及的各个组成结构部件以及连接关系并不限于该实施例所描述的以下这一种实施方案，该优选方案中的各个组成部件的设置以及连接关系可以进行任意的排列组合并形成完整的技术方案。
如图1所示，火电厂发电机自动充排氢系统，包括发电机氢气冷却系统2和自动充排氢控制系统1，发电机氢气冷却系统2设有两个对外接口，所述两个对外接口分别装有第一管路和第二管路，所述第一管路上依次装有进氢总阀8和排氢总阀9，在进氢总阀8和排氢总阀9之间分别接入有补氢管路和压缩空气管路，所述第二管路上依次设有排二氧化碳总阀10、排气压力调节阀15、气体浓度分析仪5和排气口，在发电机氢气冷却系统2与排二氧化碳总阀10之间接入有二氧化碳储罐及自动喷淋管路。所述补氢管路包括补氢母管，所述补氢母管上装有充氢电磁阀6，充氢电磁阀6与自动充排氢控制系统1相连接。所述压缩空气管路包括压缩空气母管，所述压缩空气母管上装有充空气电磁阀7，充空气电磁阀7与自动充排氢控制系统1相连接。所述二氧化碳储罐及自动喷淋管路包括二氧化碳储罐3、自动喷淋装置4和热水母管，所述第二管路和二氧化碳储罐3之间依次装有充二氧化碳电磁阀11和减压阀12，二氧化碳储罐3通过喷淋电磁阀13与自动喷淋装置4相连接，自动喷淋装置4通过热水总阀14与所述热水母管相连接，充二氧化碳电磁阀11、喷淋电磁阀13和热水总阀14分别与自动充排氢控制系统1相连接。自动充排氢控制系统1分别与进氢总阀8、排氢总阀9和排二氧化碳总阀10相连接。自动充排氢控制系统1包括控制面板，所述控制面板上设有排氢按钮和充氢按钮。自动喷淋装置4采用感温式自动喷淋装置，自动喷淋装置4包括水池、阀门、水泵、气压罐控制箱、主干管道、水箱、分支次干管道、信号蝶阀、水流指示器、分支管、喷淋头、排气阀和末端排水装置，所述喷淋头采用下垂型喷淋头。二氧化碳储罐3采用立式二氧化碳储罐，二氧化碳储罐3结构采用由内外容器组成的双层容器，且为真空粉末绝热型式，所述内容器的材料采用16MnDR，所述外容器的材料根据用户地区不同采用Q235-B或16MnR，所述内、外容器之间的夹层部分充填绝热材料珠光砂并抽真空，二氧化碳储罐3设置有两组安全阀，所述内容器上部设置有压力表、差压式液位计和液位对照表，二氧化碳储罐3的下部设置有检测系统，所述检测系统包括储罐真空检测规管及真空阀，自动喷淋装置4采用闭式自动喷淋系统。
所述下垂型喷淋头是使用最广泛的一种喷头，下垂安装于供水支管上，洒水的形状为抛物体型，将总水量的80～100%喷向二氧化碳储罐3。
二氧化碳储罐3使用两组安全阀同时工作，在其中一组安全阀定期校验时可关闭该组安全阀，另一组安全阀则继续工作，以确保二氧化碳储罐3的安全运行。
所述二氧化碳储罐3的内容器上部设置的压力表、差压式液位计和液位对照表，可以随时掌握所述内容器的储存量及压力变化，便于充装及排气操作。
二氧化碳储罐3的下部设置的检测系统可定期或随时用真空计进行检测夹层真空度，以确保储罐的安全运行。
自动排氢工作流程：机组停运后需要发电机系统排氢时，手动开启二氧化碳储罐3处的减压阀12，运行人员启动控制系统1中的排氢按钮，自动打开进氢总阀8、排氢总阀9和排气压力调节阀15，逐渐将发电机氢气冷却系统2的氢气压力降至0.05MPa。此时，充二氧化碳电磁阀11自动打开，向发电机氢气冷却系统2充二氧化碳排氢。同时热水总阀14、喷淋电磁阀13自动开启，控制二氧化碳储罐3不结冰。当气体浓度分析仪5检测到发电机氢气冷却系统2的二氧化碳浓度达到96%时，自动关闭充二氧化碳电磁阀11、排氢总阀9，开启充空气电磁阀7、排二氧化碳总阀10，开始向发电机氢气冷却系统2充空气排二氧化碳。当气体浓度分析仪5检测到发电机氢气冷却系统2的空气浓度达到96%时，自动关闭充空气电磁阀7、排二氧化碳总阀10、排气压力调节阀15，发电机氢气冷却系统2中的气体置换完毕。
自动充氢工作流程：机组启动前需要发电机系统充氢时，手动开启二氧化碳储罐3处的减压阀12，运行人员启动控制系统1中的充氢按钮，自动打开充二氧化碳电磁阀11，同时热水总阀14、喷淋电磁阀13开启，控制二氧化碳储罐3不结冰。当系统压力达0.05MPa，自动开启进氢总阀8、排氢总阀9、排气压力调节阀15，向发电机氢气冷却系统2充二氧化碳排空气。当气体浓度分析仪5检测到发电机氢气冷却系统2的二氧化碳浓度达到96%时，自动关闭充二氧化碳电磁阀11、排氢总阀9，手动关闭二氧化碳储罐减压阀12。自动开启充氢电磁阀6、排二氧化碳总阀10，开始向发电机氢气冷却系统2充氢气排二氧化碳。当气体浓度分析仪5检测到发电机氢气冷却系统2的氢气浓度达到96%时，自动关闭排二氧化碳总阀10、排气压力调节阀15，氢气压力提升至正常工作压力后，自动关闭充氢电磁阀6，发电机氢气冷却系统2中的气体置换完毕。
本发明的工作原理：本发明通过设置大容量二氧化碳储罐（满足一次充氢或排氢需要）、热水自动喷淋系统、气体浓度分析仪、自动控制阀门、自动控制系统实现了自动充排氢过程。机组正常运行中，大容量二氧化碳储罐（多个）分别通过减压阀、隔离阀、连接在充二氧化碳系统管路上，处于备用状态。当机组停运需要发电机排氢时，运行人员手动开启二氧化碳储罐3处的减压阀12，然后启动控制系统1上的排氢按钮，所述控制系统发出指令自动降低发电机氢气冷却系统2的氢气压力，然后向发电机氢气冷却系统2充二氧化碳，当气体浓度分析仪5检测到所述冷却系统的二氧化碳浓度合格，自动向所述冷却系统充空气，当所述冷却系统在线分析仪检测到所述冷却系统空气浓度合格，则关闭相关控制阀门。当机组检修工作结束，需要向发电机系统充氢时，运行人员手动开启二氧化碳储罐3处的减压阀12，然后启动控制系统1的充氢按钮，所述控制系统发出指令自动向所述冷却系统充二氧化碳，当气体浓度分析仪5检测到所述冷却系统的二氧化碳浓度合格，自动关闭充二氧化碳电磁阀11，开启进氢总阀8，开始向所述冷却系统充氢气，当气体浓度分析5检测到氢气浓度合格，自动将氢气压力提升至工作压力后，关闭相关控制阀门。
本发明的自动喷淋装置4也可采用感烟式自动喷淋装置或者开式自动喷淋系统。所述喷淋头也可采用直立型喷淋头或者普通型喷淋头或者边墙型喷淋头中的任意一种。二氧化碳储罐3也可采用卧式二氧化碳储罐。所述直立型喷淋头直立安装在供水支管上，洒水形状为抛物体型，将总水量的80～100%向下喷向二氧化碳储罐3，同时还有一部分喷向吊顶。所述普通型喷淋头既可直接安装，又可下垂安装于喷水管网上，将总水量的40%－60%向下喷向二氧化碳储罐3，较大部分喷向吊顶。所述边墙型喷淋头靠墙安装。