莱斯伟科技

一、   氢纯度下降的严峻挑战

氢冷发电机指利用氢气冷却发电机的机器。其定子绕组、转子绕组及铁芯均采用氢内冷的冷却方式，氢气由装在转子两端的风扇强制循环，并通过设置在定子机座上部的4组氢气冷却器进行冷却。氢气系统由发电机定子外壳、端盖、氢气冷却器、密封瓦以及氢气管路构成全封闭气密结构。

1.1氢冷发电机的优点

1、导热性能优越：氢气的导热系数比空气高约4倍，能够更有效地将发电机内部产生的热量带走，从而降低发电机的温度，减少绝缘材料的老化，延长设备的使用寿命。

2、低通风损耗：氢气的密度较小，通风损耗仅为空气冷却的6.96%，这有助于降低发电机的温升，提高发电效率。

3、系统结构简单：与水冷却系统相比，氢气冷却系统的构造相对简单，无需复杂的水路系统和水质处理设备，降低了系统的复杂性和运行维护成本。

4、环保性：氢气是一种环保的冷却介质，不会对环境造成污染，使用氢气可以减少温室气体的排放。

1.2行业痛点

在汽轮发电机运行工况下，用于冷却的氢气被密封油封闭在发电机内部。然而，由于压力和温度的变化，油中溶解性气体和水分会溢出，污染氢气，导致氢气纯度降低和发电机氢气露点升高。

氢气纯度的下降直接威胁机组的安全运行，并显著增加发电成本。

增加风摩损耗： 随着氢纯度下降，发电机的风摩损耗显著增加。

l以 800MW 汽轮发电机为例，氢纯度在 99% 以下时，每下降 1%，将增加风摩损耗 366 kW 。

l国标要求氢气纯度不低于 96%，宜高于 98% 。

经济损失：纯度长期 <98% 导致发电机运行成本显著升高。

l例如，对于 600MW 机组，氢气纯度每提升 1% 可带来 60–120 kW 的损耗降低。

安全隐患： 纯度不稳定导致频繁补氢、系统波动，并提高露点风险，水污染可能导致电弧和绕组故障。

运维成本： 低纯度时通常需采取排掉低纯度氢气、补入纯氢的操作，增加了氢气用量和现场操作工作量。

二、   解决方案

密封油提纯系统集除气、除水、除杂质为一体，通过高真空蒸发的方式，高效清除油液中不凝结气体、颗粒杂质、水分，通过-100kpa的高真空，极大地降低了油中水分的饱和温度，同时去除了油中的不凝结气体。避免了电加热的使用，在高效除水、除气的同时降低了客户的能耗成本，,避免了由于电加热局部过热加速油品老化的风险。处理完成后油液清洁度可达客户的需求，可去除99%的溶解性气体和99%的溶解性水分。

目标纯度：氢气纯度保证值达到99%，目标值99.8%。

核心功能：可去除99%的溶解性气体和99%的溶解性水分

2.1系统介绍

本方案由天津莱斯伟科技有限公司经过多年行业积累和潜心研发，莱斯伟和行业内专家一起研发了新型的密封油提纯系统。提纯系统集除气、除水、除杂质为一体，通过高真空蒸发的方式，高效清除油液中不凝结气体、颗粒杂质和水分。

系统特点

（1）高真空度

真空高，绝对真空可实现-100kpa以上运行，降低蒸发罐内油中水分的饱和温度同时极大的提高了除气的效果。

（2）真空泵免维护

设备真空泵采用大流量旋片式真空泵，经久耐用。真空泵配备自清洁系统，可高效的去除真空泵油中的水分和杂质，避免了真空泵油中进水，频繁换油、故障率高的问题。为设备长周期稳定运行提供保障。

（3）节能、不增加系统油温

传统设备使用电加热，主要是因为真空较低，通过提高油温使得油中的水分尽量接近饱和温度，提高除水效果。密封油提纯系统的真空稳定在-100Kpa以上运行，水分的饱和温度约为10”C,密封油运行温度约为40°℃,远超水分对应的饱和温度，完全不需要额外的加热设备。不使用电加热，避免电加热造成局部超温加速油品老化的问题，同时避免了电加热故障带来的安全隐患。

（4）消泡技术

独有的物理消泡技术，避免了传统真空式油净化装置由于高真空运行泡沫过多，降低真空运行造成除水、除气能力的下降，或造成真空泵故障等问题。

2.2技术参数

2.3方案类型

（1）单流环型：适用于所有的单流环视式密封油系统改造

系统保证所有经密封油泵供入密封瓦的密封油都经过密封油提纯系统进行100%的脱气处理。系统示意图如上所示。虚线框为提纯系统，该系统的工作原理是在原密封油系统中的密封油箱下端接入一个截止阀，作为密封油提纯系统的手动进油阀。回油至密封油泵入口母管，并加装手动截止阀。密封油泵用油全流量通过该系统进行脱气脱水净化后提供给密封油泵工作，从而避免了气体、水分和杂质对氢气的污染。

正常运行时，冷发电机密封油提纯系统的进油阀、出油阀开启进油泵启动，密封油经喷淋装置喷洒到填料上在高真空状态下进行充分脱气处理后，被排油泵抽走并流经过高效滤器进行过滤。由于排油泵的设计流量大于密封油泵流量，因此可以保证密封油泵入口母管的油源全部经过深度除气、除水。

（2）双流环型：适用于双流环式密封油系统改造

系统保证所有经空侧密封油泵入口油源都经过密封油提纯系统进行 100%的脱气处理。系统示意图如上所示。虚线框为提纯系统，该系统的工作原理是在原密封油系统中空侧密封油泵入口(油氢分离器下部)接入一个截止阀，作为密封油提纯系统的手动进油阀。回油至空侧密封油泵入口母管，并加装手动截止阀。空侧密封油泵用油全流量通过该系统进行脱气脱水净化后提供给空侧密封油泵，从而避免了气体对密封油空侧的污染。

双流环设计氢侧的密封油是由空侧密封油提供，所以在保证空侧密封油彻底脱水脱气就可以保证氢侧密封油的品质。正常运行时，氢冷发电机密封油提纯系统的进油阀、出油阀开启进油泵启动，密封油经喷淋装置喷洒到填料上在高真空状态下进行充分脱气处理后被排油泵抽走并流经过滤器进行过滤。由于排油泵的设计流量大于空侧密封油泵流量因此可以保证密封油空侧油泵入口母管的油源全部经过深度除气:

2.4系统特点

l 材料

设备主要配件采用不锈钢制作，避免二次污染。

不同过滤精度的滤芯，可实现不同客户的需求，确保截留率99.9%。

l 自动化

设备采用西门子PLC及变频器控制。

设备采用一键启、停，所有阀门采用不锈钢气动球阀，可实现DCS控制。

进油泵、排油泵、真空泵全部采用变频控制，根据PLC获取的参数运行在最佳的频率区间，实现了油量和抽气量完美的匹配。

l 服务

系统提供远程维护，利用5G技术，实时监测设备状态，实现远方故障分析和OTA升级。

提供7*24小时技术支持，所有系统备件24小时响应；

本土团队支持，运维升级便捷。

2.5系统收益

1.运行效益

（1）露点降低： 深度去除密封油溶解水，降低露点，带来发电机安全性的收益

（2）密封油和主机润滑油实际为同一油源，密封油品质提升，主机润滑油品质同步得到提升；

2.经济效益

系统在机组上安装运行后，可以取得非常可观的经济效益：

（1）补氢量减少： 氢气纯度稳定在高位，可停止或大幅减少置换操作，仅需少量补氢 51，直接减少生产成本；

（2）发电机损失减少，大幅度提高运行效率。（保证值氢气纯度维持99%以上运行，目标值氢气纯度99.5%以上。）

三、   成功案例

3.1湖南益阳 630MW 案例

结论：这是目前国内少有的长期稳定 99.8%+ 氢纯度的真实工程案例。

3.2商洛电厂案例

初始状态

1、氢气纯度每两天就会接近96%， 需要进行提纯操作，2、提纯后氢气纯度达到96.6%，耗费氢气40-50m³，

3、氢气露点有时会超出临界值。

使用效果：

1、设备投入后正常补 氢（停止置换），氢气纯度上升至99.9%。

2、不需要使用氢气进行提纯操作

3、氢气露点合格。

结论“氢纯度从 96% → 99.9%，风摩损耗显著下降，系统进入“高纯度稳定运行模式”。