Sinhron jeneratorün hidroqen soğutması
Sinhron jeneratorların hidrogen soğutması
Hidrogen gazı, üstün soğutma özelliklerine sahip olduğu için jeneratör kılıflarında soğutma maddesi olarak kullanılır. Ancak, belirli hidrojen ve hava karışımlarının çok patlayıcı olduğunu unutmamak önemlidir. Patlayıcı bir reaksiyon, hidrojen - hava karışımının %6 hidrojen ve %94 hava ile %71 hidrojen ve %29 hava arasında olduğunda meydana gelebilir. %71'den fazla hidrojen içeren karışımlar yanıcı değildir. Pratik uygulamalarda, çok büyük türbinalternatörlerde genellikle 9:1 oranında hidrojen - hava karışımı kullanılır.
Hidrogen Soğutmasının Ana Özellikleri
Hava Soğutmasına Göre Avantajlar
Geliştirilmiş Soğutma Performansı: Hidrojen gazı, havadan önemli ölçüde daha yüksek termal iletkenliğe sahiptir. Havadan 1.5 kat daha fazla ısı aktarım yeteneğine sahiptir, bu da jeneratör bileşenlerinin çok daha hızlı soğumasına olanak tanır. Bu hızlı ısı dağılımı, optimal işletme sıcaklıklarını korumaya yardımcı olur ve aşırı ısınma riskini azaltır.
Geliştirilmiş Rüzgar Kaybı, Verimlilik ve Azaltılmış Gürültü: Aynı sıcaklık ve basınçta, hidrojenin yoğunluğu havanın yaklaşık 1/14'üdür. Jeneratörün dönen parçaları bu düşük yoğunluklu hidrojen gaz ortamında çalışırken, rüzgar kaybı en aza indirilir. Sonuç olarak, makinenin toplam verimliliği artar ve işletme sırasında üretilen gürültü azalır, bu da daha verimli ve sessiz bir jeneratöre yol açar.
Korona Önlemi: Havayı soğutma maddesi olarak kullanıldığında, jeneratör içinde korona devresi oluşabilir. Bu devre, ozon, nitrojen oksitler ve nitrik asit gibi maddeler üretir, bu maddeler jeneratörün yalıtımını ciddi şekilde zarar götürebilir. Buna karşılık, hidrojen soğutması etkili bir şekilde korona etkisini önler, bu da yalıtım ömrünü uzatır ve sıklıkla bakım ve değiştirme ihtiyacını azaltır.
Sınırlamalar
Pahalı Yapım: Hidrojen soğutmalı alternatörler, daha pahalı çerçevelere ihtiyaç duyar. Bu, patlama geçirmez inşaat ve potansiyel patlamaları önlemek için gaz sıkıştırma eksen mühürlerini uygulama gerekliliğinden kaynaklanır. Bu ek güvenlik özellikleri, jeneratörün toplam üretim maliyetini artırır.
Karmaşık Gaz Alış Süreci: Hidrojen alternatöre alındığında, patlayıcı karışımlar oluşturmak yerine özel önlemler alınmalıdır. İki yaygın yöntem kullanılır:
Gaz Değiştirme: İlk olarak, alternatör içindeki hava karbondioksitle (CO2) değiştirilir, ardından hidrojen girer. Bu adım adım süreç, hidrojen - hava karışımlarının patlayıcı aralığını önler.
Vakum Pompa: Alternatör birimi, hidrojen kabul edilmeden önce atmosferik basıncın 1/5'ine indirilir. Bu, hava varlığını azaltır ve hidrojen girişi sırasında patlayıcı bir reaksiyon riskini minimize eder.
Ek Soğutma Gereklilikleri: Hidrojenin ısısını etkili bir şekilde çıkarmak için, jeneratör kılıfı içinde yağ veya su taşıyan soğutma bobinleri monte edilmelidir. Bu bobinler, hidrojenin makinede dolaşırken doğru sıcaklığı koruması için vazgeçilmezdir.
Kapasite Sınırlamaları: Birçok avantajına rağmen, hidrojen soğutması 500 MW'nin üzerinde kapasiteli büyük alternatörler için yeterli değildir. Bu yüksek güç makinaları tarafından üretilen ısı, güvenilir bir işlem sağlamak için doğrudan su soğutması gibi daha gelişmiş soğutma çözümlerine ihtiyaç duyar.
İşletme Detayları
Patlayıcı hidrojen - hava karışımlarının oluşmasını önlemek için, jeneratör içindeki hidrojen gazı atmosferik baskından daha yüksek bir basımda tutulur. Bu pozitif basınç, içeriye hava sızmasına engel olur, bu da hidrojeni kirletip tehlikeli bir duruma yol açabilir. Hidrojen soğutması, atmosferik basına göre 1, 2 ve 3 kat basımda uygulanarak, hava soğutmalı derecelerine kıyasla jeneratörün derecesini sırasıyla %15, %30 ve %40 oranında artırabilir.
Hidrojen soğutma sistemleri, tamamen kapalı ve etkin bir dolaşım sistemi gerektirir. Eksen ve kılıf arasında özel yağ sıkıştırılmış bezeller monte edilir. Bu bezeller, hidrojen sızıntısını ve hava giriğini önlemekte kritik bir rol oynar. Bezellerdeki yağ hem sızan hidrojeni hem de giren havayı emdiği için, etkinliğini korumak için düzenli olarak temizlenmelidir.
Hidrojen gazı, jeneratörün rotoru ve statoru boyunca fırınlar ve fanlar kullanılarak dolaştırılır. Jeneratör bileşenlerinden geçtikten sonra, ısılanmış hidrojen, kılıf içinde bulunan soğutma bobinlerine yönlendirilir. Bu bobinler, yağı veya suyu içerir, hidrojenin ısısını emerek onu tekrar jeneratörden dolaştırmadan önce soğutur.
Genel olarak, hidrojen soğutması, hava soğutmasına kıyasla geliştirilmiş soğutma verimliliği, geliştirilmiş makine performansı ve uzun ömürlü yalıtım gibi birçok önemli avantaja sahiptir. Ancak, güvenli ve güvenilir bir jeneratör işlemini sağlamak için dikkatli bir şekilde yönetilmesi gereken kendi zorluk ve sınırlamalarıyla da gelir.
