Хидrogenско хладење на синхронен генератор

Хидрогенско хладење на синхрони генератори

Хидрогенскиот гас се користи како хладилна средина во кајшите на генераторите поради неговите извонредни хладилни својства. Меѓутоа, е важно да се забележи дека одредени мешавини на хидроген и ваздух се високо експлозивни. Експлозивна реакција може да се случи кога мешавината на хидроген-ваздух содржи било од 6% хидроген и 94% ваздух до 71% хидроген и 29% ваздух. Мешавини со повеќе од 71% хидроген не се горливи. Во пракса, се често применува пропорција од 9:1 на хидроген-ваздух во многу големите турбо-алтернатори.

Клучни аспекти на хидрогенското хладење

Преимани пред ваздушното хладење

• Подобрен перформанс на хладење: Хидрогенскиот гас има значително посилна термичка проводливост споредено со ваздухот. Тој има 1,5 пати подобра способност за пренос на топлина од ваздухот, што овозможува многу брзо хладење на компонентите на генераторот. Ова брзо дисипирање на топлината помага да се одржува оптимална работна температура и намалува ризикот од прекумерно загревање.

• Подобрување на виндаж, ефикасност и намалување на шум: На иста температура и притисок, густината на хидрогенот е приближно 1/14 од густината на ваздухот. Кога ротирачките делови на генераторот работат во овој ниско-густ хидрогенски гас, ја минимизираат виндажната губиток. Како резултат, целосната ефикасност на машината се зголемува, а шумот генериран при работата се намалува, што доведува до поефикасна и потиха работа на генераторот.

• Предотвршување на корона: Кога ваздухот се користи како хладилна средина, во генераторот може да се случи коронаска разрядба. Оваа разрядба произведува вещества како озон, оксиди на азот и азотна киселина, кои можат сериозно да оштетат изолацијата на генераторот. Наспроти тоа, хидрогенското хладење ефикасно предотвршува ефектот на корона, што ја проширува длабочината на изолацијата и намалува потребата од често одржување и замена.

Ограничувања

• Скапа конструкција: Хидрогенски-хладените алтернатори бараат скапи рамки. Ова е поради потребата за имплементација на експлозивно-безбедна конструкција и гас-цела печат на валот за предотвршување на протечки на хидроген и потенцијални експлозии. Овие дополнителни безбедносни карактеристики додаваат на целосната производна цена на генераторот.

• Комплексен процес на увоз на гас: Треба да се вземат специјални претоварности при внесување на хидроген во алтернаторот за да се избегне создавање на експлозивни мешавини. Се користат две заеднички методи:

• Замена на гас: Прво, ваздухот внатрешно во алтернаторот се заменува со диоксид на јаглерод (CO2), а потоа се внесува хидроген. Овој постепен процес гарантира дека се избегнува експлозивниот опсег на мешавините на хидроген-ваздух.

• Вакуумска помпа: Јединицата на алтернаторот се евакуира до 1/5 од атмосферскиот притисок пред да се допусне хидроген. Ова намалува присуство на ваздух и минимизира ризикот од експлозивна реакција при внесување на хидроген.

• Додатни барања за хладење: За ефективно извлечување на топлина од хидроген, треба да се инсталираат цеви со масло или вода во кајшата на генераторот. Овие цеви се неопходни за одржување на правилната температура на хидрогенот додека циркулира низ машината.

• Ограничувања на капацитет: Иако има многу предности, хидрогенското хладење е недостаточно за големи алтернатори со капацитет над 500 MW. Топлината генерирана од овие високомоќни машини бара по напредни решенија за хладење, како директното водно хладење, за да се осигура надежна работа.

Оперативни детали

За да се предотврати формирањето на експлозивни мешавини на хидроген-ваздух, хидрогенскиот гас внатрешно во генераторот се одржува на притисок повисок од атмосферскиот притисок. Овој позитивен притисок го предотвршува надворешниот проникнување на ваздух, кој би можел да контаминира хидрогенот и да создаде опасна ситуација. Хидрогенското хладење на притисоци 1, 2 и 3 пати поголеми од атмосферскиот притисок може да го зголеми класификацијата на генераторот за 15%, 30% и 40% соодветно, споредено со неговата ваздушно-хладена класификација.

Системите за хидрогенско хладење бараат целосно затворен и ефикасен циркулаторен систем. Се инсталираат специјални масло-печатени гландови меѓу валот и кајшата. Овие гландови играат важна улога во предотвршување на протечки на хидроген и проникнување на ваздух. Бидејќи маслото во овие гландови го апсорбира и леечкиот хидроген и надворешниот ваздух, тоа треба регуларно да се чисти за да се одржи неговата ефикасност.

Хидрогенскиот гас се циркулира низ роторот и статорот на генераторот со помош на сушилници и вентилатори. Потоа, нагретиот хидроген се насочува над хладните цеви расположени во кајшата. Овие цеви, кои можат да се исполнат со масло или вода, го апсорбираат топлината од хидрогенот, го хладат пред да се рециркулира низ генераторот.

Вкупно, хидрогенското хладење нуди неколку значајни предности пред ваздушното хладење, вклучувајќи подобрен ефикасност на хладење, подобрен перформанс на машината и продолжен живот на изолацијата. Меѓутоа, тоа исто така доаѓа со свој сет на предизвици и ограничувања кои треба внимателно да се управуваат за да се осигура безбедна и надежна работа на генераторот.