Senkron Jeneratörün Hidrojen Soğutması
Senkron Jeneratörlerin Hidrojen Soğutması
Hidrojen gazı, muhteşem soğutma özelliklerine sahip olması nedeniyle jeneratör kılıflarında bir soğutma ortamı olarak kullanılır. Ancak, hidrojen ve hava belirli oranlarda karıştırıldığında çok patlayıcı olabileceğini 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 türbın alternatörlerinde genellikle hidrojen ile hava arasındaki oranı 9:1 olarak kullanılır.
Hidrojen Soğutmanın Ana Özellikleri
Hava Soğutmasına Göre Avantajları
Geliştirilmiş Soğutma Performansı: Hidrojen gazı, havadan önemli ölçüde daha yüksek termal iletim özelliğine sahiptir. Havadan 1.5 kat daha fazla ısı transfer kapasitesi vardır, bu da jeneratör bileşenlerinin çok daha hızlı soğumasına olanak tanır. Bu hızlı ısı dağılımı, optimal çalışma sıcaklıklarını korumaya yardımcı olur ve aşırı ısınma riskini azaltır.
İyileştirilmiş 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 işlem sırasında üretilen gürültü azalır, bu daha verimli ve sessiz bir jeneratöre yol açar.
Korona Önleme: Hava bir soğutma ortamı olarak kullanıldığında, jeneratör içinde korona descargası oluşabilir. Bu descargas, ozon, nitrojen oksitler ve nitrik asit gibi maddeler üretir, bu maddeler jeneratör yalıtımını ciddi şekilde zarar görebilir. Buna karşılık, hidrojen soğutması etkili bir şekilde korona etkisini önler, bu da yalıtım ömrünü uzatır ve sık bakım ve değiştirme ihtiyaçlarını azaltır.
Sınırlamalar
Pahalı Yapım: Hidrojen soğutmalı alternatörler, daha pahalı çerçevelere ihtiyaç duyar. Bu, patlama geçirmez yapım ve potansiyel patlamaları önlemek için gaz geçirmez şaft mühürlerinin uygulanması gerekliliğinden kaynaklanır. Bu ek güvenlik özellikleri, jeneratörün toplam üretim maliyetini artırır.
Karmaşık Gaz Alış İşlemi: Hidrojen alternatöre tanıtıldığında, patlayıcı karışımların oluşturulmasını önlemek için özel önlemler alınmalıdır. İki yaygın yöntem şunlardır:
Gaz Değiştirme: Öncelikle, alternatör içindeki hava karbondioksitle (CO2) değiştirilir ve ardından hidrojen tanıtılır. Bu adım adım süreç, hidrojen - hava karışımlarının patlayıcı aralığını önler.
Vakum Pompa: Alternatör birimi, hidrojen tanıtılana kadar atmosferik basınlığın 1/5'ine düşürülmüş olur. Bu, hava varlığını azaltır ve hidrojen tanıtımı sırasında patlayıcı bir reaksiyon riskini minimize eder.
Ek Soğutma Gereksinimleri: Hidrojenin ısısını etkili bir şekilde çıkarmak için, jeneratör kılıfı içinde yağ veya su taşıyan soğutma bobinleri monte edilmelidir. Bu bobinler, hidrojenin makinede dolaştığı sürece doğru sıcaklığı korumak için hayati önem taşır.
Kapasite Sınırlamaları: Bütün avantajlarına rağmen, hidrojen soğutması 500 MW'yi aşan kapasiteli büyük alternatörler için yeterli değildir. Bu yüksek güçli makineler tarafından üretilen ısı, güvenilir bir çalışma sağlamak için doğrudan su soğutması gibi daha gelişmiş soğutma çözümlerini gerektirir.
İşletimsel Detaylar
Patlayıcı hidrojen - hava karışımlarının oluşmasını önlemek için, jeneratör içindeki hidrojen gazı atmosferik basınlıktan daha yüksek bir basınlıkta tutulur. Bu pozitif basınç, havanın içerideki hidrojeni kirletmesini ve tehlikeli bir durum oluşturmasını önleyerek hava sızıntısını engeller. Hidrojen soğutması, atmosferik basınlığın 1, 2 ve 3 katı basınlıkta gerçekleştirilirse, jeneratörün derecelendirmesi, hava soğutmalı derecelendirmesine göre sırasıyla %15, %30 ve %40 artırılabilir.
Hidrojen soğutma sistemleri, tamamen kapalı ve etkili bir dolaşım sistemi gerektirir. Şaf ile kılıf arasında özel yağ mühürlü bezler monte edilir. Bu bezler, hidrojen sızıntısını ve hava giriğini önlemekte kritik rol oynar. Bu bezlerdeki yağ, sızan hidrojeni ve giren havayı emdiği için, etkinliğini korumak için düzenli olarak arındırılması gerekir.
Hidrojen gazı, jeneratörün rotoru ve statoru boyunca püskürtücü ve fanlar kullanılarak dolaştırılır. Jeneratör bileşenlerinden geçtikten sonra, ısılanmış hidrojen, kılıf içinde bulunan soğutma bobinleri üzerinden yönlendirilir. Bu bobinler, yağı veya suyu içerebilir ve hidrojenin ısısını emerek onu tekrar jeneratörden dolaşım yapmadan önce soğutur.
Genel olarak, hidrojen soğutması, hava soğutmasına kıyasla geliştirilmiş soğutma verimliliği, artmış makine performansı ve uzatılmış yalıtım ömrü dahil birçok önemli avantaj sunar. Ancak, güvenli ve güvenilir bir jeneratör işletimi sağlamak için dikkatli bir şekilde yönetilmesi gereken kendi setiyle birlikte bazı zorlukları ve sınırlamaları da getirir.
