Synkronisen generaattorin jähdytys

Synkronisten generaattorien jäädytys: Menetelmät Etu- ja haittapuolia

Jäädytyksen tärkeys

Jäädytys on kriittinen osa synkronisen generaattorin toimintaa. Luonnolliset jäädytysmekanismit eivät ole riittäviä hävittämään vaihtojen sisällä syntynyttä huomattavaa määrää lämpöä. Tämän ongelman ratkaisemiseksi käytetään pakotettuja ilmajäädytysjärjestelmiä. Tällaisissa järjestelmissä ilma vedetään aktiivisesti vaihtojaan, mikä varmistaa, että suurempi ilma tilavuus kulkee sen pinnan yli, poistamalla tehokkaasti huomattavan määrän lämpöä. Suljettu virtausjärjestelmä on erityisen tehokas synkronisten generaattoreiden jäädytyksen parantamiseen. Tässä asetuksessa vaihtojen kuiva, puhtaaksi tehty ilma jäädytetään vesi-jäähdytininterseptorilla ja sitten se pyöräytetään takaisin vaihtojen läpi tuuletusventtiileillä.

Pinta-ala kontaktissa jäädytysilman kanssa on maksimoitu lisäämällä putket statorin ja rotorin ytimeen sekä generaattorin kenttäspireihin. Nämä putket voivat olla suunniteltu radiaalisesti tai aksiaalisesti, riippuen halutusta ilmavirtauksen suunnasta.

Radiaalinen virtausjärjestelmä

Kuvaus

Radiaalisessa virtausjärjestelmässä jäädytysilma pääsee putkiin statorin ilmaväljästä ja virtaa radiaalisesti statorin takapuolelle, mistä se sitten poistetaan.

Etuja

• Alhainen energiankulutus: Ventilaation vaatima energia on minimoitu, mikä edistää yleistä tehokkuutta.

• Monipuolisuus: Tämä järjestelmä voidaan soveltaa sekä pieniin että suuriin koneisiin, mikä tekee siitä joustavan vaihtoehto eri generaattorikokoille.

Rajoitteet

Koko ja tiivisyys: Ilmavirtausputket, jotka voivat pitää noin 20% armatuurin pituudesta, tekevät koneesta vähemmän tiiviin.

Lämpöjen hävittäminen: Radiaaliseen virtausjärjestelmään verrattuna muut jäädytysjärjestelmät tarjoavat suhteellisesti alhaisempaa lämpöjen hävittämistä. Joissain tapauksissa järjestelmän vakaus voi heikentyä jäädytysilman virtauksen vaihteluun.

Aksiaalinen virtausjärjestelmä

Kuvaus

Tässä menetelmässä ilma pakotetaan virtaamaan aksiaalisesti reitejä luomalla statorin ja rotorin reikien avulla.

Suorituskyky ja rajoitteet

Aksiaalinen virtausjärjestelmä on erittäin tehokas, paitsi merkittävästi aksiaalisen pituuden omaaville koneille. Yksi sen suurimmista haitoista on epätasainen lämpösiirto. Koneen ilmaluovun osa saa usein vähemmän jäädytystä, koska ilma lämpenee sen matkalla aksiaalisissa putkeissa.

Ympyrämuotoinen virtaus

Kuvaus

Ympyrämuotoisessa virrassa ilma toimitetaan yhdestä tai useammasta pisteestä statoriytimen ulkopuolella ja pakotetaan sitten virrattumaan ympyrämuotoisesti ytimen välissä olevien levysten välissä tarkoitettuihin ulosjohtoihin. Tämä menetelmä mahdollistaa putken pinta-alan lisäämisen.

Yhdistelmät ja huomioonotettavat seikat

Joissakin tapauksissa ympyrämuotoista virtausta yhdistetään radiaaliseen virtausjärjestelmään. On kuitenkin varottava, ettei kahden ilmavirtauksen välille tule häiriöitä. Häiriöiden estämiseksi vaihtoehtoisesti radiaalisia putkeitä suljetaan niiden ulkopuolisilla pinnilla.

Jäädytysilman vaatimukset

Tehokkaan jäädytyksen kannalta ilma on oltava puhtaana ja pölytön. Pölynhiukset voivat tukkua putket, mikä vähentää niiden leikkauspinta-alaa ja siten vähentää lämpösiirron tehokkuutta johtumisen kautta. Puhtaan ilman varmistamiseksi käytetään yleisesti ilmasuodatusjärjestelmiä ja juustokankaasuodattimia. Jossain tapauksissa ilma pesetään spraysaaliissa. Lisäksi useimmissa tapauksissa ilma jäädytetään vesijäähdytininterseptoreilla ja sitten se pyöräytetään uudelleenkäyttöön.

Ilmajäädytyksen rajoitteet

Laitteisto ja kustannukset: Suurytymisten koneiden käsittelyssä ilman liikutukseen tarvittavat tuuletinlaitteet tulevat suuremmiksi ja kuluttavat huomattavia määriä energiaa. Tämä edellyttää apulaitevarustetta, joka voi olla kallista.

Kapasiteettirajoitteet: On olemassa optimaalinen arvo koneille, joiden ulkopuolella ilmajäädytys ei enää ole riittävää säilyttää lämpötilaa turvallisissa toiminta-rajaluokissa.

Synkronisten generaattoreiden vetyjäädytys

Vetyjäähdytysjärjestelmässä vety toimii jäädytysvälineenä. Tämän menetelmän syvempi tutkimus löytyy artikkelista "Synkronisen generaattorin vetyjäädytys."

Synkronisten generaattoreiden suora vesijäädytys

Sovellus

Vetyjäädytys osoittautuu riittämättömäksi poistamaan lämpöä suurista turbo-vaihtoista, joiden kapasiteetti on 500 MW tai enemmän. Tällaisille koneille tarvittava valtava vetygaskuorma voi tehdä sen käytöstä taloudellisesti epäviableksi. Näissä tapauksissa käytetään suoraa vesijäädytystä. Erittäin suurissa turbo-generaattoreissa rotoriin usein jäädytetään vetyllä, kun taas statorispireitä jäädytetään suoraan demineraloidulla vedellä. Vesi pyöräytetään AC-moottorilla kuljetettulla sentrifugaalipumpulla, ja kartridgisuodattimet käytetään impuriteettien poistamiseen. Nämä suodattimet on suunniteltu erityisesti estämään metalliset korroosiohiukset, jotka luodaan spireissä ja putkistossa, pääsemästä tyhjiin johtimiin spireissä.

Edut vetyjäädytystä nähden

• Tehokkuus: Vesijäähdytysjärjestelmät ovat nopeampia ja tehokkaampia vetyjäähdytystä verrattuna, koska veden lämpöjohtavuus on suurempi vetyä verrattuna.

• Tilajakaminen: Veteen tarvittu pienempi putken pinta-ala mahdollistaa enemmän tilaa johtimien sijoittamiseen ranneissa, optimoien generaattorin suunnittelua.

Haitat

• Puhtausvaatimus: Jäähdytysvesi on oltava hyvin puhdasta estääkseen sen johtavuuden kasvamista, mikä voi aiheuttaa sähköisiä ongelmia.

• Kustannukset: Vesijäädytys on yleensä kalliimpaa kuin vetyjäädytys, mikä tekee siitä kalliimman vaihtoehdon generaattorin jäädyttämiseen.

Yhteenvetona synkronisten generaattoreiden jäädytys sisältää erilaisia menetelmiä, joilla on omat edut ja haitat. Oikean jäädytysmenetelmän valitseminen perustuu tekijöihin, kuten generaattorin koko, kapasiteetti ja toimintavaatimukset.