Хлажување на синхронен генератор
Хлаждење на синхроните генератори: методи, предности и ограничувања
Значење на хлаждењето
Хлаждењето е критичен аспект во работата на синхроните генератори. Природните механизми за хлаждење не се доволни за дисипирање на значителната количина топлина која се генерира во алтернативите. За да се реши ова, се користат системи за хлаждење со притиснување на воздух. Во такви системи, воздухот активно се притиснува во алтернативата, што осигурува дека поголема количина воздух минува преку неговите површини, ефективно го отстранувајќи значителна количина топлина. Затворениот вентилационен систем е особено ефективен за подобрување на хлаждењето на синхроните генератори. Во овој постав, горечкиот, чист воздух од алтернативата се хлади со воден хладилник и потоа се циркулира назад низ алтернативата со помош на вентилатори.
За максимално зголемување на површината во контакт со хладечкиот воздух, се инкорпорираат дукти во статорските и роторските јадра, како и во полеските бобини на генераторот. Овие дукти можат да бидат конфигурирани во радијална или аксијална насока, во зависност од желаната шема на проток на воздухот.
Вентилационен систем со радијален проток
Опис
Во вентилационен систем со радијален проток, хладечкиот воздух влегува во дуктите преку воздушната рака во статорот и проточува радијално кон задната страна на статорот, од каде потоа се изважува.
Предности
Ниска губитна енергија: Енергијата потребна за вентилација е минимална, што допринасува до целосна ефикасност.
Флексибилност: Овој систем може да се применува како на малите, така и на големите машини, што го прави флексибилна опција за различни големини на генератори.
Ограничувања
Големина и компактност: Присуството на вентилациони дукти, кои можат да заемат околу 20% од должината на арматурата, прави машината помалку компактна.
Дисипирање на топлина: Врз споредба со други системи за хлаждење, системот со радијален проток нуди релативно помала дисипација на топлина. Во некои случаи, стабилноста на системот може да се компромитира поради флуктуации во количината на хладечкиот воздух кој проточува низ машината.
Аксијален проток вентилационен систем
Опис
Во овој метод, воздухот се притиснува да протече аксијално низ пасажи создадени со отвори во статорот и роторот.
Перформанси и ограничувања
Аксијалниот проток вентилационен систем е многу ефективен, освен за машини со значителна аксијална должина. Еден од главните недостатоци е неравномерната трансференција на топлина. Излезната секција на машината тенденцијално прима помала количина хлаждење затоа што воздухот се загрејува додека протече низ аксијалните дукти.
Циркумференцијално хлаждење
Опис
Во циркумференцијалното хлаждење, воздухот се доставува во една или повеќе точки на надворешниот периметар на јадрото на статорот и потоа се притиснува да протече циркумференцијално низ дуктите помеѓу ламинациите до одредени излези. Овој метод дозволува зголемување на областа на дуктите.
Комбинации и размислувања
Во одредени случаи, циркумференцијалното хлаждење се комбинира со системот со радијален проток. Меѓутоа, треба да се внимава да не дојде до интерференција помеѓу двата протоки на воздух. За да се спречи таква интерференција, обично се затворуваат надворешните површини на альтернативните радијални дукти.
Барања за хладечки воздух
За ефективно хлаждење, воздухот мора да биде чист и без прашини. Частичките прашини можат да заблокираат дуктите, намалувајќи нивната пресечна плошта и, следствено, намалувајќи ефикасноста на трансференцијата на топлина по проводност. За да се осигура чист воздух, обично се користат филтри за воздух и филтри од кайма. Во одредени ситуации, воздухот се пери во камера за перење. Додатно, во повеќето случаи, воздухот се хлади со водни хладилници и потоа се рециркулира за повторна употреба.
Ограничувања на хлаждењето со воздух
Опрема и цена: За машини со голем капацитет, вентилаторите потребни за циркулација на воздух стануваат поголеми и потрошат значителни количини енергија. Ова нуди потреба од употреба на помошна опрема, што може да биде скапо.
Ограничувања на капацитетот: Постои оптимална класификација за машини над која хлаждењето со воздух вече не е доволно за одржување на температурата во сигурни оперативни граници.
Хлаждење со водород на синхроните генератори
Во системот за хлаждење со водород, водородот служи како медиум за хлаждење. Подробно истражување на овој метод може да се најде во статијата „Хлаждење со водород на синхроните генератори“.
Директно хлаждење со вода во синхроните генератори
Примена
Хлаждењето со водород не е доволно за исцедување на топлина од големи турбо-алтернативи со капацитет од 500 МВ или повеќе. Големата количина водород потребна за такви машини може да го направи неговото користење економски невијабилно. Во овие случаи, се користи директно хлаждење со вода. Во многу големите турбо-генератори, роторите често се хладат со водород, додека витниците на статорот се хладат со директна деминерализирана вода. Водата се циркулира со помош на центрифугален помпа погонета со AC мотор, а картусни филтри се користат за отстранување на прашини. Овие филтри се специјално дизајнирани за да спречат метални корозивни честици генерираани во витниците и цевите да влегуваат во холоците проводници на витниците.
Предности над хлаждењето со водород
Ефикасност: Системите со хлаждење со вода се побрзи и повеќе ефикасни поради повисоката термална проводливост на водата во споредба со водородот.
Оптимизација на простор: Малата област на дуктите потребна за водата дозволува повеќе простор за сместување на проводници во пазухите, оптимизирајќи дизајнот на генераторот.
Недостатоци
Барање за чистота: Водата користена за хлаждење мора да биде многу чиста за да се спречи зголемување на нејзината проводливост, што може да доведе до електрични проблеми.
Цена: Хлаждењето со вода е обично подорого од хлаждењето со водород, што го прави подорога опција за хлаждење на генераторот.
Во заклучок, хлаждењето на синхроните генератори вклучува низа методи, секој со свој сет предности и ограничувања. Изборот на соодветен метод за хлаждење зависи од фактори како што се големината, капацитетот и оперативните барања на генераторот.
