10 Системы охлаждения генераторов

10 Системы охлаждения генераторов

Охлаждение можно производить воздухом, водородом, водой, маслом Отвод теплоты может осуществляться непосредственно от проводников обмотки по каналам, расположен­ным внутри пазов, или косвенно от поверхности ротора и ста­тора.

Рис. 2.2. Системы охлаждения генераторов:

КВЗ — косвенное воздухом; НВЗ — непосредственное воздухом; КВР — косвен­ное водородом; НВР — непосредственное водородом; НВ — непосредственное водой; НМ — непосредственное маслом

Воздушное охлаждение косвенное ротора и стато­ра. Проточная система охлаждения при­меняется для генераторов небольшой мощности (до 2 —4 MB-А). В этой системе воздух забирается из помещения и с помощью вентиляторов, насаженных на вал генератора, прогоняется через зазор между статором и ротором по вентиляционным каналам. При этом изоляция обмоток быстро загрязняется и срок службы гене­ратора уменьшается. Замкнутая система охлаждения предусмат­ривает циркуляцию одного и того же объема воздуха по замкнуто­му контуру: из камеры холодного воздуха с помощью вентилято­ров на валу генератора воздух нагнетается в машину, охлаждает поверхность статора и ротора, попадает в камеру горячего возду­ха, проходит через воздухоохладитель и вновь поступает в генера­тор. Для восполнения потерь воздуха за счет утечек предусматри­вается забор воздуха через масляные фильтры.

Водородное охлаждение косвенное турбогенерато­ров устроено по такой же схеме, как и воздушное. На рис. 2.4 пока­зана схема многоструйного водородного охлаждения.

Машины с водородным охлаждением должны иметь газоплот­ный корпус, масляные уплотнения вала, уплотнения токопроводов к обмоткам ротора и статора, уплотнения крышек газоохла­дителей, лючков и съемных торцевых щитов.

Рис. 2.5. Принципиальная схема газового хозяйства системы водородного

1 — баллоны с водородом; 2 — редуктор; 3 — манометр; 4 — газоанализатор; 5 — реле давления; 6, 9 — верхний и нижний коллекторы; 7 — ротор; 8 — корпус генератора; 10 — баллоны с углекислым газом; // — баллоны сжатого воздуха; А— трубопровод в области за вентилятором; Б — трубопровод в области до вентилятора

На рис. 2.5 показана принципиальная схема газового хозяйства системы водородного охлаждения. При заполнении корпуса гене­ратора водородом воздух сначала вытесняется углекислым газом во избежание образования гремучей смеси. Затем углекислый газ под давлением подается из баллонов 10 в нижний коллектор 9, воздух вытесняется через верхний коллектор 6 и выпускается на­ружу. Когда весь объем корпуса генератора будет заполнен угле­кислотой с концентрацией около 90%, закрывается вентиль «Вы­пуск газа» и в верхний коллектор подается из баллонов / водо­род, который вытесняет углекислоту через нижний коллектор и открываемый вентиль «Выпуск углекислоты». Как только чистота водорода достигнет заданного уровня, закрывается вентиль «Вы­пуск углекислоты», и давление водорода доводится до нормаль­ного. При останове генератора для ревизии или ремонта сначала из корпуса вытесняется водород с помощью углекислоты, кото­рая затем вытесняется воздухом.

Турбогенераторы ТГВ-300 имеют непосредствен­ное водородное охлаждение обмоток статора и ротора. Циркуляция водорода создается компрессором, установ­ленным на валу генератора со стороны контактных колец. Стер­жень обмотки статора состоит из двух рядов элементарных про­водников прямоугольного сечения, между которыми уложены стальные трубки, в которых циркулирует водород. Обмотки рото­ра имеют также непосредственное охлаждение проводников. Газо­охладители встраиваются в корпус со стороны турбины или вы­носятся в специальную камеру в нижней части.

Чем отличаются генераторы с воздушным и водяным охлаждением?

Помимо очевидных принципиальных конструктивных особенностей, системы воздушного и водяного охлаждения электрогенераторов имеют различия, напрямую влияющие на такие эксплуатационно-технические характеристики устройства, как продолжительность безостановочной работы. Именно от типа охлаждения в наибольшей степени зависит возможность применения электрогенератора как основного источника питания, или его использование в качестве резерва в периоды перебоев в электроснабжении.

Согласно правилам эксплуатации, устанавливаемым производителем, электрогенераторное оборудование с воздушным охлаждением требует остановки каждые 6-12 часов беспрерывной работы. Остывание устройства может занимать 1-2 часа, а значит, перебои в электроснабжении объекта на этот срок неизбежны. Кроме того, при выборе места установки электрогенератора этого типа очень важен приток свежего воздуха, поэтому наряду с основной целью использования установки при выборе охлаждающей системы следует руководствоваться и условиями предполагаемой эксплуатации. Наиболее часто воздушное охлаждение применяется в недорогих бытовых устройствах, обладающих невысокой мощностью.

Водяное охлаждение гораздо более эффективно справляется с поддержанием оптимальной температуры работы электрогенератора, не допуская его перегрева на протяжении всего эксплуатационного периода. Остановка в работе может быть вызвана только необходимостью проведения технического обслуживания, регулярность которого также регламентируется производителем, но в большинстве случаев производится 1 раз в 2-3 недели. Следует также учитывать, что система жидкостного охлаждения значительно усложняет конструкцию электрогенератора, напрямую влияя на увеличение его веса и, как следствие, затрудняя транспортировку.

Суть системы охлаждения генератора

Генератор принципиально можно рассматривать, как двигатель, задача которого преобразовать энергию сжигания топлива в электричество. По сути, если генератор установить на шасси, то он сможет двигаться, т.е. станет автомобилем. Конечно, это весьма поверхностное сравнение, но, по сути, так и есть. Точно так же, как и любой автомобиль на бензиновом или дизельном моторе может стать электрогенератором.

Каждый двигатель имеет одну общую черту – ему нужно охлаждение. Последствия перегрева мотора – поломка и выход из строя установки. В генераторе перегреться может не только двигатель, но и его обмотки и другие агрегаты. Чтобы избежать перегрева, в генераторах предусматривается система охлаждения – воздушная или жидкостная. У каждой из этих систем есть свои преимущества и особенности.

Система воздушного охлаждения

Система воздушного охлаждения может быть проточной или замкнутой. Охлаждение двигателя осуществляется вентиляторами, обеспечивающими циркуляцию воздуха в системе. При замкнутой воздушной системе охлаждения используется очищенный воздух, который циркулирует внутри и не обновляется. В проточной системе для охлаждения двигателя используется воздух, который заполняет машинное отделение.

Говоря о системе воздушного охлаждения генератора ни в коем случае нельзя сравнивать ее с системой охлаждения мотоциклов. Транспортное средство движется в потоке воздуха, что и обеспечивает двигателю постоянный обдув. Принцип работы воздушной системы охлаждения генератора больше похож на тот, который применяется в компьютерах или ноутбуках. Такой принцип работы имеет несколько преимуществ:

• Простота устройства. Если сравнивать с водяной системой охлаждения, то воздушная намного проще. А значит, ее обслуживание и ремонт также намного проще и дешевле.
• Поддерживать работоспособность системы воздушного охлаждения чрезвычайно просто. Нет необходимости в доливке охлаждающей жидкости, ведь роль «хладагента» выполняет доступный и совершенно бесплатный ресурс – воздух.

Но есть в этой системе охлаждения и свои особенности. Самым большим недостатком можно назвать то, что генераторы с воздушной системой охлаждения имеют небольшой срок службы. Дело в том, что в сравнении с жидкостью, воздух нагревается намного быстрей. Это является причиной того, что генераторы с воздушной системой охлаждения не могут работать без остановки длительное время – через несколько часов их необходимо останавливать и давать двигателю время остыть.

Система охлаждения электрогенератора. Настолько ли важно обращать на это внимание?

В момент выбора электрогенератора вопрос охлаждения обычно не стоит, т.к. использование того или иного типа охлаждения в устройстве достаточно логично обусловлено областью применения генератора (здесь мы отвечаем себе на вопрос «Для чего нам генератор?») и его мощностью (здесь мы отвечаем на вопрос «Что будем питать?»). И все же, на наш взгляд, лучше понимать принцип работы используемых систем охлаждения, дабы максимально приблизиться к «крайним» срокам службы Вашего генератора, заявленные производителем, а то и превзойти их.

Охлаждение в электрогенераторах бывает двух типов – воздушным или жидкостным.

Воздушный тип охлаждения имеет достаточно простое исполнение и обладает невысокими теплоотводящими способностями, поэтому их обычно устанавливают только на генераторы небольшой мощности, до 20 КВа. Принцип работы заключается в следующем: приток свежего воздуха, который проходит через разогретые детали оборудования, охлаждает их. Следовательно, рекомендуется устанавливать такие электрогенераторы на открытом воздухе либо оборудовать приточно-вытяжную вентиляцию.

Преимуществами воздушной системы охлаждения генераторов являются:

— Компактность агрегата и простота в обслуживании;

— Умеренная стоимость, что логично благодаря простоте исполнения;

— Низкий уровень вибрации;

— Быстрое достижение рабочих температур, что в свое время увеличивает КПД;

— Наличие поршневой системы, которую отличает отменная износоустойчивость и переносимость высоких температур.

К недостаткам электрогенераторов с воздушной системой охлаждения можно отнести:

— Использоваться такие агрегаты могут только в качестве резервного источника питания;

— Низкая степень защиты, следовательно, могут быть поломки при попадании пыли и других загрязнений;

— Ограниченный ресурс работы, в среднем около 5000 моточасов;

— Высокий уровень шумности;

— Непрерывная работа не более 6-8 часов.

В свою очередь электрогенераторы с жидкостным охлаждением обеспечивают куда более продолжительный ресурс работы – до 30 000 моточасов. Поэтому уже такие станции могут использоваться в качестве основного источника питания.

Конструктивно система жидкостного охлаждения представлена рубашкой охлаждения, радиатором с расширительным бачком и паровоздушным клапаном, насосом для хладагента, термостатом, вентилятором и соединительными патрубками.

В качестве охлаждающей жидкости, как правило, используется антифриз, но могут применяться и другие химические составы, указанные производителем. Также, мало, кто это делает, но для предотвращения коррозии элементов двигателя и препятствия образования накипи, рекомендуется применять специальные присадки. В роли охлаждающей жидкости может выступать и масло – масляное охлаждение. Однако такие двигатели выпускает только DEUTZ.

Принцип работы системы жидкостного охлаждения аналогичен применяемым в современных автомобилях. Двигатель приводит в действие насос, который заставляет охлаждающую жидкость циркулировать. Пока тепловыделяющие детали не нагрелись, жидкость передвигается по малому кругу минуя радиатор. При увеличении температуры внутренних элементов генератора хладагент начинает циркулировать по большому кругу. Вентилятор обеспечивает постоянный приток воздуха, тем самым происходит охлаждение жидкости в радиаторе.

К преимуществам данного типа охлаждения генераторов, можно отнести следующие:

— Агрегат с таким типом охлаждением наиболее надёжен и долговечен, благодаря термостатам, которые регулируют степень охлаждения, и благодаря паровоздушному клапану, который выбрасывает пар, образующийся при этом;

— Может эксплуатироваться в неблагоприятных и крайне суровых условиях;

— Достаточно неприхотлив к качеству используемого топлива и к уровню обслуживания.

Недостатки вытекают из самого принципа работы жидкостной системы, а именно:

— Стоимость эксплуатации будет повыше, надо раскошелиться на расходники, требуется менять антифриз, антикоррозийные присадки и фильтры;

— В случае если соответствующие присадки не используются, необходимо постоянно очищать все детали от образовавшейся накипи;

— Из-за повышенной шумности при работе электрогенератора такого типа возникает необходимость дополнительно приобретать шумоизолирующий кожух. Либо организовать качественную звукоизоляцию в помещении, где планируется установка агрегата. Можно конечно избавиться от этой проблемы малой кровью, купить бирюши или другие индивидуальные средства шумозащиты 🙂 . Тут уж каждый заботиться о своем здоровье как считает нужным!

Надеемся, данная статья помогла Вам прояснить основные моменты и отличия воздушного охлаждения от жидкостного применительно к электрогенераторам. Следите за нашим блогом и качественного Вам тока!

Способы охлаждения генераторов

Дизельная электростанция известна человеку уже не один век, но не только не утратила своей популярности, но и претерпела множество изменений и усовершенствований, благодаря которым простой агрегат, превращающий топливо в электричество, стал современным высокотехнологичным прибором, способным обеспечивать бесперебойную работу электросети. Используют их и в качестве основного источника электропитания в загородных домах и других местах без доступа к централизованной сети.

Как и любой другой агрегат, дизельный генератор имеет свои достоинства и недостатки. К главным его преимуществам справедливо причисляют полную автономность и низкую стоимость топлива, а имеющиеся недостатки в виде высокого уровня шума и перегревания уже давно научились устранять самыми разными способами.

Перегрев генератора – явление вполне нормальное. При работе двигателя выделяется огромное количество энергии, часть которой (в большинстве случаев не более 1,5-2%) — естественные потери, ведь не существует механизмов с абсолютным КПД. Поскольку большинство деталей генератора изготовлено из металла, а он, как известно, является отличным проводником тепла, двигатель в достаточно короткие сроки разогревается до температуры, при которой начинают изнашиваться детали, крошиться изоляция, и нормальное функционирование системы оказывается под угрозой. Нередко раскалённые металлические части становились причиной пожаров. Чтобы этого не происходило, производитель предусматривает системы охлаждения генераторов, которые поддерживают нормальную температуру внутри двигателя, не давая ему перегреваться.

Наиболее простой и недорогой способ поддерживать рабочую температуру двигателя – использование воздушной системы охлаждения. Устройство такой системы достаточно просто: внутри двигателя циркулирует охлаждённый воздух, забирающий излишки тепла и выводящий их наружу. В зависимости от модели, возможны несколько вариантов систем воздушного охлаждения.

Первый из них подразумевает забор холодного воздуха с последующим его выбросом в машинный зал или на улицу. Использование такой системы чревато быстрым загрязнением двигателя пылью, которая в большом количестве содержится в окружающем воздухе.

Второй вариант безопаснее в этом плане и представляет собой замкнутую систему, в ней циркулирует один и тот же объём воздуха, охлаждающийся при прохождении через трубки воздухоохладителя, в которых протекает холодная вода. Такой способ сложнее и дороже, но он защищает двигатель от попадания пыли и продлевает его ресурс. В генераторах мощностью свыше 30 кВт вместо воздуха используется водород.

Охлаждение генератора с помощью циркулирующей жидкости (вода или специальный состав) обходится дороже и поэтому используется в более мощных электростанциях, эксплуатируемых в промышленных целях. Главное его преимущество заключается в том, что его применение позволяет генератору работать продолжительное время без остановки. Если генератор с воздушным охлаждением рекомендуется выключать каждые 8-10 часов, то электростанция с жидкостным охлаждением способна функционировать в течение 120 часов и более.

Консультация

Заполните заявку, мы перезвоним в течение 30 минут и ответим на все ваши вопросы