Охлаждение генератора: Способы охлаждения генераторов

Содержание

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.

Воздушное охлаждение

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.

Жидкостное охлаждение

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.

Возврат к списку

Контакты

Email: [email protected]

Телефон: +7 495 545-45-80

Бесплатно по РФ: 8 800 500-40-99

Политика конфиденциальности

Наши адреса

Офис / Cклад / Юридический /
Почтовый адрес:
Московская область, Ивантеевка, ул.Трудовая, д.3

Офис/Переговорная:
Москва, Ракетный бул. 16, БЦ “Алексеевская башня”

Вся информация, размещенная на сайте, носит информационный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ. Все материалы на сайте являются интеллектуальной собственностью ООО «ГенМастер», согласно ст.1225, ст.1228, ст.1229 части 4 ГК РФ

Системы охлаждения генераторов | Электрическая часть электростанций | Архивы

подстанция
электростанция

Страница 6 из 111

Во время работы в генераторе возникают потери энергии, превращающиеся в теплоту и нагревающие его элементы. Хотя к. п. д. современных генераторов очень высок и относительные потери составляют всего 1,5—2,5%, абсолютные потери достаточно велики (до 10 МВт в машине 800 МВт), что приводит к значительному повышению температуры активной стали, меди и изоляции.
Предельный нагрев генераторов лимитируется изоляцией обмоток статора и ротора, так как под воздействием теплоты происходит ухудшение ее электроизоляционных свойств и понижение механической прочности и эластичности. Изоляция высыхает, крошится и перестает выполнять свои функции. Опытным путем установлено, что процесс этого, так называемого старения изоляции протекает тем быстрее, чем выше ее температура. Математически это выражается формулой

Т = TQ exp (—at), (1-7)
где Т — срок службы изоляции при температуре t\ Т0 — то же при t— 0°С [по разным источникам Т0 = (1,5ч- 5). I04 лет J; a — коэффициент, зависящий от скорости старения изоляции.

По так называемому восьмиградусному правилу, установленному экспериментально и положенному в основу расчетов температурных режимов электрооборудования у нас в стране, при повышении температуры изоляции на 8 °С срок ее службы уменьшается в два раза. Таким образом, если расчетный срок службы изоляции при длительном воздействии температуры ( = 105 сС равен 20 годам, то при увеличении рабочей температуры до 113 °С он снизится до 10 лет, а при температуре 121 °С окажется равным всего 5 годам. Это правило может применяться только в диапазоне температуры 80—150 °С. При температуре ниже 80 °С старение изоляции сильно замедляется, а при больших температурах — резко убыстряется. Коэффициент а в (1-7) при восьмиградусном правиле равен 0,0865 *.
*В нормах Международной электротехнической комиссии (МЭК) принято шестиградусное правило, при котором коэффициенте равен 0,112.

Ясно, что изоляция должна работать при такой температуре, при длительном воздействии которой она сохранит свои изоляционные и механические свойства в течение времени, сравнимого со сроком службы генератора (или другого электрооборудования). Эта температура и будет характеризовать нагревостойкость изоляции.
По нагревостойкости изоляционные материалы делятся па семь классов, однако материалы, применяемые для изоляции обмоток крупных турбо- и гидрогенераторов, относятся к трем из них: к классу В — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна с органическими пропиточными и связующими составами; к классу F — те же материалы, но в качестве связующего в них служат термореактивные смолы (например, эпоксидные), затвердевающие при 150— 160 °С и не размягчающиеся при повторных нагреваниях; наконец, к классу Н — те же материалы, но с кремнийорганическими компаундами, обладающими наибольшей нагревостойкостью (до 180 °С).

Термореактивняя изоляция обладает значительно лучшими электрическими и механическими характеристиками по сравнению с изоляцией класса В, битумные компаунды которой начинают размягчаться и вытекать из обмоток при 110— 120 °С; поэтому, несмотря на дороговизну, она применяется теперь для изоляции обмоток крупных блочных генераторов.
Нагревостойкость изоляционных материалов, а также допускаемые длительные превышения температуры для обмоток статора и ротора указаны в табл. 1 -1.

Превышения температуры ©доп нормируются, потому что сама температура изоляции t зависит от двух факторов: от температуры охлаждающей среды (иХЛ и от нагрузки машины, определяющей это превышение:
(1-8)
Температура охлаждающей среды установлена стандартами равной 40 ЭС, и при изменении по каким-либо причинам этой температуры допускаются соответствующие изменения вдоп, а следовательно, и нагрузки генератора. Методы измерения превышений температуры обмоток несовершенны и не гарантируют получения их точных максимальных значений. Поэтому допустимые превышения Вдоп, указанные в табл. 1-1, несколько меньше t-t охл.

Для того чтобы температура генераторов во время их работы оставалась в допустимых пределах, необходим непрерывный интенсивный отвод теплоты от них, который и выполняется при помощи системы охлаждения.
Таблица 1-1

Класс нагревостойкости	Температура. °С	Предельное, длительно допустимое превышение температуры, °С
Класс нагревостойкости	Температура. °С	Статор	Ротор
в	130	80	90
F	155	100	110
Н	380	125	—

Таблица 1-2

	Давление, МПа	Физические свойства в долях показателей воздуха
Охлаждающая среда	Давление, МПа	Тепло проводность	Плотность	Тепло- отводящая способность
Воздух	0,100	1,0	1,0	1,0
Смесь водорода (97 %) и воздуха (3 %)	0,103	5,9	0,098	1,33
Водород	0,103	7,1	0,070	1,44
	0,200	7,1	0,140	2,75
	0,300	7,1	0,210	3,00
	0,400	7,1	0,280	4,00
Трансформаторное масло	0,100	5,3	848,0	21,0
Вода	0,100	23,0	1000,0	50,0

В качестве охлаждающей среды в современных генераторам применяют газы (воздух, водород) и жидкости (вода, масло). Их сравнительные теплоотводящие свойства приведены в табл. 1-2.
Турбогенераторы выполняются с воздушным, водородным, водородно-жидкостным или чисто жидкостным охлаждением. Гидрогенераторы имеют воздушное или воздушно-жидкостное охлаждение.

По способу отвода теплоты от меди обмоток системы охлаждения подразделяются на косвенные (поверхностные) и непосредственные. При косвенном охлаждении (оно применяется только при газах) охлаждающий газ не соприкасается с проводником обмоток, а теплота, выделяемая в них, передается газу через изоляцию, которая таким образом оказывается перегруженной в тепловом отношении и значительно ухудшает теплопередачу.
При непосредственном охлаждении водород, вода или масло (для воздуха непосредственная система применяется лишь в гидрогенераторах) циркулируют по внутрипроводниковым каналам и, соприкасаясь непосредственно с нагретой медью, отводят от нее теплоту при максимальной эффективности теплопередачи, так как между источником тепла и охлаждающей средой кет никаких барьеров. Большим преимуществом такой системы является также небольшая тепловая нагрузка изоляции.

Исторически первой системой охлаждения генераторов была система косвенного охлаждения. При этой системе циркуляция воздуха в машине осуществляется вентиляторами, насаженными на вал G обоих ее торнов. Нагретый в машине воздух выбрасывается через горячие камеры в воздухоохладитель, расположенный под генератором, а оттуда, через общие камеры холодного воздуха поступает обратно в генератор (рис. 1-1).
Из схемы на рис. 1-2 видно, что при такой системе вентиляции один и тот же объем воздуха совершает замкнутый цикл охлаждения, поэтому ее называют замкнутой. В зависимости от расположения вентиляционных каналов и направления движения воздуха в машине различают осевую (рис. 1-3) и радиальную (рис. 1-4) вентиляцию.

Рис. 1-1. Замкнутая система косвенного воздушного охлаждения турбогенератора

Эффективность вентиляции повышается при разделении потока охлаждающего воздуха на несколько параллельных струй. Радиальная многоструйная система вентиляции широко применялась до 50-х годов, и сейчас в эксплуатации находится значительное число турбогенераторов до 100 МВт, а также гидрогенераторов до 225 МВт с воздушным охлаждением (рис. 1-5).
В настоящее время косвенное воздушное охлаждение применяют ограниченно, в турбогенераторах только до 12 МВт и в гидрогенераторах до 150—160 МВт. Более мощные генераторы оснащаются теперь более эффективными системами охлаждения, позволяющими значительно увеличить единичную мощность без существенного увеличения размеров машины, которые уже у генераторов 100 МВт с косвенным воздушным охлаждением достигли предельных значений, определяемых транспортными, технологическими и конструктивными соображениями.

Рис. 1-2. Замкнутые системы вентиляции М машина; В = вентилятор; О — охладитель

Ряс. 1-3. Осевая вентиляция

Полная мощность турбогенератора S (кВ-А) выражается через его основные параметры следующей формулой
(1-9)
где — магнитная индукция в зазоре, Тл; Df — диаметр расточки статора, м; 1 — длина активной стали, м; п — частота вращения генератора, об/мин; к — коэффициент, принимаемый для турбогенераторов равным 1,1; Л5 — линейная нагрузка статора, А/см,
(1-10)
(/и — номинальный ток статора, A; Nu — число проводников в пазу; bг — пазовое деление, см).

Повышение единичной мощности генераторов может производиться только за счет увеличения отдельных конструктивных параметров, входящих в (1-9). Однако частота вращения п не может быть повышена, так как определяется частотой сети и числом пар полюсов генератора. Индукция в зазоре Sg современных крупных турбогенераторов также достигла практически предельного значения 1 Тл и не может существенно меняться из-за насыщения в зубцах. Диаметр статора нельзя увеличивать из-за транспортных ограничений, а диаметр ротора — по условиям технологии изготовления его бочки. Длина бочки ротора / не должна быть больше шестикратного диаметра бочки, так как иначе статический прогиб ее достигнет недопустимых значений, а собственная частота приблизится к критической, при которой могут возникнуть опасные вибрации ротора. Это означает, что при предельном диаметре ротора 1200 мм длина его активной стали не может быть больше 7200—7500 мм.

Рис. 1-4. Радиальная вентиляция

Рис. 1-5. Воздушное охлаждение гидрогенератора Братской ГЭС

225 МВт
I — ротор; 2 — статор

Таким образом, единственная возможность повышения единичной мощности генераторов заключается в увеличении линейной нагрузки (а следовательно, плотности тока), которое требует соответствующего увеличения интенсивности отвода теплоты и может быть выполнено только при переходе на принципиально иные способы охлаждения.
Первым шагом повышения интенсивности охлаждения был переход на другую охлаждающую среду (водород) при сохранении системы косвенного охлаждения.

Рис. 1-6. Многоструйная система водородного охлаждения турбогенератора

За счет лучших теплоотводящих свойств водорода удалось изготовить генераторы с максимальной мощностью 150 МВт. Кроме повышения единичной мощности при переходе на водород были получены следующие преимущества: потери в генераторе на трение и вентиляцию уменьшились в 10 раз, так как плотность водорода в 14 раз меньше плотности воздуха. Это привело к повышению к. п. д. турбогенератора примерно на 0,8 %. Удлинился срок службы изоляции и повысилась ее надежность, так как при коронировании не возникает озона, вызывающего интенсивное окисление изоляции и вредные азотные соединения. Из-за значительно меньшей вязкости водорода снижается шум генератора. При внутренних повреждениях в машине уменьшается вероятность пожара в ней, так как водород не поддерживает горения. Значительно уменьшается поверхность газоохладителей, которые могут теперь быть встроены в корпус генератора. Правда, применение водорода для охлаждения связано с опасностью взрывов гремучей смеси, которая образуется при определенных соотношениях кислорода и водорода. Однако правильная эксплуатация систем водородного охлаждения сводит на нет эту опасность.
На рис. 1-6 изображена схема циркуляции водорода при радиальной многоструйной системе косвенного охлаждения турбогенератора.

Косвенное водородное охлаждение сохранилось в настоящее время только в турбогенераторах 30—60 МВт и в синхронных
компенсаторах 32 MB.А и выше, так как увеличение единичной мощности при косвенной системе охлаждения ограничено превышениями температур в изоляции и стали над температурой охлаждающей среды.

В гидрогенераторах водородное охлаждение не применяется из-за больших размеров этих машин, при которых трудно создать газоплотный корпус.
Дальнейшее повышение единичной мощности турбогенераторов оказалось возможным лишь при переходе на систему непосредственного охлаждения. Такое охлаждение применяется теперь не только в машинах 200—800, но и в машинах 150, 100 и 60 МВт.

Как видно из табл. 1-2, наилучшей охлаждающей средой является вода. Получение дистиллята с удельным сопротивлением 200-10+3 Ом. см не представляет трудностей. Поэтому при жидкостном охлаждении преимущественно применяется вода. Теплоотводящая способность трансформаторного масла примерно в 2,5 раза ниже, чем воды, а кроме того, масло пожароопасно и поэтому значительно реже применяется в качестве охлаждающей среды.
Для непосредственного охлаждения статора и ротора турбогенераторов широко применяется также водород.

Турбогенераторы с непосредственным охлаждением делятся на следующие четыре группы: 1) с косвенным охлаждением статора и непосредственным охлаждением ротора водородом; 2) с непосредственным охлаждением статора и ротора водородом; 3) с непосредственным жидкостным охлаждением статора и непосредственным водородным охлаждением ротора; 4) с непосредственным жидкостным охлаждением статора и ротора.
К первой группе принадлежат турбогенераторы серии ТВФ мощностью 60, 100, 120 и 200 МВт, предназначенные для соединения с теплофикационными турбинами. Непосредственное охлаждение роторов этих турбогенераторов осуществляется по схеме самовентиляции. Косвенное охлаждение обмотки и сердечника статора осуществляется по радиальной многоструйной схеме. При этом отсеки горячего и холодного водорода совпадают с местами забора и выхода газа у ротора. Циркуляция водорода осуществляется вентиляторами, насаженными на вал машины с обоих ее торцов (рис. 1-7). Водород охлаждается в газоохладителях, встроенных в корпус генератора. В настоящее время турбогенераторы ТВФ-200 сняты с производства.

Вторую группу составляют турбогенераторы ТГВ-200 и ТГВ-300, циркуляция водорода в которых создается компрессором, установленным на валу ротора со стороны контактных колец. Обмотки статора обеих машин охлаждаются одинаково, со входом холодного водорода в каналы стержней обмотки со стороны контактных колец и выходом нагретого газа со стороны турбины. На рис. 1-8 показан разрез паза статора ТГВ-200 со стержнем обмотки, состоящим из двух рядов элементарных проводников прямоугольного сечения.

Рис. 1-7. Схема водородного охлаждения турбогенератора серии ТВФ

Рис. 1-8. Сечение стержня статорной обмотки ТГВ-200

Между ними уложены полые тонкостенные трубки, также прямоугольного сечения, по которым проходит охлаждающий газ. Стенки трубок выполнены из нержавеющей стали для уменьшения потерь на вихревые токи и покрыты тонким слоем изоляции. Для уменьшения гидравлического сопротивления сечение каналов принято достаточно большим. Стержни обмотки статора турбогенератора ТТВ-300 имеют такую же конструкцию. Обмотки ротора у этих машин охлаждаются по различным схемам. У турбогенератора ТГВ-200 холодный водород подается в полые проводники со стороны лобовых частей, а нагретый— выходит в центре ротора (рис. 1-9). У турбогенератора ТГВ-300 лобовые и пазовые части проводников охлаждаются раздельными потоками водорода. Различны и схемы охлаждения сердечников: сердечник статора турбогенератора ТГВ-200 охлаждается водородом, проходящим по радиальным каналам со стороны спинки в зазор. Сердечник статора турбогенератора ТГВ-300 охлаждается по осевой схеме через каналы, расположенные в спинке статора и зубцах. Газоохладители турбогенератора ТГВ-200 встроены в корпус со стороны турбины, а ТГВ-300 — установлены в специальной камере 1, расположенной в нижней части корпуса генератора. На рис. 1-10 представлена схема вентиляции турбогенератора ТГВ-300.
В третью группу входят турбогенераторы серии ТВВ мощностью 150, 200, 300, 500 и 800 МВт. Обмотка статора этих машин имеет непосредственное водяное охлаждение, а обмотка ротора охлаждается водородом по схеме самовентиляции с забором газа из зазора через отверстия в пазовых клиньях и с возвращением нагретого газа в зазор через другие отверстия.

Рис. 1-9. Схема охлаждения турбогенератора ТГВ-200

Нагретый газ из зазора отсасывается вентиляторами, установленными по торцам ротора, и нагнетается через газоохладители в радиальные каналы сердечника статора, а через них в зазор (рис. 1-11). Схема самовентиляции роторов турбогенераторов серий ТВФ и ТВВ приведена на рис. В — разрезы паза

Рис. 1-13. Схема охлаждения генератора ТГВ-500

Рис. 1-14. Сечение стержня статорной обмотки турбогенераторов серии ТВВ с водяным охлаждением

Четвертая группа состоит из турбогенераторов типа ТЕШ-300, у которых статор охлаждается маслом, а ротор водой, и турбогенераторов типа ТГВ-500 с непосредственным водяным охлаждением статора и ротора. Сердечник статора ТГВ-500 охлаждается водородом, который нагнетается в зазор и через него в радиальные каналы сердечника вентиляторами, установленными по обоим торцам вала. Нагретый водород охлаждается в газоохладителях, встроенных в корпус генератора. Подвод дистиллята к обмотке ротора и слив осуществляются через центральное отверстие в валу ротора. На рис, 1-13 дана схема вентиляции турбогенератора ТГВ-500. На рис. 1-14 показан разрез стержня обмотки, охлаждаемой водой. Чередование полых и сплошных элементарных проводников объясняется необходимостью уменьшить добавочные потери ог вихревых токов, которые возникают в полых проводниках из-за большой их высоты. В турбогенераторе ТВМ-300 охлаждающей средой является трансформаторное масло, которое прогоняется через осевые каналы сердечника статора и полые проводники обмотки статора масляными насосами. Сердечник статора отделен от ротора изоляционным цилиндром, размещенным в зазоре и герметично закрепленным в торцевых щитах. Поверхность ротора омывается воздухом, а его обмотка имеет непосредственное водяное охлаждение. Как указывалось, пожароопасность масла и худшие по сравнению с водой теплоотводящие свойства сдерживают применение масла в качестве охлаждающей среды.
Представляет интерес система охлаждения самого крупного генератора нашей страны типа ТВВ-1200-2УЗ мощностью 1200 МВт.

Обмотки его статора выполнены с непосредственным охлаждением дистиллированной водой, а обмотки ротора и активной стали статора — водородом, циркулирующим внутри газонепроницаемого корпуса. Дистиллят в обмотке статора циркулирует под напором насоса и охлаждается в теплообменниках, расположенных вне генератора. Водород циркулирует в генераторе под действием вентиляторов, установленных на валу ротора, а охлаждается в газоохладителях, встроенных в корпус генератора. Циркуляция воды в газоохладителях и теплообменниках осуществляется насосами, установленными вне генератора.
Газовый объем собранного генератора равен 165 м³, давление водорода в корпусе статора 0,5 МПа, а номинальная температура холодного водорода +40 °С. Расход дистиллята через обмотку статора составляет 180 м³/ч.
Перспективной является система охлаждения крупных турбогенераторов «три воды» — система полностью с водяным охлаждением, без заполнения генератора водородом, примененная на турбогенераторе типа ТЗВ-800-2УЗ мощностью 800 МВт, установленном в 1980 году на Рязанской ГРЭС для опытной эксплуатации.

Обмотки статора и ротора этого генератора охлаждаются непосредственно водой, протекающей по каналам медных трубчатых проводников. Активная сталь сердечника статора охлаждается взамен радиальных вентиляционных каналов охладителями из силумина, запрессованными между пакетами активной стали о залитыми в них змеевиками из нержавеющей стали для охлаждающей воды. Сталь ротора и газ (азот), заполняющий герметизированный корпус генератора при давлении, близком к атмосферному, охлаждаются в основном водоохлаждаемой демпферной обмоткой ротора. Все конструктивные элементы: нажимные плиты, пальцы и стяжные ребра сердечника, концевые части и щиты, щеточная траверса, щетки, их токоподводы и арматура — охлаждаются также водой, и только контактные кольца имеют воздушную вентиляцию.
Водяное охлаждение взамен водородно-водяного приводит к снижению превышения температуры обмоток на 30—50 °С и к уменьшению поперечного сечения каналов для охлаждающего агента в проводниках обмотки ротора в 1,5—2 раза, что снижает потери в них на 15—20 %. Существенно снижаются также потери на циркуляцию охлаждающего агента. Уменьшение этих потерь, а также объема машин с водяным охлаждением позволяет достигнуть высоких эксплуатационных показателей за счет повышения линейной нагрузки, плотности тока и индукции. Так, к. п. д. рязанской машины оказался равным 98,86 %.

Рис. 1-15, Полюс ротора гидрогенератора с непосредственным водяным охлаждением обмотки возбуждения

Немаловажным преимуществом генераторов с водяным охлаждением является значительное понижение пожароопасности и исключение взрывоопасности благодаря устранению водорода.

Рис. 1-16. Полюс ротора гидрогенератора с непосредственным воздушным охлаждением обмотки возбуждения

Непосредственное охлаждение водой статора и ротора гидрогенераторов в последнее время тоже находит применение, так как позволяет уменьшить габариты машин и увеличить их предельную мощность. На рис. 1-15 показан полюс ротора гидрогенератора о непосредственным водяным охлаждением, а на рис. 1-16 — непосредственное воздушное охлаждение обмотки ротора гидрогенератора, также более эффективное, чем косвенное охлаждение.

Назад
Вперед

Назад
Вперед

Вы здесь:
org/ListItem»> Главная
Книги
Архивы
Испытания масляных выключателей 6-35 кВ

Читать также:

Устройство и обслуживание вторичных цепей
Архивы 2001
Эксплуатация электрических систем
Ремонты генераторов и синхронных компенсаторов
Транспортировка установка и свертывание ДЭС

Системы охлаждения генераторов | Информация о генераторе

Конфигурации системы охлаждения
Каждый производитель генераторных установок предлагает различные варианты конструкции системы охлаждения. Двумя наиболее распространенными типами систем охлаждения являются системы с замкнутым и разомкнутым контуром. Системы с замкнутым контуром включают охлаждающий насос (насосы), охлаждающий вентилятор и радиатор (ы), расположенные на салазках как единое целое. Кроме того, предлагаются контейнерные и прицепные варианты.

Охлаждающая жидкость на основе этиленгликоля циркулирует по компонентам системы охлаждения. Три распространенные конфигурации системы охлаждения:

Одноконтурный насос с одним контуром (SPSL) – Системы SPSL широко используются в генераторах малых и средних размеров. Порядок действий для этой системы:

•  Двигатель запускается, насос с прямым приводом приводится в действие, а муфта вентилятора вращается.
•  Двигатель достигает рабочей температуры, открывается термостат охлаждающей жидкости и включается муфта вентилятора.
• Охлаждающая жидкость на основе этиленгликоля подается к блоку цилиндров и внутренним компонентам головки блока цилиндров, таким как масляный радиатор и промежуточный охладитель.
•  Воздух проходит через радиатор.
•  Возвратный поток охлаждающей жидкости направляется к радиатору.

Рис. 1. Конфигурация системы охлаждения SPSL

Двойной насос с двойным контуром (DPLP) – Конфигурации системы охлаждения DPLP являются общими для больших генераторов и когда генератор расположен в атмосфере с высокой температурой окружающей среды. Операции для этой системы следующие:

•  Двигатель запускается, насос с прямым приводом приводится в действие, а муфта вентилятора вращается.
•  Двигатель достигает рабочей температуры, открывается термостат охлаждающей жидкости и включается муфта вентилятора.
•  Один насос подает охлаждающую жидкость на основе этиленгликоля к блоку цилиндров и головке цилиндров.
•  Остальной насос направляет охлаждающую жидкость на основе этиленгликоля к внутренним компонентам, таким как маслоохладитель и промежуточный охладитель.
•  Воздух проходит через радиатор.
•  Возвратный поток охлаждающей жидкости направляется к отдельным радиаторам.

Рис. 2. Конфигурация системы охлаждения DPDL

Разомкнутый контур (SPSL) – Системы разомкнутого контура обычно используются в морских приложениях, хотя их можно использовать там, где доступен любой приемлемый водоем. Операция для этой системы следующая:

•  Двигатель запускается, насос с прямым приводом приводится в действие, подавая забортную воду на термостат.
•  Двигатель достигает рабочей температуры, термостат забортной воды открывается и пропускает забортную воду через блок цилиндров, головку блока цилиндров и такие компоненты, как масляный радиатор и промежуточный охладитель.
•  Возвратная морская вода направляется обратно к источнику.

Рис. 3. Конфигурация системы охлаждения с открытым контуром (SPSL)

Обслуживание системы охлаждения
Для обеспечения производительности генератора требуется базовое понимание компонентов системы охлаждения. Отдельные производители генераторов публикуют процедуры проверки и технического обслуживания систем охлаждения. Ниже приведены общие отраслевые стандарты (всегда обращайтесь к спецификациям производителя):

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Во избежание травм или смерти всегда маркируйте и блокируйте все источники питания двигателя/генератора перед обслуживанием системы охлаждения.

Не снимайте герметичную крышку с горячего двигателя. Подождите, пока остынет и температура не упадет ниже 120°F (50°C), прежде чем снимать герметизирующую крышку. Брызги или пар нагретой охлаждающей жидкости могут привести к травмам.

Охлаждающая жидкость токсична. Беречь от детей и домашних животных. Если они не используются повторно, утилизируйте их в соответствии с местными экологическими нормами.

Не выпрямляйте погнутые лопасти вентилятора и не продолжайте использовать поврежденный вентилятор. Изогнутая или поврежденная лопасть вентилятора может выйти из строя во время работы и стать причиной травм или повреждения имущества.

Осторожно
Система охлаждения должна быть заполнена должным образом, чтобы предотвратить воздушные пробки. Если в системе охлаждения присутствует воздух, в насосе возникнет кавитация, что приведет к преждевременному износу насоса и повреждению двигателя. Всегда обращайтесь к руководствам производителя при обслуживании систем охлаждения.

Охлаждающая жидкость – Охлаждающая жидкость двигателя представляет собой смесь чистой воды хорошего качества и смеси антифриза на основе этиленгликоля. Никогда не используйте воду только в качестве охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость смазывает подшипники насоса охлаждающей жидкости и способствует защите от образования ржавчины в каналах охлаждающей жидкости двигателя. Всегда обращайтесь к рекомендациям производителя по правильной смеси охлаждающей жидкости. Ниже приведена таблица, которая поможет подобрать охлаждающую жидкость в соответствии со спецификациями производителя.

Система охлаждения — Каждое применение генератора может иметь различную конфигурацию системы охлаждения. Ниже приведен общий список компонентов:

• Насос охлаждающей жидкости — в зависимости от объема двигателя, с ременным или зубчатым приводом. Обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости по всей системе охлаждения.

• Радиатор — может быть с одним или двумя радиаторами. Использование двух радиаторов для двухконтурной системы позволяет повысить эффективность охлаждения.

• Вентилятор – может быть с ременным или прямым приводом. В приложениях с ременным приводом может использоваться муфта вентилятора, позволяющая включать вентилятор по мере необходимости.

• Масляный радиатор двигателя — охлаждающая жидкость подается на судно. Сосуд имеет пучок труб, погруженный в теплоноситель. Масло протекает через трубный пучок и охлаждается окружающей охлаждающей жидкостью.

• Промежуточный охладитель — охлаждающая жидкость подается в трубно-ребристый пучок. Пучок трубок и ребер расположен в сосуде. Воздух проходит через сосуд и охлаждается пучком труб и ребер.

• Жалюзи – используются в навесных и мобильных устройствах для обеспечения поступления воздуха к радиатору из атмосферы. Системы управления могут обеспечивать полное открытие или полное закрытие. Усовершенствованные системы управления позволяют открывать жалюзи настолько, насколько это необходимо для работы премиум-класса.

Проверка системы охлаждения — Общие проверки системы охлаждения должны выполняться во время простоя генератора и во время его работы. Всегда следует соблюдать рекомендации производителя. Ниже приведены некоторые минимальные проверки, которые можно использовать, когда рекомендации недоступны.

Во время выключения:
•  Утечка в сливном отверстии водяного насоса(ов).
•  Повреждения, утечки и мусор в ребрах радиатора(ов).
•  Уровень охлаждающей жидкости и загрязнение масла. Наличие масла в охлаждающей жидкости может указывать на негерметичность узла масляного радиатора.
• Удельный вес охлаждающей жидкости.
•  Повреждение вентилятора, кожуха вентилятора или ремней.
•  Утечки охлаждающей жидкости в местах соединения шлангов.
•  Масло на наличие признаков загрязнения охлаждающей жидкости. Молочный цвет может свидетельствовать о негерметичности прокладки головки блока цилиндров.
• Жалюзи должны быть закрыты в периоды, когда генератор не работает.
•  Автоматический переключатель в правильном положении.

Во время работы:
•  Температура охлаждающей жидкости двигателя.
•  Прежде чем охлаждающая жидкость достигнет рабочей температуры, убедитесь, что вентилятор не вращается в муфтах вентилятора.
•  Когда охлаждающая жидкость достигает рабочей температуры, убедитесь, что вентилятор вращается в муфтах вентилятора.
• Утечка охлаждающей жидкости в радиаторе.
•  Утечки охлаждающей жидкости в местах соединения шлангов.
• Пары охлаждающей жидкости в выхлопе двигателя. Указывает на утечку охлаждающей жидкости в камеру сгорания.

Различные системы охлаждения для генераторов

Генераторы варьируются от небольших портативных генераторов, которые люди используют в качестве резервного источника питания для своих домов, до крупных промышленных установок, используемых в качестве основного источника энергии на удаленных буровых площадках. Независимо от размера или функции генераторы имеют одну общую черту — все они вырабатывают тепло.

Зачем генераторам нужно охлаждение?

Большинство генераторов имеют множество проводников, каждый из которых выделяет тепло при протекании по ним тока. Это тепло может быстро накапливаться внутри системы, и его необходимо надлежащим образом удалять, чтобы снизить риск повреждения.

При неправильном отводе тепла из системы повреждение обмоток происходит довольно быстро. Может возникнуть ряд проблем, включая проблемы с зазором и балансировкой. Но можно значительно уменьшить это тепло с помощью различных систем охлаждения. Постоянно охлаждая генератор, можно свести к минимуму риск любого повреждения самого генератора. В конечном счете, это уменьшает разочарование и предотвращает необходимость ремонта.

Системы с воздушным охлаждением

Зная ценность охлаждающих генераторов, важно понимать, как работают лучшие системы с воздушным охлаждением. Для систем с воздушным охлаждением доступны два основных метода охлаждения.

Первый – это открытые вентилируемые системы. Здесь воздух в атмосфере используется с вытяжной системой типа. Это позволяет выпускать воздух обратно в атмосферу. Он втягивает воздух и выталкивает его обратно в окружающее пространство.

Второй тип — закрытая система. Закрытая система, как следует из названия, удерживает воздух на месте. Затем он работает, чтобы рециркулировать воздух. При этом воздух охлаждается, что, в свою очередь, охлаждает генератор.

Системы с воздушным охлаждением имеют некоторые ограничения, включая риск перегрева. Однако системы с воздушным охлаждением в основном ограничиваются небольшими резервными и переносными генераторами, производящими до 22 киловатт мощности на единицу.

Системы с жидкостным охлаждением

Системы с жидкостным охлаждением, иногда называемые системами с водяным охлаждением, являются еще одним вариантом. Существует множество типов систем с жидкостным охлаждением. Одни работают на масле, другие на охлаждающей жидкости. Водород является еще одним охлаждающим элементом.

Система с жидкостным охлаждением оснащена водяным насосом, который перемещает охлаждающую жидкость вокруг двигателя с помощью нескольких шлангов. Тепло от генератора естественным образом передается теплоносителю, охлаждая агрегат. Этот тип системы лучше всего подходит, в частности, для больших генераторов. Им требуются более тяжелые компоненты для охлаждения генератора. Это увеличивает стоимость, но это наиболее распространенный вариант для коммерческого и промышленного использования.

Одним из ключевых вариантов является система с водородным охлаждением. Они также используются для больших генераторов. Используемый в них водород обладает высокой теплопроводностью. Это позволяет этим системам быстрее отводить тепло. В результате они хорошо подходят для более крупных систем, которые не могут быть эффективно охлаждены с использованием других хладагентов.

Эффективность

При выборе правильного решения для охлаждения генератора размер и использование генератора играют важную роль в процессе принятия решения. Для более крупных систем, обычно мощностью более 22 киловатт, системы с воздушным охлаждением просто неэффективны. Они не могут отводить достаточное количество тепла от системы, что приводит к быстрому перегреву. Системы с жидкостным охлаждением являются наиболее распространенным вариантом для коммерческих и промышленных помещений.

Системы с воздушным охлаждением лучше всего подходят для переносных генераторов и генераторов, используемых в жилых помещениях. Здесь меньше энергии и меньше спроса, меньше тепла. Системы с воздушным охлаждением здесь хорошо работают и стоят дешевле.

Сравнение стоимости

Когда дело доходит до затрат, цена сводится к размеру и мощности. Системы с жидкостным охлаждением более сложны и состоят из большего количества компонентов. Они имеют сложную конструкцию с использованием радиатора (и других элементов) для эффективной работы. Поскольку они более мощные, долговечные и надежные в целом, эти системы стоят дороже. Среди систем с жидкостным охлаждением агрегаты с водородным охлаждением, как правило, являются наиболее надежными и эффективными, но также и одними из самых дорогих.

Системы с воздушным охлаждением менее эффективны для больших генераторов. Но в целом они, как правило, являются доступным вариантом для тех, кто ищет простую систему для генератора меньшего размера.

Техническое обслуживание

При выборе систем охлаждения обслуживание должно быть ключевым фактором. Чем проще машина, тем проще будет программа обслуживания. Системы с воздушным охлаждением легче обслуживать, поскольку они имеют довольно простую конструкцию. Они не создают большого беспорядка во время процесса уборки, и их может сделать любой, кто достаточно удобен.