¿Estás buscando una solución eficiente para refrigerar un generador síncrono? Entonces, no busques más. La refrigeración por hidrógeno es la respuesta que estás buscando. En este artículo, te mostraremos todo lo que necesitas saber sobre esta innovadora tecnología y cómo puede mejorar el rendimiento de tus generadores sin preocupaciones de sobrecalentamiento. ¡No te lo pierdas!
En el refrigeración por hidrógeno de un generador síncrono, el hidrógeno gaseoso se usa para enfriar porque el hidrógeno gaseoso tiene excelentes propiedades de enfriamiento.
La pérdida de potencia (I2R loss) en forma de pérdida de calor ocurre en un generador cuando el generador entrega energía al equipo eléctrico. La vida del generador depende de cuán eficiente sea el sistema de enfriamiento que tenga. La vida útil del material aislante se deteriora con el aumento de la temperatura, y es imprescindible enfriar el generador para obtener una buena vida útil del generador. El enfriamiento por aire natural y el enfriamiento por aire forzado son adecuados para el enfriamiento de generadores de pequeña potencia. Sin embargo, para un generador de gran capacidad, la refrigeración por hidrógeno es eficaz y eficiente.
Se debe instalar un sistema de circulación bien asentado para que se lleve a cabo el enfriamiento por hidrógeno de los generadores. Entre el eje y la carcasa, se colocan prensaestopas especiales con asiento de aceite. Los prensaestopas de aceite se ajustan dentro de los generadores para evitar la fuga de hidrógeno fuera del generador o de aire dentro del generador. Por lo tanto, las glándulas sebáceas deben purificarse con frecuencia.
El sistema de enfriamiento de hidrógeno funciona haciendo circular el gas de hidrógeno a través de ventiladores y sopladores a través del estator y el rotor. Luego, el gas de hidrógeno caliente se pasa sobre los serpentines de enfriamiento dentro de la caja de asiento cerrada. Estos serpentines de enfriamiento absorben el calor del gas hidrógeno a medida que transportan aceite dentro de ellos. El aceite, como se mencionó anteriormente, tiene la capacidad de extraer calor del gas hidrógeno.
Sistema de enfriamiento de hidrógeno es ampliamente utilizado como medio para enfriar alternadores y generadores debido a su capacidad de aumentar su capacidad en alrededor de un 25% en comparación con el sistema de ventilación de enfriamiento por aire. Además, la eficiencia a plena carga del generador se incrementa en aproximadamente un 1% al usar sistemas de enfriamiento de hidrógeno.
Ventajas del sistema de refrigeración por hidrógeno en generadores síncronos
El sistema de refrigeración por hidrógeno tiene más peso que el sistema de refrigeración ventilado por aire debido a las siguientes ventajas.
- En primer lugar, el sistema de refrigeración por hidrógeno tiene una mayor capacidad de refrigeración en comparación con el sistema de ventilación por refrigeración por aire. Esto se debe a la mayor conductividad térmica del gas hidrógeno, es decir, tiene 1,5 veces mayor capacidad de transferencia de calor in comparación con el aire.
- En segundo lugar, las pérdidas debidas al viento y al ruido se minimizan en gran medida en los generadores y alternadores debido al hecho de que las partes giratorias del generador están presentes en el entorno de gas hidrógeno que tiene una densidad comparativamente más baja que el aire.
- La baja densidad del hidrógeno gaseoso en comparación con el aire a la misma temperatura y presión da como resultado un mayor rendimiento y eficiencia de los generadores. La densidad del Hidrógeno es el 25 % de ese aire. La menor densidad del hidrógeno conduce a un 25 % menos de energía necesaria para bombear hidrógeno gaseoso dentro del generador.
- Los sistemas de refrigeración por aire tienen un problema frecuente de descarga de corona que es responsable de la liberación de gases tóxicos como ozono, óxido de nitrógeno, ácido nítrico, etc., lo que provoca la ruptura eléctrica del aislamiento del generador. Mientras que los sistemas de enfriamiento de hidrógeno minimizan el problema de la descarga de corona del aislamiento del generador y, por lo tanto, aumentan la vida útil del material aislante del alternador.
- El sistema de enfriamiento de hidrógeno necesita un tamaño más pequeño de intercambiador de calor/enfriador para enfriar el hidrógeno calentado
Medidas de precaución durante el uso de refrigeración por hidrógeno
El principal problema con el uso de gas hidrógeno para enfriar generadores o alternadores es que es altamente inflamable y puede provocar una posible explosión si no se usa en las proporciones correctas. La explosión puede ocurrir cuando el hidrógeno gaseoso y el aire se encuentran en porcentajes que oscilan entre 6% Hidrógeno: 94% Aire a 71% Hidrógeno: 29% Aire. Por lo tanto, cuando el porcentaje de hidrógeno gaseoso utilizado es superior al 71 % en la mezcla dada de hidrógeno y aire, entonces es más seguro ya que ya no es combustible ni inflamable. Prácticamente, en el caso de generadores voluminosos y de gran tamaño, la relación ideal de hidrógeno y aire utilizada para evitar la explosión o combustión es de 9:1.
La presión del hidrógeno gaseoso en la mezcla de aire e hidrógeno gaseoso debe mantenerse más alta que la presión atmosférica para prevenir la posibilidad de explosión y el aire impuro del exterior entre en el generador.
Desventajas del enfriamiento por hidrógeno de los generadores
A continuación se presentan los principales inconvenientes de usar generadores de refrigeración de hidrógeno en lugar de ventiladores de refrigeración por aire.
- La estructura utilizada por los generadores enfriados por hidrógeno es más costosa en comparación con los generadores enfriados por aire. Esto se debe a la necesidad de proporcionar sellos de eje herméticos al gas y una construcción a prueba de explosiones.
- La instalación de serpentines de enfriamiento que transportan aceite o agua dentro de la carcasa, con el fin de absorber el calor del gas de hidrógeno que circula en los conductos de los generadores, requiere mano de obra y gastos adicionales.
- Otra desventaja principal del uso de hidrógeno gaseoso para el enfriamiento es que requiere formas o procesos especiales para pasar el hidrógeno gaseoso a través del alternador. Las dos formas de pasar el gas de hidrógeno sin ningún peligro o amenaza de explosión son las siguientes.
- El gas hidrógeno se puede pasar al generador después de bombear al vacío una unidad de presión atmosférica en el generador para evitar cualquier posible explosión.
- El aire alrededor del generador o alternador se puede purificar primero con CO2 antes de pasar el gas hidrógeno al generador. Este método reduce o disminuye el riesgo de explosión o combustión.
Esto es todo sobre el enfriamiento por hidrógeno de un generador síncrono
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