Охлаждающие генераторы с водородом

Водород позволяет нам достичь максимальной генерации, сохраняя при этом температуру статора и обмоток возбуждения в пределах температур OEM.

КТомас Уорд, старший консультант по обучению,Мы Энергетика Производство электроэнергии

Водород – очень уникальный элемент. Он занимает первое место в периодической таблице элементов и имеет атомный вес чуть выше 1,0. При горении он не имеет цвета, запаха, вкуса или видимого пламени. Другими словами, ваши чувства не подскажут вам, когда вы в беде.

Но чистый водород используется для охлаждения многих наших генераторов переменного тока, и по ряду веских причин. Давайте узнаем, почему.

Еще в 1935 году новый генератор Allis Chalmers мощностью 80 МВт энергоблока 1 в Порт-Вашингтоне, штат Висконсин, имел воздушное охлаждение. Несколько лет спустя завод ввел в эксплуатацию второй блок, который был идентичен первому, за исключением размера генератора, который был на 30% меньше, поскольку охлаждался чистым водородом. Водород был новой идеей, которая действительно помогла повысить эффективность и охлаждающий потенциал больших генераторов по нескольким причинам:

Когда чистота водорода составляет от 4% до 75%, он становится чрезвычайно огнеопасным. Это становится еще более опасным, если учесть, насколько легко водород смешивается с окружающей атмосферой. Это не похоже на такой газ, как пропан, который очень тяжелый и может накапливаться в изолированных местах. Очень важно постоянно контролировать чистоту генераторного газа, чтобы гарантировать, что его чистота не менее 90% всегда во время работы. Большинство коммунальных предприятий поддерживают чистоту значительно выше 90%, чтобы обеспечить разумную погрешность.

Когда водород горит (окисляется), он не образует видимого пламени. Следовательно, он производит очень мало (если вообще вообще) лучистого тепла. Это очень опасно, поскольку при создании лучистого тепла персонал может почувствовать тепло издалека. С водородом человек мог бы просто пойти прямо в огонь, получив серьезные ожоги и вдохнув горячий газ.

Высокое энергосодержание водорода предполагает, что при реакции (взрыве) водорода выделяется примерно в 2,5 раза больше тепловой энергии, чем при таком же количестве (массовой массе) бензина. Катастрофа «Гинденбурга» в 1937 году стала результатом незначительной утечки водорода, которая возникла либо из-за молнии, либо из-за статического электричества при попытке швартоваться. Дирижабль был полностью уничтожен примерно за 30 секунд.

Поскольку молекулы водорода крошечные, избежать утечки практически невозможно. Из-за небольшого размера молекул в систему уплотнительного масла и из нее постоянно поступает водород. Это неизбежно, поэтому важно иметь средства непрерывного выделения или «отвода» водорода из масла. Уплотнения вала генератора по своей конструкции не являются на 100% герметичными, поэтому газ необходимо регулярно добавлять для поддержания надлежащего давления и чистоты. Небольшие утечки через уплотнения вала обычно не представляют никакой опасности, поскольку большинство зон турбин и генераторов хорошо вентилируются, поэтому выходящий газ никогда не достигает опасных концентраций. С другой стороны, генераторы, которые установлены частично под турбинной площадкой, могут фактически иметь скопления водорода под бетонной турбинной площадкой. Эти зоны требуют частого (или постоянного) мониторинга опасных концентраций.

Водород хранится в сухом виде, добавляется в сухом виде и хранится в генераторе в сухом виде при температуре точки росы около -140 F. Сухость газа делает его очень легким самовоспламенением на воздухе. В серьезных и катастрофических случаях, когда турбина испытывает разрушительную вибрацию или превышение скорости, вибрация мгновенно передается на подшипники генератора (которые менее прочны, чем опорные подшипники турбины), вызывая выход из строя водородных уплотнений генератора и приводя к катастрофическим результатам.

Использование водорода в качестве охлаждающей среды для генераторов переменного тока оказалось безопасным и эффективным средством поддержания охлаждения генератора при минимизации потерь эффективности в первичном двигателе. Водород позволяет нам достичь максимальной генерации, сохраняя при этом температуру статора и обмоток возбуждения в пределах температур OEM. Кроме того, аварий, связанных с водородом, всегда можно избежать, если соблюдать правила безопасной эксплуатации и технического обслуживания.