Como funciona um sistema de resfriamento de gerador?

Os sistemas de resfriamento do gerador removem o calor produzido durante a operação para proteger o isolamento dos enrolamentos, os rolamentos, os turbocompressores e os componentes do motor. O princípio de funcionamento varia de acordo com o tipo de gerador: pequenos grupos geradores de backup a diesel/gás, geradores marítimos e grandes turbogeradores-refrigerados a hidrogênio (usinas térmicas/nucleares).

 

1. Sistema de resfriamento para geradores de reserva a diesel/gás natural (mais comum)
Fontes de calor centrais
Calor de combustão dentro dos cilindros do motor

Calor de fricção do virabrequim, rolamentos

Ar comprimido quente do turbocompressor

Calor do estator do gerador e enrolamentos do rotor

Ciclo de Trabalho Completo
Circuito de água da camisa (resfriamento principal do motor) Uma bomba de água circula líquido refrigerante misturado com glicol através das camisas dos cilindros do motor, cabeçotes dos cilindros e coletores de escapamento. O líquido refrigerante absorve o calor da combustão e flui para o radiador/refrigerador de ar remoto. O ar ambiente sopra através dos tubos com aletas para dissipar o calor e, em seguida, o líquido resfriado retorna ao motor.

Resfriamento do ar de admissão (intercooler/pós-resfriador) O ar comprimido quente do turboalimentador passa por um resfriador de ar de admissão-e-de tubo. A água de resfriamento dentro dos tubos reduz a temperatura do ar de admissão, aumentando a densidade do ar para aumentar a potência e reduzir as emissões de NOx.

Resfriamento do óleo lubrificante O óleo lubrificante quente que transporta o calor de fricção do rolamento flui para um resfriador de óleo. O líquido refrigerante ou o ar ambiente resfriam o óleo antes que ele recircule para lubrificar as peças móveis.

Resfriamento do ar na extremidade do gerador Um ventilador-incorporado circula o ar dentro da carcaça do gerador para transportar o calor do enrolamento para um resfriador de ar externo, evitando o superaquecimento do isolamento.

Duas opções de layout
Radiador Compacto: Montado diretamente no motor com ventiladores axiais.

Resfriador seco remoto: trocador de calor-refrigerado a ar separado para casas de máquinas internas sem fornecimento de água de resfriamento.

 

2. Sistema de resfriamento do gerador marítimo (unidades principais e auxiliares da embarcação)
Projeto de circuito-duplo para evitar o contato direto da água do mar com as peças metálicas do motor:

Circuito interno de água doce fechado A água doce de glicol circula através do motor, do arrefecedor de ar de carga e do arrefecedor de óleo para absorver o calor.

Loop externo de água do mar A bomba de água do mar puxa a água do mar para o lado do pós-resfriador/intercooler marítimo, transferindo calor do circuito de água doce e descarregando a água do mar quente para o mar.

Os feixes de tubos CuNi são usados ​​para resistir à corrosão do sal da água do mar e à incrustação de organismos marinhos.

 

3. Turbogerador refrigerado-de hidrogênio de grande porte (usinas térmicas/nucleares de 200 MW a 1.000 MW)
O hidrogênio tem uma eficiência de transferência de calor muito maior que o ar, usado em geradores de{0}alta capacidade.

Princípio de funcionamento
O hidrogênio quente circula dentro da estrutura do gerador, absorvendo calor maciço dos enrolamentos do estator, rotor e núcleo de ferro.

O hidrogênio quente flui através do-resfriador de superfície de hidrogênio com tubo aletado. A água de resfriamento corre dentro de tubos de cobre/CuNi e retira o calor do hidrogênio.

O hidrogênio frio e denso flui de volta para o gerador em um ciclo fechado para controlar continuamente a temperatura interna.

Suporte para Loops de Resfriamento Auxiliar
Sistema de resfriamento de água do estator: as bobinas ocas do estator usam água deionizada ultra{0}}pura para resfriar diretamente os enrolamentos; uma unidade de resfriamento de água do estator remove o calor do circuito de água DI.

Resfriador de óleo de vedação: resfria o óleo de vedação do lado-do hidrogênio para manter a viscosidade adequada, formando uma barreira de óleo para impedir o vazamento de hidrogênio ao longo do eixo do gerador.

Circuito secundário de água de resfriamento: Transfere o calor residual dos resfriadores de hidrogênio e dos resfriadores de óleo de vedação para o sistema de circulação de água da planta.

4. Resfriamento auxiliar do motor do compressor de ar de instrumento
Para compressores de ar que suportam sistemas de controle de gerador: o ar circulante interno dentro do motor absorve o calor do enrolamento e depois passa por um resfriador de ar com-tubo aletado. A água de resfriamento dentro dos tubos resfria o ar, que é reciclado de volta ao motor para evitar o desligamento por superaquecimento do suprimento de ar de instrumento.

Objetivo central geral de todos os sistemas de resfriamento de geradores
Mantenha o isolamento do enrolamento dentro dos limites seguros de temperatura para prolongar a vida útil e evitar quebras.

Estabilize a viscosidade do óleo do motor e evite a carbonização do óleo.

Melhore a eficiência da combustão e reduza os poluentes de exaustão.

Elimine pontos quentes que causam fadiga do metal, rachaduras nos tubos ou vazamento de hidrogênio.

Ative a operação de carga total-contínua-de longo prazo para geradores de reserva, marítimos e de usinas de energia.