同步發電機或交流發電機的氫氣冷卻


由於其優異的冷卻效能,氫氣被用作交流發電機的冷卻介質。交流發電機的氫氣冷卻需要一個完全密封的迴圈系統。主要是在發電機軸和外殼之間使用油密封的軸封。油吸收洩漏出來的氫氣和滲入的空氣,因此應定期進行淨化。

在交流發電機的氫氣冷卻中,氫氣由鼓風機和風扇透過定子和轉子迴圈。然後,加熱後的氫氣經過密封外殼內的冷卻盤管。冷卻盤管輸送油或水以帶走迴圈氫氣中的熱量。

採用氫氣冷卻的主要理由是,它可以將相同物理尺寸的交流發電機的容量提高約25%,而空氣冷卻的交流發電機的容量則較低。此外,氫氣冷卻還可以將交流發電機滿載效率提高約1%。

交流發電機氫氣冷卻的優點

與空氣冷卻相比,交流發電機的氫氣冷卻具有以下優點:

  • 氫氣冷卻速度更快。因為氫氣的熱導率更高,傳熱能力是空氣的1.5倍。

  • 在相同溫度和壓力下,氫氣的密度低於空氣。因此,當在交流發電機中使用氫氣冷卻時,由於旋轉部件在低密度氫氣中旋轉,因此機器的旋轉損失和噪聲會降低。同時,交流發電機的效率也提高了。

  • 當在交流發電機中使用空氣冷卻時,可能會發生電暈放電,產生臭氧、氮氧化物、硝酸等物質,從而損壞交流發電機的絕緣。而氫氣冷卻則不會發生電暈放電,因此延長了交流發電機絕緣的使用壽命。

氫氣冷卻的注意事項

某些氫氣和空氣的混合物具有爆炸性。當氫氣含量在6%到71%之間時,混合物會發生爆炸。當氫氣含量超過71%時,混合物既不可燃也不支援燃燒。在實際應用中,大型交流發電機中氫氣與空氣的比例為9:1。

此外,為了防止交流發電機中氫氣和空氣的混合物爆炸,應將氫氣的壓力保持高於大氣壓,以防止受汙染的空氣向內滲透。

交流發電機氫氣冷卻的侷限性

交流發電機或同步發電機氫氣冷卻的侷限性如下:

  • 由於需要採用防爆結構和氣密性軸封,氫氣冷卻的交流發電機比空氣冷卻的交流發電機成本更高。

  • 需要在殼體內設定輸送油或水的冷卻盤管,以帶走迴圈氫氣中的熱量。

  • 需要一種在不產生爆炸的情況下將氫氣匯入交流發電機的方法。實現這一點有兩種方法:

    • 用CO2淨化空氣,然後通入氫氣。

    • 透過真空泵將裝置抽至低於大氣壓,然後通入氫氣。

更新於:2021年9月30日

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