يضمن مبرد المولد التشغيل الفعال والمستقر للوحدة

1، السبب الجذري لتسخين المولد وضرورة التبريد
تأتي الحرارة المتولدة أثناء تشغيل المولد بشكل أساسي من ثلاثة أنواع من الخسائر، من بينها فقدان النحاس وفقدان الحديد هما مصدرا الحرارة الرئيسيان، ويمثل الخسارة الميكانيكية نسبة صغيرة نسبيًا. إنهم يشكلون معًا أساس الحمل الحراري الذي يحتاج نظام التبريد إلى التعامل معه.

فقدان النحاس هو المصدر الرئيسي للحرارة، وهو ما يمثل أكثر من 50٪ من إجمالي الخسارة. إنه يشير إلى حرارة الجول الناتجة عن مقاومة الموصل عندما يمر التيار عبر موصلات الجزء الثابت والدوار للمولد. يتناسب فقدان الطاقة مع مربع التيار ومقاومة الموصل. عندما يزيد الحمل، سيزيد فقدان النحاس بشكل ملحوظ. هذا النوع من الحرارة لا يقلل من كفاءة توليد الطاقة فحسب، بل يؤدي أيضًا بشكل مباشر إلى زيادة درجة حرارة الملف، ويؤدي إلى إتلاف المواد العازلة، ويؤثر على عمر المعدات.

فقدان الحديد هو ثاني أكبر مصدر للحرارة، ويحدث في قلب الجزء الثابت والدوار. إنه فقدان الطاقة الناتج عن النوى تحت تأثير المجالات المغناطيسية المتناوبة، بما في ذلك بشكل رئيسي فقدان التيار الدوامي وفقدان التباطؤ. فقدان تيار إيدي هو الحرارة الناتجة عن التيار الحلقي الناجم عن مرور مجال مغناطيسي متناوب عبر قلب الحديد. وللحد من هذا النوع من الخسارة، عادة ما يكون قلب المولد الحديدي مصنوعًا من صفائح فولاذية رقيقة من السيليكون معزولة ومكدسة معًا؛ يشير فقدان التباطؤ إلى الحرارة الناتجة عن تحويل الطاقة التي تستهلكها القوى الداخلية بين الجزيئات عندما يتغير اتجاه المجالات المغناطيسية في المواد المغناطيسية مع مجال مغناطيسي متناوب. يمكن أن يؤدي اختيار المواد ذات النفاذية العالية والإكراه المنخفض إلى تقليل الخسائر بشكل فعال.

تأتي الخسائر الميكانيكية بشكل أساسي من الاحتكاك ومقاومة الرياح للأجزاء المتحركة الداخلية، بما في ذلك احتكاك المحمل، واحتكاك التلامس بين غلاف المحمل وغطاء المحمل، وفقدان الرياح الناتج عن الدوران العالي السرعة للدوار والغازات المحيطة. على الرغم من أن النسبة ليست كبيرة، إلا أن التراكم على المدى الطويل-يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تفاقم تسخين المعدات.

إن ضرر ارتفاع درجة الحرارة على المولدات كبير للغاية: فكل زيادة بمقدار 8-10 درجات، سيتم تقصير عمر خدمة المواد العازلة بمقدار النصف؛ عندما تتجاوز درجة الحرارة النقطة الحرجة، يمكن أن تسبب الشيخوخة السريعة، والتكسير، وتفحيم المواد العازلة، مما يؤدي إلى أخطاء الدائرة القصيرة؛ وفي الوقت نفسه، فإن الزيادة في درجة الحرارة ستزيد من مقاومة الموصل، مما يزيد من تفاقم فقدان الطاقة وتشكيل حلقة مفرغة من "فقدان ارتفاع درجة الحرارة يزيد من ارتفاع درجة الحرارة". ولذلك، فإن نظام التبريد الفعال والموثوق هو المفتاح لزيادة الأداء وإطالة عمر خدمة المولد. أظهرت الدراسات أنه مقابل كل انخفاض بمقدار 10 درجات في درجة حرارة التشغيل، يمكن مضاعفة عمر الخدمة المتوقع للمولد، مع تحسين كفاءة توليد الطاقة أيضًا ومنع أكثر من 95% من الأعطال المرتبطة بالحرارة.

2، الأنواع والخصائص الرئيسية لمبردات المولدات
مع التطور المستمر لتكنولوجيا توليد الطاقة، شكلت مبردات المولدات طرقًا فنية مختلفة لتلبية احتياجات الطاقة والسيناريوهات المختلفة لمجموعات المولدات. من بينها، تبريد الهواء، تبريد الماء، وتبريد الهيدروجين هي الأنواع الثلاثة الرئيسية. في السنوات الأخيرة، أدت التقنيات المركبة الجديدة مثل التبريد بالتبخير والتبريد المتغير الطور إلى تسريع انتشارها، مما يظهر اتجاهًا متنوعًا للتنمية.

(1) مبرد الهواء: خيار أساسي اقتصادي ومريح

تستخدم مبردات الهواء الهواء كوسيلة تبريد لإزالة الحرارة الداخلية من المولدات من خلال تدفق الهواء. إنها طريقة التبريد الأكثر تقليدية والأكثر استخدامًا، حيث تشغل حاليًا حوالي 50% من حصة السوق في المولدات الصغيرة والمتوسطة الحجم -ومجالات طاقة الرياح. وهي مناسبة بشكل أساسي للوحدات الصغيرة والمتوسطة-الحجم التي تقل عن 200 ميجا فولت أمبير. تكمن مزاياها الأساسية في هيكلها البسيط، والتكلفة المنخفضة، والسلامة العالية، وسهولة الصيانة، وعدم الحاجة إلى وسائط خاصة، ويمكنها التكيف مع سيناريوهات مثل البيئات الصناعية العادية، ومصادر الطاقة الاحتياطية، ومعدات توليد الطاقة المتنقلة.

وفقا لطريقة دوران الهواء، يمكن تقسيم تبريد الهواء إلى نوعين: التهوية المفتوحة والتهوية المغلقة. تقوم التهوية المفتوحة بسحب الهواء مباشرة من الخارج، ويتدفق عبر داخل المولد، ويتأثر بسهولة بالبيئة. قد يدخل الغبار والرطوبة إلى داخل الجهاز، ويجب تركيب مرشح عند مدخل الهواء؛ تستخدم التهوية المغلقة دورة تدفق هواء مغلقة، والتي يمكنها عزل الشوائب الخارجية بشكل فعال، والحفاظ على نظافة الجزء الداخلي من المولد، وتقليل متطلبات الصيانة. ومع ذلك، فإن الهيكل معقد نسبيًا، ومتطلبات التكلفة والصيانة أعلى.

كما أن القيود المفروضة على مبردات الهواء واضحة تمامًا، حيث تتميز بكفاءة التبريد المنخفضة نسبيًا، وفقدان كبير للرياح، ودقة محدودة للتحكم في درجة الحرارة، وارتفاع مستوى الضجيج أثناء التشغيل، مما يجعلها غير مناسبة لمجموعات المولدات ذات الطاقة العالية-والحمل العالي.

(2) مبرد المياه: خيار فعال ومستقر متوسط ​​المدى-.
تستخدم مبردات المياه خصائص السعة الحرارية العالية للمياه لإزالة كمية كبيرة من الحرارة من خلال دوران مياه التبريد، مع كفاءة تبريد أعلى بكثير من تبريد الهواء. إنها مناسبة بشكل أساسي للمولدات المتوسطة والكبيرة وتحتل حاليًا حوالي 35% من حصة السوق. يتم استخدامها على نطاق واسع في المولدات الصناعية الكبيرة ووحدات الطاقة النووية وسيناريوهات أخرى. وتتمثل ميزتها الأساسية في كفاءة تبديد الحرارة العالية، والتي يمكنها التعامل مع أحمال حرارية أكبر ومساعدة مجموعة المولدات على العمل بأمان عند كثافات طاقة أعلى، مما يزيد بشكل كبير من طاقة الخرج لكل وحدة حجم.

يكمن مفتاح مبرد المياه في تصميمه الدائري{0}المغلق، حيث يتدفق ماء التبريد عبر خط أنابيب مغلق، ويتبادل الحرارة مع مكونات التسخين الداخلية للمولد، ثم يتم تبريده وتوزيعه عبر برج التبريد. هذا التصميم لا يوفر تأثير تبريد مستقر فحسب، بل يتجنب أيضًا بشكل فعال تلف المكونات الكهربائية الداخلية للمولد الناتج عن تسرب مياه التبريد. ومع ذلك، فإن هيكل نظام تبريد المياه معقد ويتطلب مكونات مثل مضخات المياه، والمشعات، وخطوط الأنابيب، مما يشكل مخاطر التجمد والتآكل. لديها متطلبات عالية لجودة المياه وتتطلب معالجة منتظمة للحجم. تعتبر تكاليف الصيانة مرتفعة نسبيًا، ويجب اتخاذ إجراءات مكافحة التجمد في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة-.

(3) مبرد الهيدروجين: خيار خاص -عالي الجودة وفعال

تستخدم مبردات الهيدروجين الهيدروجين كوسيط تبريد وتستخدم الموصلية الحرارية العالية والكثافة المنخفضة لتحقيق تبديد الحرارة بكفاءة. وهي مناسبة بشكل أساسي للمولدات الكبيرة والكبيرة جدًا، خاصة في-المجالات المتطورة مثل الطاقة النووية والطاقة الحرارية ذات السعة الكبيرة. حاليا، حصتها في السوق حوالي 15٪. كفاءة التبريد عالية للغاية، والتي يمكن أن تزيد بشكل كبير من قدرة المولد، وكثافة الهيدروجين المنخفضة يمكن أن تقلل بشكل فعال من فقدان الرياح أثناء دوران الدوار، مما يزيد من تحسين كفاءة توليد الطاقة.

نظرًا لخصائص الهيدروجين القابلة للاشتعال والانفجار، تتطلب أنظمة تبريد الهيدروجين متطلبات عالية للغاية للإغلاق والسلامة، وتتطلب مراقبة كاملة لنقاء الهيدروجين، واكتشاف التسرب، وحماية ضد الانفجارات-، ومعدات أخرى. تعقيد النظام والاستثمار الأولي أعلى بكثير من تبريد الهواء وتبريد الماء، كما أن صعوبة الصيانة أكبر أيضًا. يتم استخدامه بشكل رئيسي في محطات الطاقة الكبيرة ذات المتطلبات العالية للغاية لكفاءة التبريد وقدرة توليد الطاقة.

على الرغم من أن مبرد المولد ليس مكون التوليد الأساسي لمجموعة المولدات، إلا أنه "شريان الحياة" الذي يضمن التشغيل الآمن والمستقر للوحدة. من تبريد الهواء التقليدي إلى التبريد الفعال بالهيدروجين والماء، ومن ثم إلى تقنيات التبريد المركبة الناشئة، كان تطوير المبردات يتردد دائمًا مع ترقية تكنولوجيا توليد الطاقة. إنها لا تؤدي الوظيفة الأساسية لتبديد الحرارة فحسب، بل تتولى أيضًا المهمة المهمة المتمثلة في تحسين كفاءة توليد الطاقة، وإطالة عمر المعدات، وتعزيز تحويل الطاقة الخضراء.
في ظل الطلب المتزايد باستمرار على الكهرباء اليوم والتطور السريع للطاقة النظيفة، أصبحت أهمية مبردات المولدات بارزة بشكل متزايد. في المستقبل، مع الابتكار التكنولوجي المستمر والتحديث الصناعي، ستتطور المبردات نحو زيادة الكفاءة والذكاء والصداقة البيئية، مما يوفر ضمانًا أكثر صلابة لاستقرار واستدامة إمدادات الطاقة العالمية ومساعدة صناعة الطاقة على تحقيق-تنمية عالية الجودة.