Als Notstromquelle muss ein Dieselgenerator während des Betriebs über lange Zeiträume unterbrechungsfrei laufen. Bei solch hoher Last kann die Temperatur des Generators problematisch werden. Um einen zuverlässigen, unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten, muss die Temperatur in einem zulässigen Bereich gehalten werden. Daher ist es wichtig, die Temperaturanforderungen und Kühlmethoden zu verstehen.
1. Temperaturanforderungen
Je nach Isolationsklasse des Dieselgenerators variieren die Anforderungen an den Temperaturanstieg. Im Allgemeinen beträgt die Temperatur der Statorwicklung, der Feldwicklung, des Eisenkerns und des Kollektorrings im Betrieb etwa 80 °C. Wird dieser Wert überschritten, ist der Temperaturanstieg zu hoch.
2. Kühlung
Generatoren unterschiedlicher Bauart und Leistung benötigen verschiedene Kühlmethoden. Als Kühlmedium werden im Allgemeinen Luft, Wasserstoff oder Wasser verwendet. Nehmen wir beispielsweise den Turbinensynchrongenerator. Dessen Kühlsystem ist geschlossen, und das Kühlmedium zirkuliert.
① Luftkühlung
Die Luftkühlung nutzt einen Ventilator zur Luftzirkulation. Kühle Luft wird auf die Enden der Generatorwicklungen, den Stator und den Rotor geblasen, um die Wärme abzuführen. Die kalte Luft nimmt Wärme auf und erwärmt sich. Nach der Vermischung wird die warme Luft durch den Luftkanal des Eisenkerns abgeleitet und durch einen Kühler weiter abgekühlt. Anschließend wird die gekühlte Luft dem Generator zugeführt und dort von einem Ventilator umgewälzt, um die Wärmeabfuhr zu gewährleisten. Mittelgroße und kleine Synchrongeneratoren verwenden üblicherweise Luftkühlung.
② Wasserstoffkühlung
Die Wasserstoffkühlung nutzt Wasserstoff als Kühlmedium, und die Wärmeabfuhrleistung von Wasserstoff ist besser als die von Luft. Beispielsweise verwenden die meisten Turbogeneratoren Wasserstoff zur Kühlung.
③ Wasserkühlung
Die Wasserkühlung nutzt ein Doppelkühlsystem für Stator und Rotor. Das kalte Wasser des Stator-Kühlsystems fließt vom externen Kühlsystem über die Wasserleitung zum am Stator angebrachten Wassereinlassring und anschließend über isolierte Leitungen zu den Spulen. Nach der Wärmeaufnahme wird es über die isolierte Wasserleitung zum am Rahmen angebrachten Wasserauslassring geleitet und von dort zur Kühlung in das externe Kühlsystem abgeführt. Das Kühlwasser des Rotor-Kühlsystems tritt zunächst in die am seitlichen Wellenende des Erregers angebrachte Wassereinlasshalterung ein, fließt dann in die zentrale Öffnung der rotierenden Welle, durch mehrere Längsbohrungen in den Sammelbehälter und anschließend über die Isolierleitung zu den Spulen. Nach der Wärmeaufnahme fließt das kalte Wasser über die Isolierleitung in den Auslassbehälter, dann über die Ablauföffnung am äußeren Rand des Auslassbehälters zur Auslasshalterung und wird schließlich über die Hauptauslassleitung abgeführt. Da Wasser eine deutlich höhere Wärmeabfuhrleistung als Luft und Wasserstoff aufweist, wird Wasserkühlung in modernen Großgeneratoren üblicherweise eingesetzt.
Veröffentlichungsdatum: 08.08.2023
