CH636737A5 - Verfahren und einrichtung zur ermittlung von kuehlwasserleckagen an elektrischen maschinen. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung von Kühl wasserleckagen an zumindest im Ständer wassergekühlten Wicklungen elektrischer Maschinen durch Feuchtigkeitsmessung innerhalb des geschlossenen Maschinengehäuses, in dem zusätzlich ein durch Rückkühler gekühlter Wasserstoff-Gasstrom umgewälzt wird, bei welchem zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines stationären Feuchtezustandes des Gasstromes innerhalb des Maschinengehäuses der Taupunkt durch eine gesonderte Wärmesenke im Bereich der Kühlgäsströmung festgelegt und anschliessend vom stationären Zustand abweichende Feuchtigkeitsänderungen gemessen werden, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem derartigen Verfahren wird zunächst ein stationärer Feuchtezustand für die Kühlgasströmung geschaffen, so dass anschliessend eventuell auftretende Feuchtigkeitsänderungen einen eindeutigen Rückschluss auf Kühlwasserleckagen geben können. Neben der Ermittlung von Kühlwagserlek-kagen werden bei Anwendung dieses Verfahrens auch Feuchtigkeitsniederschläge an gefährdeten Maschinenteilen weitgehend vermieden. Die über die Feuchtigkeitsänderungen erfassbaren Leckagen können in den wassergekühlten Wicklungen der elektrischen Maschine, d.h. in der wassergekühlten Ständerwicklung oder gegebenenfalls in einer wassergekühlten Läuferwicklung auftreten. Darüber hinaus können jedoch auch Leckagen in den Kühlschlangen der Rückkühler für das Kühlgas erfasst werden. Eine Aussage darüber, ob eine festgestellte Leckage auf Leckstellen in den Wicklungen oder den Rückkühlern zurückzuführen ist, ist hierbei nicht möglich.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so zu verbessern, dass in den wassergekühlten Wicklungen eventuell auftretende Leckagen gesondert erfasst werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

dass dem Kühlwasser für die Wicklungen ein leicht nachweisbarer Indikator zugegeben wird und dass das in der Wärmesenke gebildete Kondensat auf das Vorhandensein dieses Indikators überwacht wird. In den wassergekühlten Wicklungen eventuell auftretende Leckagen werden hierbei durch die vom stationären Zustand abweichenden Feuchtigkeitsänderungen und den im Kondensat vorhandenenlndikator erfasst. Ist im Kondensat keinlndikator vorhanden, so ist eine festgestellte Leckage auf andere Ursachen, insbesondere auf Leckstellen der Rückkühler zurückzuführen. Das erfmdungsgemässe Verfahren ermöglicht somit eine eindeutige Aussage darüber, ob eine Leckage in den wassergekühlten Wicklungen der elektrischen Maschine vorliegt. Da man zur rechtzeitigen Beseitigung einer Störung, zur Begrenzung eines Schadens oder zur Behebung eines Schadens die Ursachen des Ereignisses wissen muss, ist eine derartige Aussage über die Herkunft des Leckwassers äusserst wichtig.

Aus der DE-PS 2154979 ist zwar bereits eine Einrichtung zur Ermittlung vonLeckstellen im Kühlwasserkreislauf elektrischer Maschinen bekannt, bei welcher an die Zuführleitung für das Kühlwasser eine Einspeisevorrichtung für ein radioaktives Isotop in Form von Tritium als Indikator angeschlossen ist. Zusätzlich ist an das Maschinengehäuse eine Auspuffleitung für einen Teilstrom der Kühlgasströmung mit einem Isotopenzähler angeschlossen, so dass das bei einer Leckage in das Kühlgas austretende Tritium mit Hilfe des Isotopenzählers ermittelt werden kann. Diese bekannte Einrichtung ist für die getrennte Feststellung von Leckstellen in verschiedenen Kühlwasserkreisläufen nicht geeignet. Ausserdem kann der einem Kühlwasserkreislauf zugegebene Indikator beim Auftreten einer Leckage mit geringer Leckrate in einem Kondensat wesentlich leichter nachgewiesen werden als in dem Kühlgas.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren können als Indikator chemisch oder physikalisch leicht nachweisbare Substanzen verwendet werden. So könnte als Indikator beispielsweise ein Leuchtfarbstoff verwendet werden. Vorzugsweise wird als Indikator jedoch ein radioaktiver Stoff verwendet. Ein radioaktives Isotop in Form von Tritium ist hierbei als Indikator besonders geeignet, da das Tritium in der bei der Anwendung vorliegenden spezifischen Aktivität physiologisch unbedenklich ist und auch in geringsten Mengen leicht nachgewiesen werden kann.

Die Erfindung gibt ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, mit einem als Wärmesenke parallel zum Kühlgasstrom angeordneten externen Gastrockner und einem Feuchtemessgerät an, welche eine an den Kühlwasserkreislauf für die Wicklungen angeschlossene Einspeisevorrichtung für den Indikator, einen mit dem Gastrockner verbundenen Kondensat-Sammelbehälter und einen im Kondensat-Sammelbehälter angeordneten, auf den Indikator ansprechbaren Detektor aufweist. Über die Einspeisevorrichtung und den Detektor wird hierbei mit geringem apparativen Aufwand die gesonderte Erfassung von in den wassergekühlten Wicklungen auftretenden Leckagen ermöglicht. Vorzugsweise wird als Detektor ein Szintillator verwendet. Bei radioaktiven Stoffen als Indikator ermöglicht der Szintillator auch eine quantitative Aussage über die Menge des im Kondensat enthaltenen Indikators. Über diese quantitative Aussage kann dann auch festgestellt werden, ob neben einer in den Wicklungen ermittelten Leckage gleichzeitig an anderer Stelle, wie z.B. in einem der Rückkühler, eine weitere Leckage vorliegt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt die Zeichnung in stark vereinfachter schematischer Darstellung ei-

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nen Längsschnitt durch einen Generator mit den Prinzip- standsanzeige selbsttätig vorgenommen werden kann. In einer

Schaltbildern der Kühlanordnungen. weiteren Bypassleitung 26 zum Kühlgaskreislauf ist ein Feuch-

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind in dem druck- temessgerät 27 angeordnet, mit dem Feuchtigkeitsschwankun-

und gasdicht ausgeführten Gehäuse 1 des Generators das gen und Absolutgrössen ermittelt werden können. Werden mit Ständerblechpaket 2 mit der wassergekühlten Ständerwicklung 5 Hilfe des Feuchtemessgerätes 27 vom stationären Feuchtezu-

3 sowie der Läufer 4 angeordnet. Der Läufer 4, der über eine stand abweichende Feuchtigkeitsänderungen gemessen, so

Welle 5 von einer nicht näher dargestellten Turbine angetrie- kann auf ein Leck in einem der beiden Kühlwasserkreisläufe ben wird, kann wie an späterer Stelle näher ausgeführt werden geschlossen werden.

soll, ebenfalls wassergekühlt sein. Zur ergänzenden Kühlung Mit Hilfe der Feuchtigkeitsmessung kann also festgestellt des Ständerblechpaketes 2 und anderer Maschinenteile ist das io werden, ob ein Leck vorhanden ist. Eine Aussage darüber, in Gehäuse 1 mit Wasserstoff als Kühlgas gefüllt. Dieses Kühlgas welchem Kühlwasserkreislauf ein festgestelltes Leck sich wird über die auf der Welle 5 angeordneten Lüfter 6 und 7 befindet, ist hierbei jedoch noch nicht möglich. Eine derartige umgewälzt und in den an den Enden des Generators innerhalb Aussage wäre jedoch wichtig, da in den Wicklungen auftre-

des Gehäuses 1 angeordneten Kühler 8 rückgekühlt. Die tende Leckagen besonders ernst zu nehmen sind und zu grös-

Kühlgasströmung ist dabei für das rückgekühlte Gas durch is seren Folgeschäden führen können.

ausgezogene Pfeile 9 und für den aufgewärmten Zweig des Damit eine im ersten Kühlwasserkreislauf der Wicklungen Kühlgasstromes durch gestrichelte Pfeile 10 angedeutet. auftretende Leckage von an anderer Stelle auftretenden Lek-Zur Abführung der Verlustwärme sind zwei getrennte kagen unterschieden werden kann, wird das Primärwasser des Kühlwasserkreisläufe vorgesehen. Im ersten Kühlwasserkreis- ersten Kühlwasserkreislaufes mit einem Indikator versetzt und lauf wird das sogenannte Primärwasser von einer Wasserauf- 20 das im Gastrockner 20 gebildete Kondensat auf das Vorhan-bereitungsanlage 11 über eine Zuleitung 12 einer Ringleitung densein dieses Indikators überwacht. Zu diesem Zweck ist an 13 zugeführt, von der aus die einzelnen Hohlleiter der Stän- die Leitung 17 eine Einspeisevorrichtung 28 angeschlossen, derwicklung 3 mit dem Primärwasser beaufschlagt werden. über die radioaktives Tritium als Indikator dem Primärwasser-Auf der anderen Seite des Ständerblechpaketes 2 wird das aus zugegeben wird. Dabei ist jedoch die Zuführung des Tritiums der Ständerwicklung 3 abströmende Primärwasser über eine 25 auch an jeder anderen Stelle innerhalb des ersten Kühlwasserweitere Ringleitung 14 und einen Abfluss 15 in ein oberhalb kreislaufes möglich. Bei einer Leckage in der Ständerwicklung des Gehäuses 1 angeordnetes Kühlwasserausdehnungsgefäss 3 gelangt dann das Tritium über das Kühlgas in das Konden-16 geleitet. Von diesem Kühlwasserausdehnungsgefäss 16 wird sat 22 und kann dort nachgewiesen werden. Zum Nachweis das Primärwasser dann über eine Leitung 17 zu der Wasser- des Tritiums wird zweckmässigerweise im Kondensat-Sam-aufbereitungsanlage 11, die gleichzeitig nicht näher darge- 30 melbehälter 24 ein Szintillator 29 angeordnet, der ein durch stellte Kühler und Pumpen umfasst, zurückgeleitet und von den Pfeil 30 angedeutetes Signal abgibt. Bei einer mit Hilfe dort aus erneut im Kreislauf der Ständerwicklung 3 zugeführt. des Feuchtemessgerätes 27 festgestellten Leckage gibt dieses Im zweiten Kühlwasserkreislauf wird das sogenannte Sekun- Signal 30 darüber Aufschluss, ob Tritium im Kondensat 22 därwasser durch die einzelnen Kühlschlangen 18 der Kühler 8 vorhanden ist, d.h. ob die festgestellte Leckage im ersten geleitet. Wie es in der Zeichnung angedeutet ist, kann der 35 Kühlwasserkreislauf liegt.

zweite Kühlwasserkreislauf auch in mehrere Teilkreisläufe Wie bereits an früherer Stelle erwähnt wurde, kann auch gegliedert sein. Die Kühlung und Aufbereitung des Sekundär- der Läufer 4 des Generators mit einer wassergekühlten Wickwassers ist hierbei nicht näher dargestellt. lung ausgerüstet sein. In diesem Fall wird zusätzlich von der

Damit ein innerhalb des Gehäuses 1 evtl. auftretendes Zuleitung 12 des Primärwassers über eine Zweigleitung 31 und Leck in einem der beiden Kühlwasserkreisläufe frühzeitig fest- 40 dem Kühlwasseranschlusskopf 32 ein Teil des Primärwassers gestellt werden kann, wird innerhalb des Gehäuses 1 ein sta- in die Welle 4 eingeführt und nach Durchströmen der Läufer-tionärer Feuchtezustand des Kühlgases geschaffen, so dass wicklung über den Kühlwasseranschlusskopf 32 aus dem Läu-dann eine Feuchtigkeitsmessung zur Erfassung von Kühlwas- fer 4 wieder abgeführt und über eine weitere Leitung 33 in das serleckagen zu eindeutigen Ergebnissen führt. Dazu muss Kühlwasserausdehnungsgefäss 16 zusammen mit dem über innerhalb des Kühlgaskreislaufes eine Stelle in Form einer 45 den Abfluss 15 zugeführten Ständerkühlwasser eingeleitet. Wärmesenke geschaffen werden, die den kältesten Punkt des Auch hierbei wird eine Leckage in der Wicklung des Läufers 4 Systems darstellt und somit einen definierten Taupunkt fest- oder - wie bereits beschrieben - in der Ständerwicklung 3 legt, der in keinem Betriebsfall von anderen Maschinenteilen durch ein entspechendes Signal 30 des Szintillators 29 angeunterschritten werden kann. Zu diesem Zweck ist in einer zeigt.

Bypassleitung 19 zum Kühlgaskreislauf ein Gastrockner 20 50 Mit Hilfe der Erfindung können also beliebige Leckagen mit einem Verdampfer 21 herkömmlicher Bauart vorgesehen, innerhalb des Gehäuses einer elektrischen Maschine festge-

an dem sich die Feuchte definiert niederschlägt und als Kon- stellt werden, wobei besonders ernst zu nehmende Leckagen in densat 22 über eine Leitung 23 in einen Kondensat-Sammelbe- der Ständerwicklung oder der Läuferwicklung gesondert ange-

hälter 24 geführt wird. Dieser Kondensat-Sammelbehälter 24 zeigt werden. Durch das frühzeitige Erkennen derartiger Lek-

kann von Zeit zu Zeit über ein Abflussventil 25 entleert wer- 55 kagen können weitergehende Schädigungen der Maschine den, wobei die Entleerung über eine entsprechende Pegel- sicher verhindert werden.

1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Verfahren zur Ermittlung von Kühlwasserleckagen an zumindest im Ständer wassergekühlten Wicklungen elektrischer Maschinen durch Feuchtigkeitsmessung innerhalb des geschlossenen Maschinengehäuses, in dem zusätzlich ein durch Rückkühler gekühlter Wasserstoff-Gasstrom umgewälzt wird, bei welchem zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines stationären Feuchtezustandes des Gasstromes innerhalb des Maschinengehäuses der Taupunkt durch eine gesonderte Wärmesenke im Bereich der Kühlgasströmung festgelegt und anschliessend vom stationären Zustand abweichende Feuchtigkeitsänderungen gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kühlwasser für die Wicklungen ein leicht nachweisbarer Indikator zugegeben wird und dass das in der Wärmesenke gebildete Kondensat auf das Vorhandensein dieses Indikators überwacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Indikator ein radioaktiver Stoff verwendet wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Indikator ein radioaktives Isotop im Form von Tritium verwendet wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem als Wärmesenke parallel zum Kühlgasstrom angeordneten externen Gastrockner und einem Feuchtemessgerät, gekennzeichnet durch eine an den Kühlwasserkreislauf für die Wicklungen angeschlossene Einspeisevorrichtung (28) für den Indikator, einen mit dem Gastrockner (20) verbundenen Kondensat-Sammelbehälter (24) und einen in dem Kondensat-Sammelbehälter (24) angeordneten, auf den Indikator ansprechenden Detektor.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor ein Szintillator (29) ist.