CZ406297A3 - Způsob a zařízení pro rychlé odbourání tlaku v zařízení, zejména u vodíkem chlazeného generátoru - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu a zařízení pro rychlé odborání tlaku v zařízení s nejméně první a druhou částí krytu, přičemž první část krytu obsahuje v normálním stavu vodíkovou atmosféru pod přetlakem, která je vodíkovým těsněním od vnitřku druhé části krytu, při čemž při selhání vodíkového těsnění se přetlak vodíku odbourá pomocí rychl©vyprazdňujícího potrubí. Hlavní oblast použití vynálezu, na kterou však vynález není omezen, jsou vodíkem chlazené generátory, jejichž hřídele jsou vedeny skrz různá těsnění a části krytu,přičemž musí být zajištěno spolehlivé uzavření vodíku v krytu generátoru, kterýžto vodík je pod tlakem. Při prosakování vodíku může se vytvořit ve spojení se vzduchem vysoce výbušný plyn, čemuž se má za všech okolností, i při poruchách provozu, zabránit.

U typicky vodou chlazených generátorů podle sta vu techniky, uvedeného například v pat. spisu GB 760 781, nebo v článku ” A Study on Thermal Behavior of Large Seal-Ring” od T.Suganami, T.Masuda, N.Oishi a T.

Shimazu in Journal of Lubrication Technology, Oct.1982, Vol. 104/449 je veden hřídel generátoru labyrintovým těsněním do předkomory, potom vodíkovým těsněním do tak zvaného ložiskového prostoru a odtud směrem ven do strojní haly, např. k turbině nebo převodovce. Utěsnění meložiskovým prostorem a strojní halou se provádí ob vykle rovněž porostřednictvím labyritového těsnění.Labyritová těsnění nejsou zcela plynotěsná,nýbrž ^působí jen jako silný škrticí ventil, takže podél těchto těsnění vodík může unikat. V předkomoře je tudíž v normálním stavu stejný tlak, jako v krytu generátoru. V ložiskovém prostoru naproti tomu, který je v důsledku vodíkového těsnění s prakticky dokonalou těsnicí funkcí vůči předkameře uzavřen, je v podstatě normální prostorový vzduch. Prostřednictvím exhaustoru je ta to atmosféra udržovaná pod nepatrným podtlakem, takže malá, případně skrz vodíkové těsnění pronikající množství vodíku se nemohou dostat skrz labyrintové těsnění do strojní haly, nýbrž jsou odsátá a vypuštěna do okolní atmosféry.

Z pat. spisu WO 94/10739 AI je známo, otevřít v případě selhání vodíkového těsnění rychlovyprázdnu jící potrubí, kterým se přetlak v předkomoře velmi rychle odbourá. Ovšem jedná se přitom o tak velký ob jem, že alespoň určitý čas proudí vodík skrz vadné vodíkové těsnění do ložiskového prostoru a odtud se může dostati skrz labyritové těsnění do strojní haly. Tomu se ovšem nemůže odvětrávacím čerpadlem, které dopravuje jen relativně nepatrný objem za časovou jed notku zabránit. Může se ovšem blokovacím vzduchem zabránit ve vnějším labyrintovém těsnění výstupu vodíku

♦ 44 ··· 4

4 «

do strjní haly, ovšem toto opatření je relativně hákladne.

Z pat. spisu DE-AS 1 038 173 je rovněž uvedeno za řízení pro zajištění generátorů, chlazených vodíkem při vyskytnutí se nepřípustných provozních stavů. Zařízení má přímo na krytu generátoru uspořádaný rychlootvírací ventil velkého průměru, kterým se v případě nebezpečí otevře vypouštěcí potrubí, vedoucí do okolní atmosféry.

U rychlotvíracího ventilu se jedná o magnetický ventil, nebo o ventil, ovládaný magnetickým ventilem. Vybavení magnetického ventilu se provádí tlakovým spínačem,který je zabudován v ložiskovém prostoru hřídele, nebo v krytu generátoru.

V článku Erfahrungen mit wasserstoffgekuhlten Turbogeneratoren” od Franz Bothur v Elektrizitátswirtschaft”, sešit 23, str. 877 až 881, prosinec 1991 je popsán vodíkem chlazený generátor s olejovým těsněním. Olejové těsnění má olejovou odtokovou komoru, na kterou je napojeno odváacě potrubí plynu, vedoucí do volné atmosféry, které ovšem nezabrání tomu, aby velké množství oleje nepřišlo do styku s vodíkem a jím se neobohatilo. Jako přídavné zajišíovací : opatření je tudíž pro generátory s vyššími tlaky vodíku uspořádáno zařízení pro odbourání tlaku, které se bezprostředně před nadzvednutím těsnění hřídele otevře a největší část vodíku vypustí do okoní atmosféry. Zařízení pro odbourání tlaku je elektromagneticky ovládaný ventil s velkým světlým průměrem.

Úkolem vynálezu je, spolehlivě zabránit u popsaných a podobných zařízeních vystoupení vodíku do strojovny s použitím co nejjednoduších prostředků.

• · · ♦ ·· * · · ·

Podstat a_V£nálezu..

Tento úkol se řeší podle vynálezu zařízením, u kterého je rychlovyprazdňující potrubí prostřednictvím odvzdušňovacího potrubí spojeno s vnitřkem druhé Části krytu, přičemž v rychlovyprazdňujícím po trubí je uspořádáno proudové čerpadlo. Způsob rychlého vyprazdňování potrubí první části krytu se po dle vynálezu řeší tím, že při proudění vodíku vrychlovyprazdňájícím potrubí se prostřednictvím odvzdušňovacího potrubí odsává plyn z vnitřku druhé části krytu. Výhodná vytvoření vynálezu jsou uvedena v zá vislých nárocích.

Vynález vychází z toho, že v případě otevření rychlovyprazdňujícího potrubí proudí vodík, který je pod tlakem velkou rychlostí k výstupu, výhodně nad střechu budovy strojovny. Základní myšlénka vynálezu spočívá v tom, že energie proudícího vodíku z první části krytu se využívá k současnému odsávání plynu v druhé části krytu. Toto probíhá bez mechanicky pohy bovaných dílů, výhodně prostřednictvím proudového čerpadla, na jehož sací potrubí je napojeno odvětrávací potrubí druhé části krytu.

V případě použití vynálezu u zařízení generátoru je pro to typické, umístit v odvzdušňovacím po trubí druhé části krytu, t.j. v ložiskovém prostoru, odvzdušňovací čerpadlo, které udržuje nepatrný pod tlak v ložiskovém prostoru, čímž se odsají nepatrná množství vodíku, prostupující skrz vodíkové těsnění, a nemohou se tak dostat do budovy strojovny. ^oto odvzdušňovací čerpadlo není však schopno, odsáti vět• · · ·· · ♦ · ··· · ší množství vodíku, která v případě selhání vodíkového těsnění proniknou do lžiskového prostoru. V případě rychlého vyprázdnění první části krytu, t.j. před komory proudovým čerpadlem, hy se silně omezilo účinné odsávání atmosféry z vnitřku ložiskového prostoru odvzdušnovacího čerpadla uspořádaného v odvzdušnovacím potrubí. Proto se použije obtokové potrubí se zpětným ventilem pro přemostění odvzdušnovacího čerpadla.Zpětný ventil otevře velký průřez pro odsávání tehdy, kdy sže uvede proudové čerpadlo v činnost při rych lém vyprazdňování. V normálním případě je zpětný ven til udržuje zavřený tlakovým rozdílem, vytvářeným od vzdušňovacím potrubím.

Přehled obrázků na výkrese.

Další podrobnosti vynálezu a jeho přednosti budou v dalším textu blíže objasněny za pomoci výkresu.

Výkres ukazuje schématické znázornění příkladu provedení vynálezu, aplikovaného v daném přípádě na vodíkem chlazený generátor.

Vodíkem chlazený generátor se nachází v krytu 1 generátoru, přičemž hřídel 2 je nejdříve vedena la byritovým těsnáním 5 do předkomory 3,potom vodíkovým • · · · ·· ♦···

těsněním 6 do ložiskového prostoru 4 a odtud skrz další labyrintové těsnění 7 do budovy 20 strojovny.

Při narušeném vodíkovém těsnění 6 je tlak v krytu 1 generátoru a v předkomoře 3 přibližně stejný, zatím co v ložiskovém prostoru 4 je nepatrný podtlak. Tento podtlak se vytváří odvzdušňovacím čerpadlem 17. Způsobí nepatrný proud vzduchu od budovy 20 strojovny skrz labyrintové těsnění 7, odvzdušňo vací potrubí 9 k výtoku 14 výhodně nas střechu 19 budovy 20 strojovny.

Na předkomoru 3 je napojeno rychlovyprázdnující potrubí 8, které se může otevřít prostřednictvím ventilu 10, který je při normálním provozu uzavřen. Senzor 13, například v ložiskovém prnstrru 4 kontroluje koncentraci vodíku v tomto prostoru, prostřednic tvím měřícího potrubí 12. hlásí tuto koncentraci dá·· le ventilovému řízení 11, které při výskytu zvýšené koncentrace vodíku v ložiskovém prostoru 4 ventil 10 otevře. Typické je, že toto nastane tehdy, když sel že vodíkové těsnění 6. V tomto případě proudí vodík, který je pod přetlakem z předkomory 3 ventilem 10, skrz rychlovypraždnující potrubí 8 do proudového čerpadla 15 a odtud k výtoku 14 vodíku. Proud vodíku vytváří v sacím potrubí 16 proudového čerpadla 15 velký podtlak, který vede k odsávání atmosféry v ložiskovém prostoru 4. Protože odvětrávací čerpadlo 15 nemůže propustit tak velký objem proudu, otevře se zpětný ventil 18, v obtokovém potrubí, přemosťující odvětrávací čerpadlo 17. Zpětný ventil 18 dovoluje rychlé odsátí vodíku, vniklého případně do ložiskového prostoru 4, přičemž se zajistí, ňe nemůže se dostat skrz labiriňtové těsnění 7 do budovy 20 strojovny. Výhodně se uspořádá celé proudové čerpadlo 15 na,nebo nad střechou 19 budovy 20 _gtrojovny, kde se unika - • ···♦ φ φφ φφ φφφφ ♦ Φ φ φφ φ · φ φ φ • · · φφφφ • · · · φ φ φφφ φ • · φ · φ φ

ΦΦΦ 9 ΦΦΦ 9999 φφ φ jící vodík rozptýlí do okolí.

Vynálezem se jednoduchými prostředky, zejména bez podstatných mechanických dílů (kromě zpětného ventilu), a bez přídavného napájení energií, jen s kinetickým využitím vodíku, unikajícího rychlovyprázdnujícím potrubím, také dosáhne rychlého odsátí z ložiskového prostoru. Spojení mezi rychlovyprázdnájícím a odvzdušňujícím potrubím způsobí při rychlém vyprázdnění auto matické odsávání i z druhé části krytu, takže tam vniklý vodík se nemůže odstát do komu strojovny, obklopující části krytu. Toto odsávání nastane automaticky při každém rychlém vyprazdňování, aniž se po třebují přídavná řídící nebo regulační technická opatření, čímž se spolehlivost celého zařízení vůči výstupu vodíku do budovy strojovny podstatně zvýší.

Claims (12)

1. Způsob pro rychlé odbourání tlaku v zařízeních zejména u vodíkem chlazeného generátoru s nejméně jednou první částí krytu a jednou druhou částí krytu,přičemž první část krytu obsahuje v normálním stavu vo dík pod tlakem, která je vodíkovým těsněním oddělena oddělena od vnitřku druhé části krytu, přičemž při selhání vodíkového těsnění se přetlak vodíku odbourá prostřednictvím rychlovypouštěcího potrubí, vyznačující se tím, že prostřednictvím odvzdušňovacího potrubí (9), které je spojeno s rychlovyprázdnujícím potrubím (8), se odsaje plyn z vnitřku druhé části (4) krytu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vodík se vede proudovým čerpadlem (15) v rychlovy prazdňujícím potrubí (8), přičemž sací potrubí (16) proudového čerpadla (15) je spojeno s odvzdušňovacím potrubím (9).

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že odvzdušňovací čerpadlo (17), uspořádané v odvzdušňovacím potrubí (9), se obchází obchvatním potrubím se zpětným ventilem (18).

4· Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že rychlé vyprázdění se

• 4444 • ·· 44 9999 • 4 • • 4 4 9 • 4 9 • • 9 9 9 · 9 • • 9 9 « 9 999 9 9 • • · 9 9 • ····«·« 99 9

provádí do venkovního vzduchu, výhodně nad budovou (20) strojovny, ve které se nacházejí části (1, 3, 4) krytu.

5. Zařízení pro rychlé odbourávání tlaku v září zení s nejméně jednou první částí krytu a jednou dru hou částí krytu, přičemž první část krytu obsahuje v normálním stavu vodíkovou atmosféru s přetlakem a přičemž je uspořádáno vodíkové těsnění, které odděluje první část krytu od vnitřku druhé části krytu, přičemž při selhání vodíkového těsnění se přetlak vodíku odbourá prostřednictvím rychlovyprázdnujíčího potrubí, podle některého z předcházejících nároků 1 až 4, vy značující se tím, že je uspořádáno odvzdušňovací po trubí (9), které jednak spojeno s rychl©vyprazdňujícím potrubím (8) a jednak s vnitřkem druhé části (4) krytu.

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tímj že v rachlovypraždnujícím potrubí (8) je uspořádáno proudové čerpadlo fl5), jehož sací potrubí (16) je spojeno s odvzdušňovacím potrubím (9) pro vnitřní prostor druhé části (4) krytu.

7. Zařízení podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že v odvzdušňovacím potrubí (9) je uspořádáno odvzdušňovací čerpadlo (17), a že obtokové potrubí je opatřeno zpětným ventilem (18) pro přemostění odvzdušňovacího čerpadla (17) v případe rychlého ·· ···· vyprázdnění.

8. Zařízení podle některého z předcházejících nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že alespoň vý tok (14) proudového čerpadla (15) je uspořádán nad střechou (19) budovy (20) strojovny.

9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že proudové čerpadlo (15) je zcela nebo částečně uspořádáno nad střechou (19).

10. Zařízení podle některého z nároků 5 až 9» vyznačující se tím, že nejméně jeden senzor (13) je uspořádán v druhé části (4) krytu, kterým je zjistitelná přítomnost vodíku a který je prostřednictvím měřicího potrubí (20) spojen s ventilovým řízením ventilu (10) pro otevření rychlovyprázdnujícího potrubí (8).

11. Zařízení podle některého z předcházejících nároků 5 až 10, vyznačující se tím, že zařízení je zařízení generátoru s hřídelem (2) generátoru, procházejícím první částí (3) skříně a druhou částí (4) skříně, přičemž první část (3) skříně je předkomora vodíkem chlazeného generátoru, která od vnitřku krytu (1) generátoru je oddělena labyrintovým těs něním (5)·

• ···· • ·· 99 9 99 9 • 9 · 9 · • 9 9 9 9 • · • • 9 9 9 • · · ♦ • 9 999 9 • · • • 9 • • ·χ9 9 •

12. Zařízení podle nároku 1}., vyznačující se tím, že druhá část (4) krytu je ložiskový prostor, jehož vnitřek od předkomory (3) oddělen vodíkovým těsněním (6), a od okolí budovy (20) strojovny labyrintovým těsně ním (7).