DE2154979C3 - Einrichtung zur Ermittlung von Leckstellen im Kühlwasserkreislauf elektrischer Maschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ermittlung von Leckstellen im Kühlwasserkreislauf elektrischer Maschinen, die zumindest im Ständer wassergekühlt sind und eine zusätzliche Kühlung mit einem Kühlgas innerhalb des druckdicht ausgeführten Maschinengehäuses aufweisen.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DT-AS 10 92 555 bekannt. Danach wird zur Ermittlung von Leckstellen das zusätzliche Kühlgas innerhalb des Maschinengehäuses auf einem höheren Druck als das flüssige Kühlmedium in der Wicklung gehalten und das bei Leckstellen durch den Druckunterschied in die Wicklung eindringende Gas durch entsprechende Meßgeräte festgestellt. Bei den heute üblichen großen Maschinen und den großen Kühlwasserdurchsätzen führt ein derartiges Leckerkennungsprinzip jedoch erst bei relativ großen Lecks zu einer eindeutigen Anzeige, so daß damit insbesondere das Entstehen von Undichtigkeiten und kieineren Lecks nicht erkannt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur Ermittlung von Leckstellen im Kühlwasserkreislauf elektrischer Maschinen zu schaffen, mit der eine schnelle Erfassung und Meldung auch kleinster Lecks möglich ist. Dabei sollen Druckunterschiede zwischen dem gasförmigen Kühlmedium innerhalb des Maschinengehäuses und dem flüssigen Kühlmedium in den Wicklungen im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen nicht mehr von wesentlicher Bedeutung sein.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der $5 eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Zuführungsleitung für das Kühlwasser eine Einspeisevorrichtung für ein radioaktives Isotop in Form von Tritium als Indikator und an das Maschinengehäuse eine Auspuffleitung für einen Teilstrom der Kühlgasströmung mit einem Isotopenzähier angeschlossen sind.

Dabei wird das im Wasser enthaltene Tritium bei einem Leck in das Kühlgas austreten und dort zu einer sehr geringen Radioaktivität des Kühlgases führen, die dann mit einem entsprechenden Zähler leicht ermittelt werden kann. Dadurch lassen sich also kleinste Lecks sicher und schnell erkennen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist es bei einer elektrischen Maschine mit einem beiderseits abgedichteten evakuierten Luftspalt zweckmäßig, daß zusätzlich parallel zur Vakuumpumpe für den Luftspalt eine weitere Auspuffleitung mit einem Meßgerät zur Ermittlung von in den Luftspalt übergetretenem Tritium angeschlossen ist

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert Dabei zeigen:

Fig. 1 eine elektrische Maschine mit wassergekühltem Ständer und einer Wasserstoffkühlströmung innerhalb des Gehäuses und der Verwendung von Tritium als Indikator, das dem Kühlwasser zugesetzt wird;

Fig.2 eine in Ständer und Läufer wassergekühlte Maschine mit Tritium als Indikator und

F i g. 3 eine im Ständer und Läufer wassergekühlte Maschine mit einem evakuierten Luftspalt sowie ebenfalls der Verwendung von Tritium als Indikator im Kühlwasser.

Nach Fig. 1 besteht die elektrische Maschine 1 aus einem wassergekühlten Ständer 2 und einem gasgekühlten Läufer 3, der über die Welle 4 von einer nicht näher dargestellten Turbine angetrieben wird. Ständer 2 und Läufer 3 sind dabei von einem druck- und gasdicht ausgeführten Maschinengehäuse umschlossen. Die Ständerwicklung 6 ist nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel von Kühlwasser zur Abführung der Verlustwärme durchströmt. Dieses Kühlwasser wird dabei von einer Wasseraufbereitungsanlage 7 über eine Zuleitung 8 einer Ringleitung 9 zugeführt, von der aus die einzelnen Hohlleiter der Ständerwicklung 6 mit dem Kühlwasser beaufschlagt werden.

Auf der anderen Seite des Ständers wird das aus der Wicklung 6 abströmende Wasser über eine weitere Ringleitung 10 und einen Abfluß 11 in das Kühlwasserausdehnungsgefäß 12 geleitet, das oberhalb der Maschine 1 angeordnet ist. Durch dieses Ausdehnungsgefäß t2 ist dabei im konstanten Strom über die Leitung

13 Wasserstoff geführt, um das Wasser stets im Überschuß zu etwa gelöstem Sauerstoff mit Wasserstoff zu sättigen. Von diesem Ausdehungsgefäß 12 wird das Kühlwasser anschließend über eine Leitung 14 zu den Wasseraufbereitungsanlagen 7, die gleichzeitig Kühler und Pumpen umfassen, zurückgeleitet und von dort erneut im Kreislauf der Ständerwicklung 6 zugeführt.

Innerhalb des Gehäuses 5 wird darüber hinaus über eine Zuleitung 15 Wasserstoffgas eingespeist, um somit die erforderliche Kühlgasströmung für die Ständerblechpakete und den Läufer der Maschine zu erhalten. Dabei ist im vorliegenden Fall zunächst angenommen, daß das Wasserstoffgas innerhalb des Maschinengehau ses 5 einen geringeren Druck als das Kühlwasser in der Ständerwicklung 6 und den entsprechenden Zuleitungen aufweist.

Um nunmehr frühzeitig ein Leck im Kühlwasserkreislauf innerhalb des Gehäuses 5 festellen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Kühlwasser mit einem Indikator in Form von Tritium zu versetzen. Zu diesem Zweck ist an die Kühlwasserzuführungsleitung

14 eine Einspeisevorrichtung 18 zur Zuführung von Tritium in das Kühlwasser angeschlossen. Dabei ist jedoch die Zuführung des Tritiums auch an jeder anderen Stelle innerhalb des Kühlwasserkreislaufes möglich. Bei einem Leck im Kühlwasserkreislauf tritt, nun Wasser und darin enthaltenes Tritium in das Wasserstoffgas innerhalb des Maschinengehäuses 5 aus,

wodurch eine geringfügige Radioaktivität des Wasserstoffgases erzeugt wird. Um diese Radioaktivität festzustellen, ist an das Maschinengehäuse 5 eine Auspuffleitung 19 für einen Teilstroin des Wasserstoffgases angeschlossen. In diese Auspuffleitung 10 ist dabei ein Isotopenzähler 20 eingeschaltet der bei einem auftretenden Leck und einer damit verbundenen Radioaktivität des Wasserstoffgases sofort eine entsprechende Anzeige auslöst. Damit ist eine schnelle und sichere Anzeige auch eines kleinen Lecks mit einem Wasserverlust nur 1 I pro Tag schnell und sicher möglich.

Die Einspeisung des Indikators in Form von Tritium in das Kühlwasser ist bei der in F i g. 1 beschriebenen Anlage aber auch möglich, wenn das Wasserstoffgas im Maschinengehäuse 5 einen höheren Druck als das Kühlwasser im Kühlkreislauf aufweist, da auch dann bei einem Leck das Tritium in das Wasserstoffgas übertreten wird.

Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine im Ständer und Läufer wassergekühlte Maschine. Dabei erfolgt die Kühlwasserzufuhr und Kühlung des Ständers wie in der in Fig. 1 beschriebenen Weise. Zur Läuferkühlung wird zusätzlich von der Kühlwasserzuführungsleitung 8 über eine Zweigleitung 21 und den Kühlwasseranschlußkopf 22 ein Teil des Kühlwassers in die Läuferwelle 4 eingeführt und nach Durchströmen der Läuferwicklung über den Kühlwasseranschlußkopf 22 aus dem Läufer wieder abgeführt und über eine weitere Leitung 23 in das Kühlwasserausdehnungsgefäß 12 zusammen mit dem über die Leitung 11 zugeführten Ständerkühlwasser eingeleitet. Auch hierbei wird in den Kühlwasserkreislauf über eine Einspeisevorrichtung 18 Tritium zugeführt, das dann gleichermaßen mit dem Kühlwasser durch die Ständer- und die Läuferwicklung der Maschine strömt. Bei einem Leck aus der wassergekühlten Wicklung tritt das Wasser mit dem Tritium in das Wasserstoffgas innerhalb des Gehäuses 5 über und kann auch hier über eine Auspuffleitung 19 einem Isotopenzähler 20 zugeführt werden, der dann eine eventuelle auftretende Radioaktivität des Wasserstoffgasei anzeigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 handelt es sich um eine in Ständer und Läufer wassergekühlte Maschine, wobei auch das Ständerblechpaket durch die Kühlwa^serleitung 24 wassergekühlt ist. Zusätzlich ist zur Herabsetzung der Reibungsverluste der Luftspalt 25 der Maschine evakuiert. Aus diesem Grunde ist eine

ίο Abdichtung des Luftspaltes über die nur schematisch angedeuteten Dichtungen 26 und 27 an beiden Enden des Luftspaltes 25 erforderlich. Da bei dieser Maschine das Ständerblechpaket nicht mit Gas gekühlt werden muß und außerdem im Luftspalt 25 keine Reibungsverluste durch das Kühlgas auftreten, ist es ausreichend, wenn innerhalb des Gehäuses lediglich ein Schutzgas bespielsweise in Form von Erdgas vorhanden ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt ebenfalls über die Einspeisevorrichtung 18 eine Zuführung des Indikators Tritium in den Kühlwasserkreislauf. Zur Anzeige von eventuell auftretenden Leckagen ist neben der in Fig. 1 und 2 beschriebenen Auspuffleitung 19 mit einem Isotopenzähler 20 zusätzlich eine weitere Auspuffleitung 28 parallel zur nicht näher dargestellten Vakuumpumpe vorgesehen, die von dem Luftspalt 35 in das Gehäuse 5 führt. Auch in dieser Auspuffleitung 28 ist ein entsprechendes Meßgerät 29 in Form eines Isotopenzählers eingeschaltet. Damit wird also durch das Meßgerät 20 aus dem Kühlkreislauf in die Schutzgasatmosphäre innerhalb des Gehäuses übergetretener Indikator und über das Meßgerät 29 in den Luftspalt ausgetretener Indikator sicher ermittelt, wenn ein Leck aufgetreten ist.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist also bei den verschiedensten Maschinentypen sehr schnell und sicher auch das Auftreten kleinster Lecks mit einfachen Mitteln zu erkennen, so daß eine weitergehende Schädigung der Maschine sicher verhindert werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Ermittlung von Leckstellen im Kühlwasserkreislauf elektrischer Maschinen, die zumindest im Ständer wassergekühlt sind und eine zusätzliche Kühlung mit einem Kühlgas innerhalb des druckdicht ausgeführten Maschinengehäuses aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß an die Zuführungsleitung (14) für das Kühlwasser eine Einspeisevorrichtung (18) für ein radioaktives Isotop in Form von Tritium als Indikator und an das Maschinengehäuse (5) eine Auspuffleitung (19) für einen Teilstrom der Kühlgasströmung mit einem Isotopenzähler (20) angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. mit einem beiderseits abgedichteten evakuierten Luftspalt der elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich parallel zur Vakuumpumpe für den Luftspalt (25) eine weitere Auspuffleitung (28) mit einem Meßgerät (29) zur Ermittlung von in den Luftspalt übergetretenem Tritium angeschlossen ist.