DE2654838C2

DE2654838C2 - Einrichtung zur Probenentnahme für eine Feststellung einer örtlichen Überhitzung eines Teils in einer gasgekühlten dynamoelektrischen Maschine

Info

Publication number: DE2654838C2
Application number: DE2654838A
Authority: DE
Inventors: Allen Daniel Saratoga N.Y. Albert; Sterling Cheney Scotia N.Y. Barton; Chester Carroll Ballston Spa N.Y. Carson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-12-10
Filing date: 1976-12-03
Publication date: 1985-11-14
Also published as: JPS647331B2; IT1065194B; US4157040A; CH614320A5; DE2654838A1; JPS5289388A; FR2335085B1; FR2335085A1; IN144647B

Description

— der Sammler (13) enthält einen Verteiler (43) mit einem herausnehmbaren Patronenhalter (51), der mehrere parallel zur Gasströmung angeordnete Patronen (61) aufweist, die jeweils auf unterschiedliche Zersetzungsprodukte ansprechen, der

— den Sammler (13) und die Einlaß- und Auslaßmagnetventile (21, 27) enthaltenden Hauptleitung (19) ist eine ein Magnetventil (31) enthaltende Spülleitung (29) parallel geschaltet,

— und eine elektrische Schaltungsanordnung (F i g. 4) ist wenigstens mit dem Einlaßmagnetventil (21) und dem magnetischen Spülventil (31) verbunden und enthält eine Zeitsteuerung zum aufeinanderfolgenden öffnen und Schließen des Spülventils (31) vor dem Öffnen und Schließen des Einlaßventils (21) für eine Probenentnahme oei einem abgetasteten Zustand des Kühlgases.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltungsanordnung erste und zweite Zeitverzögerungsschalter (83B, 83C) enthält, wobei der erste Schalter (83B) ein öffner ist und mit dem Spülventil (31) verbunden ist und der zweite Schaher (83Q ein Schließer ist und mit der Zeitsteuerung verbunden ist, und daß bei Betätigung der elektrischen Schaltungsanordnung das Spülventil (31) sofort geöffnet und nach einer Zeitverzögerung geschlossen ist, während das Einlaßventil (21) nach der in der Zeitsteuerung eingestellten Zeitverzögerung geöffnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltungsanordnung durch ein Signal von einem Pyrolysatdetektor betätigbar ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Probenentnahme für eine Feststellung einer örtlichen Überhitzung eines Teils in einer gasgekühlten dynamoelektrischen Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Anordnung ist aus der US-PS 39 16 671 bekannt.

Eine weitere Art einer solchen Anordnung ist in der US-PS 34 27 880 beschrieben, wonach die Tatsache ausgenutzt wird, daß bestimmte Arten von Überzügen in der Maschine thermische Zersetzungsprodukte abgeben, wenn mit diesen Überzügen ausgestattete Maschinenteile überhitzt werden. Die Überzüge bestehen aus organischen Materialien und die thermischen Zersetzungsprodukte derselben sind Pyrolysate.

Eine örtliche Überhitzung in einer großen gasgekühlten dynamoelektrischen Maschine tritt relativ selten auf. Ein durch Überhitzen beschädigter Statorkern kann jedoch zu einer längeren Stillstandszeit der Maschine und zu teuren Reparaturarbeiten fübren. Daher liefert eine derartige Anordnung zur Feststellung einer Überhitzung: der Maschine einen wichtigen Beitrag, indem sie eine frühzeitige Warnung bei Überhitzen <L r Maschine ermöglicht Wegen der bestimmten, identifizierbaren Kennzeichen von Pyrolysatprodukten ist es außerdem möglich, die Stelle der Überhitzung zu bestimmen. Zur Erzeugung einer genauen und richtigen Information ist es jedoch wichtig, düß das Ergebnis nicht durch Fremdteilchen verfälscht wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung derart auszugestalten, daß bei der Probenentnahme Zersetzungsprodukte unterschiedlicher Art, insbesondere gasförmige und feste, möglichst unverfälscht schnell und einfach entnommen werden können.

Die Aufgabe wird erfmdungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 beanspruchten Merkmale gelöst

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß vor jeder Probenentnahme die Rohrleitungen beispielsweise mit Stickstoffgas gespült werden können. Dadurch werden alle Ablagerungen im Rohrleitungssystem beseitigt, und bei der nach dem Spülen erfolgenden Probenentnahme werden nur die Zersetzungsprodukte festgestellt, die tatsächlich bei dem zu überprüfenden Maschinenbetrieb entstanden sind. Hierbei können durch die verschiedenen Patronen im Verteiler, die alle gleichzeitig vom Kühlgas der dynamoelektrischen Maschine durchströmt werden, auf unterschiedliche Zersetzungsprodukte ansprechen, so daß eine Fehlerstelle in der Maschine schnell und einfach lokalisiert werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die
F i g. 1 ist eine isometrische Ansicht des Sammelgerätes einschließlich eines Gehäuses, das mit gestrichelten Linien angedeutet ist.

F i g. 2 zeigt eine Draufsicht im Schnitt für einen Teil des Sammlers und zeigt eine Anordnung der Proben-Patronen. Die

F i g. 3 ist eine Ansicht im Schnitt für den Sammler entlang der Linie 3-3 der F i g. 2. Die

F i g. 4 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung, wie sie in Kombination mit dem Sammelgcrät verwendet wird.

In F i g. 1 enthält das Sammelgerät ein Gehäuse 11, in dem ein Sammler 13 und ein Rohrleitungskreis einschließlich einer Anzahl von Ventilen und Verbindungsteilen untergebracht sind. Das Sammelgerät wird in Kombination mit einer gasgekühlten dynamoelektrisehen Maschine verwendet, wobei gewöhnlich als Kühlgas oder Maschinengas Wasserstoff verwendet wird. Die dynamoelektrische Maschine wurde nicht gezeigt, da diese an sich bekannt und in den vorgenannten Patentschriften abgebildet ist. Das Kühlgas für die Maschine wiird im Sammelgerät über einen Gaseinlaß 15 zugeführt, der mit einem nicht gezeigten Leitungsrohr verbunden ist, das Kühlgas der Maschine an einem Abgriff an der dynamoelektrischen Maschine abzweigt, wie es

beispielsweise in der US-Patentschrift 38 07 218 beschrieben wird. Der Gaseinlaß steht in Strömungsmittelverbindung mit einem Gasauslaß 17 über eine Hauptleitung 19, die strömungsmäßig in Reihe die folgenden Elemente enthält: ein Einlaßmagnetventil 21, den Sammler 13, ein Durchflußmeßgprät 25 und ein Auslaßmagnetventil 27.

Eine Einlaß-Spülleitung 29 dient zur Verbindung des Gaseinlasses 15 mit dem Gasauslaß 17 an Punkten stromaufwärts von dem Einlaßmagnetventil 21 bzw. stromabwärts von dem Auslaßmagnetventil. Auf diese Weise wird durch diese Leitung 29 der Hauptleitungsteil kurzgeschlossen oder überbrückt, welcher den Sammler 13 enthält Der Gasstrom durch die Einlaßspülleitung 29 wird durch ein Spülmagnetventil 31 gesteuert

Eine Sammler-Spülleitung 33 ist mit der Hauptleitung 19 an einem Punkt stromabwärts von dem Einlaßmagnetventil 2i und stromaufwärts von dem Sammler 13 verbunden. Der Gasstrom durch diese Sammlerspülleitung 33 kann auf einfache Weise durch ein Handventil 35 gesteuert werden. In Verbindung mit der Sammlerspülleitung 33 ist auch noch eine Nebenleitung >7 vorgesehen, bei der ein Einlaßende stromaufwärts von dem Auslaßmagnetventil 27 und ein Auslaßende stromabwärts von dem Auslaßmagnetventil 27 angeschlossen ist Der Gasstrom durch die Nebenleitung wird durch ein Handventil 39 gesteuert Die Spülleitung 33 für den Sammler oder Kollektor und die Nebenleitung 37 werden kombiniert zum Spülen von Wasserstoffgas aus dem Sammler verwendet, um jede Gefahr einer Explosion oder eines Feuers zu beseitigen. Als Spülgas für den Sammler kann Stickstoffgas verwendet werden, das relativ inert ist Weiterhin kann der Gasauslaß mit einer passenden Entlüftungsleitung verbunden sein und es kann nötigenfalls eine Pumpe vorgesehen werden, um eine Druckdifferenz zwischen dem Gaseinlaß und dem Gasauslaß zu erzeugen.

Das Gehäuse 11 kann mit einer abnehmbaren oder durch Scharnier befestigten Frontplatte 41 ausgestattet werden, um ein^n leichten Zugang zum Innern des Gehäuses zur Herausnahme der Sammlerpatronen zu gestatten, ohne daß hierzu das Sammelgerät von der dynamoelektrischen Maschine abgetrennt werden muß.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die F i g. 2 und 3. Der Sammler 13 in dem Sammelgerät enthält: einen allgemein zylindrischen Gasverteüerkopf 43 mit einer Gaseinlaßöffnung 45, die mit einem stromaufwärts gelegenen Teil der Hauptgas'.eitung verbunden ist, sowie eine Gasauslaßöffnung 47, die mit einem stromabwärts gelegenen Teil der Kauptgasleitung verbunden ist. Der Verieiler 43 ist an einem Ende offen und enthält einen abnehmbaren Deckel 49, welcher an dem Verteiler angeschraubt ist und den Zugang zum Innenraum des Verteilers ermöglicht

Ein Patronenhalter Sl ist abnehmbar in dem Verteiler befestigt. Der Patronenhalter enthält einen aufrecht stehenden Griffteil 53 und einen Scheibenteil 55, wobei der Griffteil 53 in dem Verteiler durch eine Stange 57 zentriert ist, welche an dem geschlossenen Ende des Verteilers befestigt ist. Der Patronenhalter wird soweit in den Verteiler eingesetzt, daß die Scheibe in Kontakt mit einem Anschlagring 59 ist. Der Patronenhalter enthält eine Anzahl von Patronen-Probeträgern 61. Weiterhin kann der Patronenhalter ein Filterelement 62 in Form einer Kappe aus einem dichten Stahlnetz enthalten, die über die Probenträger in dem Sammler 13 gesetzt wird.

Erfindungsgemäß ist es vjvteilhaft, mehrere verschiedene Probenträger zu verwenden, um das Sammeln gasförmiger und von teilchenförmigen Pyrolysaten zu optimieren. Aus diesem Grunde enthält die Scheibe 55 eine Anzahl von Befestigungen 63, an denen die verschiedenen Probeträger in Patronenform abnehmbar befestigt werden können. An sich kann der Probeträger 61 in Kartuschenform die Form eines länglichen Rohrs besitzen, von dem der größte Teil mit dem Probeträgermaterial angefüllt ist Das Probenträgermaterial kann mit Hilfe der Gaschromatographie, der Massenspektrometrie oder einer Kombination dieser Verfahren analysiert werden. Eine geringere Durchflußgeschwindigkeit des Kühlgases durch den Probenträger wird dadurch erreicht, daß eine Verengung am Auslaßende des Probenträgers angebracht wird. Die Verengung kann aus einer gesinterten Metallscheibe bestehen. Die geringere Durchflußgeschwindigkeit durch den Probenträger gestattet eine ausreichende Strömungsmenge durch den Probenträger und gestattet gleichzeitig eine größere Durchflußmenge durch andere Probenträger. Weiterhin ist die Verengung zweckmäßig für da·; Festlegen des Probenträgers im Innern der ProbenpaUx.»ne.

Ein weiterer Typ eines Probenträgers besteht aus einem Scheibenfilter aus Glas, das einen Glas-Mikrofaser-Filtereinsatz zum Sammeln von teilchenförmigen Pyrolysaten enthält Ein solches Filter kann in einem Behälter 67 eingesetzt sein, der einen Teil einer Probenpatrone bildet. Die von der Filterscheibe aus Glas gesammelten teilchenförmigen Pyrolysate können mit Hilfe der Massenspektrometrie oder mit Gaschromatographie analysiert werden. Vor der Installation wird das Scheibenfilter aus Glas bei einer geeigneten Temperatur, beispielsweise bei 400⁰C, während einer kurzen Zeit ausgeheizt (30 Minuten), um gegebenenfalls vorhandenes organisches Material zu entfernen.

Die Kombination der Gaschromatographie und der Massenspektrometrie an dem Träger aus einer Filterscheibe aus Glas kann auch verwendet werden zur Bestimmung des Vorhandenseins eines ölnebels in dem Gaskühimittel, wodurch der Ionenkammer-Detektor veranlaßt werden kann, ein Warnsignal vorzeitig auszulösen.

In der Schnittansicht nach F i g. 3 sind nur 2 Probepatronen abgebildet. Aus F i g. 2 ist jedoch ersichtlich, daß eine beliebige Zahl von Patronen verwendet werden kann. Der Probenträger kann dann im Überschuß vorgesehen werden oder es können auch noch andere Arten von Probenträgern verwendet werden. Ein drittes Beispiel ist ein Membranfilter mit einer organischen Basis von Zellulose-Estern, das in eine Probenpatrone eingesetzt werden kann. Diese Art eines Filters ist geeignet für die Analyse durch Emissionsspektroskopie für die Feststellung von metallischen Elementen. Das Membranfilter ist besonders wirksam für das Sammeln von teilchenförmigen Pyrolysaten.

Die F i g. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung zur Verwendung in Kombination mit dem Sammelgerät. Die elektrische Schaltung wird durch ein Signal von einem Detektor betätigt, beispielsweise einem lo-.enkammer-Detektor (ICD). Das Signal von dem Ionenkammer-Detektor schaltet eine Spule 81 ein, welche den Schalter BiA schließt zum Einschalten der Spule 83. Die Spule 83 schließt den Schalter 83-4 und betätigt die Zeitverzögerungsschalter 835 und 83C. Das Schließen des Schalters 83/4 bewirkt das öffnen des Einlaßspülmagaetventils 31 bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Zeitverzögerung am Verzögerungsschalter 83ß wirksam wird, worauf sich das Spülmagnetventil schließt. Eine gewählte Zeitperiode zum

öffnen des Spülmagnetventils liegt in der Größenordnung von 10 Sekunden. Der Zeitverzögerungsschalter 83C wird ebenfalls auf 10 Sekunden eingestellt und schließt sich nach dieser Zeit und betätigt den Zeitgeber oder Taktgeber. Daher schließt sich der Schalter 83C, wenn sich der Schalter 835 öffnet. Der Zeitgeber ist einstellbar. Er kann jedoch auf eine Laufzeit von 15 Minuten eingestellt werden und während dieser Zeit sind dann das Einlaßmagnetventil und das Auslaßmagnetventil geöffnet zum Sammeln des Pyrolysats. Mit anderen Worten, besteht die Abfolge oder Sequenz der Arbeitsweise gemäß der Erfindung in einem anfänglichen Spülen der Leitung zur Verbindung der dynamoelektrischen Maschine und des Sammelgerätes durch die Einlaßspülieitung 29, wobei das Ventil 31 zehn Sekunden lang geöffnet ist. Danach wird über die Hauptleitung 19 das Sammeln durchgeführt, wobei die Ventile 21 und 27 durch den Zeitgeber 15 Minuten lang offen gehalten werden. Anschließend an das Sammeln werden die Ventile 21 und 27 geschlossen und der Patronenhalter kann aus dem Sammler herausgenommen werden. Die Frontplatte 41 wird abgenommen oder geöffnet, um den Zugang zum Sammler zu ermöglichen. Die Handventile 35 und 39 werden geöffnet, um das Spülgas (Stickstoff) durchzuleiten und das Wasserstoffgas aus dem Sammler heraus zu spülen. Anschließend werden die Ventile 35 und 39 geschlossen und der Deckel 49 wird vom Sammler abgenommen und der Patronenhalter wird aus dem Gerät zur Analyse herausgenommen. Dann kann ein Austauschpatronenhalter in den Sammler eingesetzt werden und das Sammelgerät kann erneut auf die Probenahme eingestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
35

40

45

50

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Probenentnahme für eine Feststellung einer örtlichen Überhitzung eines Teils in einer gasgekühlten dynamoelektrischen Maschine durch Feststellung thermischer Zersetzungsprodukte in dem Kühlgas, mit einem in einem Gehäuse enthaltenen Leitungssystem, in dem ein Sammler durch stromauf- und stromabwärts davon angeordnete Einlaß- bzw. Auslaßmagnetventile in die Kühlgasströmung der elektrischen Maschine schaltbar ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: