DE3345790C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbe­ griff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art.

Nach der Richtlinie VDE 0530, Teil 3, Seite 14, muß die Gasdichtheit des Kühlsystems eines jeden Turboge­ nerators laufend überwacht werden. Steigt der Gasver­ lust plötzlich stark an, so sind unverzüglich Maßnahmen zur Verringerung des Gasverlustes zu treffen. Überschrei­ tet der Gasverlust innerhalb 24 Stunden ein Normvo­ lumen von 12 m³, so ist er unverzüglich wieder unter diesen Wert herabzusetzen. Gelingt dies nicht, auch nicht nach Senken des Gasdruckes bei entsprechender Lastminderung, so ist die Maschine stillzusetzen und von Wasserstoff zu entleeren.

Üblicherweise liegt bei den bekannten Anordnungen zur Erfüllung der VDE 0530 in der Verbindungsleitung von einer Wasserstoff-Flaschenbatterie zur Maschine zwischen einem Schnellschlußventil und einem Druckmin­ derungsventil ein Gasmengenmesser, der die durch die Leitung fließende Gasmenge fortlaufend mißt. Aus der momentan fließenden Gasmenge wird auf die dann innerhalb von 24 Stunden fließende Gasmenge geschlossen und es erfolgt ein Schließen des Schnell­ schlußventils, wenn diese extrapolierte Gesamtgasmenge dem vorgegebenen Gasverlust entspricht.

Bei Lastwechsel an großen Turbogeneratoren findet eine sog. "Beatmung" im Generator statt, d. h. infolge der geringeren Wärmeabgabe vom Generator und der stetigen Verluste erfolgt ein Volumenschwund, so daß der Wasserstoffdruck fällt und das Druckminde­ rungsventil Wasserstoff nachschleust. Beim Nachschleu­ sen kann die momentane Durchflußmenge aber einen Wert erreichen, der bei Extrapolation auf 24 Stunden dem vorgegebenen Gasverlust entsprechen würde. In einer solchen Situation wird das Schnellschlußventil betätigt.

Aus der US-PS 43 00 066 ist ein Verfahren zur Über­ wachung der Gasdichtheit des Kühlsystems eines Turbo­ generators bekannt, bei dem nicht der Zufluß des Kühlgases aus der Gasquelle mittels des Gasmengen­ messers fortlaufend erfaßt wird, vielmehr wird das Leck-Gas in den Vorratsbehälter eines flüssigen Kühlmittels zurückgeführt. Da der Druck des gasförmigen Kühlmittels größer ist als der Druck des flüssigen Kühlmittels, führt eine Gasleckage zu einer Drucker­ höhung in diesem Behälter. Dem Behälter ist ein Inte­ griergefäß nachgeschaltet. Bei entsprechendem Druck­ anstieg in dem Vorratsbehälter öffnet sich ein zwischen Behälter und Integriergefäß eingeschaltetes Druckent­ lastungsventil, und das Integriergefäß mit vorgege­ benem Volumen wird mit dem im Gasvolumen des Behälters herrschenden Druck beaufschlagt. Dieser Druck wird dann fortlaufend über eine dem Integriergefäß nachge­ schaltete Drosselstelle abgebaut. Sollte bei Beauf­ schlagung des Integriergefäßes in diesem ein Druck aufgebaut werden, der über einer für das Gefäß vor­ gegebenen Druckgrenze liegt, wird ein optischer oder akustischer Alarm gegeben bzw. der Generator automa­ tisch stillgesetzt. Bei dieser Verfahrensführung erfolgt keine Integration über verschiedene Zeiträume. Momentan fließende größere Gasmengen, die an sich geduldet werden können, führen automatisch zu einem Alarm.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung der Gasdichtheit gemäß Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 anzugeben, bei dem unter Einhaltung der Vorschriften ein Schnell­ schluß nur ausgelöst wird, wenn tatsächlich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums der vorgegebene Gasverlust­ grenzwert erreicht wird und/oder die momentane Durch­ flußmenge über einem vorgegebenen Kurzzeitdurchfluß, insbesondere Nachschleußdurchfluß, liegt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Integration der tatsächlich fließenden Gasmenge über den vorgegebenen Langzeitraum und den vorgegebenen Kurzzeitraum können momentan fließende größere Gasmengen nicht zum Ansprechen der Überwachungs­ schaltung führen, soweit sie nicht größer sind als eine bei Betrieb der elektrischen Maschine maximal zulässige Kurzzeitgasmenge. Damit wird einerseits verhindert, daß größere Leckagen erst erfaßt werden, wenn der vorgegebene Langzeitgasverlust erreicht wird, und andererseits bei Nachschleusungen das Schnell­ schlußventil bereits schIießt, ohne daß der Langzeit­ gasverlust ereicht wird. Die Richtlinie VDE 0530 wird bei dieser Verfahrensführung eingehaIten.

Entsprechende Hardware in Form von Impuls abgebenden Gasmengenmessern und derartige Impulse verarbeiten­ den Zählern stehen zur Verfügung.

Auch die Bestimmung der Integrationszeiten kann vorzugs­ weise über Zähler erfolgen; es ist daher zweckmäßig, daß die Zählung eines Gasmengenzählers von einem Zeitimpulse zählenden Zeitzähler gesteuert wird.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß dem in der Zuflußleitung liegenden Gasmengenmesser mindestens zwei Integrierglieder nachgeschaltet sind, die jeweils nach Erreichen des zugeordneten Gasverlustwertes innerhalb des von einem Zeitglied vorgegebenen Zeitraums das Schließventil schließen und bei Nichterreichen des vorgegebenen Gasverlustwertes vom Zeitglied zurückgesetzt werden.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Ausfüh­ rungsform näher beschrieben werden.

Von einer Wasserstoff-Flaschenbatterie FB wird über eine Zuflußleitung L Wasserstoffgas einem Turbogene­ rator G zugeführt. In der Leitung L liegen ein elektrisch betätigbares Schnellschlußventil SSV mit einem magne­ tischen Antrieb MSV, ein Gasmengenmesser B, vorzugs­ weise in Form eines Balgengasmengenmessers, und ein Druckminderungsventil DV.

Zur Überwachung der Gasdichtheit ist folgende Schal­ tung vorgesehen: Zwischen Masse und Potential einer Netzspannung UN liegen ein Netzschalter NS mit Kon­ takten b 1, ein Relais KK 1, eine Leuchtdiode L 1 mit Vorwiderstand R 1, ein Rückstellrelais MZK eines Gasmengenzählers MZ mit Zählerstandsvorgabe in Reihe mit einem Schaltkontakt Z 1 eines Zeitrelais ZK, ein Relais KK 2 in Reihe mit einem Öffner MZ 1 des Gasmengenzählers MZ und einem Öffner MZZ 1 eines zweiten Gasmengenzählers MZZ mit Zählerstandsvorgabe, ein Zeitzähler Z mit Zählerstandsvorgabe in Reihe mit einem Öffner MZ 2 des Gasmengenzählers MZ, das dem Zeitzähler Z zugeordnete Zeitrelais ZK in Reihe mit einem Öffner in Form eines Schlüsselkontaktes SK und schließlich eine Reihenschaltung aus einer Leuchtdiode L 2, einem Vorwiderstand R 2 und einem Öffner K 2 des Relais KK 2.

Weiterhin liegt zwischen Masse und Potential ein dem zweiten Gasmengenzähler MZZ zugeordnetes Rück­ stellrelais MZZK in Reihe mit einem Schaltkontakt ZZ 1 eines Zeitrelais ZZK, das parallel zu dem Zeitrelais ZK liegt. Ein dem Zeitrelais ZZK zugeordneter Zeitzähler ZZ liegt parallel zum Zeitzähler Z.

Die Zeitzähler MZ und MZZ weisen unterschiedliche Zählervorstandsvorgaben (z. B. MZ: 12 000 Nl nach VDE 0530 und MZZ: 1 000 Nl für einen bestimmten Gene­ rator) und die Zeitzähler Z und ZZ unterschiedliche Zählzeiträume (z. B. Z: 24 h und ZZ: 1 h) auf.

Einem Impulsausgang B 1 (Reedkontakt) des Balgengas­ mengenmessers B ist ein Impulsformer IF nachgeschaltet, dessen rechteckige Ausgangsimpulse auf die Zähleingänge der Gasmengenzähler MZ und MZZ geführt werden. Die Verbindung zwischen Impulsausgang B 1 und dem Impuls­ former IF ist in eigensicherer Schaltung ausgelegt.

Es ist auch möglich, einen Gasmengenmesser mit zwei derartigen Impulsausgängen zu verwenden.

In dem eine geeignete Spannungsquelle UB aufweisen­ den Anregerkreis des Antriebs für das Schnellschluß­ ventil SSV liegt ein Schließkontakt K 1 des Relais KK 1 und ein Schließkontakt K 2′ des Relais KK 2.

Der Balgengasmengenmesser B weist einen weiteren Zählausgang B 2 auf, der auf einen Langzeitzähler ME für die Kühlungsgasbilanz geführt wird. Der Stand des Zählers ME kann auf einer Anzeige A 1 angezeigt und in der Warte auf einem Schreiber S aufgezeichnet werden.

Schließlich steuert ein Öffnungskontakt K 1′ des Relais KK 1 eine Meldung A 2 zur optischen und/oder akustischen Anzeige des Netzzustandes in der Warte.

Bei Betätigung des Netzschalters NS wird das Relais KK 1 erregt, so daß der Kontakt K 1 schließt und der Kontakt K 1′ öffnet. Weiterhin leuchtet die Leucht­ diode L 1 auf und zeigt somit an, daß die Netzspannung anliegt.

Da der Schlüsselkontakt SK geschlossen ist, beginnen die Zeitzähler Z und ZZ zu zählen. Gleichzeitig be­ ginnen die Zähler MZ und MZZ die von dem Impulsformer IF einlaufenden Gasmengenimpulse zu zählen. Der Zähler MZ ermöglicht die Voreinstellung eines einer vorgegebenen Gasmenge entsprechenden Zählerstandes, z. B. des der VDE 0530, Teil 3, vorgegebenen Normvolumens von 12 m³. Das Zeitrelais ZK schließt nach 24 Stunden den Kontakt Z 2, was zu einer Rückstellung des Zähler­ standes des Zählers MZ führt.

Der Zähler MZZ ermöglicht die Voreinstellung eines kleineren Zählerstandes zur Erfassung von nicht zulässi­ gen Leckagen in dem durch den Zeitzähler ZZ vorge­ gebenen Zeitraum. Die Rückstellung des Zählers MZZ erfolgt in analoger Weise über das Zeitrelais ZZK.

Erreicht der Zähler MZ einen Zählerstand größer als der vorgegebene zulässige Gasverlust z. B. 12 Nm³ vor Ablauf des am Zeitzähler vorgegebenen Zeitraums von z. B. 24 Stunden gemäß VDE O530, öffnen die Kon­ takte MZ 1 und MZ 2. Das Öffnen des Kontaktes MZ 1 führt zur Entregung des Relais KK 2 und somit zum Öffnen des Kontaktes K 2′ im Anregerkreis für den Antrieb MSV des Schnellschlußventils SSV, wodurch der MSV entregt wird (Ruhestromkreis). Gleichzeitig schließt der Kontakt K 2, so daß die Leuchtdiode L 2 aufleuchtet und somit den Schnellschluß bzw. die Verblockung anzeigt.

Erreicht aber der Zähler MZZ vorher einen Zählerstand größer als der bei Ihm vorgegebene Gasverlust innerhalb seines gegenüber dem Zählzeitraum des Zählers MZ kürzeren Zählzeitraums, öffnet der Kontakt MZZ 1, so daß das Relais KK 2 ebenfalls entregt wird und in der vorstehend beschriebenen Weise das Schnell­ schlußventil SSV geschlossen wird und die Leuchtdiode L 2 aufleuchtet.

Während bei der bekannten Anordnung bei Erreichen einer momentanen Gasmenge, die bezogen auf 24 Stunden zu einem zu hohen Gasverlust führen würde, das Schnell­ schlußventil betätigt wird, ermöglicht die vorstehend beschriebene Schaltung die Erfassung der aufintegrier­ ten Gasmenge, so daß die momentane Gasmenge auch größer als eine Gasmenge sein kann, die bezogen auf 24 Stunden zu einem nicht mehr zulässigen Gasverlust­ wert führen würde. Andererseits werden größere Leckagen bezogen auf den 1 h-Zeitraum sicher erfaßt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Überwachung der Gasdichtheit des Kühlsystems einer elektrischen Maschine, insbe­ sondere eines Turbogenerators, bei dem der Zufluß von Kühlgas aus einer Gasquelle über eine Zuflußlei­ tung zur elektrischen Maschine mittels eines Gasmengenmessers fortlaufend erfaßt wird und bei dem bei Ansteigen des Gasverlustes auf einen vorgegebenen Wert in einem vorgegebenen Zeitraum ein in der Zuflußleitung liegendes Schnellschluß­ ventil geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus der fortlaufenden Erfassung der Gasmenge in der Zuflußleitung Zählimpulse abgeleitet werden und auf einen ersten Gasmengenzähler und einen zweiten Gasmengenzähler geführt werden, die jeweils nach einem vorgegebenen Zeitraum bei einem Zähler­ stand unterhalb eines vorgegebenen Gasverlustwertes oder gleich diesem Wert zurückgestellt werden und bei Überschreiten eines dem vorgegebenen Gasverlustwertes entsprechenden Zählerstands innerhalb des vorgegebenen Zeitraums das Schnell­ schlußventil schließen, wobei der vorgegebene Zeitraum des ersten Zählers länger ist als der des zweiten Zählers und der vorgegebene Gasver­ lustwert des ersten Zählers größer ist als der des zweiten Zählers.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Erfassung der Gasmenge eine Zählimpuls­ folge für beide Zähler oder je eine Zählimpuls­ folge für jeden Zähler abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählung des Gasmengenzählers von einem Zeitimpulse zählenden Zeitzähler gesteuert wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem in der Zuflußleitung liegenden Gasmengen­ messer (B) mindestens zwei Integrierglieder (MZ, MZZ) nachgeschaltet sind, die jeweils nach Erreichen des zugeordneten Gasverlustwertes innerhalb des von einem Zeitglied (Z, ZK; ZZ, ZZK) vorgegebenen Zeitraums das Schließventil (SSV) schließen und bei Nichterreichen des vorgegebenen Gasverlust­ wertes vom Zeitglied zurückgesetzt werden.