DE3602489A1 - Vorrichtung zur erfassung von undichtigkeiten und leckagen einer fluessigkeitsgekuehlten vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Er­ fassung von Undichtigkeiten und Leckagen einer flüssig­ keitsgekühlten Vorrichtung, insbesondere einer flüssig­ keitsgekühlten Hochspannungsanlage, mit einem geschlosse­ nen Kühlsystem.

Es sind Leckwasserüberwachungen für flüssigkeitsgekühlte Vorrichtungen, insbesondere Hochspannungsanlagen, wie Gleichstromkupplungen oder Hochspannungsgleichstromüber­ tragungsvorrichtungen HGÜ, im Handel erhältlich, die Was­ serleitsysteme enthalten. Als Wasserleitsysteme sind Wan­ nen, Trichter und Abschirmungen vorgesehen. Die Wannen sind beispielsweise bei einem Ventilturm unterhalb jeder Ventiletage angeordnet. Die Wannen sind untereinander über Trichter mit Leitsystemen verbunden. Die Erfassung des Leckwassers erfolgt über ein Erfassungsgerät mit einem oder zwei Meldesignalen, nämlich einem Warnsignal und einem Abschaltsignal zur Leistungsabschaltung der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung. Da die Grundfläche eines Ventilturms beispielsweise 4 m × 5 m = 20 m² und er beispielsweise 5 m hoch sein kann, wird eine Leckage im Ventilturm zeitverzögert in der Warte bzw. Steuer-, Regel- und Schutzvorrichtung eintreffen. Außerdem hat der Ort der Leckage innerhalb des Ventilturms einen Einfluß auf die Zeit zwischen Auftreten der Leckage und Meldung der Leckage. Ferner bestimmt auch die Menge der ausge­ tretenen Flüssigkeit an der Leckage die Zeit zwischen seinem Auftritt und der Meldung in einer Warte. Das heißt, es können beträchtliche Flüssigkeitsmengen die große Ober­ fläche der Leitsysteme benetzen, ohne jemals die Leckwassermenge zu erreichen, die nötig ist, um eine Meldung auszulösen. Bei diesen bekannten Leckwasserüber­ wachungen können Leckagen weitgehend unbemerkt bleiben, wenn der Flüssigkeitsstrahl der Leckage seitlich zwischen den Leitsystemen aus der flüssigkeitsgekühlten Vorrich­ tung austritt. Solche Leckagen können nur durch Personen auf Routinegängen gefunden und dann behoben werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zur Erfassung von Undichtigkeiten und Leckagen einer flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung anzugeben, bei der auch kleinere Leckagen schnell und sicher ohne Zeit­ verzögerung erfaßt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung von Undichtigkeiten und Leckagen einer flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung werden die Leckagen mittels eines Mengen­ differenzwertes der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung ermittelt. Dabei ist ein Kühlflüssigkeitszulauf und ein Kühlflüssigkeitsablauf des geschlossenen Kühlsystems der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung jeweils mit einer Mengenerfassung versehen. Diesen Mengenerfassungen ist eine Verarbeitungsschaltung nachgeschaltet, die fortlau­ fend einen Differenzwert bildet. Dieser Differenzwert wird mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen. In Abhängigkeit von diesem vorbestimmten Grenzwert wird eine Warnvorrichtung angesteuert, die der Verarbeitungs­ schaltung nachgeschaltet ist. Durch die Verwendung von Mengenerfassungen, die in den Kühlflüssigkeitszulauf und Kühlflüssigkeitsablauf der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung angeordnet sind, kann man anhand des gebil­ deten Differenzwertes feststellen, ob eine kleinere Leckage aufgetreten ist. Außerdem kann man anhand des Betrags des gebildeten Differenzwertes Rückschlüsse auf die Größe der Undichtigkeit ziehen. Wenn jedoch der Be­ trag des gebildeten Differenzwertes den vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird ein Warnsignal abgegeben. Der vorbestimmte Grenzwert ist von der Anzahl und der Art der einzelnen Aktivelemente, d.h. der zu kühlenden Elemente, der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung abhängig. Somit erhält man eine Vorrichtung zur Erfassung von Un­ dichtigkeiten bzw. Leckagen einer flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung, bei der kleine Leckagen sicher und schnell erfaßt werden können.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung zur Er­ fassung von Undichtigkeiten und Leckagen sind mehrere flüssigkeitsgekühlte Vorrichtungen räumlich nebeneinander angeordnet, wobei deren Kühlsysteme parallel zu einem ge­ schlossenen Kühlsystem geschaltet sind. Wenigstens ein Kühlflüssigkeitszulauf und jeder Kühlflüssigkeitsablauf ist jeweils mit einer Mengenerfassung versehen. Jeder Ausgang der Mengenerfassungen ist jeweils mit einem Ein­ gang der Verarbeitungsschaltung verbunden. Der Ausgang der Verarbeitungsschaltung ist mit einer Warnvorrichtung verbunden. Diese Verarbeitungsschaltung ermittelt fort­ laufend die einzelnen Differenzwerte und die einzelnen Vergleichswerte der einzelnen flüssigkeitsgekühlten Vor­ richtungen, beispielsweise Ventiltürme. Somit erhält man eine Vorrichtung zur Erfassung von Undichtigkeiten und Leckagen mehrerer flüssigkeitsgekühlter Vorrichtungen mit einem gemeinsamen geschlossenen Kühlsystem mit re­ dundanter Leckwasserüberwachung. Das heißt, mit der mittels des Quervergleichs ermittelten Leckage in einem der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtungen erhält man eine Be­ stätigung der mittels der einzelnen Differenzwertbildung ermittelten Leckage.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung zur Erfassung von Undichtigkeiten und Leckagen einer flüssig­ keitsgekühlten Vorrichtung ist der Verarbeitungsschaltung eine Abschaltvorrichtung zur Leistungsabschaltung der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung nachgeschaltet. Die Verarbeitungsschaltung bildet fortlaufend einen Diffe­ renzwert der Mengen beim Kühlflüssigkeitszulauf und beim Kühlflüssigkeitsablauf. Dieser ermittelte Differenzwert wird mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen. In Abhängigkeit dieses gegebenen Grenzwertes wird die Ab­ schaltvorrichtung angesteuert und die flüssigkeitsgekühl­ te Vorrichtung wird abgeschaltet. Dieser vorbestimmte Grenzwert ist gleich der benötigten Mindestkühlflüssig­ keitsmenge sämtlicher Aktivelemente der flüssigkeitsge­ kühlten Vorrichtung. Somit erhält man eine Leckwasser­ überwachung für flüssigkeitsgekühlte Vorrichtungen, bei der größere Lecks, d.h. sobald die notwendige Mindest­ kühlflüssigkeitsmenge nicht mehr durch das geschlossene Kühlsystem der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung zirku­ liert, sofort zur Leistungsabschaltung führen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Erfassung von Undichtigkeiten und Leckagen einer flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung für eine flüssigkeitsge­ kühlte Vorrichtung, insbesondere Hochspannungs­ anlage, und in

Fig. 2 ist eine Vorrichtung für mehrere flüssigkeitsge­ kühlte Vorrichtungen mit einem geschlossenen Kühl­ system veranschaulicht.

In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine flüssigkeits­ gekühlte Vorrichtung 2, insbesondere eine Hochspannungs­ anlage, beispielsweise ein Ventilturm, am Ein- bzw. Aus­ gang jeweils mit einem Absperrventil 4 bzw. 6 versehen. Die Absperrventile 4 bzw. 6 sind jeweils über einen Kühl­ flüssigkeitszulauf 8 bzw. einen Kühlflüssigkeitsablauf 10 mit einer Flüssigkeitsaufbereitungsanlage 12 mit Rück­ kühlung verbunden. Dadurch hat die flüssigkeitsgekühlte Vorrichtung 2 ein geschlossenes Kühlsystem 14. Im Kühl­ flüssigkeitszulauf 8 und im Kühlflüssigkeitsablauf 10 ist jeweils eine Mengenerfassung 16 angeordnet. Bei die­ ser Vorrichtung zur Erfassung von Undichtigkeiten und Leckagen einer flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung 2 sind die Mengenerfassungen 16 räumlich nebeneinander angeord­ net, d.h. sie liegen auf demselben Potential. Dadurch benötigt man keine weitere Vorrichtung zur Potential­ trennung. Als Mengenerfassungen 16 kann jedes beliebige System verwendet werden, mit dem man die Flüssigkeits­ menge pro Zeiteinheit erfassen kann. Besonders geeignet sind Turbinendurchflußmeßgeber, die die physikalische Größe Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit in ein impuls­ förmiges, elektrisches Signal umwandeln. Außerdem sind Mengenerfassungsgeber geeignet, die nach der Blenden­ meßmethode arbeiten. Auch bei diesen Gebern erhält man als Ausgangsgröße ein impulsförmiges, elektrisches Si­ gnal. Die Ausgänge 18 der Mengenerfassungen 16 sind jeweils mit einem Impulswandler 20 verbunden. Diese Impulswandler 20 formen die elektrischen Ausgangssignale der Mengenerfassungen 16 für eine nachgeschaltete Ver­ arbeitungsschaltung 22 um, wobei die Impulswandler 20 außerdem als Impedanzwandler vorgesehen sind. Die den Impulswandlern 20 nachgeschaltete Verarbeitungsschaltung 22 enthält einen Differenzbildner, einen Vergleicher und zwei Grenzwertgeber. Die Verarbeitungsschaltung 22 ist über ihre beiden Ausgänge 24 bzw. 28 mit einer Warnvor­ richtung 30 bzw. einer Abschaltvorrichtung 32 zur Lei­ stungsabschaltung der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung 2 verbunden. Deshalb ist der Ausgang 34 der Abschaltvor­ richtung 32 in der Figur mittels einer Wirklinie, die durch eine unterbrochene Linie dargestellt ist, mit der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung 2 verbunden. Der Aus­ gang 36 der Warnvorrichtung 30 kann beispielsweise mit einer Warte der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung 2 ver­ bunden sein, die aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist. Außerdem sind die Ausgänge der Impuls­ wandler 20 jeweils mit einer Anzeigevorrichtung 38 verbunden, an denen man optisch die Kühlflüssigkeits­ menge pro Zeiteinheit eines Kühlflüssigkeitszulaufs 8 und eines Kühlflüssigkeitsablaufs 10 ablesen kann. Als Kühlflüssigkeit kann Wasser, Reinstwasser oder Öl ver­ verwendet werden.

Wenn nun in irgendeiner Etage der Hochspannungsanlage 2 ein Leck oder eine Undichtigkeit auftritt, so erhält man an den Mengenerfassungen 16 im Kühlflüssigkeitszulauf 8 und im Kühlflüssigkeitsablauf 10 unterschiedliche Flüs­ sigkeitsmengen pro Zeiteinheit, die man optisch mittels der Anzeigevorrichtung 38 erkennen kann. Die Verarbei­ tungsvorrichtung 22 ermittelt mit Hilfe des Differenz­ gebers die infolge des Lecks oder der Undichtigkeit ent­ standene Differenz. Dieser Differenzwert wird mit den vorbestimmten am Grenzwertgeber eingestellten Grenzwerten im Vergleicher verglichen. In Abhängigkeit des Differenz­ wertes und der vorbestimmten Grenzwerte wird die Warnvor­ richtung 30 oder die Abschaltvorrichtung 32 angesteuert. Der Grenzwert für eine Leistungsabschaltung wird bestimmt durch die notwendige Mindestkühlflüssigkeitsmenge aller Aktivelemente der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung 2, wobei der Grenzwert für eine Warnung frei wählbar einge­ stellt werden kann, vorausgesetzt ein schädigungsfreier Betrieb der Aktivelemente der flüssigkeitsgekühlten Vor­ richtung 2 kann für eine vorbestimmte Zeit aufrechter­ halten bleiben. Unabhängig von der Größe oder dem Ort der Leckage oder der Undichtigkeit kann man mit dieser Vorrichtung mittels eines ermittelten Differenzwertes der Kühlflüssigkeitsmenge vom Kühlflüssigkeitszulauf 8 und Kühlflüssigkeitsablauf 10 der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung 2 Leckagen oder Undichtigkeiten schnell und sicher erfassen. Außerdem kann man mit dieser Vorrich­ tung Leckagen oder Undichtigkeiten erfassen, wobei die Kühlflüssigkeit seitwärts aus der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung 2 heraustritt. Somit erhält man eine Leck­ wasserüberwachung, die ohne Zeitverzögerung jede Leckage oder Undichtigkeit erfaßt.

In der Fig. 2 ist eine Vorrichtung zur Erfassung von Undichtigkeiten und Leckagen mehrerer flüssigkeitsge­ kühlter Vorrichtungen 2, insbesondere Hochspannungsan­ lagen, beispielsweise Ventiltürme, dargestellt, deren Kühlsysteme zu einem geschlossenen Kühlsystem 14 parallel geschaltet sind. Der gemeinsame Kühlflüssigkeitszulauf 9 und die Kühlflüssigkeitsabläufe 10 der flüssigkeitsgekühl­ ten Vorrichtung 2 sind jeweils mit Mengenerfassungen 16 versehen. Jeder Ausgang 18 der Mengenerfassungen 16 ist mit einem Impulswandler 20 verbunden, denen die Verarbei­ tungsschaltung 22 nachgeschaltet sind. Der Ausgang 24 der Verarbeitungsschaltung 22 ist mit einer Warnvorrich­ tung 30 und der Ausgang 28 der Verarbeitungsschaltung 22 ist mit der Abschaltvorrichtung 32 zur Leistungsabschal­ tung der flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung 2 versehen. Auch mit dieser Vorrichtung kann man in jeder flüssig­ keitsgekühlten Vorrichtung 2 mittels der Ermittlung des Differenzwertes Leckagen feststellen, wobei die Diffe­ renz jeweils mit dem Wert der Mengenerfassung 16 jedes Kühlflüssigkeitsablaufs 10 mit einem Drittel des Wertes der Mengenerfassung 16 des gemeinsamen Kühlflüssigkeits­ zulaufs 9 ermittelt wird. Außerdem kann man mit den Wer­ ten der Mengenerfassungen 16, die in den Kühlflüssigkeits­ abläufen 10 angeordnet sind, einen Quervergleich durchfüh­ ren. Dabei werden immer zwei Werte der drei gemessenen Werte miteinander verglichen und auf einen vorbestimmten Wert bezogen. Dadurch kann man feststellen ob und in wel­ cher flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung 2 eine Undichtig­ keit oder Leckage aufgetreten ist. Somit erhält man eine Leckwasserüberwachung für mehrere flüssigkeitsgekühlte Vorrichtungen 2 mit einer redundanten Leckwasserüber­ wachung.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Erfassung von Undichtigkeiten und Leckagen einer flüssigkeitsgekühlten Vorrichtung (2), insbesondere einer flüssigkeitsgekühlten Hochspannungs­ anlage, mit einem geschlossenen Kühlsystem (14), dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlflüssigkeitszulauf (8) und ein Kühlflüssigkeitsab­ lauf (10) des geschlossenen Kühlsystems (14) jeweils mit einer Mengenerfassung (16) versehen ist, denen eine Ver­ arbeitungsschaltung (22) nachgeschaltet ist, die einen Differenzwert bildet, und daß ein Ausgang (24) der Ver­ arbeitungsschaltung (22) mit einer Warnvorrichtung (30) verbunden ist, wobei in Abhängigkeit eines vorbestimmten Grenzwertes der Ausgang (24) der Verarbeitungsschaltung (22) aktiviert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit mehreren flüssigkeits­ gekühlten Vorrichtungen (2), deren parallelgeschaltete Kühlsysteme ein geschlossenes Kühlsystem (14) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kühlflüssigkeitszulauf (9) und jeder Kühl­ flüssigkeitsablauf (10) jeweils mit einer Mengenerfassung (16) versehen sind, daß jeder Ausgang (18) der Mengener­ fassungen (16) jeweils mit einem Eingang der Verarbei­ tungsschaltung (22) mit nachgeschalteter Warnvorrichtung (30) verbunden ist, wobei die Verarbeitungsschaltung (22) sowohl einen Differenzwert als auch einen Vergleichswert der einzelnen flüssigkeitsgekühlten Vorrichtungen (2) bil­ det und in Abhängigkeit eines vorbestimmten Grenzwertes die Warnvorrichtung (30) ansteuert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verarbeitungs­ schaltung (22) über einen Ausgang (28) eine Abschaltvor­ richtung (32) zur Leistungsabschaltung der flüssigkeits­ gekühlten Vorrichtung (2) nachgeschaltet ist, wobei in Abhängigkeit eines vorbestimmten Grenzwertes der Ausgang (28) der Verarbeitungsschaltung (22) aktiviert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (18) der Mengenerfassungen (16) jeweils über einen Impuls­ wandler (20) mit einem Eingang der Verarbeitungsschal­ tung (22) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mengen­ erfassungen (16) räumlich nebeneinander angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Mengenerfassungen (16) jeweils ein Turbinendurchflußmeß­ geber vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Mengenerfassungen (16) jeweils Meßgeber vorgesehen sind, die nach der Blendenmeßmethode arbeiten.