JP2011223866A

JP2011223866A - 固定子コイルの冷媒流量減少監視

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Publication number: JP2011223866A
Application number: JP2011071453A
Authority: JP
Inventors: Lai Sudhanshu; スダンシュ・ライ; Piccirillo Nicola; ニコラ・ピッシリッロ; Sandrana Ravikumar; ラヴィクマール・サンドラナ; Kumar Sahu Seblat; スブラット・クマール・サフー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-04-05
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2011-11-04
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: JP5143251B2; KR101795027B1; EP2372882B1; US20110241458A1; KR20110112213A; EP2372882A1; US8129873B2

Abstract

【課題】固定子の複数のスロット内に固定子コイルを有する回転電気機械用の冷媒流量減少監視システムを提供する。
【解決手段】固定子コイル１０６は、固定子コイル内に設けられた複数の通路１３８内を流れる冷媒１４０によって冷却される。このシステムは、複数の通路のうちの少なくとも１つの出口において冷媒の冷媒出口温度を測定する出口温度センサ１５０と、各スロットの長さに沿った位置で、および固定子コイル１０６の外側で少なくとも１つのスロット内の温度を測定するスロット温度センサ１５２と、冷媒１４０の冷媒入口温度を測定する入口温度センサ１６０とを含む。冷媒流量減少監視装置１７０は、少なくとも１つの冷媒出口温度、少なくとも１つのスロット温度、および冷媒入口温度に基づいて冷媒流量減少を示す警報を発生する。
【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、回転電気機械に関し、より詳細には、固定子コイルの冷媒流量減少の監視に関する。

発電機などの回転電気機械は、固定子の内側に回転子を含み、それらのうちの固定子は、内部にスロットを有するいくつかの導体部分を含み、このスロットの中に固定子コイルを配置する。動作中、または特に出力の送出中、発電機は、過熱を防ぐために固定子コイルを直接液体冷却することが必要とされるような熱を発する。冷却液、例えば、不凍液入り純水を、固定子コイル内の通路に通過させる。冷却プロセスに関連した課題の１つは、冷媒の流れが、完全閉塞まで、また完全閉塞を含めた流量減少を受け、そのどちらも、発電機の強制停止を引き起こし得ることである。固定子コイルの一部は、例えば、デブリ、遊離固体、既存材料の膨張、またはガスロッキング（ｇａｓｌｏｃｋｉｎｇ）による冷媒流量減少があり得る。冷媒流量減少中、減少した液体の流れにより、スロット（巻き線／コイル）温度の上昇、および続いて冷媒出口温度の上昇が引き起こされ、これによってコイルの故障がもたらされ得る。

米国特許第４８０８８６７号公報

流量減少による強制停止を防ぐために、冷媒出口温度を監視することによって固定子コイルを過熱から保護する。しかし、この監視は、監視の範囲が限られることにより、その効果には限界がある。監視を実行する際の別の課題は、センサを介して受け取るデータが、センサの不安定な挙動、センサのノイズ、不適正な較正、接続／配線の問題等などの質の問題を有し得ることである。したがって、長期にわたって冷媒流量減少を診断できるようなセンサを検証する能力が、懸念される。

本開示の第１の態様は、固定子の複数のスロット内に固定子コイルを有し、この固定子コイルが、この固定子コイル内に設けられた複数の通路内を流れる冷媒によって冷却される、回転電気機械用の冷媒流量減少監視システムであって、複数の通路のうちの少なくとも１つの出口において冷媒の冷媒出口温度を測定し、各冷媒出口温度を示す信号を出力する出口温度センサと、少なくとも１つのスロットの長さに沿った位置で、およびこの少なくとも１つのスロット内の固定子コイルの外側で少なくとも１つのスロット内の温度を測定し、この少なくとも１つのスロット内の温度を示す信号を出力するスロット温度センサと、複数の通路への入口で冷媒の冷媒入口温度を測定し、この冷媒入口温度を示す信号を出力する入口温度センサと、少なくとも１つの冷媒出口温度、少なくとも１つのスロット温度、および冷媒入口温度に基づいて冷媒流量減少を示す警報を発生する冷媒流量減少監視装置とを備える冷媒流量減少監視システムを提供する。

本開示の第２の態様は、回転子と、複数のスロット内に固定子コイルを含み、この固定子コイルが、この固定子コイル内に設けられた複数の通路内を流れる冷媒によって冷却される、固定子と、冷媒流量減少監視システムとを備える発電機であって、冷媒流量減少監視システムが、複数の通路のうちの少なくとも１つの出口において冷媒の冷媒出口温度を測定し、各冷媒出口温度を示す信号を出力する出口温度センサと、少なくとも１つのスロットの長さに沿った位置で、およびこの少なくとも１つのスロット内の固定子コイルの外側で少なくとも１つのスロット内の温度を測定し、この少なくとも１つのスロット内の温度を示す信号を出力するスロット温度センサと、複数の通路への入口で冷媒の冷媒入口温度を測定し、この冷媒入口温度を示す信号を出力する入口温度センサと、少なくとも１つの冷媒出口温度、少なくとも１つのスロット温度、および冷媒入口温度に基づいて冷媒流量減少を示す警報を発生する冷媒流量減少監視装置とを含む、発電機を提供する。

本開示の例示の態様は、本明細書に記載した課題および／または述べていない他の課題を解決するようになされている。

本開示のこれらおよび他の特徴は、開示の様々な実施形態を表す添付図面と併せて、開示の様々な態様に関する下記の詳細な説明からより容易に理解されよう。

本発明の各実施形態による発電機の断側面図、および発電機と共に使用するための冷媒流量減少監視システムの構成図である。発電機の固定子の断端面図である。固定子コアの断面におけるスロットの詳細斜視図である。

本開示の図面は、原寸に比例していないことに留意されたい。これら図面は、本開示の典型的な態様を表すに過ぎないものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではない。図面では、同じ符号は、図面間で同じ要素を表す。

図１を参照すると、固定子コイル内に設けられた複数の通路内を流れる冷媒によって冷却される固定子コイルを有する回転電気機械９０の断側面図が、本発明の実施形態により示されている。一例では、回転電気機械は、図示のように発電機１００を含む。しかし、本発明の教示は、それに限定されない。本明細書においてより詳細に説明するような発電機１００用の冷媒流量減少監視システム９２も、概略的に示されている。図示していないが、監視システム９２は、本明細書中で説明するように、閾値、数メガワットのような機械定格、機械モデル、電機子電流、メガボルトアンペア（ＭＶＡ）等などの装置特有の構成可能パラメータをユーザが入力するためのインタフェース（例えば、グラフィカルユーザインタフェース）を含むことができる。本明細書で用いられる場合、「流量減少」は、最大流量能力から冷媒の流れの閉塞を含めそれまで減少した任意のタイプの冷媒の流れを含み得る。

発電機１００は、冷却ガス、例えば、水素を封止するための気密構造を内部に有するフレーム１０２を含む。固定子コア１０４は、軸受１０８によって両端で支持される回転子１１０を囲む固定子コイル１０６を含む。送風機１１２は、水素ガス冷却器１１４からフレーム１０２を通じて水素Ｈ_２を移動させるために、回転子１１０の一端の外周から突き出ていてもよい。矢印Ａは、低温水素ガスの流れの方向を示し、矢印Ｂは、回転子コイル内の水素ガスの流れを示す。水素ガスは、フレーム１０２内に密封され、水素ガスを冷却する場合、水素ガスは、送風機１１２によってガス冷却器１１４に供給される。

図２を参照すると、固定子コア１０４の簡略化した断端面図が示されている。固定子コア１０４は、複数の弓状部分１２０を含む。水素ガスの通過可能なスペース１２２が、各弓状部分１２０の間に延在してもよい。加えて、各部分１２０は、スロット１２４を含み、固定子コイル１０６は、このスロット１２４内に配置される。図３は、弓状部分１２０のうちの１つの簡略化した拡大斜視図を示す。各部分１２０は、金属の複数の積層１２８を含む。図３は、固定子コイル１０６の２つのコイル部分、すなわち、固定子コア１０４（図１）のスロット１２４内に配置した下半分のコイル１３０および上半分のコイル１３２も示す。各コイル１３０、１３２は、複数の絶縁導体棒または巻き線を含む。一部の導体棒１３６は、中実であり、他の導体棒は、中空の通路１３８を構成する。理解されるように、導体棒１３６、１３８は、間隔保持部材によって隔てられた絶縁層（符号なし）によって追加的に囲まれてもよく、導体棒は、ロッキング部材１４１、例えば、ウェッジスプリング部材によって所定の位置に保持される。図１に示すように、通路１３８は、固定子コア１０４の長さ全体にわたって冷媒１４０、例えば水を通す。各通路１３８からの冷媒１４０は、適切な導管によって各通路１３８に結合したマニホルド１４２を介して回収および循環される。矢印Ｃは、図示していないが二方向性であってもよい冷媒１４０の経路を示す。各図は、あるタイプの発電機１００を例示するが、本発明の教示は、いずれかの特定の発電機構造に限定されるものではないことが理解されよう。

本発明の実施形態では、図１に示すように、冷媒流量減少監視システム９２は、複数の通路１３８のうちの少なくとも１つの出口において冷媒１４０の冷媒出口温度を測定する出口温度センサ１５０を含む。一実施形態では、各スロット１２４内の少なくとも１つの通路１３８は、出口温度センサ１５０を含む。出口温度センサ１５０は、各通路１３８内の冷媒の温度を示す信号をそれぞれ出力する。読み取り値は、必要であれば、冷媒流量減少監視装置１７０により、例えば、平均化によって１つにまとめることができる。各冷媒出口温度センサ１５０は、冷媒１４０の温度を取得できる現在知られているまたは後日開発される任意のセンサ、例えば、熱電対などを含み得る。従来のシステムとは対照的に、図１および図３に示すように、冷媒流量減少監視システム９２は、固定子コイル１０６、すなわち、導体棒１３６または通路１３８の外側でスロット（図１参照）の長さに沿った位置で各スロット１２４内の温度を測定するスロット温度センサ１５２を含むこともできる。例えば、センサ１５２は、複数の通路１３８それぞれの出口近く以外の位置にあってもよい。すなわち、各スロット１２４は、それ自体がスロット温度センサ１５２を含むことができる。代替として、必要であれば、各スロット１２４は、多数のスロット温度センサ１５２を、例えば、スロットの長さに沿って含んでもよい。各スロット温度センサ１５２は、スロット１２４内の位置の温度を示す信号を出力する。スロット温度センサ１５２は、スロット１２４内の温度を取得できる現在知られているまたは後日開発される任意のセンサ、例えば、熱電対、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）などを含み得る。

図１に示すように、冷媒流量減少監視システム９２は、複数の通路１３８への入口で冷媒１４０の冷媒入口温度を測定し、この冷媒入口温度を示す信号を出力する入口温度センサ１６０を含むこともできる。４つのセンサ１６０を示すが、１つまたは複数のセンサを使用することもできる。「入口」は、個別に各通路の入口にあってもよく、または冷媒１４０を各通路１３８の入口に送出するマニホルド内にあってもよい。（１つまたは複数の）入口温度センサ１６０は、冷媒１４０の温度を取得できる現在知られているまたは後日開発される任意のセンサ、例えば、熱電対、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）などを含み得る。２つ以上の温度センサ１６０を使用してもよいが、冷媒入口温度は、ただ１つの温度として使用される。すなわち、２つ以上を測定する場合、温度測定値は、例えば、平均化によって１つにまとめられる。

各温度センサ１５０、１５２、１６０は、規定されている各位置で（１つまたは複数の）センサ構成要素を含んでもよく、各温度センサ１５０、１５２、１６０は、その各位置で読み取り値を取得する。すなわち、センサ１５０、１５２、１６０が、多数の位置で温度を測定するように規定されている場合、各位置は、その位置で読み取り値を得るためにセンサ構成要素を含むことが理解される。

冷媒流量減少監視システム９２は、少なくとも１つの冷媒出口温度、少なくとも１つのスロット温度、および冷媒入口温度に基づいて冷媒流量減少を示す警報を発生する冷媒流量減少監視装置１７０も含む。様々な回転電気機械９０が、例えば、様々な固定子１０４および固定子コイル１０６のサイズおよび個数について様々なサイズを有し、各機械は、様々な動作状態を示す。「動作状態」は、発電機負荷、冷媒流量、冷媒入口温度、冷媒圧力、電機子電流、メガワット、ＭＶＡ等などの１つまたは複数のパラメータに基づき得るが、それらに限定されない。したがって、（１つまたは複数の）様々な動作状態は、ただ１つの機械および様々な機械間の動作中に示され得る。選択した機械内の（１つまたは複数の）様々な動作状態に対処するために、冷媒流量減少監視システム９２は、回転電気機械の動作状態、例えば、負荷に基づいて（１つまたは複数の）冷媒出口温度および（１つまたは複数の）スロット温度を正規化するデータ解析装置１７２を含む。例えば、スロット温度および／または冷媒出口温度の上昇は、負荷変化の増大による予期していた許容できる温度の上昇について補償するために、負荷に関してデータ解析装置１７２によって正規化することができ、すなわち、より大きい負荷は、必然的に温度を増大させるが、必ずしも冷媒流量減少を示すとは限らない。無数の正規化技法が、存在しており、それら技法を使用することができる。例えば、電流に対する温度の正規化は、測定した温度に、測定した電流で除した定格電流の平方を乗じることによって計算することができる。上記の手法は、メガワット／電機子電流、ＭＶＡ等などの様々な動作状態に関して適用することができる。加えて、上述の通り、様々な発電機が、例えば、スロットの数、固定子コイル回路、冷媒流のタイプ（ワンパス、ツーパス等）など様々な構造を有するので、冷媒流量監視システム９２は、回転電気機械のタイプを識別するための機械識別（ＩＤ）システム１７４を含むことができ、それを用いて識別を実行する。機械識別システム１７４は、機械のタイプを決定するためのロジック、または機械またはその一部の構成のタイプを識別するためにユーザがコードを入力するための入力機構を含んでもよい。

冷媒流量減少監視装置１７０は、様々な状況に基づいて冷媒流量減少を示すための警報を発することができる。

一実施形態では、冷媒流量減少監視装置１７０は、第１の閾値を超える、少なくとも１つの冷媒出口温度と冷媒入口温度の間の差の平均値の変化率、および第２の閾値を超える、少なくとも１つのスロット温度と冷媒入口温度の間の差の平均値の変化率に応じて警報を発生することができる。すなわち、各スロット温度と冷媒入口温度の差、および各冷媒出口温度と冷媒入口温度の間の差が、冷媒入口温度の変化に対処するために計算される。測定および計算の頻度は、例えば、１分毎に１回、５分毎に１回など、ユーザ定義することができる。各温度の上昇、すなわち、（１つまたは複数の）スロット温度および（１つまたは複数の）冷媒出口温度の上昇は、冷媒入口温度が他の理由、例えば環境条件の変化により上昇している可能性があるため、必ずしも冷媒流量減少を示すとは限らないので、冷媒入口温度をベースラインとして比較した差が、計算される。代替の実施形態では、例えば負荷変化などの動作状態に基づいて、平均冷媒出口温度が負荷に正比例するので、平均冷媒出口温度をベースラインとして使用することもできる。

次に、全てのスロット温度と冷媒入口温度の差の平均値が計算され、全ての冷媒出口温度と冷媒入口温度の差の平均値が計算される。平均値を計算する時間フレームは、ユーザ定義することができ、例えば、１分、５分、１時間などである。２つの平均値の変化率は、経時的に観察される。変化率の基準も、ユーザ定義することができ、例えば℃／時間、℃／３０分、℃／日などである。差の平均値の両方の変化率が、それらの各閾値を超える場合、回路全体、または１つもしくは複数のスロットにおける冷媒流量減少を示す警報が発生する。すなわち、スロット温度の平均差の変化率についての第１の閾値と、冷媒出口温度の平均差の変化率についての第２の閾値とがある。ある期間にわたって冷媒入口温度と比較した全てのスロット温度についての差の平均値、および冷媒入口温度と比較した全ての冷媒出口温度についての差の平均値の統計的に有意な上昇は、冷媒回路全体における全体的な詰まり、または１つもしくは複数のスロット１２４内の冷媒流量の減少を示し得る。平均温度差の十分な上昇を示す閾値は、ベンチマークの事例に基づいてユーザ定義することができ、変化率に対して意味のある解釈を可能にする任意のやり方で設定され、例えば、変化率それ自体として、標準に対する変化率の百分率などである。「ベンチマークの事例」は、（１つまたは複数の）スロット温度の変化率、（１つまたは複数の）冷媒出口温度の変化率、および冷媒入口温度の変化率を含み得るものであり、これらは、被試験回転電気機械と同一またはほぼ同様である回転電気機械について冷媒流量減少を引き起こす（または、それを強く疑われる）ことで知られている。上記の実施形態の実施の一例は、次の通りであり得るものであり、すなわち、冷媒入口温度に対する冷媒出口温度の平均差の変化率が４℃／時間である場合に、閾値が、変化率４.５℃／時間のように規定され得る。この場合には、警報は発生しない。上記の実施形態は、様々な期間にわたって適用することができる。例えば、測定および計算は、例えば、異なる時間フレームの間に多数の階層的閾値に対して実行されてもよい。例えば、上記と同じ計算が、２時間後に実行されて６℃／２時間の変化率になってもよい。ここでは、閾値は、４.５℃／２時間であってもよく、これにより警報になる。

別の実施形態では、冷媒流量減少監視装置１７０は、第１の閾値を超える、選択したスロットのスロット温度と冷媒入口温度の間の差の変化率、および第２の閾値を超える、選択したスロットの（１つまたは複数の）冷媒出口温度と冷媒入口温度の間の差の変化率に応じて警報を発生する。すなわち、上記のように、選択したスロットのスロット温度と冷媒入口温度の間の差、および選択したスロットの（１つまたは複数の）冷媒出口温度と冷媒入口温度の間の差が、冷媒入口温度の変化に対処するために計算される。測定および計算の頻度は、例えば、１分毎に１回、５分毎に１回など、ユーザ定義することができる。次に、２つの差の変化率が、（１つまたは複数の）所定の時間フレーム、例えば、１時間、２時間、１日などにわたって計算される。このようにして、冷媒流量減少監視装置１７０は、特定のスロット１２４内の冷媒流量減少を検出することができる。詳細には、ある期間にわたっての冷媒入口温度に対する、特定の巻き線スロット温度、およびこの特定のスロット１２４内の（１つまたは複数の）通路１３８についての対応する（１つまたは複数の）冷媒出口温度の統計的に有意な上昇は、特定のスロット内の冷媒流量の減少を示す。温度差の十分な上昇を示す閾値は、ベンチマークの事例に基づいてユーザ定義することができ、変化率に対して意味のある解釈を可能にする任意のやり方で設定され、例えば、変化率それ自体として、標準に対する変化率の百分率などである。

別の実施形態では、冷媒流量減少監視装置１７０は、（１つまたは複数の）冷媒出口温度の平均値を超える特定のスロット１２４内の特定の通路１３８の冷媒出口温度、および（１つまたは複数の）スロット温度の平均値を超える特定の通路１３８が内部に位置する特定のスロット１２４についてのスロット温度に応じて警報を発生する。すなわち、各スロット温度は、全てのスロット温度の平均値に対して比較され、各冷媒出口温度は、全ての冷媒出口温度の平均値に対して比較される。任意のスロット温度、および同通路内の対応する冷媒出口温度が、例えば、各平均値より３〜６℃高く動作している場合、そのことは、特定のスロット内の冷媒流量減少を示し得る。いくつかの例では、この実施形態は、季節変化、例えば、気候条件の変化により誤った警報を発生することがあり得る。この場合には、警報に対する信頼を増すために、本明細書中に記載するように、傾向的方法（ｔｒｅｎｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄ）（例えば、ある期間にわたって機械の挙動を監視すること）を実行してもよい。

冷媒流量減少監視装置１７０は、高スロット温度もしくは低スロット温度、高冷媒出口温度もしくは低冷媒出口温度、または高冷媒入口温度もしくは低冷媒入口温度に応じて警報を発生することもできる。これらの場合、そのような警報は、必ずしも冷媒流量減少を示すとは限らず、（１つまたは複数の）温度の状態の示度を単に与えるものである。

警報は、例えば、サイレン、コンソールのビープ等の可聴警報、または例えば、コンソールの閃光等の視覚警報など様々な形態をとってもよい。警報は、少なくとも一部、冷媒流量減少を是正するための是正措置を含む指示を含むこともできる。例えば、警報は、「緩やかな冷媒流量減少：一時的に冷媒の流れを増加させる」、「故障目前、シャットダウン手続きを開始する」などのようなものを示してもよい。代替として、またはそれに加えて、この指示は、是正措置が必要とされる場所について特定を行うこともできる。例えば、監視装置１７０が、特定のスロット１２４内の冷媒流量減少を示す場合、警報は、「スロット番号＃３４２において冷媒の閉塞を是正する必要がある」と示し、それによって作業を特定のスロットに集中させることができる。

冷媒流量減少監視システム９２は、（１つまたは複数の）スロット温度の変化率、および（１つまたは複数の）冷媒出口温度の変化率を監視し、回転電気機械の（本明細書中で定めたように）ベンチマークの事例に基づいて故障時間を予測する統計解析装置１７６を含むこともできる。この場合、データの変化率を長期間（例えば、数週、数か月、数年）にわたって測定し、ベンチマークの事例に対して比較する。一例では、ある期間にわたって冷媒入口温度と比較してスロット温度の上昇および冷媒出口温度の上昇の変化率を監視し、ベンチマークの事例に対して比較することは、変化率が閾値に到達するときの機械の故障までの時間を予測するのに役立つ。この閾値は、流れの減少をもたらすベンチマークの事例の変化率に、変化率が十分に近いことを表す任意の種類の値であり得るものであり、例えば、この閾値は、２℃／週の温度の速度変化であり得る。故障時間、または閾値に到達する異常を予測する際に、いくつかの統計的方法を適用することができる。例えば、ある期間にわたっての（１つまたは複数の）スロット温度の（１つまたは複数の）傾きの割合、および／または（１つまたは複数の）冷媒出口温度の上昇が発生し、（例えば、ベンチマークの事例に基づいて計算される）機械がいつ閾値に到達することになるかを予測するために統計的限界を用いて推定することができる。別の手法は、スロット温度および／または冷媒出口温度についての伝達関数を、動作状態（例えば、負荷、電機子電流、冷媒入口温度、バルク冷媒出口温度（ｂｕｌｋｃｏｏｌａｎｔｏｕｔｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、冷媒流量、冷媒の流圧など）の関数として実現し、（例えば、ベンチマークの事例に基づいて計算される）機械が閾値に到達することになる時間を予測することを含むことができる。他の統計的手法を用いることもできる。

冷媒流量減少監視システム９２は、各信号が特定の振幅範囲内にあることに応じて温度センサ１５０、１５２、１６０を検証するセンサ検証システム１７８を含むこともできる。詳細には、温度センサ１５０、１５２、１６０からの信号の変化は、ノイズまたは破損したセンサなどによって生成され得る。特定の信号の読み取り値が（例えば、負荷に基づいて）予期していた範囲内にあるか、または特定の信号の読み取り値が不規則に不安定もしくは平らであるか、あるいはセンサからセンサまでの応答時間にかなりの変化が存在するかどうかの評価により、センサが、修理または交換を必要とすることを示すことができる。信号が特定の振幅範囲内にない場合、データは不良とみなされ、そのデータに依拠することは中止される。加えて、警報が、センサの問題を示す本明細書に記載したものと同様のセンサ検証システム１７８によって発生され得る。

一部の発電機は、高電圧ブッシングおよび電機子接続リング（図示せず）などの他の液体冷却構成要素を装備する。この場合には、冷媒の流れ回路は、固定子コイル１０６のものから分離されている。これら追加の流れ回路それぞれは、例えば、冷媒出口ヘッダ熱電対を用いて、本明細書中に記載するように、監視することもできる。別個の限界が、各センサと接続リングの関係に基づいて実現され得る。

冷媒流量減少監視システム９２は、任意の現在知られているまたは後日開発される最適化の技法を用いて機械のタイプ、および／または過去の挙動、および／またはユーザ入力に基づいて、本明細書に記載したパラメータ、例えば、閾値のいずれかを最適化することもできる。

記載した冷媒流量減少監視システム９２およびそれに関連した技法のいくつかの実施形態を実施する際に実現できる利点は、冷媒流量減少を示すと共にそれを予測することであり、それにより非常に早い段階で是正措置を取ることができて修理費用をかなり節約し、および機械の有用性の増加をもたらす。すなわち、システム９２は、冷媒流量減少を監視し、減少の原因を診断する。

冷媒流量減少監視システム９２は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として具体化することができる。したがって、本発明は、丸々ハードウェアの実施形態、丸々ソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどが含まれる）、または本明細書中で「回路」、「モジュール」、または「システム」と全て一般的に呼ばれ得るソフトウェアの態様とハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形態をとることができる。さらに、システム９２は、媒体中に具体化したコンピュータ使用可能プログラムコードを有する任意の有形の表現媒体に具体化したコンピュータプログラム製品の形態をとってもよい。この場合には、システム９２のコンピュータプログラム命令は、一連の演算ステップをコンピュータまたは他のプログラム可能装置で実行させるように、発電機１００用の制御システム全体（図示せず）などコンピュータ、または他のプログラム可能なデータ処理装置にロードし、コンピュータ、または他のプログラム可能装置で実行される命令が本明細書中で特定した機能／動作を実施するためのプロセスをもたらすような、コンピュータによって実施されるプロセスを生成することができる。

１つまたは複数のコンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体の任意の組合せを利用することができる。このコンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、または半導体のシステム、装置、またはデバイスであり得るが、それらに限定されない。コンピュータ可読媒体のより具体的な例（網羅的でないリスト）には、以下のものが含まれ、すなわち、１本または複数本の電線を有する電気的接続、可搬のフロッピー（商標）ディスク、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ、持ち運び可能なコンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶デバイス、または磁気記憶デバイスである。プログラムは、例えば、紙または他の媒体を光学式走査することによって電子的にキャプチャされ、次いで適したやり方で編集、解読、または他の方法で処理され、必要ならば、次いで、コンピュータのメモリに記憶できるので、コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、プログラムを印刷する紙または別の適した媒体でさえあってもよいことに留意されたい。本文献の文脈では、コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置またはデバイスによって使用されるプログラム、またはそれらに関連したプログラムを含み、記憶し、通信し、または転送することができる任意の媒体であってもよい。

本発明の演算を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（商標）、スモールトーク（Ｓｍａｌｌｔａｌｋ）、Ｃ＋＋等などのオブジェクト指向プログラミング言語と、「Ｃ」プログラミング言語、または類似のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語とを含む１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで記述することができる。プログラムコードは、発電機のコンピュータのコントローラで全部実行、コントローラで部分的に実行、スタンドアローンのソフトウェアパッケージのときは、コントローラで部分的におよびリモートコンピュータで部分的に実行、またはリモートコンピュータまたはサーバで全部実行することができる。後のケースでは、リモートコンピュータは、ローカリエリアネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含めた任意のタイプのネットワークを介して発電機のコンピュータのコントローラに接続されてもよく、あるいは、（例えば、インターネット接続サービス業者を利用してインターネットを介して）外部コンピュータに接続されてもよい。

構成図および各図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品の可能な実装に関するアーキテクチャ、機能性、および動作を示す。この点においては、各記載した機能は、（１つまたは複数の）特定の論理関数を実行するための１つまたは複数の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、またはコード部分を表すことができる。いくつかの代替の実装では、示した機能は、既定の順序外で行われることがあり得ることにも留意されたい。例えば、実際には、連続して記述した２つのステップは、関連する機能性に応じて、ほぼ同時に実行されてもよく、または場合によっては逆の順序で実行されてもよい。本明細書に記載した機能は、特定の機能または動作を実行する専用ハードウェアベースのシステム、または専用ハードウェア命令およびコンピュータ命令の組合せによって実行することができることも留意されたい。

本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で用いられる場合、単数形「ａ」「ａｎ」「ｔｈｅ）」は、分脈上他の意味を明らかに示さない限り、複数形も含むものとする。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓおよび／またはｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書で用いられる場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことをさらに理解されよう。

添付の特許請求の範囲における対応する構造、材料、作用、および全ての手段の均等物、またはステッププラスファンクション要素は、特にクレームされた他のクレームに係る要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造、材料、または作用を含むものである。本開示の説明は、例示および説明のために提示したが、網羅的なものではなく、または開示した形態の本開示に限定されるものではない。多くの修正および変更が、本開示の範囲および精神から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。本開示の原理および実際の適用を最もよく説明するために、当業者の他の者が、予期される特定の用途に適している様々な実施形態と共に修正形態について開示を理解できるように、本実施形態を選択し、説明した。

９０回転電気機械
１００発電機
９２冷媒流量減少監視システム
１０２フレーム
１０４固定子コア
１０６固定子コイル
１１０回転子
１０８軸受
１１２送風機
１１４水素ガス冷却器
１２０弓状部分
１２２スペース
１２４スロット
１２８積層
１３０下半分のコイル
１３２上半分のコイル
１３６導体棒
１３８中空の通路
１４１ロッキング部材
１４０冷媒
１４２マニホルド
１５０出口温度センサ
１７０冷媒流量減少監視装置
１５２スロット温度センサ
１６０入口温度センサ
１７２データ解析装置
１７４機械識別（ＩＤ）システム
１７６統計解析装置
１７８センサ検証システム

Claims

固定子の複数のスロット（１２４）内に固定子コイル（１０６）を有し、前記固定子コイル（１０６）が、前記固定子コイル（１０６）内に設けられた複数の通路（１３８）内を流れる冷媒（１４０）によって冷却される、回転電気機械（９０）用の冷媒流量減少監視システム（９２）であって、
前記複数の通路（１３８）のうちの少なくとも１つの出口において前記冷媒（１４０）の冷媒出口温度を測定し、各前記冷媒出口温度を示す信号を出力する出口温度センサ（１５０）と、
少なくとも１つのスロット（１２４）の長さに沿った位置で、および前記少なくとも１つのスロット（１２４）内の前記固定子コイル（１０６）の外側で前記少なくとも１つのスロット（１２４）内の温度を測定し、前記少なくとも１つのスロット（１２４）内の前記温度を示す信号を出力するスロット温度センサ（１５２）と、
前記複数の通路（１３８）への入口で前記冷媒（１４０）の冷媒入口温度を測定し、前記冷媒入口温度を示す信号を出力する入口温度センサ（１６０）と、
前記少なくとも１つの冷媒通路温度、前記少なくとも１つのスロット温度、および前記冷媒入口温度に基づいて冷媒流量減少を示す警報を発生する冷媒流量減少監視装置（１７０）と
を備える冷媒流量減少監視システム（９２）。
前記冷媒流量減少監視装置（１７０）が、第１の閾値を超える、前記少なくとも１つの冷媒出口温度と前記冷媒入口温度の間の差の平均値の変化率、および第２の閾値を超える、前記少なくとも１つのスロット温度と前記冷媒入口温度の間の差の平均値の変化率に応じて前記警報を発生する、請求項１記載のシステム。
前記冷媒流量減少監視装置（１７０）が、第１の閾値を超える、選択したスロット（１２４）のスロット温度と前記冷媒入口温度の間の差の変化率、および第２の閾値を超える、前記選択したスロットの前記少なくとも１つの冷媒出口温度と前記冷媒入口温度の間の差の変化率に応じて前記警報を発生する、請求項１記載のシステム。
前記冷媒流量減少監視装置（１７０）が、前記少なくとも１つの冷媒出口温度の平均値を超える特定のスロット（１２４）内の特定の通路（１３８）の前記冷媒出口温度、および前記少なくとも１つのスロット温度の平均値を超える前記特定の通路（１３８）が内部に位置する前記特定のスロット（１２４）についての前記スロット温度に応じて前記警報を発生する、請求項１記載のシステム。
前記警報が、少なくとも一部、前記冷媒流量減少を是正するための是正措置を含む指示を含む、請求項１記載のシステム。
前記少なくとも１つのスロット温度の変化、および前記少なくとも１つの冷媒出口温度の変化を監視し、前記回転電気機械（９０）のベンチマークの事例に基づいて故障時間を予測する統計解析装置（１７６）をさらに備える、請求項１記載のシステム。
前記回転電気機械（９０）の動作状態に基づいて前記少なくとも１つの冷媒出口温度、前記少なくとも１つのスロット温度、および前記冷媒入口温度を正規化するデータ解析装置（１７２）をさらに備える、請求項１記載のシステム。
前記各信号が特定の振幅範囲内にあることに応じて前記温度センサ（１５０、１５２、１６０）を検証するセンサ検証システム（１７８）をさらに備える、請求項１記載のシステム。
回転子（１１０）と、
複数のスロット（１２４）内に固定子コイル（１０６）を含み、前記固定子コイル（１０６）が、前記固定子コイル（１０６）内に設けられた複数の通路（１３８）内を流れる冷媒（１４０）によって冷却される、固定子と、
冷媒流量減少監視システム（９２）と
を備える発電機（１００）であって、前記冷媒流量減少監視システム（９２）が、
前記複数の通路（１３８）のうちの少なくとも１つの出口において前記冷媒（１４０）の冷媒出口温度を測定し、各前記冷媒出口温度を示す信号を出力する出口温度センサ（１５０）と、
少なくとも１つのスロット（１２４）の長さに沿った位置で、および前記少なくとも１つのスロット（１２４）内の前記固定子コイル（１０６）の外側で前記少なくとも１つのスロット（１２４）内の温度を測定し、前記少なくとも１つのスロット（１２４）内の前記温度を示す信号を出力するスロット温度センサ（１５２）と、
前記複数の通路（１３８）への入口で前記冷媒（１４０）の冷媒入口温度を測定し、前記冷媒入口温度を示す信号を出力する入口温度センサ（１６０）と、
前記少なくとも１つの冷媒通路温度、前記少なくとも１つのスロット温度、および前記冷媒入口温度に基づいて冷媒流量減少を示す警報を発生する冷媒流量減少監視装置（１７０）と
を含む、発電機（１００）。
前記冷媒流量減少監視装置（１７０）が、第１の閾値を超える、前記少なくとも１つの冷媒出口温度と前記冷媒入口温度の間の差の平均値の変化率、および第２の閾値を超える、前記少なくとも１つのスロット温度と前記冷媒入口温度の間の差の平均値の変化率に応じて前記警報を発生する、請求項９記載の発電機（１００）。