JPS589547A - 水素ガス冷却回転電機 - Google Patents

水素ガス冷却回転電機

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JPS589547A
JPS589547A JP10609681A JP10609681A JPS589547A JP S589547 A JPS589547 A JP S589547A JP 10609681 A JP10609681 A JP 10609681A JP 10609681 A JP10609681 A JP 10609681A JP S589547 A JPS589547 A JP S589547A
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JP
Japan
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hydrogen gas
hydrogen
tank
electric machine
oil
Prior art date
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Pending
Application number
JP10609681A
Other languages
English (en)
Inventor
Sanshiro Obara
小原 三四郎
Ikuo Miyashita
宮下 郁郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS589547A publication Critical patent/JPS589547A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/24Protection against failure of cooling arrangements, e.g. due to loss of cooling medium or due to interruption of the circulation of cooling medium

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水素ガスを冷却媒体とする水素ガス冷却回転電
機に係り、特に機内の所要部に外部より液体を給排する
液体給排装置とこの排液を貯える排液槽とを備えた水素
ガス冷却回転電機の改良に関するものである。
従来一般に採用さnている水素ガス冷却回転電機、たと
えば大秤量タービン発電機は、電磁部分、すなわち固定
子鉄心、回転子鉄心、回転子巻線などをその内部(機内
)に充填さnている水素ガスにより直接冷却する方式が
とられている。この水素ガスは通常大気圧より高い圧力
で機内に封入さnているのが普通である。このように高
圧の水素ガスを充填した回転電機において、軸貫通部分
、すなわち回転子軸両端部と固定子枠との部分(機内側
油切り部)からの水素ガス漏洩や機内への空気の混入を
防止するために軸シール装置が用いられる。この軸シー
ル装置とは、回転子軸と固定子枠との微少な間隙全周に
ある圧力で油を供給し、この油膜により機内と機外をシ
ールするものである。
以下この軸シール装置を図に基づき説明する。
第1図は機内に給排さ扛る液体の系統を示すものである
が、その図中に軸シール装置と軸シール油の系統図が示
さ牡ている。1は水素ガス冷却タービン発電機、その両
端にある21.22はタービン側(TB側)とコレクタ
リング側(CLR側)の軸シール装置である。31.3
2はTB側とCLR側の軸受メタル、41.42はTB
側とCLR側の機内側油切り部、2はTB側とCLR。
側の機内側軸シール油が最初に導か扛る拡大槽、3は拡
大槽2の油面上昇防止のためのフロートトラップ槽、4
はフロートトラップ3からの軸シール油と軸受メタル側
の軸受排油、軸シール油が導かれる空気槽、40は空気
槽4と大気を接続する大気管、5は空気槽4からの油と
タービンの軸受排油等が導扛る油全体の油槽、51.5
2は油槽5の空間をほぼ一定の負圧(−25〜38mn
Aq)に保つためのペーパエキストラクタ、調整弁、6
゜7は軸シール装置21.22に軸シール油を供給する
ために油中の水分等を取除く真空槽と軸シール油ポンプ
である。こ扛ら2,3,4,5.6そして7の部品で軸
シール装置の液体給排装置を構成している。
この図のように軸シール装置21,22は軸受メタル3
1.32より機内側の位置に固定さ扛、次のように作用
する。すなわち1ず軸シール油はポンプ7により軸と軸
シール間に供給される。この場合軸シール油は常に機内
水素ガス圧よりわずかに高い圧力に保7’cfL、軸と
軸シール装置間に高圧の油膜を形成する。この油膜によ
り機内は軸受メタル側(機外)との気密を保つわけであ
る。軸シール装置の排油は軸方向両側に噴出し、軸受メ
タル側(空気側)と機内側(水素ガス側)にわかれて流
出す。機内側の排油には、機内側油切り部41.42よ
り漏洩した水素ガスが溶解する。こnら水素ガスが溶解
しmTB側、CLR側の軸シール排油はその下方に配置
さrしている拡大槽2で油中の水素ガス気泡を除去し、
フロートトラップ3、空気槽4そして油槽5に導かわる
。通常、軸シール排油中の水素ガス溶解量は数rn 3
/ d a yで、全水素ガス消費量の約90%に相当
する。排油中に溶解した水素ガスはほぼ大気圧に保た扛
ている空気槽4、油槽5の空間に放出さnlこ扛が水素
ガス消費量となる。
もし、油切り部41.42や軸シール装置21゜22が
軸振動の増大によりラビングを起こして、こ牡らのギャ
ップが大きくなると、油切り部41゜42からの水素ガ
ス漏洩量が増加し、また軸シール油量も増大する。その
ために、軸シール油べの水素ガス溶解量が増加する。さ
らに、ラビングの程度が拡大して軸シール装置21.2
2に不具合が生じるようになると、軸シール部分より水
素ガス軸受メタル側に漏洩し、その水素ガスは多量の軸
受メタル排油と軸受メタル側の軸シール油に溶解する。
油中に多量に溶解した水素ガスは前記したように空気槽
4、油槽5の空間に放出さ扛る。
油槽5では、その空間がベーパエキストラクタ51、調
整弁51により負圧に保たれているので、放出した水素
ガスは強制的に大気に放出される。
一方、空気槽4では、その空間が大気管40のみで大気
に接続されている。したがって、油面のわずかな変動に
よる呼吸作用や大気管40を介しての拡散現象だけでは
、放出さnた水素ガスは大気に十分に放出さ扛ず、空気
槽4の空間に滞溜し、空間の水素ガス濃度が高濃度すな
わち爆発限界(4%)濃度に達する恐れがある。
以上は本体内へ液体を給排するものの一つとし、て軸シ
ール油について述べたが、そのほかにも、第1図に破線
の系統で示すように固定子巻線冷却水や機内水素ガスク
ーラ冷却水などがある。こ扛らの系統においても、前述
の軸シール油系統と同様なことが起こる。以下、これら
について述べる。
1ず、固定子巻線冷却水系統について述べると、11は
固定子巻線を冷却するために巻線導体中に設けられた冷
却水通路、12は冷却水母管、13は冷却水通路11と
冷却水母管12を接続するフレキシブルな絶縁ホース、
8はこの冷却水の貯水せ 槽、81は冷却水を積項さ々ためのポンプ、82は固定
子巻線冷却水のターラ、83は貯水槽8の空間と大気と
を接続する大気管である。8.82そして83が固定子
巻線冷却水の液体給排装置である。このような固定子巻
線冷却水系統において、機内の冷却用部品、たとえば巻
線導体、巻線導体と絶縁ホース13との接続部そして絶
縁ホース自体にクラックが発生すると、冷却水圧に比べ
て水素ガス圧の方が高いために、そのクラックを介して
水素ガスが固定子巻線冷却水に溶解する。固定子巻線冷
却水中に多量に溶解した水素ガスは貯水槽8の空間に放
出される。正常時の水素ガス溶解量はガス浸透性のある
絶縁ホース13がらのもので、数t/day程度である
。クラック発生時には、その値よりはるかに多量になる
。貯水槽8に放出さnた水素ガスは前記空気槽4で説明
したように、大気管83だけでは大気に放出しにくり、
貯水槽8の空間に滞溜し、その水素ガス濃度が高濃度す
なわち爆発限界濃度に達する恐1jLがある。
次に、機内水素ガスクーラ冷却水系統について、述べる
と、14は機内水素ガスを冷却するために機内に設置さ
れた水素ガスクーラ、9は水素ガスクーラ14の冷却水
の水槽、91は冷却水を循環させるためのポンプ、92
は冷却水を冷却するための水素ガスクーラ冷却水のクー
ラである。9゜91そして92が水素ガス冷却水の液体
給排装置である。このような系統において、機内水素ガ
ス圧が水素ガスクーラ14の冷却水圧より高い場合、水
素ガスクーラ14内の配管にクラックが発生すると、水
素ガスは水素ガスクーラ冷却水中に多量に溶解し、水素
ガスクーラ14上部に設けられている水室や機外に設け
ら扛ている水槽9の空間に放出さ扛る。そのため、こ扛
ら空間の水素ガス濃度が高濃度す々わち爆発限界濃度に
達する恐がある。
以上のように、水素ガス冷却回転電機においては、電機
本体内に油や水などの液体を給排する系統に故障、すな
わち軸シール油系統の油切り部41.42や軸シール装
置21.22の不具合、固定子巻線冷却水系統の機内部
品のクラック発生、そして水素ガスクーラ14の内部配
管のクラック発などが生じると、水素ガスの爆発の恐れ
があり、これを早期に検知する必要がある。このために
は、空気槽4、油槽5、貯水槽8、水素ガスクーラ14
の上部氷室、そして水槽9の空間に放出される水素ガス
量を正確かつ低濃度状態で検出し、その値を監視する必
要がある。
放出水素ガスを監視する手段として、例えば空気槽4、
油槽5、貯水槽8そして水槽9の空間に水素ガス濃度セ
ンサを設け、その検出値から放出水素ガスを監視するこ
とが考えら扛る。しかし、この検出手段では、各空間が
大気管40,83゜93全介して大気に接続されている
ので、その空間の容積が決定できず、水素ガス濃度の変
化(増加分)だけでは、各所故障時の放出水素ガス量は
わからない。したがって、竿に水素ガス濃度センサを設
置したものでは、放出水素ガス量を正確にわからなかっ
た。
(発明の目的) 本発明は上記必要性に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは水素ガス冷却回転電機に設けら扛て
いる液体給排系統の不具合やクラ(9) ツク発生により油やその他冷却水などの液体中に溶解し
てそ扛ら液体の排出液体槽空間に放出する水素ガス量を
正確に検出することのできる水素ガス検出装置を備えた
水素ガス冷却回転電機を提供するにある。
(発明の詳細な説明) 本発明は上記目的を達成するために前記大気管路中に水
素ガス濃度を検出する水素ガス濃度センサを設け、かつ
排出液体槽すなわち空気槽、油槽貯水槽、水槽そして水
素ガスクーラ上部氷室の空間に水素ガスを台筐ないキャ
リアガスを強制的に流通させる手段を設けて、前記キャ
リアガス流量と前記水素ガス濃度から前記排液槽空間に
放出さ扛る放出水素ガス量を検出するようにしたことを
特徴とする。
以下、本発明を第2図の一実施例に基づき詳細に説明す
る。この図は水素ガス検出装置の構成線図である。図に
おいて、45は電機本体200がら排出さf′Lり液体
を貯える排出液体槽(排液槽)であり、前述した空気槽
4、油槽5、貯水槽8そ(10) して水槽9に該当するものである。この排液槽45には
、電機本体200から排出さ扛てくる液体をこの排液槽
45に導く入力排液管47と排液槽45より排出する出
力排液管48及び大気管46が設けらnlこの排液槽4
5の空間に水素ガスが放出される。また、この排液槽4
5には次のものも付けらnている。すなわち、100は
大気管46に設けられた水素ガス濃度センサ2゜110
は監視装置で水素ガス濃度とキャリアガス流量から放出
水素ガス量を検出し、その値を監視する。
′!E7n、120は水素ガスを含1ないキャリアガス
を排液槽45の空間に流通するためのキャリアガスポン
プ、130はキャリアガスを清浄化するための第1のフ
ィルタで排液槽45とキャリアガスポンプ120間に設
けられる。140はキャリアガスを゛排液槽45に導く
キャリアガス流通管150は一定流量のキャリアガスを
得るために、流量計の値をもとにキャリアガスポンプの
回転数を制御するための流量制御装置、160で示す矢
(11) 印はキャリア空気の流′nを示すものである。170は
排液槽45空間中の油霧粒子を除くための第2のフィル
タ大気管46に設けら扛ている。180は流量計である
。こnら100〜180の部品により水素ガス検出装置
が構成される。
以下キャリアガスとして空気(キャリア空気)を用いた
場合について説明する。
このように構成さγLffl水素ガス検出装置は次のよ
うに作動する。すなわち油や水などの液体に溶解した水
素ガスは、排液槽45の液面上方の空間と液体の水素ガ
ス分圧関係から、その空間に放出される。その放出量f
:Q’uz [m3/hr ]、流通管140からのキ
ャリア空気流量k Q −1,[m s/hr〕、そし
て水素ガス濃度センサ100によシ測定さlrした水素
ガス濃度をCnz(ppm〕とすると、 Q’ H2= Qa+r  X CH2−−−−(1)
という関係が成立つ。したがって、キャリア空気160
流量Qa+r’e常に一定にす扛ば、水素ガス濃度上ン
サ100の測定濃度CH2から、直接単位(12) 時間当りの放出水素ガス量が検出できる。さらに、α)
式のQ、’H2も24倍することにより、日単位の放出
水素ガス量Qnz 〔m3/ day :]が求する。
例えば、キヤlJ7空気160流量Q、11が9〔m3
/−〕のとき、水素ガス濃度CH2が150 [pI)
m)とすると、日単位の放出水素ガス量QH2はQH2
= (9X60)X(150X10−’ )X24=1
.9  ・・・・・・・・・・・・ (2)(2)式の
如く、1.9 (m3/daY )T6る。
通常の水素ガス消費量が6〜7 [m3/day ]で
、その約90%が軸シール油に溶解するので、空気槽4
にはその溶解量の約1/3すなわち1.8〜2.1 ’
(m3/ day 〕の量の水素ガスは放出されるとい
わ扛ている。(2)式がその値に相当する。
監視装置110はセンサ100で測定した水素ガス濃度
をもとに、(1)式(Qa+r=一定)に従って放出水
素ガス量を検出し、その値を監視(予め設定した許容値
との大小比較)する。その監視結果が異常(許容値より
犬)の場合は、ブザー等の警報を発する。例えば、第1
図の油切り部21゜(13) 22や軸シール装置の不具合発生という異常時には、水
素ガス濃度が前記150〔ppm〕より多くなり、放出
水素ガス量は許容値を越え、警報が発せられる。
このように、もし許容値が通常の放出水素ガス量の3倍
(3X 1.9 = 5.7 m3/day  )に設
定したとしても、空気槽4の空間の水素ガス濃度は45
0(pI)m)と爆発限界濃度(4%=4oooopp
m )よりはるかに小さい状態で放出水素ガス量が検出
できる。
尚キャリアガスとしては水素ガスを含1ないものであれ
ば種々のガスが使用できるわけであるが、設備の関係や
取扱いの関係で空気が最も良好である。
以上種々述べてきたように本発明によ扛ば、排液槽に連
結している大気管路中に水素ガス濃度を検出する水素ガ
ス濃度センサを設け、かつ前記排液槽空間に水素ガスを
含1ないキャリアガスを強制的に流通させる手段を設け
て、前記キャリアガス流量と前記水素ガス濃度の両者か
ら前記排液槽(14) 空間に放出さ扛る放出水素ガス量を検出するようにした
から、この種回転電機に設けらtている液体給排系統の
不具合やクラック発生によって生ずる水素ガスの漏洩、
すなわち液体中に誤解して放出する水素ガス量を正確に
検出することができ、したがって、信頼性の高いこの種
水素ガス冷却回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は水素ガス冷却タービン発電機の軸シール油系統
とその他冷却水系統で本発明を説明するための系統線図
、第2図は本発明の水素ガス冷却回転電機が備えている
水素ガス検出装置の一実施例を示す線図である。 2.3,4,5,6.7・・・軸シール装置の液体給排
装置、8,81.82・・・固定子巻線冷却水の液体給
排装置、9,91.92・・・水素ガス冷却水の液体給
排装置、40,83.93・・・大気管、4.5,8.
9・・・排液槽、100・・・水素ガス濃度センサ、1
20,130,150・・・キャリアガス流通させる手
段、2 o+IO::::・・回転′誉機本体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内部に電磁部分を備え、この電磁部分が密封循環し
    ている水素ガスにて冷却さ扛る回転電機本体と、この本
    体内の所要部分に液体を給排する液体給排装置とを備え
    、この液体給排装置が、この排液を貯えかつ水素ガス漏
    洩により排液中に溶解した水素ガスが放出される空間と
    大気とを接続する大気管を有する排液槽を備えた水素ガ
    ス冷却回転電機において、前記大気管路中に水素ガス濃
    度を検出する水素ガス濃度センサを設け、かつ前記排液
    槽空間に水素ガスを含1ないキャリアガスを強制的に流
    通させる手段を設けて、前記キャリアガス流量と前記水
    素ガス濃度から前記排液槽空間に放出さ扛る放出水素ガ
    ス量を検出するようにした水素ガス検出装置を備えた水
    素ガス冷却回転電機。 2、前記キャリアガスに空気を用いることを特徴とする
    特許請求範囲第1項記載の水素ガス冷却回転電機。
JP10609681A 1981-07-06 1981-07-06 水素ガス冷却回転電機 Pending JPS589547A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009204105A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Toyota Motor Corp ベルト組立装置およびベルト組立方法
US8109851B2 (en) 2006-08-28 2012-02-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Driving belt and method for assembling same
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