[發(fā)明專利]用于檢測(cè)發(fā)電機(jī)中的冷卻劑泄漏的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510168805.1
• 申請(qǐng)日: 2015-04-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104977138B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.J.徐;J.J.格蘭特;M.C.比約克隆;J.W.克拉克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): G01M3/20
• 分類號(hào): G01M3/20
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;肖日松

提供了一種用于檢測(cè)發(fā)電機(jī)中的氣體泄漏的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)包括非腐蝕性示蹤氣體源，和用于將非腐蝕性示蹤氣體引入到氫冷發(fā)電機(jī)中的子系統(tǒng)。紅外線成像裝置適合于與通告裝置通信，以顯示氫冷發(fā)電機(jī)的至少一部分和非腐蝕性示蹤氣體的圖像。紅外線成像裝置包括冷卻檢測(cè)器和濾波器，該濾波器具有在大約3μm至大約5μm之間的光譜響應(yīng)。檢測(cè)器和/或?yàn)V波器冷卻至大約?80oC至大約?200oC之間。氣體泄漏將在通告裝置上指示。發(fā)電機(jī)可為氫氣冷卻的，并且是在線或在網(wǎng)的。

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開(kāi)的主題大體涉及泄漏的檢測(cè)，并且更具體地說(shuō)涉及氫冷發(fā)電機(jī)中的冷卻劑泄漏的在線檢測(cè)。

背景技術(shù)

大型發(fā)電機(jī)典型地利用輕密度氣體冷卻。氫(H₂)由于其合乎需要的熱物理特性而已經(jīng)廣泛用作冷卻劑，該熱物理特性包括當(dāng)與其它冷卻氣體選擇相比時(shí)低的風(fēng)阻摩擦、高的散熱能力和對(duì)電暈放電的高電阻。另外，H₂具有可容易得到且廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。

H₂的泄漏可阻止發(fā)電機(jī)有效操作，并且在某些情況下可產(chǎn)生發(fā)電停機(jī)。在發(fā)電機(jī)周?chē)赡馨l(fā)生H₂泄漏的區(qū)域之中的是在定子外殼上的凸緣接頭，其包括高壓襯套、密封外殼和管凸緣。泄漏還可發(fā)生在冷卻器、焊縫、螺栓頭和端罩的界面周?chē)Ｍ舛苏种械妮S承包封、轉(zhuǎn)子端子包裝、集電器組件以及為了儀器配線穿透而制成的壓蓋也可易于泄漏。其它氣密性過(guò)渡和焊接接頭以及密封油排泄系統(tǒng)、氣體管道和氫箱可為泄漏源。如果發(fā)電機(jī)是水冷發(fā)電機(jī)，則定子液體冷卻的繞組也可為泄漏源。

H₂泄漏是難以檢測(cè)的，因?yàn)镠₂是無(wú)色無(wú)味的，分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱的，并且由于其低密度，故當(dāng)其泄漏到大氣中時(shí)，其快速地消散。監(jiān)測(cè)和檢測(cè)潛在的H₂泄漏的技術(shù)挑戰(zhàn)在于識(shí)別渦輪發(fā)電機(jī)中的H₂泄漏的精確位置，尤其在難以接近且空間有限的區(qū)域中。典型地，當(dāng)發(fā)電機(jī)開(kāi)始消耗比平常更多的氫時(shí)，指示氫泄漏。在該情況下，操作員意識(shí)到泄漏存在，但泄漏的位置是未知的。

常規(guī)的渦輪發(fā)電機(jī)泄漏檢測(cè)方法需要渦輪發(fā)電機(jī)離網(wǎng)或離線進(jìn)行空氣凈化，并且之后將其帶到高達(dá)正常操作壓力。接著，使用待審查的區(qū)域的長(zhǎng)的檢查列表和逐步消除方法。各個(gè)測(cè)試循環(huán)需要監(jiān)測(cè)至少24小時(shí)。如果泄漏高于推薦值，則使用各種泄漏檢測(cè)的方法。

例如，可使用肥皂水或相似的洗滌劑溶液執(zhí)行氣泡測(cè)試，其施加于可能泄漏的所有可接近的區(qū)域上面。另一途徑是使用鹵素泄漏檢測(cè)器，其設(shè)計(jì)用于檢測(cè)加壓系統(tǒng)中的泄漏，其中鹵素化合物氣體(如二氯二氟甲烷12)用作示蹤氣體以檢查泄漏。接著利用嗅探器探針掃描系統(tǒng)的外部，該嗅探器探針對(duì)鹵素-承載氣體的痕跡是敏感的。原理基于增加的陽(yáng)離子(K或Na)排放，因?yàn)橥蝗淮嬖邴u化物成分。

所有泄漏檢測(cè)的常規(guī)方法需要檢測(cè)器緊鄰泄漏源，并且花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間去實(shí)施。大多數(shù)常規(guī)方法使用接近或靠近接觸“嗅探器”技術(shù)和探針。這些方法是辛苦費(fèi)時(shí)的，并且在某些情況下錯(cuò)失了氣體泄漏，如果它們發(fā)生來(lái)自內(nèi)部密封的破裂。如果難以接近的H₂密封系統(tǒng)或受約束空間是可能的泄漏源，則可需要相當(dāng)大的努力來(lái)拆卸渦輪發(fā)電機(jī)，通常導(dǎo)致日程延遲好幾天。當(dāng)渦輪發(fā)電機(jī)被迫離線時(shí)，動(dòng)力生產(chǎn)者已經(jīng)報(bào)告了接近每天操作收入的$1MM損失的價(jià)值。

長(zhǎng)波氣體檢測(cè)照相機(jī)(10-11μm的檢測(cè)器響應(yīng))已經(jīng)用于電氣分配工業(yè)，以檢測(cè)來(lái)自高壓開(kāi)關(guān)裝置和變壓器的六氟化硫(SF₆)的泄漏。目前已經(jīng)提出了結(jié)合背面散射/吸收技術(shù)使用SF₆作為在發(fā)電廠發(fā)電機(jī)中尋找H₂泄漏的示蹤氣體。背面散射/吸收泄漏檢測(cè)過(guò)程使用主動(dòng)掃描激光器來(lái)提供定向的能量源以照射目標(biāo)區(qū)域。激光束反射回源照相機(jī)，其調(diào)諧至特定的頻帶。SF₆具有高的親合力，以吸收該能量頻率，并且在照相機(jī)監(jiān)測(cè)器上看起來(lái)像黑云。照相機(jī)監(jiān)測(cè)器通過(guò)示蹤氣體云的尺寸和暗度提供了泄漏有多嚴(yán)重的直接指示。