[发明专利]用于检测发电机中的泄漏的系统及方法

说明书

技术领域

本文中公开的主题大体上涉及泄漏的检测，并且更具体地涉及氢冷却的发电机中的冷却剂泄漏的联机检测。

背景技术

大型发电机典型地以轻密度的气体冷却。由于氢(H₂)的合乎需要的热物理性质，包括相比于其它冷却气体选择时的低风阻摩擦、高散热能力和高电晕放电阻力，故氢(H₂)广泛用作冷却剂。此外，H₂具有可容易得到且廉价的优点。

H₂的泄漏可阻止发电机有效操作，并且在一些情况下，可产生发电中断。在发电机周围的H₂泄漏的可能区域之中的是定子壳体上的有凸缘的接头，该定子壳体包括高压套管、密封壳体和管凸缘。泄漏还可在冷却器的界面、焊缝、螺栓头和端护罩周围发生。外端护罩中的轴承封壳、转子终端组、集电极组件以及制造用于仪器布线渗透的压盖也可易于泄漏。其它气密性过渡件和焊接接头，以及密封油排放系统、气体管路，和氢吹扫管线和阀布置在其中的氢柜可为泄漏源。如果发电机是水冷却的发电机，则定子的水冷却绕组也可为到定子水冷却系统(SWCS)中的泄漏源，并且氢将在SWCS中的水箱的空间上方除气泡。

H₂泄漏难以检测，因为H₂是无色、无嗅、从X射线到无线电波长不可见的，并且由于其低密度，故其在其泄漏到大气中时迅速地消散。监测和检测潜在H₂泄漏的技术挑战在于识别涡轮发电机中的H₂泄漏的准确位置，尤其是在不可接近且空间有限的区域中。典型地，仅在发电机开始消耗比平时更多的氢时指示氢泄漏。在该方案中，操作者意识到泄漏存在，但泄漏的位置是未知的。

发明内容

本公开提供了一种避免健康、环境和安全问题并且避免发电机构件的腐蚀的、用于从H₂冷却的发电机的H₂泄漏的远程、灵敏、准确、安全、快速且联机或脱机的检测的方法及系统。该方法和系统提供了引入示踪气体，以使示踪气体注入可以以受控方式规则地执行，其中最小的干扰强加于联网或脱网的发电机的气体压力。该方法和系统还提供了引入示踪气体而不使联网发电机降额，和/或将示踪气体引入到除H₂之外的气体介质中，如，发电机内的氮或氩，该发电机可处于怠速或盘车装置的状态，但可迅速地联机。

根据一个方面，一种用于检测机器中的气体泄漏的系统包括非腐蚀性示踪气体源，以及用于将非腐蚀性示踪气体引入到机器中的子系统。红外线成像装置适于与通知装置通信以显示机器的至少一部分的图像。红外成像装置具有冷却的检测器和带大约3μm到大约5μm之间的光谱响应的滤波器。检测器和过滤器中的至少一个被冷却。红外成像装置包括碲镉汞(MCT)光检测器、锑化铟(InSb)光检测器或中波长量子阱红外光检测器(QWIP)中的一种。通知装置适于指示气体泄漏。

在另一方面，一种用于检测机器或氢冷却的发电机中的气体泄漏的系统包括二氧化碳(CO₂)示踪气体源，以及用于将二氧化碳气体引入到机器或发电机中的子系统。系统还包括红外成像装置，其适于与通知装置通信以显示机器或发电机的至少一部分的图像。红外成像装置包括冷却的中波长检测器和具有大约4.2μm到大约4.4μm之间的光谱响应的滤波器。检测器和滤波器中的至少一个冷却至大约-196℃。红外成像装置包括碲镉汞(MCT)光检测器、锑化铟(InSb)光检测器或中波长量子阱红外光检测器(QWIP)中的一种。通知装置适于指示气体泄漏。

在又一方面，一种用于检测发电机中的气体泄漏的方法包括设置步骤，其设置红外成像装置，该红外成像装置具有检测器和具有大约4.2μm到大约4.4μm之间的光谱响应的滤波器，其中视场包含发电机的至少一部分。检测器和滤波器中的至少一个冷却至大约-196℃。红外成像装置包括碲镉汞(MCT)光检测器、锑化铟(InSb)光检测器或中波长量子阱红外光检测器(QWIP)中的一种。引入步骤将示踪气体引入到发电机中，并且示踪气体为二氧化碳。过滤步骤过滤示踪气体的吸收光谱中的由红外成像装置接收到的辐射。显示步骤将通知显示在通知装置上，并且气体泄漏由通知装置上的通知指示。

技术方案1. 一种用于检测机器中的气体泄漏的系统，所述系统包括：

非腐蚀性示踪气体源；

用于将所述非腐蚀性示踪气体引入到所述机器中的子系统；