WO2003056686A2

WO2003056686A2 - Verfahren und vorrichtung zur detektion von leckagen in wassergekühlten elektrischen maschinen

Info

Publication number: WO2003056686A2
Application number: PCT/DE2002/004673
Authority: WO
Inventors: Jürgen Klaar
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft; KLAAR, Gisela
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2003-07-10
Also published as: WO2003056686A3; EP1456933A2; DE10163615B4; DE10163615A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Leckagen in wassergekühlten elektrischen Maschinen mit einem gegenüber der Atmosphäre gasdichten und mit einem Kühlgas gefüllten Generatorgehäuse sowie zumindest einem geschlossenen Kühlwasserkreislauf zum Abführen der von dem Generator erzeugten Wärme, wobei das Kühlwasser als Tracer eine radioaktive Substanz, insbesondere Tritium, enthält, und wobei mittels eines Detektors das Kühlgas auf Spuren der Tracersubstanz untersucht wird. Ein Verfahren der eingangs genannten, dass eine zuverlässige Aussage über das Vorliegen einer Leckage und möglichst auch über die Leckagemenge sowie die Herkunft des Leckagewassers ermöglicht, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: a) Feststellen von Spuren der Tracersubstanz im Kühlgas mittels des Detektors; b) Abtrennen des Detektors von der Kühlgas-Zufuhr und c) Spülen des Detektors mit einem Inertgas und Durchführen einer Nullmessung zur Bestimmung der Nullrate des Detektors.

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Leckagen in wassergekühlten elektrischen Maschinen

Die Erfindung betrifft ein- Verfahren zur Detektion von Leckagen in wassergekühlten elektrischen Maschinen mit einem gegenüber der Atmosphäre gasdichten und mit einem Kühlgas gefüllten Generatorgehäuse sowie zumindest einem geschlossenen Kühlwasserkreislauf zum Abführen der von dem Generator erzeugten Wärme, wobei das Kühlwasser als Tracer eine radioaktive Substanz, insbesondere Tritium, enthält, und wobei das Kühlgas mittels eines Detektors auf Spuren der Tracersubstanz untersucht wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens .

Um zu verhindern, dass aufgrund einer Leckage Wasser beispielsweise in den Schaltleitungskreis eindringt und einen Kurzschluß verursacht und zum Abschalten der gesamten Anlage führt, ist es aus der Praxis bekannt, im Generatorgehäuse Flüssigkeitsmelder und auch Gasfeuchtemeßinstrumente anzuordnen, wobei die Gasfeuchtemeßinstrumente die relative und absolute Gasfeuchte eines im Generatorgehäuse befindlichen Kühlgases, meist Wasserstoff, messen. Die Messung der Gasfeuchte kannn zwar eine Änderung der Gasfeuchte, der Taupunkttemperatur und der relativen und/oder absoluten Feuchten anzeigen, für die Detektion einer Wasserleckage reichen diese Meßgrößen aber nicht aus, da die Feuchte oder die Taupunkttemperatur im Generatorgehäuse auch ohne Leckage schon zwischen +30°C und -40°C schwanken können. Die gebräuchlicherweise eingesetzten Meßgeräte sind entweder für niedrige Taupunkttemperaturen bis max. +10°C oder nur für Hochfeuchten bis +30°C meßsicher zu verwenden. Mit diesen herkömmlichen Geräten ist eine sichere Überwachung der Feuchte somit nur begrenzt möglich. Darüber hinaus ist das Verhalten der Feuchte in der Maschine auch ohne den Eintrag von Feuchte durch eine Leckage aufgrund unterschiedlicher Einflußgrößen sehr individuell, so dass üder die Feuchtemessung allein keine zuverlässige Aussage über das Vorliegen einer Leckage möglich ist.

Durch die Tracerung des Kühlwassers beispielsweise mit Tritium und die online-Überwachung des Kühlgases auf Tritium bzw. die ergänzende Messung des Tritiumgehalts im Kondensat eines Kondensat-Gastrockners wird der Nachweis einer Wasserleckage in Inneren des Generatorgehäuses erleichtert. Ein solches Überwachungsverfahren ist beispielsweise aus der DE 27 51 964 C2 bekannt. Aber auch mit diesen Verfahren ist eine Bestimmung der Herkunft und Menge des Leckagewassers nicht möglich.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass es eine zuverlässige Aussage über das Vorliegen einer Leckage und möglichst auch über die Leckagemenge sowie die Herkunft des Leckagewassers ermöglicht. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte :

a) Feststellen von Spuren der Tracersubstanz im Külgas mittels des Detektors; b) Abtrennen des Detektors von der Kühlgas-Zufuhr und c) Spülen des Detektors mit einem Inertgas und Durchführen einer Nullmessung zur Bestimmung der Nullrate des Detektors.

Gemäß diesem ersten erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Leckagebestimmung mittels eines Tracer-Detektors. Um sicherzustellen, dass aus der Anzeige des Detektors wirklich auf das Vorliegen einer Leckage geschlossen werden kann, wird der Detektor zuerst von der Kühlgas-Zufuhr abgekoppelt und mit einem Inertgas gespült, um festzustellen, ob der Detektor auch exakt eine Nullrate messen kann, wenn definitiv keine Tracersubstanz vorliegt. Wird dieser Test positiv beendet, ist aus der Tracer-Anzeige eindeutig zu schließen, dass der Detektor Spuren der Tracersubstanz ermittelt hat und somit von einer Leckage im Kühlwasserkreislauf auszugehen ist.

Zur Ermittlung von Hinweisen auf die Größe der ermittelten Leckage wird gemäß einer bevorzugten ausführungsform vorgeschlagen, dass der Detektor zusätzlich noch einer Kalibrierung unterzogen wird, in deren Verlauf dem Detektor mit Kühlwasser befeuchtetes reines Kühlgas zugeführt wird. Aus der Anstiegsgeschwindigkeit und der Höhe der Impulsrate der de- tektierten Tracersubstanz lassen sich dann Rückschlüsse über die Leckagegröße herleiten.

Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante wird das Kühlgas kontinuierlich einem Gastrockner zugeführt. Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte :

Durchleiten des zu trocknenden Kühlgases durch eine dem eigentlichen Gastrockner vorgeschaltete, auswechselbar in der Zuleitung angeordnete Gelpatrone mit einem festgelegten Trockengewicht ;

Wiegen der nassen Gelpatrone und Ermitteln der Wassermengenaufnahme pro Zeiteinheit und Untersuchen des Gels auf Spuren der Tracersubstanz.

Da die auswechselbare, mit einem hygroskopischen Gel gefüllte Patrone ein bekanntes Trockengewicht hat, kann durch einen Gewichtsvergleich mit dem Gewicht der nassen Patrone nach einer bekannten Betriebsdauer bei bekanntem Volumenstrom auf Wassermengenaufnahme pro Zeiteinheit, beispielsweise pro Stunde, und somit auf die Größe der Leckage geschlossen werden. Ebenso ist die ermittelte spezifische Aktivität der festgestellten Tracersubstanz eine wichtige Größe zur Bestimmung der Leckagemenge. Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung der Gelpatrone kann die Leckagemenge bei der Verwendung eines Geltrockners als Gastrockner auch das Gewicht der gesamten Gelfüllung des Gastrockners zur Ermittlung der trocken/feucht Gewichtsdifferenz herangezogen werden. Zu diesem Zweck ist es aus vorrichtungs- mäßiger Sicht sinnvoll, die das Gel beinhaltende Kammer mit einer Wägeeinrichtung zu versehen, da auf diese Weise auf einen Ausbau und eine gesonderte Wägung des Gastrockners verzichtet werden kann.

Neben den Möglichkeiten eine Leckage über Gasuntersuchungen zu ermitteln, besteht nach einer dritten Verfahrensvariante mit am Gehäuse angeordneten Flüssigkeitsmeldern die Möglichkeit, eine Leckage durch Untersuchungen von an verschiedenen Stellen an der Maschine aufgenommenen Flüssigkeiten zu ermitteln. Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt :

Untersuchen des im Generatorgehäuse angesammelten Wassers und/oder Kondensats, des Sekundärkühlwassers, des Dichtöls der Wellendichtungen, der Feuchtigkeit im Kupplungsschutz der Erregerkupplung und/oder des Wassers am Austrittsrohrs beim Regenerierbetrieb des Gastrockners auf Spuren der Tracersubstanz .

Neben der Ermittlung einer Leckage beim Vorliegen von Spuren der Tracersubstanz in der untersuchten Flüssigkeit besteht bei diesem Verfahren zumindest teilweise die Möglichkeit, auch den Ort der Leckage zu bestimmen. So ist beispielsweise beim Vorliegen von Tracersubstanz im Sekundärkühlwasser darauf zu schließen, dass eine Leckage im Bereich der Wasser/ Wasser-Kühler vorliegt .

Um auszuschließen, dass es sich bei den nach den verschiedenen Verfahrensvarianten ermittelten Tracerspuren im Gas oder in der Flüssigkeit um tracerhaltige Restfeuchte handelt, die sich aus verschiedenen Gründen in der Maschine eingelagert hat, wird weiterhin vorgeschlagen, dass zwischen zwei Messungen die spezifische Aktivität der Tracersubstanz um 50 bis 100% erhöht wird.

Schließlich wird mit einer vierten Verfahrensvariante vorgeschlagen auch Leckagen zu ermitteln, die nicht oder aufgrund unterschiedlicher Druckverhältnisse noch nicht zum Eindringen von Feuchte oder Wasser in die Maschine geführt haben. Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt:

Bestimmen der Gasblasen und des Druckanstiegs im einem Ausdehnungsbehälter der Primärkühlkreisläufe zur Ermittlung einer Gasleckage mit Eintritt von Kühlgas in den Kühlwasserkreislauf .

Bei kleinen Leckagen kann Kühlgas in den Kühlwasserkreislauf eindringen. Dieses Gas wird gelöst oder in Gasblasen über den Kühlwasserkreislauf zum Ausdehnungsbehälter transportiert, wo das Gas zu einem Druckanstieg im Ausdehnungsbehälter mit eventuellem Ansprechen des Überdruckventils führt. Die Ermittlung solcher Leckagen ist wichtig, da es sich häufig um ein Frühstadium einer später größeren Leckage mit Wassereintritt in die Maschine handeln kann, weshalb durch diese Fehlerermittlung hohe Reparaturkosten und Ausfallzeiten der Maschine vermieden werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der der Aufbau einer elektrischen Maschine nur beispielhaft schematisch dargestellt ist, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In der Zeichnung zeigt :

Figur 1 in einem Schaltbild schematisch den Aufbau und insbesondere die Kühlkreisläufe eines Turbogenerators;

Figur 2 ein Figur 1 entsprechendes Schaltbild, insbesondere mögliche Leckagestellen darstellend und Figur 3 eine schematische Darstellung eines Geltrockners.

Der in Figur 1 und 2 dargestellte Turbogenerator 1 weist ein gasdichtes Generatorgehäuse 2 auf, dessen Innenraum 3 mit unter Druck stehendem Wasserstoff als Kühlgas gefüllt ist. Der Wasserstoff kühlt neben anderen Komponenten im wesentlichen die eine den Läufer bildenden Welle 4 umgebenden Blechpakete 5 des Ständers. Die Verwendung von Wasserstoff als Kühlgas reduziert die Gasreibungsverluste gegenüber einer Luftkühlung .

Die vom Wasserstoff aufgenommenen Wärme wird in Wasserstoffkühlern 6 an das sogenannte Sekundärkühlwasser 7 abgeführt, wobei der Wasserdruck des Sekundärkühlwassers 7 in den Was- serstoffkühlern 6 meist über dem Druck des Wasserstoffs liegt .

Damit zwischen der rotierenden Welle 4 und dem Generatorgehäuse 2 der Wasserstoff nicht in die Atmosphäre 8 entweichen kann, werden ölgeschmierte Wellendichtungen 9 verwendet, die neben Lagern 10 auf der Welle 4 angeordnet sind. Im Innenraum 3 des Generatorgehäuses 2 sind Ständerwicklungen 11 mit Teflonschläuchen zur Potentialtrennung, Rohrleitungen 12 sowie Kompensatoren 13 angeordnet . Die Wicklungsstäbe der Ständerwicklung 11 weisen Hohlleiter auf, in denen das sogenannte Primärkühlwasser 14 der Generatorkühlkreise zur Abführung der Verlustwärme strömt. Der Wasserdruck dieses Kreislaufs des Primärkühlwassers 14 des Ständerwicklung 11 liegt im allgemeinen unter dem Druck des Wasserstoffs.

Im Generatorgehäuse 2 werden über einen separaten Primärwasser-Kühlkreis 15 Schaltleitungen und Stromdurchführungen 16 gekühlt, wobei der Wasserdruck dieses Kühlkreises 15 zum Teil über dem Druck des Wasserstoffs liegt.

Eine Läuferwicklung 17 wird über einen weiteren separaten Primärwasser-Kühlkreislauf 18 gekühlt, dessen Wasserdruck aufgrund der Fliehkräfte der rotierenden Welle 4 immer über dem Druck des Wasserstoffs liegt. Das Kühlwasser des Kreislaufs 18 der Läuferwicklung 17 wird der Welle 4 über entsprechende Rohrleitungen 19 zugeführt und über diese Rohrleitungen 19 von der Welle 4 wieder abgeführt.

Zur kontinuierlichen Trocknung des Wasserstoffs wird ein Teilstrom 20 des Wasserstoffs mindestens einem Gastrockner 21 zugeführt. Der Gastrockner 21 ist über Rohrleitungen 22 und Ventile mit dem Generatorgehäuse 2 verbunden. Als Gastrockner 21 werden Geltrockner und auch Kondensattrockner verwendet, wobei beim sogenannten Regenerieren des Geltrockners das gesammelte Wasser über eine Rohrleitung 23 in Form von Wasserdampf abgeführt wird, während bei der Verwendung eines Kondensattrockners in der Rohrleitung 23 das Kondensat gesammelt wird.

An einem vom Wasserstoff durchströmten Stromdurchführungs- kasten 24 sowie an den tiefsten Punkten des Generatorgehäu- sese 2 sind sind Rohre 25 mit Flüssigkeitsmeldern 26 angeschlossen, die das Auftreten von Leckagewasser und/oder Kondensat detektieren. Auch im Stromdurchführungskasten selbst sind Flüssigkeitsmelder 26 installiert.

Zur Messung der Gasfeuchte im Wasserstoff wird über eine Rohrleitung 27 ein Feuchtemesser 28 im Bypass kontinuierlich mit Wasserstoff versorgt. Ebenso wird ein Tritium-Detektor 29 kontinuierlich von Wasserstoff durchströmt.

Ergänzend zu den voranstehend beschriebenen inneren Kühlkreisen existiert ein äußerer Kühlkreis. Dieser umfaßt einen Ausdehnungsbehälter 30, in dem das Warmwasser der drei Kühl- kreisläufe 14, 15 und 18 gesammelt wird, um anschließend in einem Wasser/Wasser-Kühler 31 zurückgekühlt zu werden. Für die chemische Konditionierung des Wassers der Primärkreisläufe wird der Ausdehnungsbehälter 30 bei leichtem Überdruck über eine Zuleitung 32 mit Wasserstoff durchströmt. Der Wasser/Wasser-Kühler 31 führt die Wärme über das Sekundärwasser 7 ab, dessen Wasserdruck normalerweise unterhalb des Primärwasserdrucks liegt. Zur Förderung des Primärwassers ist eine Pumpe 33 erforderlich, die am Ende der Welle 4 in dem sogenannten Wasseranschlußkopf 34 angeordnet sein kann. Zwischen diesem Wasseranschlußkopf 34 und einer erregerseitigen Kupplung 35 des Generators befinden sich die Erregermaschine mit den Gleichrichtern 36 oder nicht dargestellte Schleifringe .

An das Rohrsystem des äußeren Kühlkreis ist ferner ein Ent- leerungs- und Entlüftungsrohrsystem 37 angeschlossen. Weitere Aggregate, die im äußeren Kühlkreis zur chemischen Wasseraufbereitung, Wasserrückführung und Wassernachspeisung dienend angeordnet sind, wurden aus Gründen einer besseren Übersicht und eines besseren Verständnisses nicht dargestellt und/oder nicht erläutert .

Während anhand von Figur 1 der Aufbau des Turbogenerators 1 erläutert wurde, zeigt die Abbildung Figur 2 die Eintragstellen auf, über die Wasser, Feuchte, Öl, Wasserstoff, Luft und Tritium in das System eintreten und/oder aus diesem austreten können.

Eine mögliche Eintragstelle von Feuchte in den Innenraum 3 des Generatorgehäuses 2 ist die Umgebungsluft 100 während der Fertigung oder beim Öffnen der Maschine während der Revision. Um diese Menge klein zu halten, werden bei Maschinenstillständen sogenannte Munterstrockner installiert, die das Eindringen von Luftfeuchte verhindern sollen.

In Abhängigkeit von der Umgebungsfeuchte, der Temperatur, den Werkstoffen, den Fertigungsprozessen und anderen Faktoren wird in der Maschine Feuchte als Wasserdampf 101 bevorzugt in hygroskopischen Materialien und Kapillaren gespeichert. Isolationswerkstoffe können Wasserdampf bis in die tiefen Schichten aufnehmen und unter entsprechenden physikalischen Bedingungen wieder nach und nach abgeben. Neuere Isolierstoffe mit hohem Glasanteil nehmen weniger Wasserdampf in tiefere Schichten auf, können aber an der Oberfläche Wasser 102 binden. Somit ergeben sich Feuchteänderungen innerhalb des Generatorgehäuses 2 durch Aufnahme und Abgabe von Wasserdampf entsprechend der Partialdrücke des Wasserdampfs im eingelagerten Zustand und im angrenzenden Gas. Die in Werkstoffen und Kapillaren gebundene Feuchte kann dabei mehr als dm³ betragen. Zum Austreiben dieser Feuchtemenge mit Hilfe eines Gastrockners 21 können mehrere Wochen benötigt werden.

Wenn die Druckprobe des Generatorgehäuses 2 an der fertigen Maschine mit trockener Luft oder feuchter Luft durchgeführt wird, stellen sich über die Zeit neue Taupunkttemperaturen ein, die in der Regel von dem Feuchtemesser 28 gemessen werden. Beim Füllen des Generatorgehäuses 2 mit Wasserstoff ist dessen Taupunkttemperatur normalerweise sehr niedrig. Wird die Primärwassertemperatur mit einer Heizvorrichtung erhöht und das Primärwasser mit einer Umwälzpumpe durch die Wicklungen gedrückt, wird Feuchte aus den indirekt erwärmten Bauteilen frei und die Taupunkttemperatur im Gas steigt, bis sich bei konstanter Temperatur von Gas und Werkstoff ein neuer Gleichgewichtszustand der Wasserdampfpartialdrücke eingestellt hat. An Bauteilen, die kalt bleiben, wie beispielsweise den Gehäusewänden, kann es zu Taupunktunterschreitungen und zum Ausfall von Wasser 103 kommen. Wenn zu dieser Zeit die Wasserstoffkühler 6 mit kaltem Sekundärwasser 7 durchströmt werden, kann es hier zur Kondensation 104 an den Kühlrohren und/oder Lamellen, oder zum Abtropfen des Kondensats 105 führen. Ein Ansprechen der Flüssigkeitsmelder 26 ist in diesem Fall nicht auszuschließen.

Diese beschriebenen Vorgänge erfolgen auch, wenn sich das Kühlgas Wasserstoff beim Hochfahren der Maschine durch Reibungsverluste, insbesondere bei Maschinen mit Kompressoren, schnell erwärmt und das Gas schnell und mit großer Intensität freiwerdende Feuchte aus den Isolierstoffen und Kapillaren 106 aufnimmt. Um eine Betauung an den Wicklungen zu verhindern, wird regelungstechnisch die Primärwassertemperatur immer über der Gastemperatur gehalten. Die Wasserstoffkühler 6 werden jedoch, sobald das Sekundärwasser 7 diese zum Regeln der Gastemperatur durchströmt, zu Kältefallen im Generatorgehäuse 2. Bei diesem Anfahrvorgang können im Innenraum 3 der Maschine die Taupunkttemperaturen temporär bis auf +30°C ansteigen. Beim Zuschalten des Kühlwassers der Wasserstoffkühler 6 kann es zu einer schlagartigen Betauung und zum Abtropfen kommen.

Nach diesen Übergangsphasen stellen sich wieder stabilere Verhältnisse der Dampfpartialdrücke ein und durch den Betrieb der Gastrockner 21 zum Entzug von Wasserdampf 107 aus dem Gaskühlkreis sinkt die Taupunkttemperatur.

Kommen Geltrockner als Gastrockner 21 zum Einsatz, verläuft die Aufnahme von Wasser nach einer e-Funktion, das heißt, der Trockner nimmt nach einer von vielen Funktionen abhängigen Betriebszeit praktisch kein Wasser mehr auf. In diesem Betriebszustand kann er sogar unter Umständen wieder Feuchte abgeben. In der Praxis wird die Betriebszeit nach dem Farbumschlag des Gels oder nach der sogenannten Durchbruchstemperatur bestimmt.

Damit der Trockner wieder Wasser aufnehmen kann, ist ein sogenannter Regenerationsbetrieb erforderlich. Während dieses Betriebs wird der Trockner abgesperrt und das Wasser 108 mit warmer Luft entzogen. Die Taupunkttemperatur im Wasserstoff steigt während dieser Regenerierung des Trockners wieder an. Erfahrungsgemäß stellt sich nach mehreren Wochen bei konstantem Leistungsbetrieb des Generators eine mittlere Taupunkt- temperatur ein. Diese mittlere Taupunkttemperatur ist nicht nur vom Maschinentyp abhängig, vielmehr können baugleiche Maschinen bei gleicher Fahrweise der Leistung deutliche unterschiedliche mittlere Taupunkttemperaturen aufweisen. Tau- punkttemperaturen von -10°C bis-15°C oder auch unter -40°C können sich einstellen.

Sobald die thermischen Verhältnisse sich in der Maschine beim Leistungsbetrieb ändern, stellen sich neue Taupunkttemperaturen ein, selbst, wenn es nicht zu einer Kondensation an kalten Bauteilen kommt. Mit dem Feuchtemesser 28 werden diese erfaßt. Der Anstieg der Feuchte läßt aber keinen direkten Rückschluß auf das Vorliegen einer Primärwasserleckage zu.

Das Eintragen von Feuchte über die Nachspeisung von Wasserstoff 109 kann mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden.

Ferner besteht die Möglichkeit, dass dem Gaskühlkreis von außen Feuchte 110 über die Wellendichtung 9 zugeführt wird. In der Wellendichtung 9 kann es zu einem Ölaustausch kommen, bei dem luftgesättigtes Öl mit wasserstoffhaltigem Öl vermischt wird. Das luftgesättigte oder mit atmosphärischer Luft angereicherte Öl enthält anlagen- und umweltspezifisch hohe Wasserdampfanteile, die in den Gaskühlkreis eindringen und den Feuchtezustand in der Maschine beeinflussen können.

Über einen undichten Wasserstoffkühler 6 kann Sekundärwasser 111 in das Generatorgehäuse 2 gelangen. Die Feuchtemesser 28 können aber den Eintrag von Wasser aus unterschiedlichen Quellen nicht unterscheiden, so dass ein Feuchtealarm der Feuchtemesser 28 noch nicht zwangsläufig bedeutet, dass eine Leckage vorliegt, da die voranstehenden Darlegungen gezeigt haben, dass vielfältige Ursachen vorliegen können, die zur Ansammlung von Wasser und/oder Feuchte in der Maschine führen, und zwar ohne das Vorliegen einer Leckage.

Weil die Einflussgrößen der Feuchte 100 bis 111 in der Maschine die Detektion einer Leckage erschweren, wird Tritium als Hilfsmittel zur Detektion verwendet. Die online-Überwachung des Wasserstoffs auf Tritium mit entsprechenden Detek- toren 29 hat sich zur grundsätzlichen Feststellung einer Leckage im Primärwasserkreis bewährt. Wird über den Detektor 29 Tritium angezeigt, stellt sich die Frage nach Ort und Menge der Leckage, nach der Gefährdung der Maschine und nach der Echtheit der Fehlermeldung. Mit einem entsprechend hohem Aufwand ist es möglich auch Kleinstleckagen <10g/h nachzuweisen.

Die Abbildung Figur 3 zeigt eine Schaltungsvariante, wie der Gastrockner 21 über die Rohrleitung 22 an die Maschine angekoppelt sein kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gastrockner 21 als Geltrockner ausgebildet, der eine mit einem hygroskopischen Gel gefüllte Kammer 38 aufweist. Zur Bestimmung einer Leckage und der Leckagegröße ist bei dieser Schaltung in der Rohrleitung 22 hin zum Gastrockner 21 eine auswechselbare Patrone 39 angeordnet, die mit einem hygroskopischen Gel gefüllt ist. Beim Durchströmen dieser Patrone 39 mit Kühlgas aus der Maschine lagert sich Feuchtigkeit in dem Gel ab und führt zu einer Gewichtszunahme. Aus einem Vergleich des bekannten Gewichts der Patrone 39 mit trockenem Gel und der Patrone mit nassem Gel läßt sich bei bekannter Betriebsdauer und bekanntem Volumenstrom durch die Patrone die Wassermengenaufnahme des Gels pro Zeiteinheit bestimmen, die wiederum eine Aussage über die Leckagemenge ermöglicht.

Bei der Verwendung der mit dem Gel gefüllten Patrone 39^' muß der Gastrockner 21 nicht unbedingt auch als Geltrockner ausgebildet sein, wie es bei der dargestellten Ausführungsform der Fall ist. Der Einsatz eines Kondensattrockners ist ebenso möglich.

Die in Figur 3 gezeigte Ausführungsform zeigt vielmehr eine weitere Möglichkeit, den zuvor beschriebenen Gewichtsunterschied zwischen dem trockenen und dem nassen Gel zu ermitteln. Zu diesem Zweck ist die mit dem Gel gefüllte Kammer 38 mit einer Wägeeinrichtung 40 verbunden, so dass ohne Ausbau der Kammer 38 oder des gesamten Gastrockners 21 die Gewichtsbestimmung des Gels zur Ermittlung der Leckagegröße ermöglicht wird.

Bei der vorgestellten Maschine lassen sich Leckagen der unterschiedlichsten Art sicher und schnell feststellen wobei in vielen Fällen zusätzlich eine Aussage über die Leckagemenge und/oder den Leckageort möglich ist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Detektion von Leckagen in wassergekühlten elektrischen Maschinen mit einem gegenüber der Atmosphäre gasdichten und mit einem Kühlgas gefüllten Generatorgehäuse sowie zumindest einem geschlossenen Kühlwasserkreislauf zum Abführen der von dem Generator erzeugten Wärme, wobei das Kühlwasser als Tracer eine radioaktive Substanz, insbesondere Tritium, enthält, und wobei das Kühlgas mittels eines Detektors auf Spuren der Tracersubstanz untersucht wird, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Verfahrensschritte: a) Feststellen von Spuren der Tracersubstanz im Kühlgas mittels des Detektors; b) Abtrennen des Detektors von der Kühlgas-Zufuhr und c) Spülen des Detektors mit einem Inertgas und Durchführen einer Nullmessung zur Bestimmung der Nullrate des Detektors.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , g e k e n n z e i c h n e t d u r c h den sich an den Verfahrensschritt c) anschließenden Verfahrensschritt :

Kalibrieren des Detektors zur Bestimmung der Impulsrate durch Zuführen von mittels Kühlwasser befeuchteten reinen Kühlgases zum Detektor.

3. Verfahren zur Detektion von Leckagen in wassergekühlten elektrischen Maschinen mit einem gegenüber der Atmosphäre gasdichten und mit einem Kühlgas gefüllten Generatorgehäuse sowie zumindest einem geschlossenen Kühlwasserkreislauf zum Abführen der von dem Generator erzeugten Wärme, wobei das Kühlwasser als Tracer eine radioaktive Substanz, insbesondere Tritium, enthält, und das Kühlgas einem Gastrockner zugeführt wird, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Verfahrensschritte: Durchleiten des zu trocknenden Kühlgases durch eine dem eigentlichen Gastrockner vorgeschaltete, auswechselbar in der Rohrleitung angeordnete Gelpatrone mit einem festgelegten Trockengewicht ;

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei als Gastrockner ein Gel- trockner verwendet wird, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Verfahrensschritte:

Wiegen des nassen Gels des Gastrockners vor dem Regenerieren; Vergleichen des ermittelten Gewichts mit dem Trockengewicht des Gels im Gastrockner zur Ermittlung der Wassermengenaufnahme pro Zeiteinheit und Untersuchen des Gels auf Spuren der Tracersubstanz.

5. Verfahren zur Detektion von Leckagen in wassergekühlten elektrischen Maschinen mit einem gegenüber der Atmosphäre gasdichten und mit einem Kühlgas gefüllten Generatorgehäuse sowie zumindest einem geschlossenen Kühlwasserkreislauf zum Abführen der von dem Generator erzeugten Wärme, wobei das Kühlwasser als Tracer eine radioaktive Substanz, insbesondere Tritium, enthält, und das Generatorgehäuse mit mindestens einem Flüssigkeitsmelder versehen ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h den Verfahrensschritt :

Untersuchen des im Generatorgehäuse angesammelten Wassers und/oder Kondensats, des Sekundärkühlwassers, des Dichtδls der Wellendichtungen, der Feuchtigkeit im Kupplungsschutz der Erregerkupplung und/oder des Wassers am Austrittsrohrs beim Regenerierbetrieb des Gastrockners auf Spuren der Tracersubstanz.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen zwei Messungen die spezifische Aktivität der Tracersubstanz um 50 bis 100% erhöht wird, um Fehler durch eingelagerte Tracerrückstände in der Maschine ausschließen zu können.

7. Verfahren zur Detektion von Leckagen in wassergekühlten elektrischen Maschinen mit einem gegenüber der Atmosphäre gasdichten und mit einem Kühlgas gefüllten Generatorgehäuse sowie zumindest einem geschlossenen Kühlwasserkreislauf zum Abführen der von dem Generator erzeugten Wärme, wobei das Kühlwasser als Tracer eine radioaktive Substanz, insbesondere Tritium, enthält, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h den Verfahrensschritt:

Bestimmen der Gasblasen und des Druckanstiegs im einem Ausdehnungsbehälter der Primärkühlkreisläufe zur Ermittlung einer Gasleckage mit Eintritt von Kühlgas in den Kühlwasserkreislauf.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 oder 4 zur Detektion von Leckagen in wassergekühlten elektrischen Maschinen mit einem gegenüber der Atmosphäre (8) gasdichten und mit einem Kühlgas gefüllten Generatorgehäuse (2) sowie zumindest einem geschlossenen Kühlwasserkreislauf (14, 15, 18) zum Abführen der von dem Generator erzeugten

Wärme, wobei das Kühlwasser als Tracer eine radioaktive Substanz, insbesondere Tritium, enthält und das Kühlgas einem Gastrockner (21) zugeführt wird, d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t, dass in der Rohrleitung (22) zum Gastrockner (21) auswechselbar eine mit einem hygroskopischen Gel gefüllte Patrone (39) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Gastrockner (21) als Geltrockner ausgelegt ist und zumindest eine das hygroskopische Gel beinhaltende Kammer (38) des Gastrockners (21) mit einer Wägeeinrichtung (40) verbunden ist.