УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ Российский патент 1995 года по МПК H01J47/02 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к диагностике электрических генераторов во время их работы.

Известно устройство для контроля местных (локальных) перегревов генераторов путем обнаружения аэрозолей, являющихся продуктами теплового разложения органических материалов, в охлаждающем генератор газе с помощью ионизационной камеры. Недостатком этого устройства является то, что в отсутствие перегревов сигнал ионизационной камеры максимальный, а при появлении аэрозолей величина сигнала снижается, что затрудняет работу обслуживающего персонала и уменьшает чувствительность устройства.

Отмеченный недостаток устранен в устройстве-прототипе. Однако и устройство-аналог, и устройство-прототип включаются в газовую цепь после масловлагоотделителя и фильтра, которые необходимы для того, чтобы исключить ложные сигналы о перегреве при попадании капель влаги или масла, а также твердых микрочастиц пыли в охлаждающий газ. В то время появление микрочастиц пыли в охлаждающем газе является серьезным диагностическим признаком, свидетельствующим о возникновении очага истирания в генераторе.

Целью изобретения является создание диагностического устройства, которое сигнализировало бы не только о возникновении перегревов в генераторе, но одновременно о возникновении локальных истираний в генераторах на ранних стадиях возникновения этих дефектов, поскольку носителями информации о них являются аэрозоли и микрочастицы в охлаждающем газе.

Цель достигается тем, что наряду с основной ионизационной камерой в газовую цепь включается дополнительная ионизационная камера.

Существенным отличием предлагаемого устройства является то, что дополнительная ионизационная камера включается в газовую цепь до фильтра твердых частиц после масловлагоотделителя так, что входной штуцер этой камеры присоединен к выходному штуцеру масловлагоотделителя, а выходной к входному штуцеру фильтра.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что при таком включении сигнал в дополнительной ионизационной камере возникает не только при появлении аэрозолей в охлаждающем газе, но и при появлении твердых микрочастиц, в то время как в основной камере сигнал возникает при наличии аэрозолей в охлаждающем газе, так как пылевидные частицы задерживаются фильтром. Таким образом, сигнал дополнительной камеры при отсутствии сигнала в основной камере позволяет оценить концентрацию пылевидных частиц в охлаждающем газе.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Схема содержит предварительную систему 1 электродов основной и дополнительной ионизационных камер; измерительную систему 2 электродов основной и дополнительной ионизационных камер, ионизатор 3 входящего газа, основную ионизационную камеру 4, дополнительную ионизационную камеру 5, фильтр 6, масловлагоотделитель 7, ротаметр 8, блок питания 9, усилитель 10, регистрирующий прибор 11, сигнальное реле 12, преобразователь 13 выходного сигнала усилителя в нормализованную форму для обеспечения возможности подключения устройства к ЭВМ, измеритель 14 количества электричества
Устройство состоит из масловлагоотделителя 7, дополнительной ионизационной камеры 5, фильтра 6, основной ионизационной камеры 4, ротаметра 8, которые образуют газовую цепь устройства, подключаемую к системе циркулирования охлаждающего газа в точках максимального перепада давлений (при замкнутой системе охлаждения генератора).

Как основная, так и дополнительная ионизационные камеры содержат ионизатор 3 входящего газа, предварительную систему 1 электродов, основную систему 2 электродов. На предварительную систему электродов подается потенциал U₁, на основную U₂.

Устройство работает следующим образом.

При нормальной работе генератора в охлаждающем газе не содержатся пылевидные частицы и аэрозоли. Охлаждающий газ поступает в ионизационные камеры, основную и дополнительную, ионизируется на входе каждой камеры ионизатором 3. Однако предварительные электроды 1 создают электрическое поле, которое не пропускает ионизированные молекулы газа. Эти ионы нейтрализуются на заземленных стенках камеры и только после этого проходят сквозь предварительную систему 1 электродов в измерительную систему 2 электродов. Так как в измерительную систему электродов поступает нейтральный газ, проводимость его мала, следовательно, ток проводимости в системе измерительных электродов 2 весьма мал. В результате сигнал на выходе усилителя 10 в обеих камерах близок к нулю и определяется шумами используемого усилителя.

При возникновении в какой-либо зоне генератора такого перегрева, когда температура органических материалов превышает 170^о С в отдельных зонах, площадь поверхности которых несколько квадратных сантиметров, эти материалы начинают разлагаться с выделением мелкодисперсных аэрозолей. Аэрозоли в потоке охлаждающего газа попадают в ионизационные камеры (основную и дополнительную), адсорбируют ионы охлаждающего газа. Так как масса аэрозольной частицы на несколько порядков выше массы ионизированной молекулы, кинетическая энергия аэрозольной частицы с адсорбированными ионами также на несколько порядков выше. Эта энергия достаточна для преодоления тормозного действия электрического поля предварительных электродов 1. В результате заряженные частицы попадают в пространство основных электродов 2, в которых создается сильное поперечное поле, и увеличивают на 2-3 порядка ток проводимости. На выходе усилителей обеих камер возникает сигнал, который регистрируется самопишущим вольтметром 11. С помощью сигнального реле 12 сигнал может быть подан на пульт, а усилитель преобразователь 13 нормализует сигнал, что делает возможным подключение устройства к ЭВМ. Таким образом, при появлении перегрева в обеих ионизационных камерах возникает сигнал.

При возникновении местных истираний охлаждающим газом уносятся пылевидные частицы, концентрация которых в потоке газа зависит от интенсивности истираний. Эти частицы заносятся потоком охлаждающего газа в предлагаемое устройство. Попадая в дополнительную ионизационную камеру, они действуют аналогично аэрозолям и на выходе усилителя этой камеры возникает сигнал. В то же время в основную камеру эти частицы не проникают, так как задерживаются фильтром 6 твердых пылевидных частиц. В результате на выходе дополнительной ионизационной камеры возникает сигнал, в то время как на выходе основной камеры сигнал отсутствует. Такое сочетание сигналов является диагностическим признаком возникновения истираний в генераторе.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает одновременное выявление локальных перегревов в генераторе (одновременное появление сигналов в основной и дополнительной камерах) и локальных истираний (появление сигнала в дополнительной камере при отсутствии сигнала в основной камере).

Эффективность устройства может быть повышена, если выход каждого из усилителей 10 подключить к измерителю 14 количества электричества, протекающего через каждую ионизационную камеру за интервал времени между ремонтами генератора.

Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения оценивается следующим образом. По имеющимся в Минэнерго данным аварии по видам повреждения распределяются примерно следующим образом: перегревы около 10% истирание около 30% увлажнение 5% загрязнение, электрическая эрозия 5% Таким образом, приблизительно годовой экономический эффект от предотвращения аварий, связанных с истиранием, примерно в 3 раза превышает эффект от использования устройства контроля перегрева.

Использование: изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при диагностике работы электрических генераторов. Сущность изобретения: устройство позволяет своевременно выявлять перегрев в генераторе и предотвращать локальные истирания. Устройство для контроля содержит основную ионизационную камеру, дополнительную ионизационную камеру, вход которой соединен с выходным штуцером маслоотделителя, а выход - с входом фильтра, ротаметр, усилитель, блок питания и регистрирующий прибор. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ, содержащее ионизационную камеру, состоящую из предварительной и измерительной систем электродов в одном корпусе, масловлагоотделитель, фильтр, ротаметр, усилитель, блок питания, регистрирующий прибор, при этом вход камеры соединен с выходом фильтра, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной ионизационной камерой, вход которой соединен с выходом масловлагоотделителя, а выход дополнительной камеры с входом фильтра. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход усилителя каждой камеры соединен со своим измерителем количества электричества.