用于在一设备中,尤其是一氢气冷却发电机中快速降低压力的方法和装置

本发明涉及一种用于在设备中快速降低压力的方法及装置，该设备带有 至少两个壳体部件，在正常情况下，第一壳体部件内含有超压氢气氛，该氢 气氛通过氢气密封与第二壳体部件的内部隔离，当氢气密封失效时氢气的超 压通过一个快速排气管被降低。本发明的主要应用领域是在氢气冷却发电机 方面，然而并不仅仅局限于此方面，氢气冷却发电机的轴穿过各种密封和壳 体部件，此时必须保证发电机壳体内的超压氢气的安全封闭。当氢气泄漏与 空气接触时有可能产生极易爆炸的爆炸气体，因此在各种情况下，即使是操 作故障情况下也应避免氢气泄漏的发生。

按现有技术，例如由GB-PS760781或者由T.Suganami，T.Masuda, N.Oishi和T.Shimazu发表在《润滑技术》杂志1982年10月期第104/449卷 上的文章“大型密封环热工况的研究”可知，在典型的氢气冷却发电机中， 发电机轴通过一个迷宫式密封进入前室，然后通过一个氢气密封进入到一个 所谓的轴承室，并且从那里通到外面进入机房，连接到一涡轮机或一传动齿 轮变速箱。轴承室和机房之间的密封通常也采用迷宫式密封。迷宫式密封不 能完全气密，而是如同一个强节流阀，允许氢气沿着密封泄漏。因此在正常 情况下前室与发电机壳体内的压力是相同的。与此相反，轴承室通过氢气密 封与前室是完全封闭的，里面基本上是普通的室内空气。该空气通过一个排 气泵保持微弱的负压，以使少量的可能通过氢气密封泄漏的氢气不能经过轴 承室的迷宫式密封进入到机房，而是被排出进入大气。

由WO94/10739A1可知，在氢气密封失效的情况下，快速排气管道被打 开，由此使前室内的高压很快地被降低。但是对于这样大的气体空间，至少 在某一时间会有氢气通过有缺陷的氢气密封进入轴承室，并从那里通过迷宫 式密封到达机房。这种情况通过一个排空泵是不能阻止的，该泵在单位时间 内只能泵出相对来说较少的气体。尽管可以通过在迷宫式密封外部的阻隔空 气来阻止氢气排泄到机房，然而这种措施相对来说是奢侈的。

由DE-AS1038173也同样给出了一种用于氢气冷却发电机在发生非正 常运行状况时的安全装置。这个装置在发电机旁直接安装一个大公称内径的 快速开启阀。通过此阀在危险情况下开通一个通到大气的排气道。快速开启 阀可以是一个电磁阀或一个受电磁阀控制的阀门。电磁阀的触发通过一个位 于轴承室或发电机箱体内的空气压力开关的吸合来实现。当轴承室内氢气浓 度升高时电磁阀动作。

在“电力经济”杂志1991年12月第二十三期第877至881页Franz.Bothur 的文章“有关氢气冷却涡轮发电机方面的经验”中，描述了一个带有油封的 氢气冷却发电机。该油封具有一个排流室，在排流室上接有一个通到大气的 排气管，然而这却不能防止大量的油与氢气接触并且在此积聚。作为附加的 安全措施为带有高压氢气的发电机安装了一个泄压器(Druckbrecher)，在轴封 取下前打开该泄压器，将大部分氢气排入到大气。泄压器是一个具有大孔口 截面的电磁阀。

本发明的目的在于通过所述的或相似的装置，以简单可靠的方法来防止 氢气排入到机房。

本发明的目的是通过这样一种装置实现的，该装置上有一个通过排气管 与第二壳体部件内部相连的快速排气管道，尤其在快速排气管道中设有一喷 射泵。按照本发明，使第一壳体部件快速排气的任务是通过这样一种方法来 解决的，即通过快速排气管道内的氢气流流经排气管使气体由第二壳体部件 的内部被吸出。从属权利要求中给出了有利的设计方案。

本发明基于这样一个出发点，即在快速排气管道打开的情况下处于超压 下的氢气以很高的速度，最好是通过机房的顶部流向排气口。本发明的基本 构思在于，由第一壳体部件排出的氢气的能量同时可以利用来抽吸出第二壳 体部件内的气体。这个过程不需要运动的机械部件，而是最好通过一个位于 快速排气管道内的喷射泵，该泵的吸气管与第二壳体部件的排气管连在一 起。

本发明应用于发电机装置的典型情况是在第二壳体部件，即轴承室的排 气管道上安装一个排气泵，以便在轴承室内保持一个微弱的负压，由于这个 微弱的负压使通过氢气密封跑出的氢气被吸出而不能到达机房。然而这个排 气泵不能吸出氢气密封失效时渗入轴承室内的大量的氢气。在第一壳体部件 快速排气时，亦即在前室快速排气的情况下，由于喷射泵的作用，位于排气 管道上的排气泵将有可能严重地妨碍轴承室内空气的有效吸出。因此采用一 个带有单向阀的旁通管用于跨接排气泵。当喷射泵在快速排气期间起作用 时，单向阀以大孔口截面打开用于抽吸。在正常情况下，单向阀通过由排气 泵产生的压差而被关闭。

下面借助附图所示实施例对本发明作进一步的详细说明，附图中：

图1所示为本发明应用于氢气冷却发电机中的实施例。

氢气冷却发电机位于发电机壳体1里面，其中发电机轴2首先通过一迷 宫式密封5进入前室3，然后通过一氢气密封6进入轴承室4，从那里通过 另外一个迷宫式密封7进入机房20。

对于完好的氢气密封6来说，发电机壳体1和前室3里面的压力基本相 等，而在轴承室4里面有一个微弱的负压。这个微弱的负压由排气泵17所产 生。它造成了一个由机房20通过迷宫式密封7，排气管9到位于机房20的 顶部19的排气口14的微弱空气流。

在前室3上连接了一个快速排气管8，该管通过一个在正常运行时关闭 的阀门10可以被打开。一例如位于轴承室的传感器13监测着轴承室内的氢 气浓度，再通过一根测试导线12通知给阀门控制装置11，该装置在轴承室 4内氢气超浓度时打开阀门10。这种情况特别发生在氢气密封6失效的时 候。在这种情况下，超压氢气由前室3通过阀门10，经快速排气管道8进入 喷射泵15，且从那里到氢气排气口14。氢气射流在喷射泵15的吸管16里 产生一个强的负压，使得轴承室4内的空气被吸出。由于排气泵17不能够通 过这样一个大的气流，位于跨接排气泵17的旁通管上的单向阀自动打开。它 能够很快地吸出进入轴承室4的氢气，在这种情况下保证了氢气不会通过迷 宫式密封7到达机房20。优选将整个喷射泵15安装在机房20的顶部19的 上方，以使泄漏的氢气排放到周围大气。

通过本发明，采用简单的方法，特别是基本上不采用机械部件(除单向阀 以外)，也不需要附加动力，仅利用通过快速排气管的泄漏氢气的动能，就可 以快速地将轴承室内的气体抽出。当快速排气时，快速排气管与排气管之间 的连接导致第二壳体部件内的自动抽气，以使那里渗入的氢气不能进入机器 所在的机房。这种抽气过程随着每次快速排气而自动产生，而不需要附加的 控制操纵措施，由此使整套装置防止氢气进入机房的安全可靠性得到显著的 提高。