जनरेटर स्टेटर वायु रिसाव परीक्षण

हाइड्रोजन-कूल्ड जनरेटर में रिसाव परीक्षण का स्थान

बड़े टर्बो जनरेटर में वायु रिसाव परीक्षण केवल एक सामान्य "दबाव गिरा या नहीं?" जांच नहीं है। विशेष रूप से हाइड्रोजन-कूल्ड मशीनों में, यह परीक्षण यह देखने का व्यावहारिक तरीका है कि जनरेटर गैस को सुरक्षित रूप से रोक पाता है या नहीं। गैस टरबाइन, स्टीम टरबाइन और संयुक्त चक्र संयंत्रों में उपयोग किए जाने वाले उच्च-शक्ति जनरेटर में स्टेटर और रोटर क्षेत्र में गंभीर गर्मी उत्पन्न होती है। इस गर्मी को स्थिर रूप से हटाया जाना चाहिए; अन्यथा इन्सुलेशन पुराना हो जाता है, वाइंडिंग तापमान बढ़ जाता है, और लोड लेने की क्षमता कम हो जाती है।

हाइड्रोजन का चयन व्यर्थ नहीं है। इसकी तापीय चालकता हवा से काफी अधिक होती है। मोटे तौर पर, हाइड्रोजन की तापीय चालकता लगभग 0.168 W/(m·K) होती है; हवा में यह मान लगभग 0.026 W/(m·K) होता है। यानी हाइड्रोजन समान आयतन की हवा की तुलना में गर्मी को अधिक आसानी से स्थानांतरित करता है। इसके अलावा, इसका घनत्व बहुत कम होता है। 0 °C और 1 atm पर हाइड्रोजन का घनत्व लगभग 0.09 kg/m³ होता है, जबकि हवा का घनत्व लगभग 1.29 kg/m³ होता है। रोटर घूमते समय गैस में घर्षण और पवन हानियाँ उत्पन्न होती हैं; कम घनत्व यहाँ लाभ प्रदान करता है।

क्षेत्र में इसका अर्थ यह है: हाइड्रोजन अच्छी तरह से ठंडा करता है और घूमने वाले भाग के गैस प्रतिरोध को कम करता है। बड़ी मशीनों में यह अंतर दक्षता, तापमान और भार क्षमता पर महसूस किया जाता है।

लेकिन हाइड्रोजन का एक कठोर पक्ष भी है। हवा के साथ कुछ अनुपातों में मिश्रित होने पर यह ज्वलनशील और विस्फोटक मिश्रण बना सकता है। हवा में लगभग 4% से 75% तक हाइड्रोजन की उपस्थिति जोखिमपूर्ण मानी जाती है। इसलिए हाइड्रोजन भरने से पहले बॉडी, कनेक्शन, सील, कूलर क्षेत्र, सील ऑयल सिस्टम और गैस सर्किट का यथासंभव विश्वसनीय परीक्षण किया जाता है। मामला केवल गैस बिल का नहीं है। यह सुरक्षा का है।

परीक्षण अक्सर हवा से क्यों किया जाता है?

कमीशनिंग या रखरखाव के बाद पहली जांच आमतौर पर हाइड्रोजन से नहीं की जाती। सिस्टम को पहले हवा या प्रक्रिया के अनुसार उपयुक्त निष्क्रिय गैस से दबावित किया जाता है। उद्देश्य यह देखना है कि बॉडी और गैस सर्किट दबाव बनाए रखता है या नहीं। यदि परीक्षण स्वीकार्य होता है, तो पर्ज चरण लागू किए जाते हैं; हवा हटा दी जाती है, आवश्यक मध्यवर्ती गैस का उपयोग किया जाता है, और सिस्टम हाइड्रोजन संचालन के लिए तैयार किया जाता है।

यह क्रम निर्माता के अनुसार भिन्न हो सकता है। GE, Siemens, Alstom या Mitsubishi जैसे निर्माताओं के दस्तावेज़ों में आयतन, परीक्षण दबाव, प्रतीक्षा समय, स्वीकृति सीमा और पर्ज चरण अलग-अलग परिभाषित हो सकते हैं। फिर भी व्यावहारिक तर्क अपरिवर्तित रहता है: हाइड्रोजन भरने से पहले सिस्टम का गैस धारण व्यवहार देखा जाता है।

जब हाइड्रोजन भरा हो और रिसाव अधिक हो, तो एक साथ कई चीजें खराब हो जाती हैं। गैस की खपत बढ़ जाती है। हाइड्रोजन शुद्धता कम हो सकती है। सील ऑयल सिस्टम पर अधिक दबाव पड़ता है। कुछ क्षेत्रों में हाइड्रोजन संचय का जोखिम उत्पन्न होता है। यदि नमी और हवा का प्रवेश होता है, तो शीतलन प्रदर्शन भी बिगड़ जाता है। फिर जनरेटर "गर्म क्यों चल रहा है?" का सवाल शुरू होता है। कभी-कभी उत्तर विद्युत पक्ष में नहीं, बल्कि गैस पक्ष में होता है।

माप के पीछे गैस का तर्क

रिसाव परीक्षणों में दबाव अंतर पहली नज़र में सबसे स्पष्ट डेटा प्रतीत होता है। शुरुआत में 300 kPa, अंत में 290 kPa दिखता है, तो आप कहते हैं "10 kPa गिर गया"। लेकिन यह वाक्य अकेले अधूरा है। क्योंकि गैस का दबाव तापमान के साथ बदलता है।

यदि गैस ठंडी होती है, तो दबाव गिरता है। यदि गैस गर्म होती है, तो दबाव बढ़ता है। भले ही सिस्टम में कोई रिसाव न हो, तापमान परिवर्तन मैनोमीटर में गति पैदा करता है। इसलिए स्टेटर रिसाव गणना में दबाव को नग्न रूप में नहीं, बल्कि तापमान के साथ पढ़ना आवश्यक है।

गणना के मूल में यह अनुपात है:

यहाँ स्टेटर दबाव अकेले उपयोग नहीं किया जाता; वायुमंडलीय दबाव के साथ मूल्यांकन किया जाता है। क्योंकि क्षेत्र में पढ़ा गया स्टेटर दबाव अक्सर गेज दबाव होता है। यानी वायुमंडलीय दबाव से ऊपर का मान। निरपेक्ष दबाव के करीब पहुँचने के लिए वायुमंडलीय दबाव जोड़ा जाता है:

समुद्र तल के पास एक संयंत्र में वायुमंडलीय दबाव के लिए "100 kPa लिखो और आगे बढ़ो" का दृष्टिकोण कभी-कभी ज्यादा समस्या नहीं पैदा करता। लेकिन उच्च ऊंचाई वाले स्थान पर या संवेदनशील स्वीकृति परीक्षण में यह आदत गणना को बिगाड़ देती है। यदि बैरोमीटर का दबाव वास्तव में 88-90 kPa के आसपास है, तो 100 kPa डालना एक मासूम गोलाई नहीं है।

तापमान पक्ष पर भी वही सावधानी आवश्यक है। यदि रखरखाव के बाद स्टेटर बॉडी अभी भी ठंडी हो रही है, तो तापमान संतुलन स्थापित होने से पहले किया गया परीक्षण रिसाव से अधिक तापीय संक्रमण को मापता है। कागज पर सूत्र सही काम करता है; यदि डेटा खराब है, तो परिणाम भी खराब होता है।

क्या दबाव बढ़ने पर भी रिसाव हो सकता है?

हाँ, कुछ उदाहरणों में अंतिम दबाव शुरुआत की तुलना में अधिक दिखाई देता है, लेकिन तापमान प्रभाव अधिक होने के कारण गणना फिर भी गैस हानि दिखा सकती है। इसका उल्टा भी संभव है। दबाव थोड़ा गिरता है, लेकिन तापमान भी गिर गया है; इस स्थिति में वास्तविक रिसाव नग्न दबाव अंतर से कम हो सकता है।

इसलिए परीक्षण फॉर्म में केवल दबाव लिखकर निर्णय लेना जल्दबाजी है। दबाव, वायुमंडलीय दबाव, तापमान और समय को एक साथ पढ़ा जाना चाहिए। परीक्षण का तर्क यहीं है।

गणना में उपयोग किए जाने वाले डेटा

स्टेटर गैस आयतन परीक्षण किए गए बंद आयतन का प्रतिनिधित्व करता है। कैलकुलेटर में सहायता जानकारी के रूप में बताया गया है कि रोटर के साथ आमतौर पर 110 m³, रोटर के बिना 120 m³ का उपयोग किया जा सकता है। यह एक अच्छा व्यावहारिक अनुस्मारक है; लेकिन यह सटीक मान नहीं है। समान शक्ति वर्ग के दो जनरेटरों में भी बॉडी आयतन, कूलर व्यवस्था और आंतरिक ज्यामिति भिन्न हो सकती है। निर्माता के परीक्षण पत्रक में जो आयतन है, उसी का उपयोग करना आवश्यक है।

समय अंतराल भी सीधे परिणाम को प्रभावित करता है। छोटे परीक्षण माप त्रुटि को बढ़ाते हैं। उदाहरण के लिए, 10 मिनट के परीक्षण में 1 kPa का पढ़ने का अंतर एक बड़े दैनिक रिसाव मान में बदल सकता है। कुछ घंटों का अधिक स्थिर परीक्षण आमतौर पर अधिक विश्वसनीय प्रतीत होता है। बेशक, यहाँ भी सिस्टम तापमान का स्थिर होना आवश्यक है।

शुरुआत और अंत के लिए तीन-तीन मान लिए जाते हैं: स्टेटर गेज दबाव, वायुमंडलीय दबाव और स्टेटर तापमान। इन्हें एक ही समय या एक-दूसरे के बहुत करीब पढ़ा जाना चाहिए। क्षेत्र में कभी-कभी पहले दबाव लिखे जाते हैं, फिर तापमान घूम-घूमकर लिए जाते हैं। यदि मशीन का तापमान बदल रहा है, तो यह छोटी सी देरी भी परीक्षण नोट में दिखाई देती है।

दबाव इकाई के बारे में सावधान रहना आवश्यक है। यदि स्टेटर दबाव क्षेत्र में निरपेक्ष दबाव लिखा जाता है, तो वायुमंडलीय दबाव दूसरी बार जुड़ जाता है। यह त्रुटि परिणाम को बढ़ा देती है। कैलकुलेटर अपेक्षित स्टेटर दबाव गेज दबाव है; वायुमंडलीय दबाव अलग से दर्ज किया जाता है।

तापमान के लिए भी प्रतिनिधित्व क्षमता महत्वपूर्ण है। बड़ी बॉडी में एक बिंदु का तापमान कभी-कभी पर्याप्त नहीं हो सकता। यदि परीक्षण प्रक्रिया कई तापमान बिंदुओं की मांग करती है, तो औसत या परिभाषित प्रतिनिधि तापमान का उपयोग किया जाना चाहिए। यहाँ "20 °C लिख दो" की सुविधा हमेशा सही नहीं होती।

सूत्र और 110 m³ परिदृश्य

कैलकुलेटर में मुख्य सूत्र इस प्रकार है:

इस सूत्र में \(Q\), गैस रिसाव दर देता है। \(V_1\) स्टेटर गैस आयतन है। \(P_1\) और \(P_2\), परीक्षण की शुरुआत और अंत में स्टेटर गेज दबाव हैं। \(B_1\) और \(B_2\), उन्हीं क्षणों में वायुमंडलीय दबाव हैं। \(T_1\) और \(T_2\), शुरुआत और अंत के तापमान हैं। \(h\) परीक्षण अवधि है।

मान लीजिए कि 110 m³ आयतन वाले, रोटर लगे हुए एक जनरेटर में 1 घंटे का परीक्षण किया गया। शुरुआत में स्टेटर दबाव 300 kPa, वायुमंडलीय दबाव 100 kPa, स्टेटर तापमान 20 °C है। अंत में स्टेटर दबाव 290 kPa, वायुमंडलीय दबाव फिर 100 kPa और तापमान फिर 20 °C है, तो पहली जांच यह है:

तापमान समान रहने के कारण यह उदाहरण अपेक्षाकृत आसान है। दबाव में गिरावट सीधे गैस हानि की ओर व्याख्या की जाती है। लेकिन वास्तविक क्षेत्र में अधिकांश परीक्षण इतने साफ नहीं होते। शुरुआत 23 °C, अंत 27 °C हो सकता है। या परीक्षण के दौरान बॉडी धीरे-धीरे ठंडी होती है। यही कारण है कि कैलकुलेटर तापमान को सूत्र में शामिल करता है।

दिए गए परीक्षण परिदृश्य में स्टेटर आयतन 110 m³, अवधि 7.5 घंटे, शुरुआती मान P₁ = 502.61 kPa, B₁ = 100.38 kPa, T₁ = 23.75 °C; अंतिम मान P₂ = 507.6 kPa, B₂ = 100.3 kPa, T₂ = 26.72 °C दर्ज किए गए हैं। ध्यान दें कि अंतिम स्टेटर दबाव अधिक है। इसके बावजूद, तापमान भी बढ़ा है, इसलिए गैस की मात्रा की व्याख्या केवल दबाव वृद्धि को देखकर नहीं की जा सकती। यह एक अच्छा परीक्षण उदाहरण है; यह आदत से दूर रखता है।

परिणाम की क्षेत्र व्याख्या

जब गैस रिसाव दर को m³/दिन जैसे मान में परिवर्तित किया जाता है, तो विभिन्न अवधियों में किए गए परीक्षणों की तुलना करना आसान हो जाता है। 2 घंटे के परीक्षण और 8 घंटे के परीक्षण को नग्न दबाव अंतर के साथ एक साथ रखना सही नहीं होता। दैनिक रिसाव समतुल्य इसलिए उपयोगी है।

फिर भी, परिणाम से अकेले निर्णय लेने की उम्मीद नहीं की जानी चाहिए। स्वीकृति सीमा निर्माता प्रक्रिया, संयंत्र संचालन निर्देश या रखरखाव परीक्षण योजना में परिभाषित होती है। एक जनरेटर में स्वीकार्य माना जाने वाला रिसाव मान दूसरी मशीन में अत्यधिक माना जा सकता है। बॉडी आयतन, हाइड्रोजन संचालन दबाव, सील ऑयल व्यवस्था, कूलर कॉन्फ़िगरेशन और मशीन की आयु परिणाम को प्रभावित करते हैं।

हाइड्रोजन संचालन में यदि उच्च रिसाव है, तो पहले गैस की खपत बढ़ती है। ऑपरेटर इसे मेक-अप हाइड्रोजन की आवश्यकता से पहचानता है। लेकिन मुख्य मुद्दा सुरक्षा और शुद्धता है। जब हाइड्रोजन शुद्धता कम होती है, तो शीतलन प्रदर्शन बिगड़ जाता है। यदि नमी है, तो इन्सुलेशन के लिए अवांछनीय वातावरण बनता है। यदि सील ऑयल पक्ष में समस्या है, तो हाइड्रोजन तेल प्रणाली में मिल सकता है या विपरीत दिशा में हवा/गैस संक्रमण देखा जा सकता है।

रिसाव बिंदु अक्सर एक ही स्थान पर नहीं खोजे जाते। टर्मिनल बक्से, कूलर कनेक्शन, निकला हुआ किनारा सतह, मैनहोल कवर, सील ऑयल क्षेत्र, गैस ड्रायर कनेक्शन और माप उपकरण लाइनों की जाँच की जाती है। अनुभव से सिद्ध: कभी-कभी जिसे आप बड़ा रिसाव समझते हैं, वह एक छोटे उपकरण फिटिंग से निकलता है। कभी-कभी सभी छोटे रिसाव मिलकर सिस्टम व्यवहार को बिगाड़ देते हैं।

परीक्षण में सबसे अधिक छूटे विवरण

• बैरोमीटर का दबाव हल्के में लिया जाता है। विशेष रूप से उच्च ऊंचाई वाले संयंत्रों में यह आदत परिणाम को विकृत करती है।
• तापमान स्थिर हुए बिना परीक्षण शुरू किया जाता है। यदि बॉडी अभी भी गर्म या ठंडी हो रही है, तो गणना सीधे विचलित होती है।
• स्टेटर आयतन अनुमान के रूप में दर्ज किया जाता है। 110 m³ और 120 m³ के बीच का अंतर लगभग 9% है; परिणाम भी उसी हद तक बदलता है।
• गेज दबाव के बजाय निरपेक्ष दबाव लिखा जाता है। यह त्रुटि चुप है, लेकिन परिणाम को बिगाड़ती है।
• शुरुआत और अंत के मान अलग-अलग अनुशासन से पढ़े जाते हैं। एक परीक्षण की विश्वसनीयता सूत्र से पहले माप व्यवस्था से आती है।

संक्षिप्त निष्कर्ष

जनरेटर स्टेटर रिसाव परीक्षण, विशेष रूप से हाइड्रोजन-कूल्ड बड़े जनरेटर में, हाइड्रोजन भरने से पहले एक सुरक्षित नियंत्रण कदम है। परीक्षण का उद्देश्य केवल दबाव में गिरावट देखना नहीं है; बल्कि आयतन, अवधि, वायुमंडलीय दबाव और तापमान प्रभाव को एक साथ पढ़कर गैस रिसाव दर की गणना करना है।

हाइड्रोजन एक अच्छा शीतलक है, रोटर के चारों ओर होने वाली हानियों को कम करता है और बड़ी मशीनों में गंभीर लाभ प्रदान करता है। लेकिन यदि रिसाव नियंत्रण कमजोर है, तो यह लाभ जल्दी से सुरक्षा और संचालन समस्या में बदल जाता है। इसलिए परीक्षण परिणाम का मूल्यांकन माप गुणवत्ता और निर्माता स्वीकृति सीमाओं के साथ किया जाना चाहिए। सूत्र सहायक है; निर्णय ठोस डेटा देता है।