本文中公開的主題大體上涉及泄漏的檢測，并且更具體地涉及氫冷卻的發(fā)電機(jī)中的冷卻劑泄漏的聯(lián)機(jī)檢測。

背景技術(shù)：

大型發(fā)電機(jī)典型地以輕密度的氣體冷卻。由于氫(h2)的合乎需要的熱物理性質(zhì)，包括相比于其它冷卻氣體選擇時(shí)的低風(fēng)阻摩擦、高散熱能力和高電暈放電阻力，故氫(h2)廣泛用作冷卻劑。此外，h2具有可容易得到且廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。

h2的泄漏可阻止發(fā)電機(jī)有效操作，并且在一些情況下，可產(chǎn)生發(fā)電中斷。在發(fā)電機(jī)周圍的h2泄漏的可能區(qū)域之中的是定子殼體上的有凸緣的接頭，該定子殼體包括高壓套管、密封殼體和管凸緣。泄漏還可在冷卻器的界面、焊縫、螺栓頭和端護(hù)罩周圍發(fā)生。外端護(hù)罩中的軸承封殼、轉(zhuǎn)子終端組、集電極組件以及制造用于儀器布線滲透的壓蓋也可易于泄漏。其它氣密性過渡件和焊接接頭，以及密封油排放系統(tǒng)、氣體管路，和氫吹掃管線和閥布置在其中的氫柜可為泄漏源。如果發(fā)電機(jī)是水冷卻的發(fā)電機(jī)，則定子的水冷卻繞組也可為到定子水冷卻系統(tǒng)(swcs)中的泄漏源，并且氫將在swcs中的水箱的空間上方除氣泡。

h2泄漏難以檢測，因?yàn)閔2是無色、無嗅、從x射線到無線電波長不可見的，并且由于其低密度，故其在其泄漏到大氣中時(shí)迅速地消散。監(jiān)測和檢測潛在h2泄漏的技術(shù)挑戰(zhàn)在于識別渦輪發(fā)電機(jī)中的h2泄漏的準(zhǔn)確位置，尤其是在不可接近且空間有限的區(qū)域中。典型地，僅在發(fā)電機(jī)開始消耗比平時(shí)更多的氫時(shí)指示氫泄漏。在該方案中，操作者意識到泄漏存在，但泄漏的位置是未知的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開提供了一種避免健康、環(huán)境和安全問題并且避免發(fā)電機(jī)構(gòu)件的腐蝕的、用于從h2冷卻的發(fā)電機(jī)的h2泄漏的遠(yuǎn)程、靈敏、準(zhǔn)確、安全、快速且聯(lián)機(jī)或脫機(jī)的檢測的方法及系統(tǒng)。該方法和系統(tǒng)提供了引入示蹤氣體，以使示蹤氣體注入可以以受控方式規(guī)則地執(zhí)行，其中最小的干擾強(qiáng)加于聯(lián)網(wǎng)或脫網(wǎng)的發(fā)電機(jī)的氣體壓力。該方法和系統(tǒng)還提供了引入示蹤氣體而不使聯(lián)網(wǎng)發(fā)電機(jī)降額，和/或?qū)⑹聚櫄怏w引入到除h2之外的氣體介質(zhì)中，如，發(fā)電機(jī)內(nèi)的氮或氬，該發(fā)電機(jī)可處于怠速或盤車裝置的狀態(tài)，但可迅速地聯(lián)機(jī)。

根據(jù)一個方面，一種用于檢測機(jī)器中的氣體泄漏的系統(tǒng)包括非腐蝕性示蹤氣體源，以及用于將非腐蝕性示蹤氣體引入到機(jī)器中的子系統(tǒng)。紅外線成像裝置適于與通知裝置通信以顯示機(jī)器的至少一部分的圖像。紅外成像裝置具有冷卻的檢測器和帶大約3μm到大約5μm之間的光譜響應(yīng)的濾波器。檢測器和過濾器中的至少一個被冷卻。紅外成像裝置包括碲鎘汞(mct)光檢測器、銻化銦(insb)光檢測器或中波長量子阱紅外光檢測器(qwip)中的一種。通知裝置適于指示氣體泄漏。

在另一方面，一種用于檢測機(jī)器或氫冷卻的發(fā)電機(jī)中的氣體泄漏的系統(tǒng)包括二氧化碳(co2)示蹤氣體源，以及用于將二氧化碳?xì)怏w引入到機(jī)器或發(fā)電機(jī)中的子系統(tǒng)。系統(tǒng)還包括紅外成像裝置，其適于與通知裝置通信以顯示機(jī)器或發(fā)電機(jī)的至少一部分的圖像。紅外成像裝置包括冷卻的中波長檢測器和具有大約4.2μm到大約4.4μm之間的光譜響應(yīng)的濾波器。檢測器和濾波器中的至少一個冷卻至大約-196℃。紅外成像裝置包括碲鎘汞(mct)光檢測器、銻化銦(insb)光檢測器或中波長量子阱紅外光檢測器(qwip)中的一種。通知裝置適于指示氣體泄漏。

在又一方面，一種用于檢測發(fā)電機(jī)中的氣體泄漏的方法包括設(shè)置步驟，其設(shè)置紅外成像裝置，該紅外成像裝置具有檢測器和具有大約4.2μm到大約4.4μm之間的光譜響應(yīng)的濾波器，其中視場包含發(fā)電機(jī)的至少一部分。檢測器和濾波器中的至少一個冷卻至大約-196℃。紅外成像裝置包括碲鎘汞(mct)光檢測器、銻化銦(insb)光檢測器或中波長量子阱紅外光檢測器(qwip)中的一種。引入步驟將示蹤氣體引入到發(fā)電機(jī)中，并且示蹤氣體為二氧化碳。過濾步驟過濾示蹤氣體的吸收光譜中的由紅外成像裝置接收到的輻射。顯示步驟將通知顯示在通知裝置上，并且氣體泄漏由通知裝置上的通知指示。

技術(shù)方案1.一種用于檢測機(jī)器中的氣體泄漏的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

非腐蝕性示蹤氣體源；

用于將所述非腐蝕性示蹤氣體引入到所述機(jī)器中的子系統(tǒng)；

紅外成像裝置，其適于與通知裝置通信以顯示所述機(jī)器的至少一部分的圖像，所述紅外成像裝置包括冷卻的檢測器和具有大約3μm到大約5μm之間的光譜響應(yīng)的濾波器，其中所述檢測器和所述濾波器中的至少一個被冷卻，所述紅外成像裝置包括碲鎘汞(mct)光檢測器、銻化銦(insb)光檢測器或中波長量子阱紅外光檢測器(qwip)中的一種；并且

其中所述通知裝置適于指示所述氣體泄漏。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)器為聯(lián)機(jī)或聯(lián)網(wǎng)的氫冷卻的發(fā)電機(jī)。

技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)器為電動機(jī)器、氫(h2)冷卻的發(fā)電機(jī)、直接液體冷卻的發(fā)電機(jī)、加壓發(fā)電機(jī)、加壓氣體冷卻的發(fā)電機(jī)、加壓空氣冷卻的發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、同步冷凝器、蒸汽渦輪或密封器皿中的一種。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非腐蝕性示蹤氣體為二氧化碳(co2)或烴氣體。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波器的所述光譜響應(yīng)在大約4.2μm到大約4.4μm之間。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外成像裝置為所述碲鎘汞(mct)光檢測器。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外成像裝置為所述銻化銦(insb)光檢測器。

技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外成像裝置為所述中波長量子阱紅外光檢測器(qwip)。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非腐蝕性示蹤氣體為二氧化碳(co2)，并且所述機(jī)器為聯(lián)網(wǎng)或聯(lián)機(jī)的氫冷卻的發(fā)電機(jī)，所述co2注入到所述氫冷卻的發(fā)電機(jī)中，直到氫和co2的混合物具有大約0.1%到大約10%之間的co2含量比。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非腐蝕性示蹤氣體為二氧化碳(co2)，并且所述機(jī)器為脫網(wǎng)或脫機(jī)的氫冷卻的發(fā)電機(jī)，所述co2注入到所述氫冷卻的發(fā)電機(jī)中，直到氫和co2的混合物具有大約0.1%到大約100%之間的co2含量比。

技術(shù)方案11.一種用于檢測氫冷卻的發(fā)電機(jī)中的氣體泄漏的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

二氧化碳(co2)示蹤氣體源；

用于將所述二氧化碳?xì)怏w引入到所述發(fā)電機(jī)中的子系統(tǒng)；

紅外成像裝置，其適于與通知裝置通信以顯示所述發(fā)電機(jī)的至少一部分的圖像，所述紅外成像裝置包括冷卻的檢測器和具有大約4.2μm到大約4.4μm之間的光譜響應(yīng)的濾波器，其中所述檢測器和所述濾波器中的至少一個冷卻至大約-196℃，所述紅外成像裝置包括碲鎘汞(mct)光檢測器、銻化銦(insb)光檢測器或中波長量子阱紅外光檢測器(qwip)中的一種；并且

其中所述通知裝置適于指示所述氣體泄漏。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外成像裝置為所述碲鎘汞(mct)光檢測器。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外成像裝置為所述銻化銦(insb)光檢測器。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外成像裝置為所述中波長量子阱紅外光檢測器(qwip)。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)為聯(lián)網(wǎng)或聯(lián)機(jī)的，并且所述二氧化碳注入到所述發(fā)電機(jī)中，直到氫和二氧化碳的混合物具有大約0.1%到大約10%之間的二氧化碳含量比；或者

其中所述發(fā)電機(jī)為脫網(wǎng)或脫機(jī)的，并且所述二氧化碳注入到所述發(fā)電機(jī)中，直到氫和二氧化碳的混合物具有大約0.1%到大約100%之間的二氧化碳含量比。

技術(shù)方案16.一種用于檢測機(jī)器中的氣體泄漏的方法，所述方法包括：

設(shè)置紅外成像裝置，其具有檢測器和具有大約4.2μm到大約4.4μm之間的光譜響應(yīng)的濾波器，其中視場包含所述機(jī)器的至少一部分，所述檢測器和所述濾波器中的至少一個冷卻至大約-196℃，所述紅外成像裝置包括碲鎘汞(mct)光檢測器、銻化銦(insb)光檢測器或中波長量子阱紅外光檢測器(qwip)中的一種；

將示蹤氣體引入到所述機(jī)器中，所述示蹤氣體為二氧化碳；

過濾所述示蹤氣體的吸收光譜中的由所述紅外成像裝置接收到的輻射；

將通知顯示在通知裝置上，其中所述氣體泄漏由所述通知裝置上的所述通知指示。

技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，其特征在于，所述紅外成像裝置為所述碲鎘汞(mct)光檢測器。

技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，其特征在于，所述紅外成像裝置為所述銻化銦(insb)光檢測器。

技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，其特征在于，所述紅外成像裝置為所述中波長量子阱紅外光檢測器(qwip)。

技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

所述機(jī)器為聯(lián)網(wǎng)或聯(lián)機(jī)的，并且將所述二氧化碳引入到所述機(jī)器中，直到氫和二氧化碳的混合物具有大約0.1%到大約10%之間的二氧化碳含量比；或者

所述機(jī)器為脫網(wǎng)或脫機(jī)的，并且將所述二氧化碳引入到所述機(jī)器中，直到氫和二氧化碳的混合物具有大約0.1%到大約100%之間的二氧化碳含量比。

附圖說明

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從連同附圖進(jìn)行的優(yōu)選實(shí)施例的以下更詳細(xì)描述為顯而易見的，該附圖經(jīng)由實(shí)例示出了本發(fā)明的某些方面的原理。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的方面的泄漏檢測系統(tǒng)的示意圖。

圖2為co2的吸收光譜的圖表。

圖3為丙烷的吸收光譜的圖表。

圖4為正丁烷的吸收光譜的圖表。

圖5示出各種波長內(nèi)的各種氣體的紅外信號強(qiáng)度。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的方面的用于檢測氫冷卻的發(fā)電機(jī)中的氣體泄漏的系統(tǒng)的局部透視圖。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的方面的在泄漏檢測期間來自紅外成像裝置和顯示器的屏幕截圖。

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的方面的用于檢測氫冷卻的發(fā)電機(jī)中的氣體泄漏的方法的流程圖。

圖9示出根據(jù)本發(fā)明的方面的顯示步驟的流程圖。

圖10示出根據(jù)本發(fā)明的方面的用于顯示在泄漏檢測期間使用的圖像的顯示器的示意圖。

圖11示出安裝在可在渦輪甲板下方的發(fā)電機(jī)的氣體歧管中的現(xiàn)有co2吹掃管線上的自動示蹤氣體注入系統(tǒng)的示意圖。

部件列表

10系統(tǒng)

15機(jī)器或發(fā)電機(jī)

20紅外成像裝置

24冷卻的檢測器

29示蹤氣體

30示蹤氣體源

31導(dǎo)管

35控制閥

39外透鏡

40視場

45泄漏點(diǎn)

50泄漏氣體云

55泄漏

60泄漏氣體云

70移動電話

600系統(tǒng)

610推車

611基部

612輪

613工作平臺

615鉸接臂

617支承臂

620紅外成像裝置

630通知裝置

640電池組

710柜門

720泄漏云

722泄漏

730文本消息

740邊界

800方法

810設(shè)置步驟

820引入步驟

830過濾步驟

840顯示步驟

910比較步驟

920識別步驟

930指定步驟

940顯示步驟

1000幀比較器系統(tǒng)

1010處理器

1020存儲器

1030i/o裝置

1040本地接口

1050o/s

1100控制系統(tǒng)

1102閥

1104閥

1106閥

1112供應(yīng)源

1115發(fā)電機(jī)

1116源

1120純度計(jì)

1130管。

具體實(shí)施方式

本公開的方面包括用于通過將環(huán)境安全且非腐蝕性的示蹤氣體引入到聯(lián)網(wǎng)或脫網(wǎng)的機(jī)器中來檢測電動機(jī)器(例如，馬達(dá)或發(fā)電機(jī))或渦輪機(jī)中的氣體泄漏的系統(tǒng)。提供了適于顯示逸出的示蹤氣體的圖像的紅外成像裝置。

圖1示出用于與機(jī)器15一起使用的用于檢測氣體泄漏的系統(tǒng)10的示意圖。機(jī)器15可為需要泄漏檢測的電動機(jī)器、氫(h2)冷卻的發(fā)電機(jī)、直接液體冷卻的發(fā)電機(jī)、加壓發(fā)電機(jī)、加壓氣體冷卻的發(fā)電機(jī)，或加壓空氣冷卻的發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、同步冷凝器、蒸汽渦輪或任何機(jī)器、密封器皿、容器或箱。短語"泄漏檢測"包括檢測泄漏以及定位泄漏源。泄漏檢測系統(tǒng)10包括能夠掃描機(jī)器15的大部分或小部分的紅外成像裝置20。紅外成像裝置可包括以鍺或其它紅外透明玻璃材料制成的透鏡。紅外成像裝置20可為帶冷卻的檢測器24的便攜的手持中波紅外相機(jī)(具有大約3μm到大約5μm的響應(yīng))，并且可進(jìn)一步在光譜上改變至由濾波器25使用的大約4.2μm到大約4.4μm。檢測器24和濾波器25可與彼此接觸，以使濾波器可連同檢測器被冷卻，由此進(jìn)一步提高檢測靈敏度。濾波器25將允許穿過至檢測器24的輻射的波長約束至非常窄的帶(稱為帶通)。該技術(shù)為所謂的光譜改變。這使紅外成像裝置20對可用作示蹤氣體的氣體響應(yīng)最大。在本發(fā)明的其它方面中，一個或更多個濾波器25可串聯(lián)使用，例如，具有3μm到5μm的光譜響應(yīng)的第一濾波器可與具有4.2μm到4.4μm的光譜響應(yīng)的第二濾波器串聯(lián)堆疊。此外，濾波器25還可置于紅外成像裝置20外部，導(dǎo)致提高的多功能性。

泄漏檢測系統(tǒng)10可包括用于引入示蹤氣體的子系統(tǒng)29，其包括通過導(dǎo)管31和控制閥35聯(lián)接于機(jī)器15的示蹤氣體源30。自動示蹤氣體注入系統(tǒng)(未示出)可包括算法，并且如果自動示蹤氣體注入用于大體積的渦輪發(fā)電機(jī)，則在渦輪甲板控制室中被監(jiān)測。紅外成像裝置20可包括外透鏡39，其向紅外成像裝置20提供視場40，視場40包含h2冷卻的渦輪發(fā)電機(jī)15的一部分。例如，透鏡39可具有大約14mm到大約60mm或更大的固定焦距。透鏡39還可包括具有一定焦距范圍的多焦點(diǎn)透鏡(例如，變焦透鏡)。大體上，大多數(shù)使用將在建筑物內(nèi)，所以較寬的視場(較低數(shù)值焦距，如25mm或12.5mm)可為優(yōu)選的。然而，窄視場(較高數(shù)值焦距，如50mm或100mm)可在一些應(yīng)用中有利于查明泄漏。如果機(jī)器15上存在泄漏點(diǎn)45(如，在冷卻器墊圈或螺栓泄漏部處)，則泄漏氣體將生成源自泄漏點(diǎn)45的泄漏氣體云50。類似地，如果在機(jī)器15上存在泄漏點(diǎn)55(如，在端護(hù)罩處)，則泄漏氣體將生成源自泄漏點(diǎn)55的泄漏氣體云60。泄漏氣體云50和泄漏氣體云60將包含能夠由紅外成像裝置20檢測的示蹤氣體。

在操作中，紅外成像裝置20通過使泄漏氣體云50中的示蹤氣體不透明(或可見)來顯示泄漏氣體云50的圖像。對于許多氣體，吸收紅外輻射的能力取決于輻射的波長，以及泄漏示蹤氣體與周圍環(huán)境之間的溫差。換言之，它們的透明度隨波長變化，而檢測靈敏度隨溫差變化。可存在其中它們由于吸收而基本上不透明的紅外波長。紅外成像裝置20適于使示蹤氣體的吸收和發(fā)射性質(zhì)可見，允許使用者的將示蹤氣體與其主環(huán)境辨別開的能力。濾波器25設(shè)計(jì)成在紅外光譜中傳送，該紅外光譜與示蹤氣體的分子鍵的振動/旋轉(zhuǎn)能量躍遷和發(fā)射在波長上重合。這些躍遷和發(fā)射典型地經(jīng)由分子中的偶極矩變化強(qiáng)耦合于場，并且對許多類型的氣體和蒸氣而言是常見的。紅外成像裝置20的檢測器24可冷卻至大約-80℃到大約-200℃，或大約-196℃，并且可包括集成的杜瓦瓶/檢測器冷卻組件(idca)、碲鎘汞(mct)光檢測器、銻化銦(insb)光檢測器或中波長量子阱紅外光檢測器(qwip)，以提高示蹤氣體的遠(yuǎn)程成像的靈敏度。熱靈敏度典型地小于20mk，并且更優(yōu)選小于14mk。濾波器25可安裝在外透鏡39上，或在外透鏡39后方，或在紅外成像裝置20內(nèi)，用于提高的靈敏度。裝置可以以使用吸收、反射或散射或發(fā)射的模式而可能的最大對比度校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)，以使泄漏示蹤氣體的準(zhǔn)確壓力、流速和溫度梯度可從變化的檢測距離識別。

碲鎘汞(mct)為良好適合于用在紅外感測和成像中的一種材料。mct可通過改變鎘濃度來'調(diào)節(jié)'至期望的紅外波長。中波長紅外范圍中的檢測可分別使用大約30%(hg0.7cd0.3)的te和大約20%(hg0.8cd0.2)的te鎘來獲得，然而任何適合的mct材料和成分可按期望用于特定應(yīng)用中。銻化銦(insb)為由銦(in)和銻(sb)制成的結(jié)晶化合物。其為來自iii-v組的窄間隙半導(dǎo)體材料，并且良好適合于紅外檢測器。銻化銦檢測器典型地在1到5μm的波長之間為敏感的。

量子阱紅外光檢測器(qwip)為紅外光檢測器，其使用量子阱中的電子子帶間躍遷來吸收光子。qwip的基本元件是量子阱，其由隔層分開。量子阱設(shè)計(jì)成具有阱內(nèi)的一個限制狀態(tài)，以及與隔層的頂部對準(zhǔn)的第一激勵狀態(tài)。阱為n-摻雜的，使得接地狀態(tài)填充有電子。隔層足夠?qū)?，以防止量子在量子阱之間隧穿。典型的qwip由20到50個量子阱構(gòu)成。當(dāng)偏壓施加于qwip時(shí)，整個傳導(dǎo)帶傾斜。在沒有光的情況下，量子阱中的電子僅處于接地狀態(tài)中。當(dāng)qwip以與子帶間躍遷能量相同或更高的能量的光照亮?xí)r，電子被激勵。對于以3到5μm的波長帶的操作，子帶之間的能量的差異必須在大約250mev(對于5-μm的操作)到大約413mev(對于3-μm的操作)之間。因此，對于中波長的操作，阱的深度必須為大約500mev左右或更大。

如果紅外成像裝置20指向在不具有氣體泄漏的機(jī)器15處，則視場中的物體將使紅外輻射發(fā)射和反射穿過紅外成像裝置20的濾波器25。濾波器25將僅允許某些波長的輻射穿過至檢測器24，并且由此，紅外成像裝置20將生成氣態(tài)輻射強(qiáng)度的未補(bǔ)償(uncompensated)的圖像。如果在紅外成像裝置20的視場40內(nèi)存在泄漏，如在泄漏點(diǎn)45處，則泄漏氣體云(或羽流)50將在泄漏地點(diǎn)處生成，并且可在機(jī)器15與紅外成像裝置20之間消散。氣體云50將包含示蹤氣體，其吸收和發(fā)射濾波器25的帶通范圍中的輻射，并且因此穿過云并且返回至檢測器24的背景輻射的量將減小，由此使示蹤氣體云通過紅外成像裝置20可見。如果存在紅外成像裝置20的視場40外的泄漏，如在泄漏點(diǎn)55處，則泄漏氣體云60的部分將仍由紅外成像裝置20檢測到。如果期望，則可估計(jì)h2的對應(yīng)水平。

示蹤氣體和其分解產(chǎn)物(如果有)應(yīng)當(dāng)從毒性觀點(diǎn)看是環(huán)境安全的。示蹤氣體優(yōu)選為非腐蝕性的。此外，示蹤氣體不應(yīng)當(dāng)引起對機(jī)器或發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)的損壞，或?qū)︿摴涛画h(huán)和風(fēng)扇葉片的腐蝕損壞。示蹤氣體可包括烴氣體，如例如，丁烷、乙烷、庚烷、丙烷等。作為優(yōu)選，示蹤氣體為二氧化碳(co2)，其具有與空氣和氫兩者的無限混合極限。此外，co2典型地已經(jīng)存在于現(xiàn)場，因?yàn)槠錇橛糜诠眉墑e的發(fā)電機(jī)中的正常啟動和停機(jī)吹掃程序中的此類中間氣體中的一種。當(dāng)co2在大于400ppm的濃度下用作示蹤氣體時(shí)，可消除大氣(大約400ppm)的co2含量的背景吸收。

圖2,3和4中分別示出了co2、丙烷和正丁烷的吸收光譜。如可從圖表看到的，co2、丙烷和正丁烷具有4μm附近的最大吸收峰值，其可利用紅外成像裝置20檢測到。圖5示出了各種波長內(nèi)的各種氣體的紅外信號強(qiáng)度。在2.5μm到小于3μm，和5μm到8μm的波長范圍中，水(h2o)分子具有強(qiáng)紅外信號。除大約4.2μm到大約4.4μm處的峰值之外，烴的紅外信號強(qiáng)度在3μm到5μm的波長范圍內(nèi)是相當(dāng)線性的。4.2μm到4.4μm處的該峰值歸因于二氧化碳(co2)。這意味著co2將容易在該相對窄的紅外帶中與背景輻射區(qū)分開(視覺地)（假定檢測器調(diào)節(jié)至該波長帶）。由于壓倒性的背景干擾，故出現(xiàn)的困難在于大多數(shù)檢測器不可在該帶中檢測或區(qū)分紅外信號，尤其是在一定距離下。然而，根據(jù)本發(fā)明的方面，具有大約3μm到大約5μm，或更優(yōu)選大約4.2μm到大約4.4μm的濾波器的冷卻的紅外檢測器或成像裝置將能夠針對現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用在適合距離檢測co2。冷卻的檢測器方面減少典型地困擾其它檢測器的光子干擾，并且?guī)V波器通過聚焦在co2的高對比(或強(qiáng)度)信號上來消除來自其它通常存在的氣體或分子的干擾。

圖6示出用于檢測氫冷卻的發(fā)電機(jī)中的氣體泄漏的系統(tǒng)600的局部透視圖。系統(tǒng)600可包括可移動推車610，其構(gòu)造成便于紅外成像裝置620和通知裝置(或顯示器)630圍繞氫冷卻的發(fā)電機(jī)15的移動。推車610包括具有多個輪612的基部611。輪612可為具有單個、兩個或復(fù)合的輪構(gòu)造的回轉(zhuǎn)腳輪。輪612附接于基部611，以便使得推車610能夠容易移動。輪612可包括橡膠、塑料、尼龍、鋁或不銹鋼，或它們的組合。鉸接的臂615連接于推車，并且紅外成像裝置可附接于臂615。臂615允許紅外成像裝置移動到多種位置中，并且便于紅外成像裝置620的瞄準(zhǔn)。支承臂617允許工作平臺613針對高度和位置調(diào)整。平臺613可作用為用于紅外成像裝置620和顯示器630的支承件。然而，在一些情況中，可不需要推車，并且紅外成像裝置620可為便攜且手持的裝置，如，攝像機(jī)、攝錄像機(jī)，或任何其它適合的成像裝置。

紅外成像裝置620在前文描述，并且為冷卻的紅外成像檢測器，并且可安裝于平臺613或可延伸和/或柔性的臂615。成像裝置620還可從平臺613或臂615除去，并且由操作者或技術(shù)人員圍繞發(fā)電機(jī)獨(dú)立地移動。成像裝置620可由有線或無線鏈路連接于通知裝置620。有線鏈路可為usb連接、串行或并行連接器/線纜，視頻線纜或任何其它適合的有線連接。無線鏈路可包括藍(lán)牙、wifi、射頻，或任何其它適合的無線通信系統(tǒng)/接口。通知裝置630可采取專用或通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的形式，如，個人計(jì)算機(jī)(pc；ibm兼容機(jī)，蘋果兼容機(jī)、安卓或其它)、膝上型電腦、上網(wǎng)本、平板計(jì)算機(jī)、智能電話、工作站、迷你計(jì)算機(jī)或任何其它適合的計(jì)算機(jī)和顯示裝置。通知裝置630從成像裝置620接收圖像數(shù)據(jù)，并且在顯示器上實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)顯示結(jié)果。平臺616可包括電池或電池組640，其可證明成用于1類劃分環(huán)境中，以將電力提供至通知裝置630和相機(jī)620。電池組640可收納在基部611上，或者其可并入到平臺613中，以使其駐留在通知裝置630下方。以該方式，系統(tǒng)600為整裝且動力驅(qū)動的移動系統(tǒng)，其可圍繞發(fā)電機(jī)15容易移動，并且定位成使感興趣的特定區(qū)域成像。

通知裝置630還可顯示檢測到潛在泄漏的警告或通知?？蛇x的文本消息730或顯示可示出在通知裝置630上。例如，文本730可閃爍，或者以高對比色顯示。高對比色可為灰度顯示器上的白色，或彩色顯示器上的紅色，或便于識別的任何其它適合的高對比色?？陕犘盘?例如，嗶嗶聲或汽笛)可從與通知裝置630相關(guān)聯(lián)的揚(yáng)聲器輸出。邊界740可在通知裝置的顯示器上圍繞潛在的泄漏云720繪制。傳真可發(fā)送至傳真機(jī)，指示檢測到泄漏。文本消息(或圖像或視頻或警報(bào))可發(fā)送至智能電話、平板計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)，指示泄漏檢測。信號還可發(fā)送至遠(yuǎn)程或本地監(jiān)測地點(diǎn)以指示檢測到泄漏。

圖6中示出的紅外氣體成像檢測系統(tǒng)可利用安裝在視頻或熱紅外相機(jī)內(nèi)的微型idca來相機(jī)化。在該情況下，熱相機(jī)內(nèi)的小型紅外微輻射計(jì)可以以idca替換。圖6中的以上提到的紅外氣體成像檢測設(shè)備可使用手機(jī)或移動電話70(見圖1)作為顯示器以及使用具有安裝在移動電話70上用于操作控制的應(yīng)用程序(程序)的微型化濾波idca檢測器和紅外透鏡來進(jìn)一步微型化。移動電話70可經(jīng)由無線鏈路(如，wifi、藍(lán)牙?、無線電或紅外線，或任何其它適合的無線通信技術(shù))與相機(jī)20,620通信并且控制相機(jī)20,620。以該方式，圖6的相機(jī)和成像顯示器可通過使用移動電話70相機(jī)和包含在移動電話70上的應(yīng)用程序(程序)來省略。將理解的是，移動電話70可作為備選為平板計(jì)算機(jī)、膝上型電腦、便攜或手持的計(jì)算設(shè)備，或任何其它適合的裝置。

圖7示出在泄漏檢測期間來自紅外成像裝置620和通知裝置630的顯示器的屏幕截圖。示出了發(fā)電機(jī)15的一部分，并且h2柜門710的頂部在相機(jī)620的視場中?？煽吹皆醋蚤T710的轉(zhuǎn)角的泄漏暗云720。泄漏在點(diǎn)722處開始，并且氣體云720吹至或飄至左側(cè)(如所示)。在該實(shí)例中，h2冷卻的發(fā)電機(jī)15處于操作中，并且/或者發(fā)電(或聯(lián)機(jī))。co2示蹤氣體(其為非腐蝕性的)從h2柜中的某處的泄漏部逸出，氫吹掃管線和壓力閥處于該處。氣體云722為肉眼不可見的，但經(jīng)由紅外成像裝置620和適當(dāng)?shù)臑V波器(例如，3μm到5μm，或4.2μm到4.4μm帶通光學(xué)濾波器)在顯示器或通知裝置630上可見。在圖7的實(shí)例中，使用3μm到5μm的帶通光學(xué)濾波器，因?yàn)闄z測裝置在距離上以幾英尺緊密放置。圖7示出了靜態(tài)照片(或屏幕截圖)，但即使在靜止圖像中，將清楚的是，在暗氣體云720不應(yīng)當(dāng)在未泄漏的發(fā)電機(jī)15中在那里時(shí)，某事物在圖像中為所關(guān)心的。相機(jī)620和顯示器630也可用于顯示視頻圖像，并且利用視頻顯示器，可看到氣體云720在通知裝置630的顯示器上物理地移動。移動氣體云720和靜物(或非移動發(fā)電機(jī)部分)之間的相對運(yùn)動使得對于人而言非常容易識別泄漏發(fā)生以及泄漏在何處開始。在該實(shí)例中，h2柜門可開啟，并且另一掃描可發(fā)生以查明準(zhǔn)確泄漏地點(diǎn)。

紅外氣體成像裝置的功能主要在于識別泄漏地點(diǎn)。然而，在某些情形中，人們還可通過在近似一秒的時(shí)間內(nèi)跟蹤一英寸立方英尺空間中行進(jìn)的羽流的末端來估計(jì)泄漏速率。一立方英寸每秒等于一天近似50立方英尺的h2泄漏。

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的方面的用于檢測機(jī)器或氫冷卻的發(fā)電機(jī)15中的氣體泄漏的方法800的流程圖。方法800包括設(shè)置810紅外成像裝置620的步驟，紅外成像裝置620具有帶濾波器的冷卻的檢測器，該濾波器具有大約3μm到大約5μm，或大約4.2μm到大約4.4μm之間的光譜響應(yīng)，其中視場包含發(fā)電機(jī)15的至少一部分。紅外成像裝置包括檢測器和濾波器，并且檢測器和濾波器中的至少一個被冷卻。例如，檢測器和/或?yàn)V波器可冷卻至大約-196℃，或如特定應(yīng)用中期望的任何其它適合的溫度。紅外成像裝置包括碲鎘汞(mct)光檢測器，或銻化銦(insb)光檢測器，或中波長量子阱紅外光檢測器(qwip)。

引入步驟820將示蹤氣體引入到發(fā)電機(jī)15中。示蹤氣體可為二氧化碳。發(fā)電機(jī)可為聯(lián)機(jī)、聯(lián)網(wǎng)、脫機(jī)、脫網(wǎng)的或者在盤車裝置上。示蹤氣體具有大約3μm到大約5μm之間的吸收光譜。引入步驟820還可包括除去氫中的一些以將發(fā)電機(jī)中的壓力降低大約2psi至大約10psi，和/或?qū)⒍趸甲⑷氲桨l(fā)電機(jī)中，直到發(fā)電機(jī)中的壓力升高大約2psi到大約10psi。引入步驟可包括將二氧化碳注入到發(fā)電機(jī)中，直到發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫純度為大約90%到大約95%，或?qū)⒍趸甲⑷氲桨l(fā)電機(jī)中，監(jiān)測使用的二氧化碳的重量，并且在達(dá)到co2的預(yù)定重量時(shí)停止二氧化碳的注入。如果發(fā)電機(jī)是聯(lián)網(wǎng)或聯(lián)機(jī)的，則二氧化碳注入/引入到發(fā)電機(jī)中，直到氫和二氧化碳的混合物具有大約0.1%到大約10%之間的二氧化碳含量比。如果發(fā)電機(jī)為脫網(wǎng)或脫機(jī)的，則二氧化碳注入到發(fā)電機(jī)中，直到氫和二氧化碳的混合物具有大約0.1%到大約100%之間的二氧化碳含量比。

過濾和/或檢測步驟830過濾示蹤氣體的吸收光譜中的由紅外成像裝置620接收到的輻射。過濾和/或檢測步驟830可包括以具有大約4.2μm到大約4.4μm之間的光譜響應(yīng)的濾波器過濾輻射。方法800還可包括將檢測器和/或?yàn)V波器冷卻至大約-80℃到大約-200℃之間，或至-196℃，以提高示蹤氣體的靈敏性，并且降低來自其它大氣組分的干擾。

顯示步驟840將來自紅外成像裝置620的發(fā)電機(jī)15的全部或一部分的圖像顯示在通知裝置630的顯示器上。氣體泄漏將由顯示器上的從發(fā)電機(jī)15泄漏的示蹤氣體的云720指示。如果檢測到泄漏，則顯示步驟840還可包括將移動的云顯示在顯示器上。視頻信號可用于顯示視頻圖像，該視頻圖像實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)顯示。

圖9示出用于與圖8的顯示步驟840一起使用的可選步驟的流程圖。顯示步驟840還可包括比較步驟910，其將一個或更多個先前圖像幀與當(dāng)前圖像幀相比較。識別步驟920識別一個或更多個先前圖像幀與當(dāng)前圖像幀之間的預(yù)定差異。指定步驟930將前景顏色指定給具有預(yù)定差異的像素，并且前景顏色在顯示器中具有與其它像素的大對比。例如，如果圖像的主配色方案是灰度(或黑和白)，則前景顏色可為紅，其將提供大對比，并且使移動的紅色像素相對于灰度背景容易可見。顯示步驟940用于顯示以當(dāng)前圖像幀覆蓋的、在顯示器上呈前景顏色的具有預(yù)定差異的像素。以該方式，對于使用者(或技術(shù)人員)而言將容易識別泄漏是否發(fā)生，以及泄漏發(fā)生在何處。

作為備選，顯示步驟840可包括將一個或更多個先前圖像幀與當(dāng)前圖像幀相比較的比較步驟，以及識別一個或更多個先前圖像幀與當(dāng)前圖像幀之間的預(yù)定差異的識別步驟。指定步驟將前景顏色指定給包繞具有預(yù)定差異的像素的邊界，并且前景顏色在顯示器中具有與其它像素的大對比。顯示步驟顯示在顯示器上呈前景顏色的圍繞具有預(yù)定差異的像素的邊界，其中邊界以當(dāng)前圖像幀覆蓋。例如，如果圖像的主配色方案為灰度(或黑和白)，則邊界顏色可為紅、綠或黃，其將提供大對比，并且使移動的紅色、綠色或黃色像素相對于灰度背景容易可見。任何顏色可選擇成提供對比，如特定應(yīng)用中期望的或由特定使用者的需要。例如，色盲的人可從他們的感知選擇具有大對比的特定顏色。

顯示步驟840還可包括將一個或更多個圖像幀與相鄰圖像幀相比較的比較步驟，以及識別一個或更多個圖像幀與相鄰圖像幀之間的預(yù)定差異的識別步驟。指定步驟指定以下中的至少一個：將前景顏色指定給具有預(yù)定差異的像素，或?qū)⑶熬邦伾付ńo包繞具有預(yù)定差異的像素的邊界。前景顏色具有與顯示器中的其它像素的大對比。顯示步驟顯示以下中的至少一個：在顯示器上呈前景顏色的具有預(yù)定差異的像素，或以當(dāng)前圖像幀覆蓋的、圍繞具有預(yù)定差異的像素的在顯示器上呈前景顏色的邊界。

本發(fā)明的通知裝置630和幀比較器系統(tǒng)1000可以以軟件(例如，固件)、硬件或它們的組合實(shí)施。在當(dāng)前構(gòu)想的最佳模式中，幀比較器系統(tǒng)1000以作為可執(zhí)行軟件的軟件實(shí)施，并且由專用或通用數(shù)字計(jì)算機(jī)(如，個人計(jì)算機(jī)(pc；ibm兼容機(jī)、蘋果兼容機(jī)或其它)、膝上型電腦、平板計(jì)算機(jī)、智能電話、工作站、微型計(jì)算機(jī)或主機(jī)計(jì)算機(jī))執(zhí)行。圖10中示出可實(shí)施本發(fā)明的幀比較器系統(tǒng)1000的通用計(jì)算機(jī)的實(shí)例。

大體上，在硬件架構(gòu)方面，如圖10中所示，計(jì)算機(jī)或顯示器630包括處理器1010、存儲器1020，以及經(jīng)由本地接口1040通信地聯(lián)接的一個或更多個輸入和/或輸出(i/o)裝置1030(或外圍設(shè)備)。本地接口1040可例如但不限于為一個或更多個總線或其它有線或無線連接，如本領(lǐng)域中已知的。本地接口1040可具有附加的元件(其為了簡單起見省略，如，控制器、緩存器(高速緩存器)、驅(qū)動器、中繼器和接收器)，以實(shí)現(xiàn)通信。此外，本地接口可包括地址、控制和/或數(shù)據(jù)連接，以實(shí)現(xiàn)前述構(gòu)件之中的適當(dāng)通信。

處理器1010為用于執(zhí)行軟件(特別是儲存在存儲器1020中的軟件)的硬件裝置。處理器1010可為任何定制或市售的處理器、中央處理單元(cpu)、與計(jì)算機(jī)630相關(guān)聯(lián)的若干處理器之中的輔助處理器、基于半導(dǎo)體的微處理器(呈微芯片或芯片組的形式)、宏處理器，或用于執(zhí)行軟件指令的大體上任何裝置。適合的市售微處理器的實(shí)例如下：來自hewlett-packard公司的parisc系列的微處理器、來自intel公司的雙核、i3、i5或i7系列的微處理器、來自ibm的powerpc微處理器、來自sunmicrosystems公司的sparc微處理器，或來自motorola公司的68xxx系列微處理器。

存儲器1020可包括易失性存儲元件(例如，隨機(jī)存取存儲器(ram，如dram、sram、sdram等))和非易失性存儲元件(例如，rom、硬盤驅(qū)動器、帶、cdrom等)中的任一種或組合。此外，存儲器1020可并入電子、磁性、光學(xué)和/或其它類型的儲存介質(zhì)。注意，存儲器1020可具有分布式架構(gòu)，其中各種構(gòu)件定位成遠(yuǎn)離彼此，但可由處理器1010存取。

存儲器1020中的軟件可包括一個或更多個單獨(dú)的程序，其中各個包括用于實(shí)施邏輯功能的可執(zhí)行指令的有序列表。在圖1的實(shí)例中，存儲器1020中的軟件包括根據(jù)本發(fā)明的幀比較器系統(tǒng)1000，以及適合的操作系統(tǒng)(o/s)1050。適合的市售操作系統(tǒng)1050的實(shí)例的非詳盡列表如下：(a)能夠從microsoft公司獲得的windows操作系統(tǒng)；(b)能夠從novell公司獲得的netware操作系統(tǒng)；(c)能夠從applecomputer公司獲得的macintosh操作系統(tǒng)；(e)能夠從許多賣主如hewlett-packard公司、sunmicrosystems公司和at&t公司購買而獲得的unix操作系統(tǒng)；(d)linux操作系統(tǒng)，其為能夠容易在因特網(wǎng)上獲得的免費(fèi)軟件；(e)來自windriversystems公司的運(yùn)行時(shí)間vxworks操作系統(tǒng)；或(f)基于用具的操作系統(tǒng)，如，在手持式計(jì)算機(jī)或個人數(shù)據(jù)助理(pda)上實(shí)施的基于用具的操作系統(tǒng)(例如，能夠從palmcomputing公司獲得的palmos和能夠從microsoft公司獲得的windowsce)。操作系統(tǒng)1050基本上控制其它計(jì)算機(jī)程序的執(zhí)行，如，幀比較器系統(tǒng)1000，并且提供時(shí)序安排、輸入輸出控制、文件和數(shù)據(jù)管理、存儲器管理以及通信控制和相關(guān)服務(wù)。此外，駐留在主板(未示出)上的圖形處理單元(未示出)也可用于實(shí)施幀比較器系統(tǒng)1000。

幀比較器系統(tǒng)1000為源程序、可執(zhí)行程序(目標(biāo)代碼)、腳本，或包括待執(zhí)行的一組指令的任何其它實(shí)體。在源程序時(shí)，則程序需要經(jīng)由可或可不包括在存儲器1020內(nèi)的編譯器、匯編器、解釋器等來轉(zhuǎn)譯，以便結(jié)合o/s1050來適當(dāng)?shù)夭僮?。此外，幀比較器系統(tǒng)1000可作為(a)具有數(shù)據(jù)和方法的類別的面向?qū)ο蟮某绦蛘Z言，或(b)具有例行程序、子例行程序和/或功能的程序編程語言(例如，但不限于c、c++、pascal、basic、fortran、cobol、perl、java和ada)來寫入。

i/o裝置1030可包括輸入裝置，例如但不限于，鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、麥克風(fēng)、相機(jī)、紅外成像裝置或相機(jī)等。此外，i/o裝置1030還可包括輸出裝置，例如但不限于打印機(jī)、顯示器等。最后，i/o裝置1030還可包括傳送輸入和輸出兩者的裝置，例如但不限于調(diào)制器/解調(diào)器(調(diào)制解調(diào)器；用于訪問另一裝置、系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò))、射頻(rf)、wifi、藍(lán)牙或其它收發(fā)器、電話界面、橋接器、路由器等。

如果計(jì)算機(jī)630為pc、工作站等，則存儲器1020中的軟件還可包括基本輸入輸出系統(tǒng)(bios)(為了簡單起見省略)。bios為一組基本軟件例行程序，其在啟動時(shí)初始化和測試硬件、起動o/s1050，并且支持硬件裝置之中的數(shù)據(jù)傳遞。bios儲存在rom中，以使bios可在計(jì)算機(jī)630觸動時(shí)執(zhí)行。

當(dāng)計(jì)算機(jī)630在操作中時(shí)，處理器1010構(gòu)造成執(zhí)行儲存在存儲器1020中的軟件，以傳送數(shù)據(jù)往返于存儲器1020，并且大體上按照軟件來控制計(jì)算機(jī)630的操作。幀比較器系統(tǒng)1000和o/s1050總體上或部分地(但典型地是后者)由處理器1010讀取，或許在處理器1010內(nèi)緩沖，并且接著執(zhí)行。

當(dāng)幀比較器系統(tǒng)1000以軟件實(shí)施，如圖10中所示時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意的是，幀比較器系統(tǒng)1000可儲存在任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，用于由任何計(jì)算機(jī)相關(guān)的系統(tǒng)和方法使用或與其結(jié)合。在本文獻(xiàn)的上下文中，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)為可包含或儲存計(jì)算機(jī)程序用于由計(jì)算機(jī)相關(guān)的系統(tǒng)或方法使用或與其結(jié)合的電子、磁性、光學(xué)或其它物理裝置或器件。幀比較器系統(tǒng)1000可以以任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)實(shí)施用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置(如，基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)、包含處理器的系統(tǒng)，或可從指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置取得指令并且執(zhí)行指令的其它系統(tǒng))使用或與其結(jié)合。在本文獻(xiàn)的上下文中，"計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)"可為可儲存、傳送、傳播或運(yùn)輸程序用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用或與其結(jié)合的任何器件。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可例如但不限于為電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備、裝置或傳播介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的更特定的實(shí)例(非詳盡列表)將包括以下：具有一條或更多條線的電連接(電子)、便攜式計(jì)算機(jī)磁盤(磁性)、隨機(jī)存取存儲器(ram)(電子)、只讀存儲器(rom)(電子)、可擦可編程只讀存儲器(eprom、eeprom或閃速存儲器)(電子)、光纖(光學(xué))以及便攜式光盤只讀存儲器(cdrom)(光學(xué))。注意，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)甚至可為紙或程序打印在其上的另一適合的介質(zhì)，因?yàn)槌绦蚩呻娮拥夭东@，例如經(jīng)由紙或其它介質(zhì)的光學(xué)掃描，接著匯編、轉(zhuǎn)譯或以適合方式另外處理(如果需要)，并且接著儲存在計(jì)算機(jī)存儲器中。

在備選實(shí)施例中，在幀比較器系統(tǒng)1000以硬件實(shí)施的情況下，幀比較器系統(tǒng)1000可利用均在本領(lǐng)域中公知的以下技術(shù)中的任一種或組合來實(shí)施：圖形處理單元、視頻卡、具有用于基于數(shù)據(jù)信號實(shí)施邏輯函數(shù)的邏輯門的(多個)離散邏輯電路、具有適當(dāng)?shù)慕M合邏輯門的專用集成電路(asic)、(多個)可編程門陣列(pga)、字段可編程門陣列(fpga)等。

圖11示出自動示蹤氣體注入控制系統(tǒng)1100的示意圖?？刂葡到y(tǒng)1100可安裝在與發(fā)電機(jī)1115相關(guān)聯(lián)的歧管區(qū)域中，并且可在控制室中監(jiān)測。由自動注入控制系統(tǒng)1100使用的算法監(jiān)測發(fā)電機(jī)1115中的h2純度和氣體壓力兩者。h2供給閥1102首先關(guān)閉，并且從h2供應(yīng)源1112供應(yīng)的氫停止。穿過吹掃管線1130的h2排出流經(jīng)由h2排出閥1104控制成開啟和閉合來匹配示蹤氣體的引入。co2注入閥1106控制來自co2源1116的co2供應(yīng)。co2注入閥1106可通過監(jiān)測h2純度計(jì)1120基于h2純度的逐漸降低來調(diào)整。發(fā)電機(jī)1115中的壓力可略微波動(例如，在3%內(nèi)，以及優(yōu)選在2%內(nèi)，以及更優(yōu)選在＜1%內(nèi)波動)。示蹤氣體的引入在體積上控制在1%到10%之間，以使殼體內(nèi)的總h2純度可總是高于90%。已知co2可用作非空氣氣體介質(zhì)，發(fā)電機(jī)1115中的該三元(tertiary)氣體混合物中的90%的h2純度可實(shí)際上為"不準(zhǔn)確"的，因?yàn)檎鎸?shí)h2純度可接近在引入co2之前其原始的h2純度。示蹤氣體引入的自動控制可對于大型發(fā)電機(jī)而言是優(yōu)選的，以使引入可在大約30分鐘到大約90分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

示蹤氣體的手動引入可在發(fā)電機(jī)為相對小的(例如，＜100mw)時(shí)實(shí)踐，其中殼體容積低于1000立方英尺，并且氣體體積低于3000立方英尺。這可通過在引入之前降低大約5%的殼體壓力，或在計(jì)算所需示蹤氣體體積之后在秤上對示蹤氣體瓶的消耗稱重來實(shí)現(xiàn)。引入步驟可包括基于氣體壓力的反饋、h2純度和穿過h2吹掃管1130的流來控制非腐蝕性示蹤氣體的注入流。自動示蹤氣體控制系統(tǒng)1100把h2純度的逐漸減小作為目標(biāo)，同時(shí)保持發(fā)電機(jī)1115內(nèi)的氣體壓力大致穩(wěn)定，并且氣體壓力擺動在氣體壓力的原始值的大約5%內(nèi)。引入示蹤氣體的步驟還可包括將co2注入到發(fā)電機(jī)1115中，其中發(fā)電機(jī)具有氬或氮的冷卻氣體介質(zhì)，同時(shí)發(fā)電機(jī)在盤車裝置上或聯(lián)機(jī)。

盤車裝置可在不存在蒸汽(對于蒸汽渦輪而言)或不存在燃燒氣體流(對于燃?xì)鉁u輪而言)時(shí)接合，以使渦輪緩慢旋轉(zhuǎn)以確保均勻加熱以防止不均勻膨脹。發(fā)電機(jī)典型地機(jī)械地連接于燃?xì)鉁u輪或蒸汽渦輪的輸出。在由盤車裝置使渦輪第一次旋轉(zhuǎn)，允許轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)直平面(無彎曲)的時(shí)間之后，接著盤車裝置可解除接合，并且蒸汽進(jìn)入渦輪，或者氣體燃燒流在燃?xì)鉁u輪中開始。用語"在盤車裝置上"、"脫機(jī)"或"脫網(wǎng)"可從發(fā)電機(jī)或機(jī)器觀點(diǎn)看作是等同的，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)將在一些操作狀態(tài)中，但并未提供額定功率。當(dāng)發(fā)電機(jī)或機(jī)器"聯(lián)網(wǎng)"或"聯(lián)機(jī)"時(shí)，發(fā)電機(jī)在額定功率下或在足以認(rèn)作是聯(lián)機(jī)的功率水平下連接于電網(wǎng)并且提供功率至電網(wǎng)。機(jī)器大體上在每分鐘較低機(jī)器轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)下認(rèn)作是"脫機(jī)的"，而機(jī)器大體上在較高機(jī)器rpm下認(rèn)作是"聯(lián)機(jī)的"。

h2純度計(jì)1120典型地基于空氣和氫的二元?dú)怏w介質(zhì)的導(dǎo)熱性來校準(zhǔn)。示蹤氣體的引入可導(dǎo)致略高于發(fā)電機(jī)殼體中的實(shí)際h2純度的純度計(jì)讀數(shù)。對于到聯(lián)網(wǎng)發(fā)電機(jī)中的5%體積的co2注入，其中在殼體中以98%h2純度開始，實(shí)際h2純度可在殼體中在92.8%處(如果h2純度計(jì)讀取93%)，或者實(shí)際h2純度可在殼體中在93%處(如果h2純度計(jì)讀取93.2%)。

定子繞組、定子芯部和轉(zhuǎn)子中的模擬溫度升高可良好地在具有大約5%體積的co2引入的、高達(dá)大約1.2gw輸出的幾乎所有發(fā)電機(jī)的指定設(shè)計(jì)極限內(nèi)。風(fēng)阻損失和風(fēng)扇壓差可增大，但風(fēng)扇壓差增大可太小而不在典型地以鋼合金材料制成的風(fēng)扇末端上產(chǎn)生任何偏轉(zhuǎn)?？俴w損失可在5%體積的co2引入下從co2引入之前的水平增大小于5%。因此，在額定日期和熱天可不需要聯(lián)網(wǎng)(或聯(lián)機(jī))發(fā)電機(jī)的降額。

示蹤氣體如co2還可引入到非氫氣體介質(zhì)，如氮和/或氬中，在它們中的任一種存在于聯(lián)機(jī)或聯(lián)網(wǎng)或在盤車裝置上的發(fā)電機(jī)中時(shí)。co2純度計(jì)可用于該應(yīng)用。描述了使用氫冷卻的發(fā)電機(jī)的實(shí)例，然而，任何適合的機(jī)器可與本發(fā)明的系統(tǒng)和方法一起使用。機(jī)器可為發(fā)電機(jī)、加壓發(fā)電機(jī)、氫冷卻的發(fā)電機(jī)、空氣冷卻的發(fā)電機(jī)、渦輪、蒸汽渦輪、燃?xì)鉁u輪、馬達(dá)或壓縮機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法展示了顯著改進(jìn)的結(jié)果，因?yàn)楝F(xiàn)在可在聯(lián)機(jī)、聯(lián)網(wǎng)或在盤車裝置上的發(fā)電機(jī)中檢測泄漏。以前，發(fā)電機(jī)必須脫機(jī)，并且需要耗時(shí)且昂貴的過程來用于泄漏檢測，并且/或者氫泄漏對肉眼而言不是有效可見的。通過掃描聯(lián)機(jī)或操作的發(fā)電機(jī)，并且通過使用構(gòu)造成檢測源自發(fā)電機(jī)的泄漏氣體云的紅外成像裝置，獲得了顯著改進(jìn)的結(jié)果。

加壓渦輪發(fā)電機(jī)為可受益于以上描述的泄漏檢測方法和系統(tǒng)的機(jī)器的實(shí)例。然而，根據(jù)本發(fā)明的方面的泄漏檢測方法和系統(tǒng)還可應(yīng)用于在其使用之前或其使用期間需要密封或泄漏檢查的任何密封箱或容器。這適于氫氣、惰性氣體或加壓或非加壓的機(jī)器。僅作為非限制性實(shí)例，航空燃料箱、船舶燃料箱或汽車燃料箱也可與以上描述的泄漏檢測方法和系統(tǒng)一起使用。

在用語的定義脫離用語的常用意義的情況下，申請人旨在使用下面提供的定義，除非明確指出。本文中使用的用語用于僅描述特定實(shí)施例的目的，并且不意圖限制本發(fā)明。例如，以上描述的實(shí)施例(和/或其方面)可與彼此組合使用。此外，可作出許多改型來使特定情形或材料適于本發(fā)明的教導(dǎo)，而不脫離其范圍。例如，方法中敘述的步驟的順序不必按特定順序執(zhí)行，除非明確敘述或隱含地要求(例如，一個步驟要求先前步驟的結(jié)果或產(chǎn)物可獲得)。在用語的定義脫離用語的常用意義的情況下，申請人旨在使用本文中提供的定義，除非明確指出。單數(shù)形式"一"、"一個"和"該"意圖也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指出。將理解的是，盡管用語第一、第二等可用于描述各種元件，但這些元件不應(yīng)當(dāng)由這些用語限制。這些用語僅用于將一個元件與另一個區(qū)分開。用語"和/或"包括相關(guān)聯(lián)的所列物品中的一個或更多個中的任一個和所有組合。短語"聯(lián)接于"和"與…聯(lián)接"構(gòu)想出了直接或間接聯(lián)接。

該書面的描述使用實(shí)例以公開本發(fā)明(包括最佳模式)，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明(包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何并入的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實(shí)例包括等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其它實(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。