專利名稱：電機(jī)多功能電刷信號(hào)監(jiān)測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)，具體涉及與電機(jī)軸承安全相關(guān)的軸電流、軸電壓、軸放電、軸電刷可靠性的在線監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
電樞磁場(chǎng)的不對(duì)稱分布將在發(fā)電機(jī)大軸產(chǎn)生感應(yīng)電壓即軸電壓。一般汽輪發(fā)電機(jī)軸電壓在0.5-2V之間，水輪發(fā)電機(jī)軸電壓在10-30V之間。旋轉(zhuǎn)機(jī)械在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中還將產(chǎn)生靜電，為保護(hù)帶電的轉(zhuǎn)子和軸承，汽輪機(jī)軸在驅(qū)動(dòng)側(cè)通過(guò)滑環(huán)或電刷接地，水輪機(jī)發(fā)電機(jī)則通過(guò)水輪機(jī)大軸和水流接地。如果轉(zhuǎn)子一側(cè)的軸承座接地，通過(guò)大軸形成的回路阻抗變得很小，軸電壓就主要施加在軸承的油膜上，一旦油膜遭到破壞，將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的軸電流，從而導(dǎo)致軸承嚴(yán)重受損。另外，如果在大軸、油膜、軸承之間出現(xiàn)頻繁的放電現(xiàn)象，也會(huì)造成油膜劣化和軸承表面腐蝕，引起軸承潤(rùn)滑性能下降、溫度升高，甚至導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此，監(jiān)測(cè)軸電壓、軸電流是評(píng)估發(fā)電機(jī)軸承絕緣狀況、防止事故發(fā)生的有效手段。傳統(tǒng)的軸電流互感器是一種特殊的含有鐵芯的電流互感器，為實(shí)現(xiàn)精確的監(jiān)測(cè)和信號(hào)遠(yuǎn)傳，需要電流互感器具有較大的輸出阻抗，因而要求鐵芯具有很高的導(dǎo)磁率和較多的線圈繞組匝數(shù)，鐵芯疊片的加工和成型工藝更是十分復(fù)雜，因此制造成本很高。此外，軸電流互感器含有較重的鐵芯并具有較大的環(huán)面積，容易受到轉(zhuǎn)子泄漏磁場(chǎng)的干擾，現(xiàn)場(chǎng)安裝選位和檢修也十分困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電機(jī)多功能電刷信號(hào)監(jiān)測(cè)器，用于在線監(jiān)測(cè)軸電流、軸電壓、軸放電以及軸電刷脫落，克服現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。環(huán)面積大，易受干擾、現(xiàn)場(chǎng)安裝選位和檢修不便等不足。本發(fā)明的多功能電刷監(jiān)測(cè)器，由軸電流監(jiān)測(cè)耦合器、軸電壓監(jiān)測(cè)耦合器、前置信號(hào)調(diào)理器、軸電刷信號(hào)接入端子或接口、接遠(yuǎn)端顯示裝置的信號(hào)遠(yuǎn)傳線連接端子或接口及組裝電氣元件構(gòu)成整體監(jiān)測(cè)器的載體組成。其中的軸電流監(jiān)測(cè)耦合器包括電流互感器、低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路。其中的軸電壓監(jiān)測(cè)耦合器包括電壓互感器、低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路。其中的前置信號(hào)調(diào)理器包括中頻激勵(lì)源、低通濾波、高通濾波、窄帶濾波、信號(hào)調(diào)理單元。為避免過(guò)大軸電流、軸電壓超限損壞機(jī)組軸承組件或監(jiān)測(cè)器電路元件，在軸電流監(jiān)測(cè)耦合器中的互感器原邊線圈與軸電刷構(gòu)成的回路中串聯(lián)限流保護(hù)組件；在軸電壓監(jiān)測(cè)耦合器中的互感器原邊線圈與軸電刷構(gòu)成的回路中串聯(lián)過(guò)壓保護(hù)組件。本發(fā)明中選用的限流保護(hù)組件由一個(gè)慢速熔絲和一個(gè)靜電泄放電阻并聯(lián)組成。過(guò)壓保護(hù)組件由一個(gè)快速熔絲和一組并聯(lián)的分壓電阻和高頻旁路電容組成。本發(fā)明中選用的高穩(wěn)定性中頻激勵(lì)信號(hào)源是提供IOOKHz中頻信號(hào)的信號(hào)源。本發(fā)明的多功能電刷信號(hào)監(jiān)測(cè)器以圓筒形環(huán)氧玻璃絲絕緣殼體作為載體:各元、部件置于殼體內(nèi)，殼體上端設(shè)置軸電流信號(hào)接線端子和軸電壓信號(hào)接線端子，殼體下部設(shè)置軸電流信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口、軸電壓信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口、電刷接觸可靠性信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口、軸放電信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口及電路工作電源接口，殼體內(nèi)充硅膠，殼體下端配置兼作接地的不銹鋼安裝法蘭。絕緣殼體內(nèi)各元件的連接關(guān)系是:殼體上端軸電流信號(hào)接線端子連接軸電流監(jiān)測(cè)電刷，接線端子位于絕緣殼體內(nèi)的下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán)，連接環(huán)的下側(cè)連接限流保護(hù)組件，限流組件下端連接電流互感器原邊線圈，線圈的另一端作為接地點(diǎn)的底座。電流互感器副邊線圈接阻抗匹配電路。絕緣殼體上端的軸電壓信號(hào)接線端子連接軸電壓監(jiān)測(cè)電刷，位于絕緣殼體內(nèi)的端子下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán)，柔性導(dǎo)線連接環(huán)下側(cè)連接并聯(lián)的分壓電阻和高頻旁路電容組成的過(guò)壓保護(hù)組件，過(guò)壓保護(hù)組件另一端連接電壓互感器原邊線圈，電壓互感器原邊線圈的另一端經(jīng)快速熔絲接底座。電壓互感器副邊線圈接阻抗匹配電路。軸電流監(jiān)測(cè)耦合器中的阻抗匹配電路和軸電壓監(jiān)測(cè)耦合器中的阻抗匹配電路共同接前置信號(hào)調(diào)理器。前置信號(hào)調(diào)理器的信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)連接絕緣殼體下部的信號(hào)遠(yuǎn)傳接口。本發(fā)明的積極效果是:具有軸電流監(jiān)測(cè)、軸電壓監(jiān)測(cè)、軸電刷接觸脫落監(jiān)測(cè)、軸放電監(jiān)測(cè)的多路信號(hào)輸出功能。結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾、便于安裝和維修，為電機(jī)軸承安全提供了保障。


圖1為本發(fā)明監(jiān)測(cè)器主視圖。圖2為本發(fā)明監(jiān)測(cè)器俯視圖。圖3為本發(fā)明監(jiān)測(cè)器主視剖視圖。圖4為電刷、電機(jī)軸位置關(guān)系圖。圖5為本發(fā)明電流監(jiān)測(cè)耦合電路原理圖。圖6為本發(fā)明電壓監(jiān)測(cè)耦合電路原理圖。圖7為本發(fā)明前置信號(hào)調(diào)理器中的中頻激勵(lì)及濾波、信號(hào)調(diào)理工作框圖。
具體實(shí)施例方式參閱圖5、圖6、圖7，設(shè)定元件參數(shù)并組成用于電流監(jiān)測(cè)耦合的低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路，用于電壓耦合的低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路，頻率IOOKHz的中頻信號(hào)激勵(lì)源27-1、27-2，低通濾波器28-1、28-2，中頻窄帶濾波器29_1、29_2、高頻寬帶濾波器30。低頻信號(hào)調(diào)理電路31-1、31-2，中頻窄帶信號(hào)調(diào)理電路32-1、32-2，高頻信號(hào)調(diào)理電路33的前
置信號(hào)調(diào)理器。參閱圖1、圖2，在環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維絕緣圓筒25上配置上蓋24和與絕緣圓筒下端配合的法蘭底座8。上蓋24與絕緣圓筒25之間有密封圈11。在上蓋固定軸電流信號(hào)接線端子1、軸電壓信號(hào)接線端子2。絕緣圓筒下部固定軸電流信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口 3、軸電壓信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口 4、電刷接觸信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口 5-1 (5-2)、軸放電信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口 6、前置信號(hào)處理器工作電源接入口 7。法蘭盤上有接地螺釘9、安裝螺桿孔23、安裝螺桿10。參閱圖3、圖4，絕緣筒內(nèi)各元件的連接關(guān)系是:上蓋上的軸電流信號(hào)接線端子I位于絕緣筒外的上端連接軸電流監(jiān)測(cè)電刷34，位于絕緣筒內(nèi)的下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán)12，連接環(huán)12的下側(cè)連接由并聯(lián)的慢速熔絲13 (圖5中Fl)和靜電泄放電阻14 (圖5中RI)構(gòu)成的限流保護(hù)組件，慢速熔絲13和靜電泄放電阻14的下端連接電流互感器原邊線圈17的一端，線圈17的另一端接底座8。電流互感器副邊線圈19接前置信號(hào)調(diào)理器21。上蓋上的軸電壓信號(hào)接線端子2位于絕緣筒外的上端連接軸電壓監(jiān)測(cè)電刷35，位于絕緣筒內(nèi)的下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán)，柔性導(dǎo)線連接環(huán)下側(cè)連接并聯(lián)的分壓電阻15 (圖6中RV)和高頻旁路電容16 (圖6中CV)組成的過(guò)壓保護(hù)組件，分壓電阻15和高頻旁路電容16的另一端連接電壓互感器原邊線圈18的一端，電壓互感器原邊線圈18的另一端經(jīng)快速熔絲22 (圖6中的F2)接底座。電壓互感器副邊線圈20接前置信號(hào)調(diào)理器21。殼體內(nèi)填充硅膠26。本實(shí)施例的工作過(guò)程是:
1、電刷接觸的可靠性監(jiān)測(cè)
參閱圖4、圖5、圖6，當(dāng)電刷保持良好接觸，折算到互感器副邊19，20的等效阻抗很?。划?dāng)電刷接觸失效，折算到互感器副邊19，20的等效阻抗很大。前置信號(hào)調(diào)理器內(nèi)的中頻信號(hào)源27-1、27-2經(jīng)分壓電阻IV、R02對(duì)電流、電壓互感器副邊19，20給定IOOkHz中頻信號(hào)至T2 (T5)，C3> R1 (及C8、R4)構(gòu)成中頻高通網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)通中頻信號(hào)，阻斷低頻信號(hào)；C3-C4、R2-R3構(gòu)成高頻高通網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)通高頻信號(hào)(1ΜΗζ-20ΜΗζ)，阻斷中、低頻信號(hào)。L1-L2 ,C1-C2 ,L3-L4、C6-C7,構(gòu)成低通網(wǎng)絡(luò)，旁路低頻信號(hào)，阻斷中、高頻信號(hào)。電壓、電流互感器副邊19，20的中頻電壓信號(hào)通過(guò)窄帶中頻濾波器29經(jīng)中頻信號(hào)調(diào)理器30解調(diào)出軸電刷接觸可靠性信號(hào)，連接到輸出端子5，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電刷接觸的可靠性監(jiān)測(cè)。2、監(jiān)測(cè)軸電流信號(hào)
參閱圖4、圖5、圖7，軸電流信號(hào)接入端子I，經(jīng)慢速熔絲F1輸入到電流互感器原邊17，副邊線圈檢測(cè)出的交變電流經(jīng)L1-L2 ,C1-C2構(gòu)成的低通網(wǎng)絡(luò)引出(Tl)連接到標(biāo)準(zhǔn)電阻Rref轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)輸入到前置信號(hào)調(diào)理器，通過(guò)低通濾波器28-1，經(jīng)低頻信號(hào)調(diào)理電路31-1接信號(hào)遠(yuǎn)傳連線電氣接口 3。一旦軸電流超過(guò)2A，慢速熔絲F1將熔斷，切斷軸電流的通路，對(duì)機(jī)組軸承起到保護(hù) 作用。熔絲熔斷后，R1充當(dāng)臨時(shí)的靜電泄放電阻，大軸通過(guò)R1接地。3、監(jiān)測(cè)軸電壓信號(hào)
參閱圖4、圖6、圖7，軸電壓信號(hào)經(jīng)接線端子2，連接到分壓電阻^ ((；為高頻旁路電容)和電壓互感器原邊18，副邊線圈20檢測(cè)出的電壓信號(hào)經(jīng)L3-L4、C6-C7構(gòu)成的低通網(wǎng)絡(luò)濾波后輸入到前置信號(hào)調(diào)理器，通過(guò)低通濾波器28-2，經(jīng)低頻信號(hào)調(diào)理電路31-2接信號(hào)遠(yuǎn)傳連線電氣接口 4。22 (圖6中F2)為快速熔絲，若大軸誤接入高電壓，快速熔絲22瞬時(shí)熔斷，切斷電流通路。4、監(jiān)測(cè)軸放電信號(hào)
參閱圖5、圖6、圖7，電流或電壓互感器副邊線圈18，20監(jiān)測(cè)出的信號(hào)包含軸放電高頻信號(hào)，通過(guò)C3、C4、C5、R1, R2、R3, C8、C9、C10, R4、R5、R6阻容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的高通濾波電路檢出(T3或T6)，連接到前置信號(hào)調(diào)理器，經(jīng)寬帶有源濾波器30和高頻信號(hào)調(diào)理電路33輸至信號(hào)遠(yuǎn)傳連線電氣接口(6)。
權(quán)利要求
1.電機(jī)多功能電刷信號(hào)監(jiān)測(cè)器，其特征是:由軸電流監(jiān)測(cè)耦合器，軸電壓監(jiān)測(cè)耦合器，前置信號(hào)調(diào)理器，軸電刷信號(hào)接入端子或接口、連接遠(yuǎn)端顯示裝置的信號(hào)遠(yuǎn)傳線連接端子或接口及組裝電氣元件構(gòu)成整體監(jiān)測(cè)器的載體組成；其中的軸電流監(jiān)測(cè)耦合器包括電流互感器，低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路；其中的軸電壓監(jiān)測(cè)耦合器包括電壓互感器，低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路；其中的前置信號(hào)調(diào)理器包括中頻激勵(lì)源、低通濾波、高通濾波、窄帶濾波、信號(hào)調(diào)理單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)多功能電刷信號(hào)監(jiān)測(cè)器，其特征是:在軸電流監(jiān)測(cè)耦合器中的互感器原邊線圈與軸電刷構(gòu)成的回路中串聯(lián)限流保護(hù)組件；在軸電壓監(jiān)測(cè)耦合器中的互感器原邊線圈與軸電刷構(gòu)成的回路中串聯(lián)過(guò)壓保護(hù)組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)多功能電刷信號(hào)監(jiān)測(cè)器，其特征是:限流保護(hù)組件由一個(gè)慢速熔絲和一個(gè)靜電泄放電阻并聯(lián)組成；過(guò)壓保護(hù)組件由一個(gè)快速熔絲和一組并聯(lián)的分壓電阻和高頻旁路電容組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)多功能電刷信號(hào)監(jiān)測(cè)器，其特征是:其中的高穩(wěn)定性中頻激勵(lì)信號(hào)源是提供IOOKHz中頻信號(hào)的信號(hào)源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)多功能電刷信號(hào)監(jiān)測(cè)器，其特征是:以圓筒形環(huán)氧玻璃絲絕緣殼體為載體:各元、部件置于殼體內(nèi)，殼體上端設(shè)置軸電流信號(hào)接線端子和軸電壓信號(hào)接線端子，殼體下部設(shè)置軸電流信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口、軸電壓信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口、電刷接觸可靠性信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口、軸放電信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口及電路工作電源接口，殼體內(nèi)充硅膠，殼體下端配置兼作接地的不銹鋼安裝法蘭，絕緣殼體內(nèi)各元件的連接關(guān)系是:殼體上端軸電流信號(hào)接線端子連接軸電流監(jiān)測(cè)電刷，接線端子位于絕緣殼體內(nèi)的下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán)，連接環(huán)的下側(cè)連接限流保護(hù)組件，限流組件下端連接電流互感器原邊線圈，線圈的另一端作為接地點(diǎn)的底座，電流互感器副邊線圈接阻抗匹配電路，絕緣殼體上端的軸電壓信號(hào)接線端子連接軸電壓監(jiān)測(cè)電刷，位于絕緣殼體內(nèi)的端子下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán)，柔性導(dǎo)線連接環(huán)下側(cè)連接并聯(lián)的分壓電阻和高頻旁路電容組成的過(guò)壓保護(hù)組件，過(guò)壓保護(hù)組件另一端連接電壓互感器原邊線圈，電壓互感器原邊線圈的另一端經(jīng)快速熔絲接底座，電壓互感器副邊線圈接阻抗匹配電路，軸電流監(jiān)測(cè)耦合器中的阻抗匹配電路和軸電壓監(jiān)測(cè)耦合器中的阻抗匹配電路共同接前置信號(hào)調(diào)理器，前置信號(hào)調(diào)理器的信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)連接絕緣殼體下部的信號(hào)遠(yuǎn)傳線接口。
全文摘要
電機(jī)多功能電刷信號(hào)監(jiān)測(cè)器，屬于測(cè)量技術(shù)，用于在線監(jiān)測(cè)軸電流、軸電壓、軸放電以及軸電刷脫落，克服現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、環(huán)面積大、易受干擾、現(xiàn)場(chǎng)安裝選位和檢修不便等不足。由軸電流監(jiān)測(cè)耦合器、軸電壓監(jiān)測(cè)耦合器、前置信號(hào)調(diào)理器、軸電刷信號(hào)接入端子或接口、接遠(yuǎn)端顯示裝置的信號(hào)遠(yuǎn)傳線連接端子或接口及組裝電氣元件構(gòu)成整體監(jiān)測(cè)器的載體組成。本發(fā)明的積極效果是具有軸電流監(jiān)測(cè)、軸電壓監(jiān)測(cè)、軸電刷接觸脫落監(jiān)測(cè)、軸放電監(jiān)測(cè)的多路信號(hào)輸出功能。結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾、便于安裝和維修，為電機(jī)軸承安全提供了保障。
文檔編號(hào)G01R31/34GK103176125SQ20111043948
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者林海波 申請(qǐng)人:哈爾濱瑞格大電機(jī)技術(shù)有限公司