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確定電機繞組突出部分強度狀態(tài)的方法及實施該方法的裝置的制作方法

文檔序號:6136109閱讀:228來源:國知局
專利名稱:確定電機繞組突出部分強度狀態(tài)的方法及實施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種確定電機繞組突出部分強度狀態(tài)的方法,本發(fā)明也涉及一種實施該方法的裝置。
在電機中,特別是輸出功率超過200MVA的發(fā)電機、繞組突出部分,也就是說繞組投影在超出疊片鐵芯兩邊的那部分,一定要配置成可以承受運轉(zhuǎn)當(dāng)中產(chǎn)生的磁力。這些磁力可承受短路時的明顯大的量值,因而對整個電機構(gòu)成高電位風(fēng)險。
原則上講一直存在著這種可能,即繞組突出部分配件所要求的機械預(yù)拉伸在運行幾年后將會減弱。例如,發(fā)電機承受的短路電流越多,這種情況越可能發(fā)生。不過,繞組突出部分配件機械屬性的變化也可以發(fā)生在負(fù)載經(jīng)常變化的電機上,此外在相關(guān)溫度起伏的情況下也有發(fā)生。
一個要測量的變化是繞組突出部分振動,該變量在運行中受繞組突出部分機械屬性的影響,而這種振動可以在本地用加速傳感器在徑向,切線和軸線方向上測量出來。以下已經(jīng)清楚,即通過雙重組分,用在繞組突出部分圓周上不同的點測量的振動加速來確定本地振動偏移或振動幅值,且監(jiān)測這些參數(shù)是否在有限值內(nèi)。在這種情況下,所考慮的繞組突出部分振動的雙行頻分量通常是唯一。正常運轉(zhuǎn)時,該繞組突出部分振動基本上被定子繞組上的對稱電流系統(tǒng)勵磁,同時依賴于繞組突出部分托架的型號,它也或多或少被定子迭片體的振動勵磁。
按照這個原則工作的振動監(jiān)測記錄例如可以從1993年9月“電子”SAIEE雜志中的“發(fā)電機壽命管理的現(xiàn)代監(jiān)測”一文中可知。這里建議振動幅值及其相位參考每個測量光學(xué)傳感器以便找到一個波動基準(zhǔn)點。這種監(jiān)測類型的困難在于把繞組突出部分振動已增長的偏移歸結(jié)為具體的原因,也就是說就振動而言,不可能證實勵磁是增強還是減弱,或繞組突出部分配件是變軟還是變硬。
因此,本發(fā)明的目的是提供一種確定電機繞組突出部分強度狀態(tài)的新方法,該方法給出了繞組突出部分振動變化的具體原因。按照本發(fā)明實施這種方法的裝置也同時預(yù)以說明。
按照本發(fā)明,通過如下方法解決上述任務(wù)
一種確定電機繞組突出部分強度狀態(tài)的方法,借助至少一只傳感器,它置于繞組突出部分的繞組末端且和評價單元連在一起,檢測繞組末端振動幅值,其特征在于,振動幅值的相位取決于流過繞組末端電流的相位,商值取決于振動幅值及依賴于電流的振幅參考值,商值取決于振動幅值的相位和依賴于繞組突出部分溫度的相位參考值,振動幅值與幅值參考值形成的商值和/或相位與相位參考值的商值確定了繞組突出部分強度狀態(tài)。
通過把振動幅值的相位歸因于流過繞組末端的電流相位,可以允許確定繞組突出部分振動的原因,在以上這個事實中,可以看到本發(fā)明的優(yōu)點。
在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方案中,繞組末端上的三個光學(xué)加速傳感器被均勻布置于繞組突出部分圓周上,且在這種情況下至少有一個加速傳感器置于切線等效方向,至少一個置于徑向等效方向。
通過參考下面與附圖
相聯(lián)系的詳細(xì)描述,在更好地理解的同時可輕易獲得本發(fā)明更完整的評價及許多附帶的優(yōu)點,附圖顯示了電機定子繞組突出部分的簡單視圖,而該電機具有按照本發(fā)明實施這種方法的裝置。
圖上只表示了有助于理解本發(fā)明的基本元素。
參照該圖,圖中2表示一電機如發(fā)電機的繞組突出部分,4表示繞組末端,這些繞組末端在共同組成了繞組突出部分2,繞組突出部分被機殼1包圍著。均勻分布在繞組突出部分圓周上的是3個光學(xué)加速傳感器3a、b、c,其中3b、c兩個傳感器處于徑向等效方向,3a傳感器處于切線等效方向。在選擇安裝位置時,應(yīng)優(yōu)先選繞組末端4,因為期望其有最大的偏移,此種情況下加速傳感器3a、b、c在所有情況下均位于發(fā)電機繞組的每個相位U、V、W。光學(xué)加速器3a、b、c與評價單元5聯(lián)在一起,通過一根與電流測量點(沒表示出)相連的測量線6,評價器獲得發(fā)電機各相位的被測量的電流值Iu、Iv、Iw。與加速傳感器測量點附近溫感相連的測量線7,將相應(yīng)的被測量的溫度送往評價單元5。
光學(xué)加速傳感器3a、b、c檢測位于發(fā)電機繞組末端4的振動加速,該發(fā)電機處于運行狀態(tài)。原則上有三種機理影響繞組末端4的振動偏移-基礎(chǔ)頻率50Hz(或美國60Hz)的定子電流在繞組突出部分的導(dǎo)體間形成雙頻磁勢;在這種情況下,振動由磁勢勵磁而成,-發(fā)電機定子50Hz(或美國60Hz)基礎(chǔ)頻率的磁通密度導(dǎo)致了雙頻迭片鐵芯振動,它依賴于迭片鐵芯和繞組突出部分的機械耦合,勵磁后者使其振動;因此,這些振動影響建立在通路勵磁的基礎(chǔ)上。
-最后,自然頻率的偏移,在沒有勵磁變化的情況下,可影響振動偏差的幅值,這個機理因此被簡稱為自然頻率偏差。
加速傳感器3a、b、c產(chǎn)生的測量值通過傅里葉變化和隨后的雙重積分集中于評價單元5,以形成振動偏差或幅值信號A。另外,發(fā)電機定子電流Iu或Iv、Iw的相位確定以振動幅值的相位φ為依據(jù)。出于這個目的,評價單元5基本包括加速傳感器3a、b、c的測量值獲取和調(diào)制系統(tǒng),發(fā)電機定子電流Iu、Iv、Iw的測量值獲取和調(diào)節(jié)系統(tǒng),加速傳感器測量點溫度的測量值獲取和調(diào)節(jié)系統(tǒng),和一個計算機單元。
由上述作為振動偏移基本因素的機理可知,令人感興趣的主要是偏移A和相關(guān)相位φ的雙頻率分量;也就是說100Hz(120Hz)分量。為確定繞組突出部分2強度狀態(tài),由導(dǎo)出A和φ的已獲得值形成相應(yīng)的參考值A(chǔ)ref和φref。下面的模型是參考值A(chǔ)ref和φref的根據(jù)由于定子電流是以振動勵磁為基準(zhǔn)的決定性變量、電流的平方在最后的磁勢中起決定作用,下式適用于振動幅值的參考值計算ArefAref=w0+w1·I+w2·I2這個方程用以為各自的相位電流Iu、Iv、Iw的每個有效點確定參考值A(chǔ)ref、常量w0、w1、w2已經(jīng)確定,例如,在發(fā)電機不同的荷載點發(fā)電機使用期間振動的所謂“指印測量”。有關(guān)參考值A(chǔ)ref的方程既包括定子電流I(w1,w2)產(chǎn)生的磁勢勵磁,也包括迭片鐵芯振動(w0)產(chǎn)生的通路勵磁。
如下所述參考值φref取決于相位。在此種情況下起決定作用的是,振動偏移和周期性勵磁的磁勢之間的相位偏移可以隨著僅在繞組突出部分2的自然頻率的電流(磁勢的勵磁)的結(jié)果而變。相位參考φref的模型基本考慮了自然頻率下繞組突出部分的測量點感應(yīng)荷載發(fā)熱的影響??紤]的范圍在空轉(zhuǎn),即電機空載因而是冷機,和滿載之間,自然頻率的偏移或改變和相位的改變綜合起來與溫度呈線性關(guān)系,因而下面方程運用于相位的參考值φref=P0+P1·T通過這個方程可以給每個有效點確定參考值φref,常量P0和P1已經(jīng)確定,例如,在發(fā)電機不同的荷載點發(fā)電機使用期間振動的所謂“指印測量”。
現(xiàn)在被測的振動幅值A(chǔ)和相關(guān)相位φ在發(fā)電機運行中得到。然后繞組突出部分強度狀態(tài)可以用如下關(guān)系式確定ΔA=A-ArefA]]>和Δφ=φ-φrefφ]]>1.如果在發(fā)電機負(fù)載改變且ΔA保持為0觀察到更大的振動幅值,那么在振動上將有正常的感應(yīng)電流增長。
2.如果在發(fā)電機負(fù)載改變且ΔA大于0時觀察到更大的振動幅值,那么在振動上將沒有感應(yīng)電流的增長。
3.如果在這種情況下,Δφ為一個不等于0的值,這意味著繞組突出部分變松,假定φ值朝著與溫感自然頻率向繞組突出部分共振狀態(tài)偏移方向相同的方向變化,此時相位φ為0°到360°之間的值。此處假定在冷態(tài)下沒有變化。在冷態(tài)下這樣的變化可能出現(xiàn),例如,發(fā)電機中冷氣體溫度有變化。
運用上述的方法使必須有很高利用率的發(fā)電機,第一次可以在運行中提供關(guān)于系統(tǒng)組成部分的狀態(tài),如繞組突出部分托架,它受損耗的影響。結(jié)果是,通常以時間為依據(jù)的維護間隔計劃可以漸漸轉(zhuǎn)化為以狀態(tài)為依據(jù)的計劃。在需要獲得備用部件時,較長的操作間隔和可避免的故障時間提高了發(fā)電機的利用率。相對于傳統(tǒng)的限量監(jiān)測,用上述的起因診斷可以在達(dá)到振動幅值危險值以前識別系統(tǒng)狀態(tài)的變化。
考慮到同時使用于發(fā)電機兩邊的繞組突出部分,即在驅(qū)動端和非驅(qū)動端,也是該發(fā)明方法和實施該方法的裝置的用途。當(dāng)然,這里也可能使用非光學(xué)加速傳感器,另外它也可以安置在軸線導(dǎo)致方向。
參考符號表1. 機殼2. 繞組突出部分3a、b、c傳感器4. 繞組末端5. 評價單元6、7測量線A 振動幅值A(chǔ)ref幅值參考值ΔA 由A和Aref得出的商值φ A的相位φref相位參考值Δφ由φ和φref得到的商值T 溫度
權(quán)利要求
1.一種確定電機繞組突出部分(2)強度狀態(tài)的方法,借助至少一只傳感器(3),它置于繞組突出部分(2)的繞組末端(4)且和評價單元(5)連在一起,檢測繞組末端振動幅值(A),其特征在于,振動幅值(A)的相位(φ)取決于流過繞組末端(4)電流的相位,商值ΔA取決于振動幅值(A)及依賴于電流的振幅參考值(Aref),商值(Δφ)取決于振動幅值(A)的相位(φ)和依賴于繞組突出部分溫度的相位參考值(φref),振動幅值(A)與幅值參考值(Aref)形成的商值和/或相位(φ)與相位參考值(φref)的商值(Δφ)確定了繞組突出部分強度狀態(tài)。
2.實施權(quán)利要求1所述的方法的裝置,其特征在于,繞組突出部分(2)的繞組末端(4)上的三個傳感器(3a、b、c)均勻布置在繞組突出部分的圓周,其中傳感器(3a、b、c)由光學(xué)加速傳感器構(gòu)成,至少一個傳感器在切線等效方向上,一個傳感器在徑向等效方向上與繞組末端相連。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置,其特征在于,評價單元(5)具有一個用于該傳感器(3a、b、c)的測量值獲取和調(diào)節(jié)系統(tǒng),包括一個電機定子電流測量值獲取和調(diào)節(jié)系統(tǒng),包含一個計算機單元。
全文摘要
在確定電機繞組突出部分強度狀態(tài)的方法中,借助至少一個傳感器(3),確定繞組末端(4)的振動幅值(A)和相關(guān)相位(φ)。這種情況下振動幅值(A)的相位(φ)以流過繞組末端(4)的電流相位為依據(jù)。振動幅值(A)與依賴于電流的幅值參考值(A
文檔編號G01H1/00GK1191308SQ9810444
公開日1998年8月26日 申請日期1998年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月17日
發(fā)明者R·斯泰恩 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司
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