CN100465657C - 叠片铁心的检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测在一发电机中的叠片铁心(4)的叠片铁心检测装置，其中，该叠片铁心检测装置具有一平行于该发电机转动轴线(2)放置的励磁绕组(10)以及一红外线图像探测装置(14)，该励磁绕组与一个次级交流发电机(13)相连接，该红外线图像探测装置(14)设计成用于探测红外线。所述次级交流发电机(13)具有一个可调节的变频器，并且当频率在400至600赫兹之间以及在一个可在0至3000V之间调节的输出电压情况下单相提供一个200kW的功率。

Description

叠片铁心的检测装置
本发明涉及一种用于检测在一发电机中的叠片铁心的叠片铁心检测装置，其中，该叠片铁心检测装置具有一平行于该发电机转动轴线放置的励磁绕组以及一红外线图像探测装置，该励磁绕组与一个提供交流电流的高压检测装置相连接，该红外线图像探测装置设计成用于探测红外线。
本发明还涉及一种用于检测一发电机定子中故障的方法，其中，一个提供交流电流的高压检测装置与一平行于该发电机转动轴线放置的励磁绕组相连，并利用一红外线图像探测装置沿所述转动轴线方向探测红外线。
此外，本发明涉及一种用于一叠片铁心检测装置的高压检测装置。
在现今的发电机结构中，需要对那些地方性商用发电的发电机在损伤检查范围进行检查，以早期识别故障。故障可能源自于转子绕组中的损伤或定子中的损伤。定子中的损伤可能出现在叠片铁心或定子绕组中。所述叠片铁心垂直于转动轴线装入。为了容纳通常由矩形断面的铜导线制成的定子绕组，所述叠片铁心上开设有沟槽。在这些沟槽中可绝缘地嵌入定子绕组。这些定子绕组相对于叠片铁心绝缘。
发电机的转子具有一个被电流流过的转子绕组，在最新的发电机中该电流强度可高达10000安培。所述电流通常借助于滑环和碳刷由一个外部电源提供。在极限功率发电机中，励磁电流由带有旋转的整流器转轮(Gleichrichterrdern)的励磁机产生。
利用该电流形成一旋转的磁场，该旋转磁场又在位于定子外壳内的定子绕组中感应出电压。在定子绕组中流动的是具有显著高的电流强度的电流。该高电流强度导致位于所述沟槽中的定子绕组变热。在定子绕组和叠片铁心之间的绝缘可能由此受到损伤。如果发生了这样的损伤，该叠片铁心在受损绝缘处的局部周围就会发热。因而不能排除损伤程度的进一步加大。
通常，检查定子绕组和叠片铁心之间的绝缘是否有损伤。一种通行的检查方法是将转子拆下并模拟一种会导致叠片铁心发热的运行状态。若达到运行温度，就借助一个红外线照相机沿着一个平行于转子旋转轴线的方向拍摄所述定子绕组和所述叠片铁心的红外线照片。故障或损伤可作为所谓的热斑(Hot Spots)被鉴别出并测定其位置。这样，在发电机投入运行前就能消除损伤。
当今模拟运行状态是通过一种具有一个高压发电机和多根励磁绕组相线的装置来实现。励磁绕组的相线平行于所述转动轴线敷设。所述高压发电机与所述励磁绕组电连接，并在电流强度约为700至800安培时提供一个可高达6千伏的输出电压。该交流电压在叠片铁心中感应出一定的磁通或一个交变的磁场，后者通过非磁性损失导致所希望的、与运行状态下的发热相当的发热。
由于发电机大多进行现场检测，因此几乎不可能提供一种高压发电机。目前仅仅公知了不可在发电厂内应用的固定式高压发电机。
检测叠片铁心迄今是在车间里内完成。另一种检测定子绕组和叠片铁心可能采用的方法是所谓的EL-CID测量方法，然而该测量方法用于绝缘结构的定子叠片铁心时其测试结果的可靠性受到限制。
本发明要解决的技术问题是提供另一种检测一发电机的方法和装置，该检测装置便于运输。
上述针对叠片铁心检测装置的技术问题通过一种用于检测在一发电机中的叠片铁心的叠片铁心检测装置来解决:该叠片铁心检测装置具有一平行于该发电机转动轴线放置的励磁绕组以及一红外线图像探测装置，该励磁绕组与一个提供交流电流的高压检测装置相连接，该红外线图像探测装置设计成用于探测红外线，其中，所述叠片铁心检测装置设计用于检测由所述红外线图像探测装置所拍摄到的红外线照片中的那些表征发电机内故障的热斑，按照本发明，所述高压检测装置在频率大于400赫兹以及在一个可调节的至少400V的输出电压情况下单相提供功率。
上述针对高压检测装置的技术问题通过这样一种高压检测装置来解决，该高压检测装置可以为一个发电机中的叠片铁心检测装置提供一输出电压为至少400V及输出频率大于400赫兹的单相的、可调节的输出信号。
上述针对检测方法的技术问题通过下述用于检测一发电机定子中故障的方法来解决:其中，一个提供交流电流的高压检测装置与一平行于该发电机转动轴线放置的励磁绕组相连，并利用一红外线图像探测装置沿所述转动轴线方向探测红外线，所述高压检测装置在频率高于400赫兹时提供一个单相在可调节输出电压为至少400V时的功率，且对所探测到的红外线照片检查那些表征发电机内故障的热斑。
另外，若找到一种可以当场检测发电机损伤情况的装置，也是比较有利的。
相宜地所述叠片铁心检测装置具有一可调节的变频器，以用于将一基本频率变换成一更高的频率。
为了能够将所述叠片铁心检测装置与一个交流电流电源连接起来，所述高压检测装置具有一个可与一交流电源连接的输入侧。
合适的方式是该交流电源具有一个三相的400V交流电压。
通过这样一种实施方式，即所述励磁绕组具有至少两根导电线，可以将所述叠片铁心检测装置构造得更小。所述叠片铁心检测装置的运输能力由此得以增强。
下面借助附图所示实施方式对本发明予以详细说明。各附图中以相同附图标记表示的部件具有同样的功能。
附图中:
图1示出一个叠片铁心检测装置的构造；
图2示出一幅红外线照片。
在图1中示出一个叠片铁心检测装置的结构。一个图中未完整示出的发电机具有一个定子1。该定子1相对于一转动轴线2具有对称结构。该定子1具有一个外壳3。垂直于所述转动轴线2设置有一相对于该转动轴线2具有对称结构的叠片铁心。出于示图清晰起见，在图1中仅仅示出两块叠片铁心4。这样的叠片铁心4在所述外壳3内从定子起始端5一直布置到定子终端6。所述叠片铁心4按图中未详细示出的方式沿旋转轴线2的方向被固定。
在所述叠片4上具有多个沿外壳3的环周方向对称分布的沟槽7。一个由多个定子绕组线棒8构成的定子绕组按图中未详细示出的方式嵌入所述沟槽7中。出于示图清晰起见，在图1中仅仅示出一根定子绕组线棒8。
一个图中未示出的转子可围绕所述转动轴线2旋转地支承在所述发电机的内孔9中。该转子具有一个由多个线圈组组成的转子绕组，在该转子绕组中流动有一个高达10000安培的励磁电流。该转子通过一个图中未示出的旋转驱动装置围绕所述转动轴线2旋转。该旋转驱动装置可以是一个蒸汽轮机、一个燃气轮机或一个组合式燃气和蒸汽轮机。
通过所述励磁电流和转子的转动，在定子绕组中感应出一个电压，该电压通过图中未示出的定子绕组端部线棒可作为有效电流被提供。
在所述定子绕组中的电压和电流在工作运行时的值分别可高达27000V和35000A。这么高的电流值会造成大量的损耗热。
在所述叠片铁心4的沟槽7和所述定子绕组线棒8之间设有一图中未详细示出的绝缘层。该绝缘层阻碍电流不受控制的流动，并因此阻碍温度危险地增高。
在一个可现场或就地进行的检测状态中，沿所述转动轴线2的方向设置一个励磁绕组10。该励磁绕组10在图示实施方式中具有两根励磁绕组导线10a、10b。该励磁绕组在另一个替代性的实施方式中可具有多根励磁绕组导线。所述励磁绕组导线10a、10b优选沿所述转动轴线2平放。所述励磁绕组具有两个与一个高压检测装置13连接的励磁绕组端部11、12。该高压检测装置13在可调输出电压为至少400V时单相提供一个频率高于50赫兹的交流电流。
在一个优选的实施方式中，所述高压检测装置13提供一个可调节的单相的正弦形输出信号，该输出信号的电压值至少为400V，其频率则高于400赫兹最高可达600赫兹。在另一优选实施方式中，所述高压检测装置13提供一个大于3千伏、尤其是2千伏的输出电压。
所述高压检测装置13具有一个可调节的变频器，以用于将一基本频率变换成一更高的频率。
在另一替代性的实施方式中，所述高压检测装置具有一个可与一交流电源连接的输入侧。该交流电源在此可具有一个三相的400V交流电压。
此外，所述高压检测装置13的几何尺寸和重量设计成可更加便于运输。
令人惊奇地发现，通过所述高压检测装置13的输出电压、功率和频率可模拟出这样一种情形状态。该模拟状态与发电机按规定运行时的状态十分接近。
迄今是在50赫兹的频率和高达6千伏的输出电压下进行叠片铁心检测。到目前为止，人们对于在更高频率和更低输出电压下进行叠片铁心检测在技术上有所保留或顾虑。
在所述新型叠片铁心检测装置上达到的纵向电压与已公知的叠片铁心检测装置的纵向电压值几乎相同。
在图2中可看到一个极简化的红外线照片。它是在检测过程中由所述红外线图像探测装置14拍制出的。该红外线照片表示的是所述叠片铁心4和所述定子绕组线棒8的断面。在此，所述叠片铁心4和所述定子绕组线棒8的温度按照一个匹配比色图表(Zuordnungsskala)15表示出。它们的图示断面和温度的分配情况可从该匹配比色图表15中了解到。
阴影线示出的温度20低于点划线示出的温度21。用一个圆圈包围的x表示的温度22则比点划线示出的温度21更高。例如温度20为20℃，温度21为26℃，温度22则为30℃。
一个红外线图像探测装置14优选设置在所述转动轴线2上。借助该红外线图像探测装置14可以探测所述外壳3内的红外线。图示红外线照片显示所述叠片铁心4、沟槽7和定子绕组线棒8上的热量分布。
为图示清晰起见，在图2中仅仅示出三个温度值。
该红外线照片在检测过程中进行分析。所述温度分布应当尽可能均匀并相对于所述转动轴线2对称。从图2所示红外线照片中可了解到，在多个不同的位置处有更高的局部温度。
这些不同的位置可作为损伤点16、17、18、19被鉴别出。
这些具有更高局部温度的各位置区域也被称为热斑。通过辨别和确定损伤所在位置，可采取相应的修理措施，从而可有效防止在按规定运行时的后续损害结果发生。

Claims (7)

1.一种用于检测在一发电机中的叠片铁心(4)的叠片铁心检测装置，其中，该叠片铁心检测装置具有一平行于该发电机转动轴线(2)放置的励磁绕组(10)以及一红外线图像探测装置(14)，该励磁绕组与一个提供交流电流的高压检测装置(13)相连接，该红外线图像探测装置(14)设计成用于探测红外线，其中，所述叠片铁心检测装置设计用于检测由所述红外线图像探测装置(14)所拍摄到的红外线照片中的那些表征发电机内故障的热斑，其特征在于，所述高压检测装置(13)提供可单相调节的至少为400V的输出电压和高于400赫兹的频率。
2.按照权利要求1所述的叠片铁心检测装置，其特征在于，所述高压检测装置(13)具有一可调节的变频器，以用于将一基本频率变换成一更高的频率。
3.按照权利要求1或2所述的叠片铁心检测装置，其特征在于，所述高压检测装置(13)具有可与一交流电源相连的输入侧。
4.按照权利要求3所述的叠片铁心检测装置，其特征在于，所述交流电源具有一个三相的400V的交流电压。
5.按照权利要求1或2所述的叠片铁心检测装置，其特征在于，所述励磁绕组(10)包括至少两根导线。
6.按照权利要求1或2所述的叠片铁心检测装置，其特征在于，所述高压检测装置(13)设计成可运输的装置。
7.一种用于检测一发电机定子中故障的方法，其中，一个提供交流电流的高压检测装置(13)与一平行于该发电机转动轴线(2)放置的励磁绕组(10)相连，并利用一红外线图像探测装置(14)沿所述转动轴线(2)方向探测红外线，其特征在于，所述高压检测装置(13)在频率高于400赫兹且在可调节的输出电压为至少400V时单相提供一功率，并对所拍摄到的红外线照片检查那些表征发电机内故障的热斑。
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