CN103459993A - 监控振动传感器的状况的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于监控位于一系统中的振动传感器(50)状况的系统和方法。由一个或多个振动传感器接收系统中的振动。由振动传感器输出传感器数据。传感器数据包括表示系统中的振动的数据和表示相应振动传感器的固有频率的数据。监控从振动传感器输出的传感器数据,在表示振动传感器的固有频率的数据改变时,使振动传感器停止工作。
Description
技术领域
本发明涉及监控振动传感器的状况,更具体地说,涉及通过实时监控振动传感器的固有频率来监控位于发电机中的振动传感器的状况。
背景技术
用在发电领域中的发电机包括定子绕组,定子绕组具有大量导体或定子线棒,大量导体或定子线棒被压入基体的槽中,特别是叠层定子铁芯(core)或转子体中。这种发电机代表十分昂贵和长期的投资。其故障不仅危害本身动力设备,而且由于与维修相关的停机时间,还可导致工作时间十分严重地减少。
为了避免这样的状况,诊断系统已发展用于早期识别缺陷。由于发电机内十分高的电压,用于发电机的诊断系统通常使用传感器技术,传感器技术避免了电导线,如果电导线配置在处于高电压的结构上,电导线会导致与地面产生电弧。例如,发电机内的感测信号通过例如玻璃纤维的光导体进行传送。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种用于监控位于一系统中的振动传感器状况的方法。由振动传感器接收系统中的振动。由振动传感器输出传感器数据。传感器数据包括表示系统中的振动的数据和表示振动传感器的固有频率的数据。监控从振动传感器输出的传感器数据,并在表示振动传感器的固有频率的数据变化时,使振动传感器停止工作(flagged)。
根据本发明的第二方面,提供了一种用于监控发电机的系统。该系统包括至少一个振动传感器和处理器。振动传感器接收发电机中的振动,并输出传感器数据,传感器数据包括表示由相应振动传感器接收的振动的数据和表示相应振动传感器的固有频率的数据。处理器监控从每个振动传感器输出的传感器数据,处理器适于使表示固有频率的数据发生变化的振动传感器中的任一停止工作。
附图说明
尽管本说明书以特别指出和清楚要求本发明的权利要求结束,但是应理解,通过结合附图的下述说明,本发明会变得更易理解,附图中的相同标号代表相同元件,附图中:
图1是示出设有根据本发明实施例的振动传感器的发电机的一部分定子铁芯的透视图;
图2是图1所示振动传感器的内部部件的放大透视图;
图3是图2所示振动传感器的选择部件的放大透视图;
图4是图2所示振动传感器的分解透视图;
图5-9是示出在发电机工作期间,根据本发明实施例的振动传感器的示例性输出的图表;
图10是包括多个根据本发明实施例的振动传感器的传感器系统的示意图;以及
图11和12是根据本发明实施例的振动传感器中使用的膜盘的替代构造的透视图。
具体实施方式
在以下对优选实施例的详细说明中,参考了构成本发明一部分的附图,在附图中,以说明性而非局限性示出本发明,本发明在附图中实施为特定的优选实施例。应当理解的是,可利用其它实施例,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以进行改变。
参见图1,示出了用于发电机的一部分定子10,其包括定子铁芯12,定子铁芯包括限定出径向延伸槽16的多个定子齿14。定子铁芯12包括定子线圈18,定子线圈包括位于每个槽16中的一个或多个定子线棒20。在所示实施例中,一对定子线棒20以堆叠关系位于每个槽16中。定子线棒20可被覆盖在形成接地壁绝缘的绝缘层(未示出)中。
线棒20可通过保持结构24保持到位,保持结构24包括一个或多个填料构件,比如位于内层的定子线棒20中沿径向向内放置在槽16中的顶部槽填料26和顶部波状弹簧28。保持结构24还可包括楔形件30,以预定密封性将定子线棒20压缩在槽16中,并基本上限制线棒20相对于定子铁芯12的移动,楔形件安装在槽16中,从顶部波状弹簧28径向向内安置。尽管该对定子线棒20的位置基本上由保持结构24维持,但是定子线棒20仍会响应于发电机内的振动进行一定程度的弯曲运动,从而在线棒20的材料中导致应力。
另外参见图2,根据本发明实施例的振动传感器50安装到从定子线棒20’中选择的定子线棒上,并在图1中显示为安装到所选定子线棒20’的端部20A。应注意,定子铁芯12的其它定子线棒20可包括其它的振动传感器50。还应注意,振动传感器50可以在与定子线棒20’端部20A不同的位置安装到所选定子线棒20’,例如定子线棒20’的顶部20B或侧部20C(见图1)。
根据本发明,所选定子线棒20’的振动和振动传感器50的状况(即,结构状况)可由振动传感器50提供的信号监控。即,振动传感器50提供包括传感器数据的信号,其中,传感器数据被监控,以确定所选定子线棒20’的振动,还确定根据本发明实施例的振动传感器50的状况,如本文将要描述的。由振动传感器50提供的信号包括具有大致周期变化值的动态测量信号,并指示出定子线棒20中的应力水平。特别地,测量信号可包括位移信号,该位移信号可被求一次微分,以提供关于速度的数据,并且可被求二次微分,以提供关于所选定子线棒20’端部20A的加速度的数据。
参见图2-4,振动传感器50包括壳体52(图2和4),壳体52容纳振动传感器50的内部部件,内部部件将在本文中描述。应注意,图3仅示出振动传感器50的所选部件,以更清楚地示出这些所选部件以及以便有效地描述它们的功能。
振动传感器50包括光纤传感器,光纤传感器包括由形成在光纤导体(FOC)58上的折射光栅的系数限定的光纤布拉格光栅(FBG)54,见图3和4。FBG54的折射光栅以预定间隔形成,以反射穿过FOC58的预定波长的光,该预定波长包括光栅特定(grating-specific)的中心布拉格波长λ0。FOC58包括可弹性变形材料,比如常规布拉格光栅传感器中使用的光纤,其可响应于施加在FBG54任一侧上的力扩展和收缩。如下面更详细所述,FOC58可连接到可偏转质量体,可偏转质量体可相对于也连接到FOC58的框架移位。对应于所选定子线棒20’的振动,质量体相对于框架的移位可导致FOC58产生周期性的弹性扩展和收缩,使得从FBG54反射的光的测量波长λ可关于中心布拉格波长λ0进行周期变化。可以以常规方式监控和处理从FBG54反射的光的测量波长λ的周期变化,以确定发电机在所选定子线棒20’区域中的状况。
例如宽带光源的光辐射源56经由联接器60联接到FOC58,以给振动传感器50提供光辐射,见图2-4。光辐射源56提供预定范围的光波长(或频率),以与振动传感器50的中心布拉格波长λ0的反射响应一致。来自振动传感器50的反射光传回通过FOC58,并由处理器62或频谱分析器通过联接器60接收,如本文中将要描述的。
参见图2,FOC58经由形成在壳体52壁中的孔64进入壳体52。如图3所示,FOC58的第一部分58A延伸穿过孔口66A,孔口66A形成为穿过振动传感器50的锚定件66。FOC58的第一部分58A使用适合的固定程序在孔口66A内的第一位置L1(见图3)处紧固到锚定件66,例如通过将FOC58的第一部分58A在孔口66A内胶粘或胶接到锚定件66。锚定件66延伸穿过形成在锚定板结构68中的孔68A,并螺纹固定到芯支撑件70,见图4。锚定板结构68用于限定FOC58在锚定板结构68的腿69中的沟槽69A与锚定件66之间的曲率,并将FOC58的第一部分58A保持到位。锚定板结构68经由多个螺栓72紧固到芯支撑件70,芯支撑件70经由多个螺栓74联接到壳体52的下部52A,见图2。芯支撑件70在壳体52下部52A内的第一位置L1处结构上支撑锚定板结构68、锚定件66和FOC58的第一部分58A,使得这些部件相对于壳体52是固定的。
如图4所示,锚定件66的螺纹端部66B螺纹接收在螺纹开口70A中,螺纹开口形成为穿过芯支撑件70。FOC58在锚定件端部66B延伸出孔口66A,并接收在延伸穿过指示构件80的孔口80A中(见图3),指示构件80将在本文中进行描述。FOC58的在锚定件66和指示构件80之间延伸的第二部分58B能够经受扩展和收缩,并包括FOC58的容纳上述FBG54的感测部分。
如图4所示,指示构件80的螺纹第一端部80B与第一质量体82的螺纹孔82A螺纹接合,以支撑其上的第一质量体82,指示构件80的螺纹第二端部80C与第二质量体84的螺纹孔84A螺纹接合,以支撑其上的第二质量体84。根据本发明的一个实施例的第一和第二质量体82、84均重约20-30克,但是根据振动传感器50和采用振动传感器的发电机的特定构造,质量体82、84可具有其它重量。与质量体82、84有关的其它细节将在本文中讨论。
FOC58的第三部分58C(见图3)使用适合的固定程序在孔口80A内的第二位置L2处紧固到指示构件80的第二端部80C,例如通过将FOC58的第三部分58C在孔口80A内胶粘或胶接到指示构件80。如本文中将要讨论的,FOC58的第三部分58C在第二位置L2处可相对于壳体52移动。
参见图2-4,膜弹簧组件90与指示构件80相关联。如图4最清楚所示,膜弹簧组件90包括第一膜止动件92、第一高度盘94、膜盘96、第二高度盘98和第二膜止动件100。膜弹簧组件90的这些部件优选地由不锈钢形成,并经由多个螺栓102联接在一起。
螺栓102接合隔件104的螺纹孔104A,以将膜弹簧组件90联接到隔件104(见图2和4),隔件104经由多个螺栓105联接到芯支撑件70。芯支撑件70和隔件104限定出质量体-弹簧支撑结构107,用于将膜盘96的外周部有效地联接到壳体52,以将膜盘96的外周部有效地联接到所选定子线棒20’。即,膜盘96的外周部包括固定部,固定部经由芯支撑件70结构上支撑在壳体52内,并相对于壳体52和所选定子线棒20’是固定的。隔件104设置成维持膜弹簧组件90与芯支撑件70之间的期望距离,尽管膜盘96对应于被传送至振动传感器50的振动在发电机运行期间在传感器50的中心轴线CA方向(见图2)上少量地弯曲,如本文中将要讨论的。
如图3和4所示,第一和第二螺母106、108位于相应的第一和第二质量体82、84与膜盘96之间。质量体82、84和螺母106、108有效地将膜盘96捕获(trap)在其间,并作用成经由螺母106、108与中心部任一侧的接合而将膜盘96的可移动(相对于壳体52)的中心部联接到指示构件80。指示构件80经由FOC58的第三部分58C在第二位置L2处联接在指示构件80的孔口80A内而有效地联接到FOC58的容纳FBG54的第二部分58B。因此,膜盘96的中心部有效地联接到FOC58的容纳FBG54的第二部分58B,使得所选定子线棒20’的振动运动以及振动传感器50和膜盘96外周部的相应运动导致FOC58的容纳FBG54的第二部分58B移位。即,膜盘96的中心部以及第一和第二质量体82、84相对彼此固定,但是可以相对于壳体52移动,并形成质量体-弹簧系统110(见图2)。质量体-弹簧系统110被支撑至质量体-弹簧支撑结构107,其中,由从所选定子线棒20’传送至壳体52的振动引起的膜盘96中心部的弯曲运动导致FOC58的容纳FBG54的第二部分58B相应地扩展和收缩,如本文中将要讨论的。
位于膜盘96相对两侧的第一和第二高度盘94、98包括在其中限定出各自中心孔94A、98A(见图4)的环状件。第一和第二高度盘94、98实现对膜盘96中心部的振动运动的阻尼,以限制膜盘96的最大位移弯曲,从而限制FOC58的第二部分58B的扩展/收缩量,以防止FOC58断裂。具体地,第一高度盘94通过约束膜盘96外周部在传感器50的径向向内方向(即,平行于传感器50的中心轴线CA的方向)上的运动而限制膜盘96中心部的最大位移弯曲,以有效地限制FOC58的第二部分58B的收缩量。类似地,第二高度盘98通过约束膜盘96外周部在径向向外方向上的运动而限制膜盘96中心部的最大位移弯曲,以有效地限制FOC58的第二部分58B的扩展量。应注意,可以修改高度盘94、98中的孔94A、98A的尺寸,以控制由高度盘94、98提供的对膜盘96中心部的振动运动的阻尼量。
第一和第二膜止动件92、100也限制膜盘96的最大位移弯曲,从而限制FOC58的第二部分58B的扩展/收缩量,以防止FOC58断裂。具体地,第一膜止动件92充当物理止动件,用于接触膜盘96中心部以约束膜盘96中心部在径向向内方向上的运动,以便有效地限制FOC58的第二部分58B的收缩量。类似地,第二膜止动件100充当物理止动件,用于接触膜盘96中心部以约束膜盘96中心部在径向向外方向上的运动,以便有效地限制FOC58的第二部分58B的扩展量。
应注意,可以修改膜止动件92、100中的孔92A、100A(见图4)的尺寸和/或高度盘94、98的厚度,以控制由膜止动件92、100提供的对膜盘96中心部的振动运动的限制。还应注意,尽管膜盘96的外周部相对于壳体52是固定的,膜盘96的中心部可相对于壳体52移动,但是传感器50可构造成膜盘96的外周部可相对于壳体52移动,膜盘96的中心部相对于壳体52是固定的。即,第一和第二高度盘94、98可将膜盘96的中心部捕获在其间,同时允许外周部沿径向弯曲。在这样的构造中,膜盘96的外周部或至少一部分外周部在结构上可直接或间接地联接到FOC58的第二部分58B。
而且,尽管在所示实施例中,膜止动件92、100中的孔92A、100A的尺寸是固定的,但是孔92A、100A的尺寸可以变化,使得其尺寸在发电机操作期间可以被手动或自动调节,以改变膜盘96的最大位移弯曲。这可以以与膜片机构在相机中的运行方式类似的方式实现,如本领域技术人员所明白的。
在优选的实施例中,第一和第二膜止动件92、100是与高度盘94、98分离的部件。然而,应注意,高度盘94、98可与相应的膜止动件92、100一体形成,即,作为梯状部件(stepped componet)。
在发电机运行期间,所选定子线棒20’的振动或振动运动经由传感器壳体52附接至定子线棒20’的端部20A而导致传感器壳体52相应地振动运动。传感器壳体52的振动运动经由芯支撑件70联接至传感器壳体52的下部52A而被传输到质量体-弹簧支撑结构107。由于膜盘96的外周部固定到质量体-弹簧支撑结构107,所以壳体52的振动运动被传送到膜盘96的外周部。在膜盘96的中心部,质量体82、84的惯量有效地抵抗膜盘96中心部的运动,并导致膜盘96响应于被传送至膜盘96的固定外周部的振动运动而弯曲。因此,膜盘96可以以与所选定子线棒20’的驱动频率对应的频率振动。
由于FOC58的第三部分58C经由指示构件80(即,在第二位置L2)联接到膜盘96的中心部,FOC58的第一部分58A经由锚定件66(即,在第一位置L1)联接到支撑结构70,所以膜盘96中心部的位移(即,由通过质量-弹簧体支撑结构107传送到膜盘96的振动引起)导致FOC58的第二部分58B以与所选定子线棒20’的振动频率对应的频率相应地扩展和收缩。应注意,FOC58优选地附接至处于预张紧状况的锚定件66和指示构件80。因此,被传送到膜盘96的振动运动导致FOC58进一步扩展或收缩。还应注意,FOC58的该扩展和收缩是十分小的,即处于微米量级。在宏观尺度上,膜盘96的运动和FOC58的相应运动几乎感觉不到,但是产生的FBG54的扩展和收缩会导致由FBG54反射的波长λ的可检测变化。反射的波长λ的变化是FOC58的扩展和收缩量的直接测量结果,FOC58的扩展和收缩量与由壳体52的振动运动引起的膜盘96的位移直接相关。如此,膜盘96的弯曲运动可以被测量,并可用于确定与所选定子线棒20’的端部20A的振动相关联的位移。
以由FBG54产生的反射波长λ形式的数据可经由联接器60传回通过FOC58,到达处理器62。处理器62可基于随时间的变化来处理数据(即波长λ的变化),以确定与数据相关联的加速度。而且,处理器62可基于波长随时间的变化而确定振动频率。特别地,除了由处理器62接收的与所选定子线棒20’上的传感器50的位移和/或加速度对应的数据,处理器62可处理数据以识别所关注的频率,包括所关注频率处的位移和/或加速度量。一种所关注频率对应于由膜盘96和质量体82、84形成的质量体-弹簧系统110的固有频率。
在常规加速计传感器设计中,期望将质量体-弹簧系统设计成质量体-弹簧系统的固有频率与由传感器监控的系统中的振动频率明显不同。特别地,在常规传感器设计中,通常将传感器的固有频率设计成比待测系统的频率高。提供传感器的固有频率与待监控系统的频率(数据在该频率下收集)之间的明显差别使得与从传感器输入的固有频率相关联的失真不可能作为所收集数据中的噪声而干扰。
根据本发明的一方面,传感器50的质量体-弹簧系统110的固有频率设计成相对接近于待监控系统的驱动频率。特别地,系统设计成具有较高灵敏度,这导致传感器50的质量体-弹簧系统110的固有频率降低。例如,对于其中大部分监控频率可包括通常小于约250Hz的谐波频率的发电机而言,传感器50的设计可包括大于约400Hz的固有频率,例如约410Hz。然而,应注意,振动传感器50的设计可以变更成其固有频率被调节为用于具有其它待监控频率的其它类型的系统。例如,第一和第二质量体82、84的重量和/或高度盘94、98的中心孔94A、98A的尺寸可以变更成有效地改变振动传感器50的固有频率。而且,可通过改变膜盘96的厚度、直径和/或硬度进一步调整传感器50的灵敏度。
从振动传感器50输出的传感器数据借助FOC58输送通过联接器60,到达处理器62,所述传感器数据包括表示系统中的振动的数据(即,对应于在所选定子线棒20’处产生的振动位移)和表示振动传感器50的固有频率的数据。该数据被处理器62实时监控。对应于膜盘96的位移改变的传感器数据用于获取振幅(位移)测量结果以获取传感器50的振动,以及获取传感器50的固有频率。
图5是示出在对传感器数据进行快速傅里叶变换(FFT)之后,振动传感器50在正常操作状况下的频率的典型输出频谱图。所选定子线棒20’的振动(如在膜盘96处测得)在图中由标号FV表示。FV1和FV2是振动FV的谐波。振动传感器50的固有频率在图中由标号FN表示。应注意,振动传感器50的固有频率独立于在发电机内发生的振动。即,传感器50的固有频率FN的偏离通常不会影响或导致所选定子线棒20’的测量振动FV的明显偏离,反之亦然。如上所述,由振动传感器50感测的大部分振动包括小于振动传感器的固有频率的谐波频率,即,在上述具体示例中,由振动传感器50感测的大部分振动包括小于250Hz的谐波频率,而示例性振动传感器的固有频率可以为约410Hz。
处理器62监控传感器数据以寻找可损害发电机部件的振动。如果被监控的振动FV被确定为位于期望振幅或频率范围之外,则可改变至少一个系统操作参数以变更发生在发电机中的振动。例如,可以减少发电机的负载,或者可以变更用于冷却发电机的气体或水的温度。
处理器62还寻找表示振动传感器50的固有频率FN的数据的改变,因为这样的改变可指示出振动传感器50中的结构损坏,例如裂纹。即,根据本实施例,振动传感器50的固有频率包络线的峰值为约410Hz。如果该值偏离410Hz一预定量,例如至少约5Hz,则振动传感器50可具有结构损坏,并可能需要维修或更换。因此,如果振动传感器50的固有频率的峰值偏离410Hz至少约5Hz,即减少(如图6所示)或增加(如图7所示),则可以使振动传感器50停止工作以用于维修/更换。其它因素也可用于触发振动传感器50的停止工作,例如如果振动传感器50的固有频率的频率包络线分别扩展或收缩,如图8和9所示。应注意,图6-9中的虚线表示振动传感器50在图5所示正常操作状况下的频率包络线,并在图6-9中呈现为示出振动传感器50在这些图中的频率偏离。
如果振动传感器50停止工作,则其可从所选定子线棒20’移除,并得以维护,例如维修或更换。新的振动传感器(或维修的振动传感器50)可然后放置在所选定子线棒20’上。
由于振动传感器50的状况连同所选定子线棒20’的振动一起被监控,所以可以在早期阶段检测对振动传感器50的任何损害,并可在不用物理检测振动传感器50的情况下执行。而且,由于表示振动传感器50的固有频率FN的数据连同表示所选定子线棒20’的振动FV的数据一起被固有地传送通过FOC58,所以不需要专用器材来监控振动传感器50的状况。
参见图10,示出用于监控发电机201的运行状况的系统200。系统200包括至少一个振动传感器,比如如上所述的振动传感器50,并优选地包括多个振动传感器50a-f,每个振动传感器50a-f联接到相应的定子线棒,如上所述。
系统200中的每个振动传感器50a-f与处理器202(例如,工厂数据采集系统)连通,并将传感器数据发送给处理器202,传感器数据包括表示由相应振动传感器50a-f接收的振动的数据和表示相应振动传感器50a-f的固有频率的数据,如上所述。而且,系统200中的每个振动传感器50a-f具有独特的FBG54a-f,独特的FBG54a-f具有对应于特定传感器50a-f的独特的中心布拉格波长λ0。例如宽带光源的光辐射源56联接到延伸至振动传感器50a-f的多个FOC58a-f,以给振动传感器50a-f提供光辐射。宽带光源提供处于与由传感器50a-f的FBG54a-f表示的反射波长对应的范围内的光。处理器202可借助从传感器50a-f的每个FBG54a-f反射的独特波长范围识别从传感器50a-f接收的数据源。
处理器202获得与每个振动传感器50a-f对应的传感器数据。如果被监控的传感器数据指示出振动发生在预定范围之外,则可以改变发电机201的一个或多个操作状况,以变更在其中发生的振动。而且,如果被监控的传感器数据指示出任一振动传感器50a-f的固有频率偏离其正常频率,如,减小或增加,或者如果频率包络线扩展或收缩,则可以使振动传感器50停止工作以用于维修/更换,如上所述。
参见图11和12,示出了用于根据本发明其它实施例的振动传感器的膜盘300、400。图11中示出的膜盘300包括大致圆形形状,具有从其外边缘去除或以其它方式损失的凹圆或成形部302、304、306、308,即,部分302、304、306、308从膜盘外边缘径向向内延伸,图12中示出的膜盘400包括大致圆形形状,具有从其外边缘去除或以其它方式损失的较大凹形双曲线状部402、404、406、408,即,部分402、404、406、408从膜盘外边缘径向向内延伸。通过去除所述部分302-308和402-408,膜盘300、400变得更易弯曲,这转变为膜盘300、400的固有频率降低。此外,由于膜盘300、400更易偏转,所以定子线棒(相应振动传感器固定到其上)的振动中的较小振幅改变会导致膜盘300、400更易弯曲,给传感器提供较高灵敏度。此外,在图2的实施例中,认为限定出从膜盘400去除的材料部分402-408的双曲线形状能够调节膜盘400,以符合期望设计标准。而且,被去除部分402-408的双曲线形状在膜盘400上提供十分低的结构应力,从而减少了盘400中形成裂纹的可能性。
尽管根据使用振动传感器50来描述了对本文所述传感器数据的监控,但是本发明的系统和方法可以以任何传感器来实施,所述传感器提供输出,所述输出包括表示传感器的固有频率的数据。而且,尽管在本文中描述为对发电机内的状况进行监控,但是可使用本文所述系统和方法对其它类型的系统进行监控,即,本文所述系统和方法不意在限制为监控发电机内的状况。
虽然说明和描述了本发明的特定实施例,但是本领域技术人员应明白,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以进行各种其它改变和修改。因此,在所附权利要求中意在涵盖处于本发明范围内的所有这样的改变和修改。
Claims (18)
1.一种用于监控位于一系统中的振动传感器状况的方法,包括:
由振动传感器接收系统中的振动;
通过所述振动传感器输出传感器数据,所述传感器数据包括:
表示系统中的振动的数据;以及
表示所述振动传感器的固有频率的数据;
监控从所述振动传感器输出的传感器数据;以及
在表示所述振动传感器的固有频率的数据变化时,使所述振动传感器停止工作。
2.如权利要求1所述的方法,还包括在表示所述振动传感器的固有频率的数据变化时,维护所述振动传感器。
3.如权利要求2所述的方法,其中,维护所述振动传感器包括从系统移除所述振动传感器,并用另一振动传感器代替所移除的振动传感器。
4.如权利要求1所述的方法,还包括将振动传感器安装到发电机中的定子线棒上,使得由所述振动传感器接收系统中的振动包括接收发电机中的定子线棒的振动。
5.如权利要求1所述的方法,其中,由所述振动传感器接收的大部分振动包括小于所述振动传感器的固有频率的频率。
6.如权利要求5所述的方法,由所述振动传感器接收的大部分振动包括小于约250Hz的频率,所述振动传感器的固有频率大于约400Hz。
7.如权利要求1所述的方法,其中,由所述振动传感器接收的振动包括小于所述振动传感器的固有频率的谐波频率。
8.如权利要求1所述的方法,其中,监控从所述振动传感器输出的传感器数据包括实时监控从所述振动传感器输出的传感器数据。
9.如权利要求1所述的方法,其中,如果所述振动传感器的固有频率的峰值增加或减小至少约5Hz,则使所述振动传感器停止工作。
10.如权利要求1所述的方法,其中,如果所述振动传感器的固有频率的频率包络线扩展或收缩,则使所述振动传感器停止工作。
11.如权利要求1所述的方法,还包括如果所监控的振动位于期望振动范围之外,则改变至少一个系统操作参数。
12.如权利要求1所述的方法,其中,所述振动传感器的固有频率独立于在系统内发生的振动。
13.一种用于监控发电机的系统,包括:
至少一个振动传感器,接收发电机中的振动,每个振动传感器输出传感器数据,所述传感器数据包括:
表示由相应振动传感器接收的振动的数据;以及
表示相应振动传感器的固有频率的数据;以及
处理器,监控从每个振动传感器输出的传感器数据,其中,所述处理器适于使表示固有频率发生变化的数据的振动传感器中的任一停止工作。
14.如权利要求13所述的系统,其中,每个振动传感器安装到发电机中的定子线棒,使得每个振动传感器接收相应定子线棒的振动。
15.如权利要求13所述的系统,其中,由每个振动传感器接收的大部分振动包括小于相应振动传感器的固有频率的频率。
16.如权利要求15所述的系统,其中,由每个振动传感器接收的大部分振动包括小于约250Hz的频率,每个振动传感器的固有频率大于约400Hz。
17.如权利要求13所述的系统,其中,由每个振动传感器接收的振动包括小于每个振动传感器的固有频率的谐波频率。
18.如权利要求13所述的系统,其中,如果发生以下情况之一,使振动传感器停止工作:
振动传感器的固有频率的峰值增加或减小至少约5Hz;以及
振动传感器的固有频率的频率包络线扩展或收缩。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109690920A (zh) * | 2016-09-05 | 2019-04-26 | Lg伊诺特有限公司 | 用于感测转子位置的装置以及包括该装置的马达 |
CN113295424A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-24 | 东北农业大学 | 基于光纤光栅阵列的汽车发动机爆震传感器 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MX2012008922A (es) | 2010-02-01 | 2012-10-05 | Proteus Digital Health Inc | Sistema de recoleccion de datos. |
US8820167B2 (en) * | 2011-02-10 | 2014-09-02 | Siemens Energy, Inc. | Vibration sensor |
KR102137371B1 (ko) | 2013-10-29 | 2020-07-27 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 장치 및 이의 제조 방법 |
US10084880B2 (en) | 2013-11-04 | 2018-09-25 | Proteus Digital Health, Inc. | Social media networking based on physiologic information |
US9551598B2 (en) * | 2014-05-12 | 2017-01-24 | Siemens Energy, Inc. | Fiber optic sensing apparatus with an improved fiber-affixing device |
EP3617699B1 (en) * | 2017-04-28 | 2024-10-23 | Mitsumi Electric Co., Ltd. | Detection system and detection method |
DE102018220936A1 (de) * | 2018-12-04 | 2020-06-04 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Überprüfung eines Sensorwertes eines MEMS-Sensors |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5146776A (en) * | 1990-11-26 | 1992-09-15 | Westinghouse Electric Corp. | Method for continuously calibrating an optical vibration sensor |
US6175108B1 (en) * | 1998-01-30 | 2001-01-16 | Cidra Corporation | Accelerometer featuring fiber optic bragg grating sensor for providing multiplexed multi-axis acceleration sensing |
US20100313658A1 (en) * | 2007-10-16 | 2010-12-16 | Andersen James K | Fiber optic particle motion sensor system |
CN102032064A (zh) * | 2009-10-08 | 2011-04-27 | 通用汽车环球科技运作公司 | 缸内压力传感器诊断系统和方法 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0684919B2 (ja) * | 1992-09-22 | 1994-10-26 | 岩崎通信機株式会社 | 欠陥及び異硬度部分の検出方法 |
JPH0749265A (ja) * | 1993-08-06 | 1995-02-21 | Hitachi Ltd | 振動監視装置 |
US5684718A (en) | 1996-02-12 | 1997-11-04 | Westinghouse Electric Corporation | Method and apparatus for monitoring the operation of an electric generator |
US5680489A (en) | 1996-06-28 | 1997-10-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Optical sensor system utilizing bragg grating sensors |
ATE310959T1 (de) | 1999-05-21 | 2005-12-15 | Siemens Ag | Bragg-gitter-vorrichtung zur messung einer beschleunigung |
DE19962668C1 (de) | 1999-12-23 | 2000-12-07 | Siemens Ag | Optische Meßeinrichtung für ein elektrisches Gerät mit einem in eine Nut gepreßten Leiter |
DE10014175C2 (de) | 2000-03-23 | 2002-12-12 | Daimler Chrysler Ag | Anordnung aus mehreren faseroptischen Bragg-Gitter-Sensoren und Verfahren zur Meßwertbestimmung in einer solchen |
US6636041B2 (en) | 2000-07-18 | 2003-10-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetic resonance apparatus having an optical fiber with a Bragg grating for measuring mechanical deformations |
US6687654B2 (en) * | 2001-09-10 | 2004-02-03 | The Johns Hopkins University | Techniques for distributed machinery monitoring |
US7077566B2 (en) | 2003-12-11 | 2006-07-18 | General Electric Company | Methods and apparatus for temperature measurement and control in electromagnetic coils |
US7511823B2 (en) | 2004-12-21 | 2009-03-31 | Halliburton Energy Services, Inc. | Fiber optic sensor |
JP2006258614A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Lazoc Inc | 機器の異常検知方法及び異常検知装置 |
US7326917B2 (en) | 2006-06-22 | 2008-02-05 | Siemens Power Generation, Inc. | Wear monitor for turbo-machine |
US20080036336A1 (en) | 2006-08-14 | 2008-02-14 | General Electric Company | Method and apparatus for monitoring machinery vibration |
US7533572B2 (en) | 2006-08-15 | 2009-05-19 | Siemens Energy, Inc. | High bandwidth fiber optic vibration sensor |
US7486864B2 (en) | 2007-04-05 | 2009-02-03 | Siemens Energy, Inc. | Monitoring system for turbine engine |
JP2009236596A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Jfe Steel Corp | 振動センサ及び振動センサの状態判別方法 |
US8076909B2 (en) | 2008-09-12 | 2011-12-13 | Siemens Energy, Inc. | Method and system for monitoring the condition of generator end windings |
JP2010164447A (ja) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Toyota Motor Corp | 共振形センサの異常検知システム |
US8186223B2 (en) * | 2009-04-24 | 2012-05-29 | General Electric Company | Structural integrity monitoring system |
-
2011
- 2011-02-10 US US13/024,496 patent/US8645101B2/en active Active
-
2012
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5146776A (en) * | 1990-11-26 | 1992-09-15 | Westinghouse Electric Corp. | Method for continuously calibrating an optical vibration sensor |
US6175108B1 (en) * | 1998-01-30 | 2001-01-16 | Cidra Corporation | Accelerometer featuring fiber optic bragg grating sensor for providing multiplexed multi-axis acceleration sensing |
US20100313658A1 (en) * | 2007-10-16 | 2010-12-16 | Andersen James K | Fiber optic particle motion sensor system |
CN102032064A (zh) * | 2009-10-08 | 2011-04-27 | 通用汽车环球科技运作公司 | 缸内压力传感器诊断系统和方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109690920A (zh) * | 2016-09-05 | 2019-04-26 | Lg伊诺特有限公司 | 用于感测转子位置的装置以及包括该装置的马达 |
CN111355345A (zh) * | 2016-09-05 | 2020-06-30 | Lg伊诺特有限公司 | 用于感测转子位置的装置以及包括该装置的马达 |
CN113295424A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-24 | 东北农业大学 | 基于光纤光栅阵列的汽车发动机爆震传感器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20120209545A1 (en) | 2012-08-16 |
JP2014505262A (ja) | 2014-02-27 |
CA2826168A1 (en) | 2012-08-16 |
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CN103459993B (zh) | 2015-11-25 |
US8645101B2 (en) | 2014-02-04 |
WO2012109197A3 (en) | 2013-02-14 |
KR20130129279A (ko) | 2013-11-27 |
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KR101591840B1 (ko) | 2016-02-04 |
WO2012109197A2 (en) | 2012-08-16 |
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