CN104410218B - 一种水轮发电机定子铁芯传感光纤安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感光纤安装技术领域，特别是涉及一种水轮发电机定子铁芯传感光纤安装方法，以将所述传感光纤安装到定子铁芯上。该安装方法包括：将传感光纤沿所述定子铁芯的齿槽内部进行环绕布设的工序；用胶黏剂将所述传感光纤进行固定的工序；在传感光纤的弯部安装光纤衰减放大器的工序。本发明将传感光纤设于定子铁芯槽部，实现利用传感光纤的光功率变化间接反映定子铁芯的运行状态，将传感光纤牢固固定的同时还于传感光纤弯部设置了光纤衰减放大器，提高传感光纤的敏感性和系统故障定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及传感光纤安装技术领域，特别是涉及一种水轮发电机定子铁芯传感光纤安装方法，以将所述传感光纤安装到定子铁芯上。
背景技术
水电厂水轮发电机在运行过程中，定子槽部硅钢片断裂，在发电机磁场拉力作用下，断裂的硅钢片割穿定子线圈的绝缘层，发电机定子接地、被迫停机的事故时有发生，造成巨大的经济损失。为实现对发电机定子铁芯片在线监测，同时规避传感元件受发电机强磁场和高电场环境的影响，采用高弯曲敏感性光纤作为传感元件，通过光功率监测法实现大型水轮发电机定子铁芯在线监测，能有效地杜绝和规避发电机强磁场、高电场对检测参量的影响。但受大型水轮发电机定子铁芯结构及铁芯维护、组装工艺的影响，光纤传感器安装困难。本发明专门针对大型水轮发电机组定子铁芯安装光纤传感器，实现定子铁芯全方位在线监测，同时在光纤传感器安装过程中，通过加装螺旋夹持工艺装备，对光纤弯曲衰减进行放大，进一步提高光纤传感器的敏感性和系统故障定位精度。
鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种水轮发电机定子铁芯传感光纤安装方法，将所述传感光纤安装到定子铁芯上，实现对传感光纤弯曲衰减进行放大，提高传感光纤的敏感性和系统故障定位精度。
本发明采用如下技术方案：
一种水轮发电机定子铁芯传感光纤安装方法，将所述传感光纤安装到定子铁芯上，该安装方法包括：
将传感光纤沿所述定子铁芯的齿槽内部进行环绕布设的工序；
用胶黏剂将所述传感光纤进行固定的工序；
在传感光纤的弯部安装光纤衰减放大器的工序。
一些实施方式中，所述环绕布设的工序具体为：传感光纤从一个槽口内侧伸入，到达该槽口位于定子铁芯顶部的位置后再次进入该槽口内侧，向下穿过该槽口后再沿该槽口齿部外侧向上到达齿顶后进入下相邻槽口。
一些实施方式中，所述固定的工序中的胶黏剂为丙烯酸胶黏剂。
一些实施方式中，所述安装光纤衰减放大器的工序具体为：用浸环氧酚醛绝缘漆的玻璃纤维布将光纤衰减放大器绑扎在定子铁芯的绝缘线棒上，并在位于光纤衰减放大器的入口部位及出口部位的传感光纤上涂锂基润滑脂。
一些实施方式中，在所述环绕布设的工序和所述固定的工序之间还包括对传感光纤进行张拉的工序。
一些实施方式中，在所述安装光纤衰减放大器的工序之后还包括涂刷环氧酚醛绝缘漆的工序。
一些实施方式中，涂刷环氧酚醛绝缘漆的次数为三次，每层漆膜厚度80~100μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明将传感光纤设于定子铁芯槽部，实现利用传感光纤的光功率变化间接反映定子铁芯的运行状态，将传感光纤牢固固定的同时还于传感光纤弯部设置了光纤衰减放大器，提高传感光纤的敏感性和系统故障定位精度。
附图说明
图1是定子铁芯中传感光纤的布置图；
图2是图1所示光纤布置图沿B-B向的剖视图；
图3是光纤衰减放大器的结构示意图；
图4是光纤衰减放大器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明针对水轮发电机在运行时定子铁芯位移在线监测系统光纤传感器及光纤弯曲衰减放大器的安装，因国内采用光纤传感技术实现大型水轮机定子铁芯在线监测技术暂无研究，定子铁芯上安装光纤传感器也无研究，因此需系统性解决传感光纤及光纤衰减放大器在定子铁芯上的安装。本发明要解决的技术难点是发明一种针对水轮发电机组定子铁芯传感光纤布置和安装方法，解决光纤传感器在水轮发电机组定子铁芯上的布置和安装，保证定子铁芯在发电机运行过程中传感光纤安装的可靠性且对发电机本体无任何损伤，不改变发电机各物理特性和电气参量。
本发明实施例水轮发电机定子铁芯传感光纤安装方法，将所述传感光纤安装到定子铁芯上，该安装方法包括：
将传感光纤沿所述定子铁芯的齿槽内部进行环绕布设的工序；
用胶黏剂将所述传感光纤进行固定的工序；
在传感光纤的弯部安装光纤衰减放大器的工序。
具体地，在环绕布设的工序中，传感光纤从一个槽口内侧伸入，到达该槽口位于定子铁芯顶部的位置后再次进入该槽口内侧，向下穿过该槽口后再沿该槽口齿部外侧向上到达齿顶后进入下相邻槽口。
在固定的工序中使用的胶黏剂为丙烯酸胶黏剂。
在安装光纤衰减放大器的工序中，用浸环氧酚醛绝缘漆的玻璃纤维布将光纤衰减放大器绑扎在定子铁芯的绝缘线棒上，并在位于光纤衰减放大器的入口部位及出口部位的传感光纤上涂锂基润滑脂。
另外，在所述环绕布设的工序和所述固定的工序之间还包括对传感光纤进行张拉的工序。
进一步地，在所述安装光纤衰减放大器的工序之后还包括整体涂刷环氧酚醛绝缘漆的工序。
更进一步地，涂刷环氧酚醛绝缘漆的次数为三次，每层漆膜厚度80~100μm。
以上方案中，传感光纤安装在定子铁芯槽部位，从槽口内侧进入，到达定子顶部槽口位置后经光纤衰减放大器后再次进入槽口另一内侧，向下穿过槽口后再沿槽口齿部外侧向上到达齿顶后经光纤衰减放大器后进入下一个槽位，光纤沿下一个槽位齿槽部位槽口内侧后向下到达槽口底部后再向槽口另一侧内壁向上，到达顶部后经光纤衰减放大器后向下经槽口齿部到达定子底部，如此往复，实现定子全槽口或选择性进行部分槽口传感光纤敷设。
光纤在一端从每一个槽口部位顶部到底部，或从底部到顶部时，先将光线上部采用专用夹具固定，在下部采用也采用专用夹具固定后，在下部专用夹具上挂1kg重物，保证传感光纤紧套层承受恒定的1kg拉力，再固定传感光纤，传感光纤布置沿宽度方向紧贴在定子铁芯上，在采用专用粘合剂从上向下进行粘合，保证光纤能顺直的与定子铁芯贴合。
光纤粘合先采用AB胶将光纤两端粘合在定子铁芯上，采用3M公司3M™ Scotch-Weld™™低气味丙烯酸胶粘剂DP810进行传感光纤与定子铁芯片进行粘接，传感光纤粘合完成后，外观和剥离强度检查，保证设备运行时传感光纤不因定子和机组振动而脱落，剥离强度不小于30kN/m。
传感光纤粘结完成后将定子上部光纤回弯部位安装光纤衰减放大器，光纤衰减放大器采用两半组装形式，保证在光纤布置完成后能顺利将传感光纤放入光纤衰减放大器内，光纤衰减放大器采用聚四氟乙烯材料经数控机床加工成型，采用塑料螺栓螺母连接，连接完成后沿接缝涂密封胶。
采用玻璃纤维布将光纤衰减放大器绑扎在定子绝缘线棒上，绑扎时必须保证传感光纤在光纤衰减放大器内能自由移动，且光纤在光纤衰减放大器内无其他外力作用，传感光纤在光纤衰减放大器内处于最大直径状态位置，绑扎前将光纤衰减放大器向下推动，以便传感光纤处在光纤衰减放大器最顶端，然后再采用玻璃纤维布进行绑扎，绑扎前玻璃纤维布浸环氧酚醛绝缘漆，并在光纤衰减放大器光纤出口部位及出口部位光纤上涂锂基润滑脂，避免绝缘漆将光纤及光纤衰减放大器粘合。玻璃纤维布宜选择经纬密（经×纬）23.6*19.7，厚度0.125mm规格，宽度不大于15mm条状玻璃纤维布，玻璃纤维布绑扎层数8~10层，9层最优。玻璃纤维布绑扎完成后采用氨纶丝进行缠绕密实，并系紧，氨纶丝采用16~32支纱，优选21支纱。
光纤传感器安装、固定、绑扎完成，整体涂刷并涂环氧酚醛绝缘漆三镀，每层漆膜厚度80~100μm，漆膜干透固化后再进行下一道油漆喷涂，喷涂前进行清洗，采用无水酒精配合棉纱布进行清洗，去除灰尘及油污。
如图1和图2所示，传感光纤2在定子铁芯5槽位敷设时，每个槽位至少敷设三道传感光纤，其中槽口左右两侧至少各敷设一根，槽齿外侧至少敷设一根；对新安装的水轮发电机组，在定子铁芯5组装完成后进行传感光纤敷设，宜采用直接在槽轭与槽齿部交接部位安装；对已安装完成的机组，在大修时取出槽楔4后在槽楔4与最上层定子绝缘线棒3紧贴定子铁芯片敷设传感光纤，光纤在定子铁芯上部槽口外需留100mm(弧长)，以便安装光纤衰减放大器。
传感光纤2敷设过程中采用重锤（1kg）将传感光纤拉直后用AB胶固定，再进行3M胶将一整根光纤固定，涂胶后采用表面衬有一层聚氯乙烯薄膜的金属压条将传感光纤与胶合物一并紧贴在定子铁芯上，待胶固化后取出金属压条，手工撕下聚氯乙烯塑料薄膜，对难以撕下部位，采用热风将聚氯乙烯薄膜吹收缩到已固化的胶表面，避免毛刺。
光纤衰减放大器6是系统光功率损耗衰减放大器，当定子铁芯5发生位移，定子铁芯片对传感光纤形成正压力，传感光纤发生位移，此时穿过光纤衰减器的光纤被拉出，光纤衰减器内容纳的光纤变少，光纤在衰减器内部形状的约束下，光纤弯曲半径减小，由于传感光纤在Ф=14mm时为其弯曲敏感变化点，即弯曲半径大于7mm时光纤弯曲基本不带来光功率损耗，但弯曲半径小于7mm后，光纤衰减迅速增加，光纤呈衰减敏感特性，在与传感光纤受压及弯曲部位宏弯、微弯损耗共同作用下，光功率采集系统能迅速探测到系统内光功率损耗，并启动光时域反射仪（OTDR）进行故障定位，系统告警。
如图3和图4所示，在安装时，先将传感光纤固定在定子铁芯5指定位置，经粘结胶粘结固化后再进行安装其他工作，定子绝缘线棒安装完成后再进行光纤衰减放大器安装，先将光纤容入光纤衰减放大器6的底座7内，盖上盖板8，在用聚四氟乙烯螺栓9以及聚四氟乙烯螺母10将光衰减放大器6底座7与盖板8锁紧，每个衰减器共4套螺栓，全部拧紧后采用AB胶将螺栓、螺母、衰减器盖板、底座整体点胶，并将衰减器盖板与底座接缝处涂AB胶，不得将传感光纤与衰减器粘上，点胶完成后，光衰减器内的传感光纤应活动自如。
传感光纤2布入光衰减器后再采用玻璃纤维布将光纤衰减放大器固定在定子绝缘线棒上，固定时保持传感光纤处于张紧状态，且能紧密贴合在光纤衰减放大器内壁。安装方法是，先将露出光纤衰减放大器外的传感光纤充分拉直，然后再将光纤衰减器向下推动，使传感光纤与光衰减放大器内壁紧密接触，再固定光纤衰减放大器。
另外，光纤衰减放大器的底座7，采用聚四氟乙烯制造，可采用开模浇筑，也可采用数控机床加工完成，光纤衰减放大器外形尺寸长×宽×厚为40mm×40mm×16mm，中心开φ14mm沉孔，深13mm，沿中心线偏移±15°，中心沉孔切线方向开槽，深13mm；四周开四个φ5通孔，并制作φ8深8mm沉孔，用于聚四氟乙烯内六角螺栓的安装。
光纤衰减放大器的盖板8，采用聚四氟乙烯材料制作，厚度3mm，在光纤放入底座后再盖上盖板，采用聚四氟乙烯螺栓连接后用AB胶将底座与盖板及聚四氟乙烯螺栓与螺母粘合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种水轮发电机定子铁芯传感光纤安装方法，将所述传感光纤安装到定子铁芯上，其特征在于，该安装方法包括：
将传感光纤沿所述定子铁芯的齿槽内部进行环绕布设的工序；
用胶黏剂将所述传感光纤进行固定的工序；
在传感光纤的弯部安装光纤衰减放大器的工序；
其中，所述环绕布设的工序具体为：传感光纤从一个槽口内侧伸入，到达该槽口位于定子铁芯顶部的位置后再次进入该槽口内侧，向下穿过该槽口后再沿该槽口齿部外侧向上到达齿顶后进入下相邻槽口；所述安装光纤衰减放大器的工序具体为：用浸环氧酚醛绝缘漆的玻璃纤维布将光纤衰减放大器绑扎在定子铁芯的绝缘线棒上，绑扎时必须保证传感光纤在光纤衰减放大器内能自由移动，且光纤在光纤衰减放大器内无其他外力作用，传感光纤在光纤衰减放大器内处于最大直径状态位置，绑扎前将光纤衰减放大器向下推动，以便传感光纤处在光纤衰减放大器最顶端，然后再采用玻璃纤维布进行绑扎，绑扎前玻璃纤维布浸环氧酚醛绝缘漆，并在位于光纤衰减放大器的入口部位及出口部位的传感光纤上涂锂基润滑脂。
2.根据权利要求1所述的水轮发电机定子铁芯传感光纤安装方法，其特征在于，所述固定的工序中的胶黏剂为丙烯酸胶黏剂。
3.根据权利要求1所述的水轮发电机定子铁芯传感光纤安装方法，其特征在于，在所述环绕布设的工序和所述固定的工序之间还包括对传感光纤进行张拉的工序。
4.根据权利要求1所述的水轮发电机定子铁芯传感光纤安装方法，其特征在于，在所述安装光纤衰减放大器的工序之后还包括整体涂刷环氧酚醛绝缘漆的工序。
5.根据权利要求4所述的水轮发电机定子铁芯传感光纤安装方法，其特征在于，涂刷环氧酚醛绝缘漆的次数为三次，每层漆膜厚度80~100μm。
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