CN104614672A

CN104614672A - 离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的方法及装置

Info

Publication number: CN104614672A
Application number: CN201410786341.6A
Authority: CN
Inventors: 聂靓靓; 张宇娇; 陶诗迪; 邱立; 秦威南
Original assignee: Peak and Frequency Regulation Power Generation Co of China Southern Power Grid Co Ltd
Current assignee: Peak and Frequency Regulation Power Generation Co of China Southern Power Grid Co Ltd
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2015-05-13

Abstract

本发明提供一种离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障方法及装置，本发明的离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的方法，在电机停止运行时，通过脉冲涡流检测方法检测抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障。离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的装置包括激励线圈、接受线圈、脉冲电源系统及信号处理系统。本发明根据抽水蓄能发电电动机启停频繁的特点，在电机停止运行时，通过脉冲涡流检测方法检测抽水蓄能发电电动机的裂纹是否发展，以判断抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障，能有效解决在线检测时干扰信号多的难题。同时，电机运行时通过电气保护系统检测电气故障，可从电气与机械两方面保护抽水蓄能发电电动机，保证其安全稳定运行。

Description

离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的方法及装置

技术领域

本发明一种离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的方法及装置，属于电机故障检测领域。

背景技术

抽水蓄能电站可以利用电力负荷低谷时的电能将下游的水抽至上水库储存起来，在电力负荷高峰期放水至下水库发电，起到“削峰填谷”和事故备用的作用，为电力系统安全、稳定、经济运行提供保障。为此，世界各国都在大力兴建抽水蓄能电站，1960年全球的抽水蓄能电站总装机容量仅为350万kW，2010年已增至13500万kW，50年内增加了约40倍。2007年，中国大陆抽水蓄能电站总装机容量为895万kW，占发电系统总装机容量的1.2%，抽水蓄能发电电动机在整个电站的安全稳定运行中起着重要作用，其性能优劣、适应程度，直接关系到电站乃至整个电网的安全稳定运行，对电站及电网都有着很大的影响。因抽水蓄能发电电动机具有双向旋转、启停频繁、多工况转换、过渡过程复杂等特点，其故障率一般来说要明显高于常规水轮发电机。

中国发明专利“基于多回路模型的发电机转子匝间故障分析方法”（申请号：201010128929.4，公开号：CN101794984A）公开了一种发电机转子匝间故障分析方法，提出了激励绕组匝间短路故障的暂态计算方法和稳态计算方法，为设计转子匝间短路保护提供了定量化依据。然而，该发明仅限于发电机的电气故障检测，无法检测抽水蓄能发电电动机的机械故障。据中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司广州抽水蓄能水电厂运行十年后抽水蓄能发电电动机组的运行情况分析，大型发电电动机在实际运行中最易发生的故障是由机械和温升两方面因素引起的，特别是转子磁轭与转子磁极连接的磁极T型尾部故障。

中国实用新型专利“一种涡流检测探头”（申请号：201220195680.3，公开号：CN202562433U）公开了一种涡流探测探头，能够克服涡流检测探头对材质为40Cr的回转支承表面淬火层识别不敏感、容易漏检的技术问题。然而该发明的涡流检测探头形状规则，不适用于抽水蓄能发电电动机磁极T型尾部处的探伤检测。

抽水蓄能发电电动机运行时，电机内部存在电磁场，且定子转动时有振动信号，干扰信号多，检测其机械故障困难。因此，目前尚未见到抽水蓄能发电电动机机械故障检测方法及装置。

发明内容

根据抽水蓄能发电电动机启停频繁这一特点，本发明提供一种离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障方法。本发明提出的一种离线检测抽水蓄能发电电动机机械故障方法，能有效解决在线检测时干扰信号多的难题，为抽水蓄能发电电动机转子机械故障检测提供一套可行的方案。

本发明的另一目的是提供一种离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的装置，本发明用于检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障。

本发明的技术方案是：本发明的离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的方法，在电机停止运行时，通过脉冲涡流检测方法检测抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障。

本发明的离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的方法，上述脉冲涡流检测方法包括如下步骤：

步骤1：在电机转子预定区域内埋设脉冲涡流检测探头，脉冲涡流检测探头包括激励线圈和接受线圈；

步骤2：通过脉冲电源系统在激励线圈内产生脉冲电流；

步骤3：通过信号处理系统对接受线圈中产生的感应电流进行分析，判断抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障。

本发明离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的装置，包括脉冲电源系统、信号处理系统、脉冲涡流检测探头，脉冲涡流检测探头包括激励线圈和接受线圈，电机转子包括有转子磁轭和转子磁极，转子磁轭和转子磁极的连接处为磁极T型尾部，激励线圈和接受线圈平行于磁极T型尾部放置，激励线圈与脉冲电源系统连接，信号处理系统与接受线圈连接，脉冲电源系统在激励线圈内产生脉冲电流，信号处理系统对接受线圈中产生的感应电流进行分析，判断抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障。

本发明离线检测抽水蓄能发电电动机机械故障的装置，采用包括激励线圈、接受线圈、脉冲电源系统及信号处理系统的结构。根据抽水蓄能发电电动机启停频繁这一特点，在电机停止运行时，通过脉冲涡流检测方法检测抽水蓄能发电电动机的裂纹是否发展，以判断抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障。本发明提出的一种离线检测抽水蓄能发电电动机机械故障方法，考虑机械故障的发生并不是瞬间完成的，而是要经历裂纹的萌生、发展直至故障这一过程。为此，通过在电机停止运行时，通过脉冲涡流检测方法检测抽水蓄能发电电动机转子应力集中部位的裂纹是否发展，以判断抽水蓄能发电电动机转子是否存在机械故障。本发明能有效解决在线检测时干扰信号多的难题。同时，电机运行时通过电气保护系统检测电气故障，可从电气与机械两方面保护抽水蓄能发电电动机，保证其安全稳定运行。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明脉冲涡流检测探头安装位置示意图。

图2为嵌套式离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的装置示意图。

图3为平行式离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的装置示意图。

其中：1为电机转子；11为转子磁轭；12为转子磁极；13为磁极T型尾部；2为脉冲涡流检测探头；21为激励线圈；22为接受线圈。

具体实施方式

实施例1：

本发明离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的方法，在电机停止运行时，通过脉冲涡流检测方法检测抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障。

上述脉冲涡流检测方法包括如下步骤：

步骤1：在电机转子1预定区域内埋设脉冲涡流检测探头2，脉冲涡流检测探头2包括激励线圈21和接受线圈22；

步骤2：通过脉冲电源系统在激励线圈21内产生脉冲电流；

步骤3：通过信号处理系统对接受线圈22中产生的感应电流进行分析，判断抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障。

上述电机转子1预定区域位于转子磁轭11和转子磁极12连接的磁极T型尾部13附近，且在转子磁轭11内部。

本发明离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的装置，包括脉冲电源系统、信号处理系统、脉冲涡流检测探头2，脉冲涡流检测探头2包括激励线圈21和接受线圈22，电机转子1包括有转子磁轭11和转子磁极12，转子磁轭11和转子磁极12的连接处为磁极T型尾部13，激励线圈21和接受线圈22平行于磁极T型尾部13放置，激励线圈21与脉冲电源系统连接，信号处理系统与接受线圈22连接，脉冲电源系统在激励线圈21内产生脉冲电流，信号处理系统对接受线圈22中产生的感应电流进行分析，判断抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障。

上述激励线圈21和接受线圈22的形状与磁极T型尾部13折线处的形状一致。

本实施例中，采用激励线圈21在内，接受线圈22在外的方式布置，如图2所示，即将激励线圈21置于接受线圈22内部，并按照图1所示在电机转子1预定区域内埋设脉冲涡流检测探头2。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别是激励线圈21和接受线圈22采用平行的方式布置。本实施例平行式离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的方法，电机运行时通过电气保护系统检测电气故障，在电机停止运行时，通过脉冲涡流检测方法检测抽水蓄能发电电动机转子应力集中部位是否存在机械故障。具体实施步骤为：

步骤1：将激励线圈21和接受线圈22按照图3平行放置，按照图1所示在电机转子1预定区域内埋设脉冲涡流检测探头2。

步骤2：通过脉冲电源系统在激励线圈21内产生一脉冲电流；

步骤3：通过信号处理系统对接受线圈22中产生的感应电流进行分析，判断抽水蓄能发电电动机转子应力集中部位是否存在机械故障。

Claims

1.一种离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的方法，其特征在于在电机停止运行时，通过脉冲涡流检测方法检测抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障。

2.根据权利要求1所述的离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的方法，其特征在于上述脉冲涡流检测方法包括如下步骤：

步骤1：在电机转子（1）预定区域内埋设脉冲涡流检测探头（2），脉冲涡流检测探头（2）包括激励线圈（21）和接受线圈（22）；

步骤2：通过脉冲电源系统在激励线圈（21）内产生脉冲电流；

步骤3：通过信号处理系统对接受线圈（22）中产生的感应电流进行分析，判断抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障。

3.根据权利要求2所述的离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的方法，其特征在于上述电机转子（1）预定区域位于转子磁轭（11）和转子磁极（12）连接的磁极T型尾部（13）附近，且在转子磁轭（11）内部。

4.一种离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的装置，其特征在于包括脉冲电源系统、信号处理系统、脉冲涡流检测探头（2），脉冲涡流检测探头（2）包括激励线圈（21）和接受线圈（22），电机转子（1）包括有转子磁轭（11）和转子磁极（12），转子磁轭（11）和转子磁极（12）的连接处为磁极T型尾部（13），激励线圈（21）和接受线圈（22）平行于磁极T型尾部（13）放置，激励线圈（21）与脉冲电源系统连接，信号处理系统与接受线圈（22）连接，脉冲电源系统在激励线圈（21）内产生脉冲电流，信号处理系统对接受线圈（22）中产生的感应电流进行分析，判断抽水蓄能发电电动机是否存在机械故障。

5.根据权利要求4所述的离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的装置，其特征在于上述激励线圈（21）和接受线圈（22）的形状与磁极T型尾部（13）折线处的形状一致。

6.根据权利要求4所述的离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的装置，其特征在于采用激励线圈（21）在内，接受线圈（22）在外的方式布置。

7.根据权利要求4所述的离线检测抽水蓄能发电电动机转子机械故障的装置，其特征在于上述采用激励线圈（21）和接受线圈（22）平行的方式布置。