CN104949625B - 检查发电机气隙的方法 - Google Patents

检查发电机气隙的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104949625B
CN104949625B CN201510135342.9A CN201510135342A CN104949625B CN 104949625 B CN104949625 B CN 104949625B CN 201510135342 A CN201510135342 A CN 201510135342A CN 104949625 B CN104949625 B CN 104949625B
Authority
CN
China
Prior art keywords
air gap
laser beam
distance
laser
implemented
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510135342.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104949625A (zh
Inventor
G.艾罗尔迪
P.科德吉安
X.图尔德
A.C.尤尔达
吴立建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Gamesa Renewable Energy
Original Assignee
Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Gamesa Renewable Energy AS filed Critical Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Publication of CN104949625A publication Critical patent/CN104949625A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104949625B publication Critical patent/CN104949625B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4808—Evaluating distance, position or velocity data
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/22—Optical devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

本发明描述了一种检查电机的气隙的方法，所述方法包括以下步骤：将至少一个激光束导向到气隙中；在反射之后检测激光束；确定由激光束经过的距离；以及分析经过的距离以检测气隙中的不规则性。本发明还描述了一种用于检测电机的气隙中的不规则性的气隙检查设备，所述设备包括：激光模块，其被实现为将至少一个激光束导向到气隙中以在反射之后检测激光束；计算单元，其被实现为确定由激光束经过的距离；以及分析单元，其被实现为分析经过的距离以检测气隙中的不规则性。

Description

检查发电机气隙的方法
技术领域
本发明描述了一种检查发电机气隙的方法和一种用于检测发电机的气隙中的不规则性的气隙检查设备。
背景技术
电动马达或发电机包括转子和定子，并且转子通过气隙与定子分隔开。在转子和定子之间的气隙对于机器的高效操作起到非常重要的作用。一般来讲，尤其是在诸如风力涡轮机发电机的大型电机的情况中，转子被实现为场并且承载磁体的布置，同时定子被实现为电枢并且承载定子绕组的布置。
在诸如直驱式发电机的非常大的电机的情况中，外部转子可具有在几米的范围内的直径。这样的发电机具有对应地大数目的定子齿和磁极。例如，在3.0MW直驱式发电机的情况中，内部定子可包括具有总计超过300个定子齿的若干定子区段，并且转子外壳可具有超过100个狭槽，同时每个狭槽可容纳若干个磁体模块或磁极片。这样的发电机的深度(即，前端和后端之间的距离)可以在1.0m和3.0m之间，并且发电机总深度可以超出转子狭槽的长度。为了安全起见，磁极片通常使用合适的机械在自动或半自动工作流中插入转子狭槽中。
这样的大型发电机的气隙可以为仅仅几毫米宽，并且在相对的定子齿和磁极之间的空间应尽可能均匀。已知的目视检查技术可涉及将光照入气隙中并检查是否存在任何异常。然而，由于发电机的深度，气隙的目视检查是极其难以实现的，并且容易出错。仅仅一个磁极的未检测到的不对准就可能对气隙具有显著的负面影响。类似地，定子区段的未检测到的不对准可导致发电机的部段上方的不均匀的气隙。这种不平衡可造成不均匀的扭矩(扭矩波动)。在最坏的情况中，当发电机投入运行时，气隙中的不规则性可导致转子和定子之间灾难性的碰撞。这样的碰撞涉及非常高的成本，特别是在海上风力涡轮机的情况中。因此，最重要的是在发电机被安装或投入运行之前确保这样的发电机的气隙没有任何不规则性或异常。
因此，本发明的目的是提供一种可靠而直接的方式来检测电机的气隙中的不规则性。
该目的由权利要求1的检测电机的气隙的方法和权利要求9的气隙检查设备实现。
发明内容
根据本发明，检查电机气隙的方法包括以下步骤：将至少一个激光束导向到气隙中；在反射之后检测激光束；确定由激光束经过的距离；以及分析所经过的距离以检测气隙中的不规则性。
激光束可由诸如激光测距仪的装置或以相同或类似的原理(即，将激光束导向到目标并且测量在装置处检测到反射的光束所花费的时间)操作的相当的装置生成。然后可计算由激光束经过的总距离(外出路径和返回路径之和)。根据本发明的方法的优点在于，气隙中的任何不规则性(甚至仅非常微小的不规则性)可以以非常高的准确度快速且方便地确定。这是一个显著的优点，特别是在诸如直驱式发电机的非常大的电机(如在介绍部分所述，这样的电机具有在若干米的范围内的直径和对应地大数目的定子齿和磁极)的情况中，因为这样狭窄但广延的气隙的目视检查是非常难以实现的，并且也容易出错。根据本发明的方法提供了一种可靠且准确地检测任何不规则性或异常的方式，甚至在毫米范围内的非常小的偏差或差异的情况中。
根据本发明，用于检测发电机的气隙中的不规则性的气隙检查设备包括：激光模块，其被实现为将至少一个激光束导向到气隙中并且在反射之后检测激光束；计算单元，其被实现为确定激光束经过的距离；以及分析单元，其被实现为分析所经过的距离以检测气隙中的不规则性。
根据本发明的气隙检查设备的优点在于，它可以以相对低的成本实现。另一个优点在于，它可以进行非常彻底而精确的气隙分析，使得即使非常小的异常或不规则性也可被迅速且容易地识别。
本发明的特别有利的实施例和特征由在下面的描述中揭示的从属权利要求给出。不同的权利要求类别的特征可以在适当时结合以提供本文未描述的另外的实施例。
在下文中，但不以任何方式限制本发明，可以假设电机为发电机，例如在风力涡轮机中所用类型的直驱式同步发电机。
在下文中，可以假设气隙检查在组装后的程序中(即，在发电机已被组装之后)执行。在诸如带有外部转子的直驱式同步发电机的发电机中，制造步骤通常涉及通过将定子区段围绕圆柱形芯部安装并且然后将定子插入空的转子外壳中而组装内部定子。转子外壳通常包括平行狭槽的布置（其中接着插入预磁化的磁体模块或磁极片)，或者它可包括任何其它合适的磁体保持装置。根据本发明的气隙检查方法在转子外壳已被填充所有必要数目的磁极片之后执行。
在下文中，同样不以任何方式限制本发明，可以假设激光束被从发电机的一端在相对端的方向上导向。例如，组装的发电机可具有开口端(称为驱动端)和封闭端(称为非驱动端)，由此开口端可对应于随后将连接到风力涡轮机的轮毂的前端，而封闭端对应于面向风力涡轮机的舱罩或机舱内的后端。该封闭端可通过与制动盘交接的凸缘或通过任何其它合适的元件封闭。转子外壳自身可延伸超过转子狭槽的长度，以便容纳任何绕组端部。激光束可被反射离开封闭端的表面，在开放的前端的方向上返回。
激光束可根据任何合适的扫描图案导向到气隙中，例如，激光束可对角地导向到气隙中。优选地，激光束在平行于发电机的旋转轴线的方向上导向到气隙中。在这种情况下，除了激光模块和气隙之间的任何偏移距离之外，并且除了气隙和封闭端之间的任何偏移之外，激光束经过的距离可包括发电机的深度的两倍，例如转子外壳的深度的两倍。对于激光束经过的任何这样的路径来说，超出转子外壳深度的两倍的测量距离将指示气隙沿该路径没有任何不规则性。优选地，根据本发明的气隙检查设备被实现为检测具有至少1.0m的深度的发电机的气隙中的不规则性，并且该发电机具有在4.0m至7.0m的范围内的对应地大的直径。
激光束可能例如通过保持激光测距仪并且将其导向到气隙中来手动地操作。然而，除非该操作非常精确地执行，可能会漏掉一些不规则性处。因此，在本发明的一个优选实施例中，激光束被控制以扫描由定子的外轮廓和转子的相对的外轮廓限定的区域或体积。该方法基于以下观点：对于特定的发电机设计来说，“正确的”气隙将具有某种形状。该形状将是大致环形的，基于末端开放的圆柱体的形状，但一个表面受磁极片和转子外壳的表面轮廓支配，并且另一个表面受带有其定子齿和绕组的定子的表面轮廓支配。在下文中，该环形体积称为“扫描区域”或“待扫描区域”。在本发明的一个优选实施例中，扫描区域优选地略大于实际气隙，使得诸如转子椭圆化的异常也可被检测到。在根据本发明的方法中，激光束可朝后盖被导向到扫描区域中，在那里，激光束被反射，使得它沿着其返回路径向后行进，并且在激光模块相对于扫描区域移动时测量经过的距离。
由激光束经过的距离可间歇地或以任何合适的间隔测量。优选地，激光束被控制以跟随扫描区域中预定的网格图案，从而在与这样的虚拟网格中的点相对应的点处测量由激光束经过的距离。该方法允许更精确地分析任何差异，例如以确定激光路径“过短”的原因。这里，当激光束在其通过气隙的外出行程和返回行程上经过的距离小于气隙长度的两倍时，确定“过短”的激光路径。一组或一群这样过短的路径可被分析以例如通过考虑将由这些过短的路径投射到虚拟平面上的形状来确定原因。
这样的分析的准确度可在一定程度上取决于在某个区域内获得的这样的扫描点的数目，例如每平方厘米扫描区域的扫描点的数目。因此，在本发明的一个优选实施例中，网格图案的分辨率被确定，以便允许检测不对准的磁极和/或检测发电机转子的椭圆化和/或检测扫描区域中的异物。然后，优选地根据网格分辨率在扫描区域的预定扫描点处确定由激光束经过的距离。例如，扫描区域可以被实际上划分成1.0平方毫米的网格。在这种情况下，分辨率包括1.0mm。优选地，分辨率或相邻扫描点之间的距离包括至多1.0mm，更优选地至多0.5mm。适当地高的分辨率可允许检测非常小的异物，例如，诸如吸引到永久磁体的铁屑的小的金属片。高分辨率也可允许检测转子外壳的程度相对较低的椭圆化。当然，分辨率可以是可变的，从而在如上所述扫描诸如最窄的气隙部分的特别关键的区域时使用高分辨率，并且可以在扫描相邻转子狭槽之间的较宽区域时应用较低的分辨率。
发电机的气隙中的最窄点通常在定子齿和磁极片的上表面之间。磁极片可以是大致平坦的，但未必如此。定子齿通常比布置在相邻定子齿之间的绕组更远地延伸进入气隙中。因此，在本发明的另一优选实施例中，网格分辨率被选择为在气隙的最窄部分中包括至少一个、更优选地至少两个、最优选地至少三个扫描点。这样，可以非常精确地分析气隙，即使在激光检查程序期间定子齿和磁体不对准。
如上文所述，激光检查可手动进行，例如通过保持激光测距仪并将其以受控方式引导以尽可能彻底地扫描气隙。然而，在本发明的一个优选实施例中，气隙检查设备优选地包括机械引导装置或致动器，其被实现为在预定的扫描区域上方引导激光模块。例如，引导装置可包括环形轨道，并且激光模块可以沿着对应于发电机的环形形状的该环形轨道移动，同时将激光束导向到气隙中。备选地或除此之外，激光装置可以是静止的，从而使其相对于发电机不被移置，并且引导装置或致动器可用来使激光装置倾斜，以使得激光束在气隙的某个角状部分上扫掠。在每种情况中，由于激光束以光速行进，都可以在瞬间有效地进行测量，从而使激光模块能在进行测量的同时以任何合适的速率移动。
实现为生成单个激光束的单个激光模块可用来检查气隙。当然，在本发明的一个备选的优选实施例中，激光模块可被实现为将多个激光束导向到气隙中。例如，激光模块可包括围绕引导装置大致等距地布置的两个(或三个、四个等)激光测距仪。这些测距仪可被同步控制，以使得每个激光测距仪覆盖扫描区域的二分之一(或三分之一、四分之一等)。由各个激光装置覆盖的扫描区域的各部分可以是分开的，或者它们可以在一定程度上重叠。
如上文所述，特定发电机的气隙与由定子齿、定子绕组和磁极的数目确定的特定形状相关联。该“期望的”或“理想的”区域可使用发电机以及定子齿、绕组和磁极的已知尺寸提前确定，并且也可考虑任何可接受的公差，例如转子偏心度、磁体厚度公差等。因此，容许的或正确的气隙可被看作具有归因于可接受的公差的略微“模糊的”轮廓。如上所述，实际气隙区域或形状通过收集激光束路径距离而计算至优选地有利地较高的分辨率。根据本发明的气隙检查设备的分析单元优选地被实现为检测计算的气隙形状和期望的或理想的气隙形状之间的差异。描述期望的气隙形状的信息或数据可被存储在可访问到分析单元的存储器模块中。分析单元优选地被实现为能够将计算的气隙形状映射到期望的或允许的气隙形状，以便能够确定任何差异。为此，分析模块优选地还接收限定激光束的原点相对于发电机的旋转轴线的距离的信息。
所述方法的步骤优选地以自动或自动化的方式进行。为此，所述方法的步骤优选地在计算机程序产品被加载到根据本发明的气隙检查设备的可编程装置的存储器中时由该计算机程序产品进行。例如，各种合适的软件算法可用来：围绕扫描区域引导(多个)激光装置；根据所需的分辨率或网格对测量计时；分析测量，以便获得气隙的实际图像；并且比较此信息与期望的或容许的气隙，以确定气隙中是否存在任何异常或不规则性。
附图说明
根据结合附图考虑的以下详细描述，本发明的其它目的和特征将变得显而易见。然而，应当理解，附图仅设计用于例示的目的，而不是作为对本发明的限制的限定。
图1示出简化示意图，其示出了具有根据本发明的气隙检查设备的实施例的检查场景；
图2是穿过直驱式发电机的横截面的简化渲染图；
图3示出使用根据本发明的方法的气隙检查程序中的第一情况；
图4示出图3的气隙检查程序中的第二情况；
图5示出叠加到发电机的气隙上的网格图案；
图6示出由根据本发明的设备检测到的图5的气隙中的潜在不规则性。
贯穿附图，相同的标记表示相同的对象。附图中的对象未必按比例绘制。
具体实施方式
图1是示出检查场景的简化示意图，其包括根据本发明的气隙检查设备3的实施例和接受检查的发电机2。为了清楚起见，该图仅示出穿过发电机2的简化剖视图，并且仅示出相关的部件，例如，转子22、磁极220、定子21、定子绕组211和转子外壳的后盖223。气隙1的长度基本上相当于保持多个磁极220的转子狭槽的长度D。定子21和转子22围绕发电机的旋转轴线R布置。气隙检查设备3包括激光模块30、计算单元31、分析单元32和诸如微处理器的处理单元34以及存储器模块35。存储器模块35用来存储描述理想的或期望的气隙形状的多个特征的数据，如下文将解释的。在检查期间，激光模块30生成激光束L，该激光束沿着气隙1朝转子外壳的后盖223被导向。因此，激光束L在其外出行程和返回行程上经过的路径可以是在激光模块30和后盖223之间的距离dOK的至多两倍，由此激光束L可以在平行于旋转轴线R的路径中行进，或者可以相对于旋转轴线R成一角度导向。如果在气隙中存在不规则性，激光束L的路径被中断并且反射回到激光模块30，使得其行进较短的距离dF。激光模块30可被引导将在整个气隙1上方导向激光束L，以覆盖尽可能多的气隙1。这通过使用合适的引导装置或致动器(未示出)来实现以控制激光模块30的运动。激光束L在预定的网格图案上被导向，从而可以在具体的扫描点处进行测量，如下文将解释的。所测量的距离dOK、dF由计算单元31提供，计算单元31在这种情况下被实现为激光模块30的一部分。它可以是例如已知类型的激光测距仪。来自计算单元31的信息被传送至分析单元32，分析单元32可利用测量的距离来“描绘”实际气隙形状132。然后，将实际气隙形状与存储在存储器35中的期望气隙形状135相比较。如果实际气隙形状132和期望气隙形状135匹配，则可以假设气隙1为“干净的”并且没有任何不规则性。然而，气隙形状132和135之间的失配可指示气隙1是不令人满意的。在气隙形状132和135之间的比较可由处理器34执行，处理器34也可能能够确定这种失配的原因。例如，在气隙形状132和135之间的比较可以指示特定的磁极片不对准，使得其一侧向气隙中突出得太远。合适的输出信号4可告知技术人员不规则性的性质。
图2是穿过直驱式发电机2的横截面的简化渲染图。该图示出了外部转子22和内部定子21。定子21包括若干部段，每个部段具有由定子齿211分隔开的多个定子绕组210。转子22包括带有转子狭槽221的外壳，并且每个转子狭槽221可容纳多个磁极片220。定子21和转子22各自的轮廓21C、22C在图的放大部分中更详细地示出。还示出了转子22和定子21之间的气隙1。当定子齿211经过磁极片220时，气隙1处于其最狭窄处。在发电机2的静止位置，例如在根据本发明的激光检查方法期间，气隙1的形状是明确限定的，因为定子21和转子22的几何形状是已知的，发电机2的任何相关公差也是已知的。因此，对于定子21相对于转子22的特定位置来说，可以以相对简单的方式确定气隙1的理想的或期望的形状1A。该图的放大部分表示由阴影指示的此期望气隙形状1A的一部分。最终的气隙形状1A将是大致环形的。假设转子狭槽221平行于旋转轴线R延伸，环形形状1A对于在发电机2中的任何深度处截取的横截面来说应为相同的，因为气隙是形状大致对应于末端开放的圆柱体的体积。对于具有斜的转子狭槽或交错的磁极片的发电机来说，气隙横截面形状将随着穿过发电机的深度不断增加而逐渐变化。同样，该几何形状或形貌信息是已知的，并且在确定可接受的或期望的气隙形状时可被容易地考虑。
图3示出使用根据本发明的方法的气隙检查程序中的第一情况。该图示出了穿过发电机的简化剖视图，并且仅示出相关的部件，例如，转子22、转子狭槽中的一排六个磁极片220、定子21、定子绕组211和转子外壳的后盖223。气隙1的长度基本上相当于转子狭槽的长度D或这六个磁极片220的长度。这里，源自激光模块30的激光束L在大致平行于发电机的旋转轴线的方向上被导向通过气隙1。理想的是，激光束L将不受干涉地穿过气隙1行进至转子外壳的后盖223，并且会返回到激光模块30，激光模块30可接着确定所经过的路径的长度。在气隙1中不存在任何不规则性的情况下，激光束L经过的距离为激光模块30和后盖223之间的距离dOK的两倍。这可以由计算单元计算并被存储以供分析单元将来使用，如上所述。引导装置33用来沿着由箭头指示的环形路径引导激光模块30。引导装置33也可实现激光模块30的径向移置(相对于发电机的旋转轴线)，以使得当激光束的长度被反复测量时激光束L可在所需的网格图案上被导向。
图4示出图3的气隙检查程序中的第二情况。这里，激光束L不能到达后盖223以进行反射，因为未对准的磁极片220(从发电机的前开口起的第四磁极片)突出到气隙1中。因此，所经过的路径的长度在这种情况下仅为激光模块30和未对准的磁极片220之间的距离dF的两倍，这表明存在故障。这里同样地，该信息由计算单元计算并被存储以供分析单元将来使用，如上所述。
图5示出了在发电机的气隙1的扫描区域1A上重叠的网格图案G。该图指示了对应于进行激光测量时的时刻的扫描点P的示例性图案。例如，激光可被引导以在其从左向右横贯网格图案时交替地向上和向下行进。在气隙的最宽部分处，如例如在此图的左手侧中所示，在激光的向上或向下运动期间可进行五次测量。激光朝图的中心被引导以扫描气隙1的最窄部分10，并且在激光的向上或向下运动期间进行至多三次测量。为了提高检查的准确度，激光可被引导成使得向上路径和向下路径之间的距离较小，即，网格图案G围绕气隙1的较窄部分10较密。
图6示出了由根据本发明的设备检测到的图5的气隙1中的潜在不规则性Fpole、Foval、Fobject。通过比较计算的气隙形状与期望的或容许的气隙形状，可以将检测到的任何差异(甚至允许已知的公差)假设为在启动发电机之前必须处理的不规则性。例如，由未对准的磁极片导致的不规则性Fpole必须通过将该未对准的磁极片移除并且正确地重新插入来进行处理。可通过例如手动地或通过真空抽吸将该物体吸出定子和转子之间的空间来处理指示气隙中存在物体的不规则性Fobject。由示出移置的转子轮廓的虚线指示的不规则性Foval可能由于转子22的椭圆化所引起。这种不规则性可以例如通过随后将防椭圆化环固定到转子前表面来校正。
虽然已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以对其进行许多附加的修改和变型。
为清楚起见，应当理解，在本申请全文中“一个”或“一种”的使用不排除多个，并且“包括”不排除其它步骤或元件。对一个“单元”或一个“模块”的表述不排除使用不止一个单元或模块。

Claims (8)

1.一种检查电机(2)的气隙(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
- 将至少一个激光束(L)导向到所述气隙(1)中；
- 在反射之后检测所述激光束(L)；
- 确定由所述激光束(L)经过的距离(dOK, dF)；以及
- 分析经过的距离(dOK, dF)以检测所述气隙(1)中的不规则性(Fpole, Foval, Fobject)，
其中，所述激光束(L)在大致平行于所述电机(2)的旋转轴线(R)的方向上被导向到所述气隙(1)中，
其中，所述激光束(L)被控制以扫描由所述电机(2)的定子(21)的外轮廓(21C)和所述电机(2)的转子(22)的相对的外轮廓(22C)所限定的扫描区域(1A),
其中，所述激光束(L)被控制以跟随所述扫描区域(1A)中的预定的网格图案(G)，
其中，由所述激光束(L)经过的所述距离(dOK, dF)根据网格分辨率而在所述扫描区域(1A)的预定扫描点(P)处被确定，并且
其中，所述网格图案(G)的分辨率被确定以便允许检测磁极不对准(Fpole)和/或以检测所述转子(22)的椭圆化(Foval)和/或以检测所述扫描区域(1A)中的异物(Fobject)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网格分辨率包括在所述气隙(1)的最窄部分中的至少一个扫描点(P)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在相邻扫描点(P)之间的所述距离包括至多1.0mm，更优选地至多0.5mm。
4.一种用于检测电机(2)的气隙(1)中的不规则性的气隙检查设备(3)，所述设备(3)包括：
- 激光模块(30)，其被实现为将至少一个激光束(L)导向到所述气隙(1)中并在反射之后检测所述激光束(L)，其中，所述激光束(L)在大致平行于所述电机(2)的旋转轴线(R)的方向上被导向到所述气隙(1)中；
- 计算单元(31)，其被实现为确定由所述激光束(L)经过的距离(dOK, dF)；
- 分析单元(32)，其被实现为分析经过的距离(dOK, dF)以检测所述气隙(1)中的不规则性；以及
- 引导装置(33)，所述引导装置(33)被实现为引导所述激光模块(30)以扫描由所述电机(2)的定子(21)和转子(22)的相对轮廓(21C, 22C)所限定的扫描区域(1A)，
其中，所述激光束(L)被控制以跟随所述扫描区域(1A)中的预定的网格图案(G)，
其中，由所述激光束(L)经过的所述距离(dOK, dF)根据网格分辨率而在所述扫描区域(1A)的预定扫描点(P)处被确定，并且
其中，所述气隙检查设备被实现为检测具有至少1.0m的深度(D)的电机(2)的所述气隙(1)中的不规则性(Fpole, Foval, Fobject)。
5.根据权利要求4所述的气隙检查设备，其中，所述激光模块(30)被实现为将多个激光束(L)导向到所述气隙(1)中。
6.根据权利要求5所述的气隙检查设备，其中，所述多个激光(L)中的每一个被控制以覆盖待扫描的所述区域(1A)的分开的部分。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的气隙检查设备，其中，所述分析单元(32)被实现为检测所计算的气隙横截面积与理想气隙面积之间的差异。
8.一种根据权利要求4至7中的任一项所述的气隙检查设备(3)的能够编程的装置(34)的存储器，所述存储器被加载有实现根据权利要求1至3中的任一项所述的方法的步骤的计算机程序产品。
CN201510135342.9A 2014-03-26 2015-03-26 检查发电机气隙的方法 Active CN104949625B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14161812.4A EP2924453B1 (en) 2014-03-26 2014-03-26 Method of inspecting a generator air-gap
EP14161812.4 2014-03-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104949625A CN104949625A (zh) 2015-09-30
CN104949625B true CN104949625B (zh) 2019-11-19

Family

ID=50424007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510135342.9A Active CN104949625B (zh) 2014-03-26 2015-03-26 检查发电机气隙的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20150276931A1 (zh)
EP (1) EP2924453B1 (zh)
CN (1) CN104949625B (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015213514A1 (de) * 2015-07-17 2017-01-19 Wobben Properties Gmbh Statorring, Generator, sowie Windenergieanlage mit selbigem
CN105606057B (zh) * 2015-12-21 2018-09-21 湘潭电机股份有限公司 一种电机气隙检测装置
CN105526878B (zh) * 2016-01-16 2018-02-02 东北电力大学 一种汽轮机转子和静子之间径向间隙的实时动态测量方法
JP6629118B2 (ja) 2016-03-30 2020-01-15 三菱重工業株式会社 光学センサ及び回転機械
CN105674904B (zh) * 2016-04-21 2018-09-07 哈尔滨工业大学 一种具有智能化装配特点的汽轮机通流间隙检测方法
CN107328368A (zh) * 2017-06-30 2017-11-07 中机国际工程设计研究院有限责任公司 定子与转子间气隙检测装置及方法、采用此装置的生产线
CN107643549B (zh) * 2017-10-13 2024-03-01 国能大渡河流域水电开发有限公司龚嘴水力发电总厂 非接触式发电机组气隙异物在线检测报警结构及报警方法
CN107883886A (zh) * 2017-10-31 2018-04-06 中国航天科技集团公司第研究院第十八研究所 一种力矩马达气隙测试装置及测试方法
CN107677214A (zh) * 2017-11-03 2018-02-09 北京金风科创风电设备有限公司 发电机气隙的实时检测系统、方法和风力发电机组
CN109839070B (zh) * 2017-11-27 2020-10-23 上海华银电器有限公司 一种制动器气隙检测装置
JP6833670B2 (ja) * 2017-12-27 2021-02-24 株式会社東芝 検査システムおよび検査方法
CN110500972B (zh) * 2018-05-16 2021-04-13 西门子（中国）有限公司 电机气隙的检测方法、装置、系统和存储介质
EP3675336B1 (en) * 2018-12-31 2024-04-03 ANSALDO ENERGIA S.p.A. Device and method for surface inspection of a wedge for fixing a bar of a generator
CN109787438B (zh) * 2019-03-20 2020-08-07 中广核核电运营有限公司 一种夹板式防碰装置及励磁机检修时用的防碰方法
CN109768677B (zh) * 2019-03-20 2020-08-07 中广核核电运营有限公司 一种光电式防碰装置
DE102019207248A1 (de) * 2019-05-17 2020-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Prüffahrzeug
CN111649706A (zh) * 2020-05-26 2020-09-11 南京睿速轨道交通科技有限公司 基于统计分析的直线电机定子异物粘连故障诊断方法
CN112902853A (zh) * 2021-01-28 2021-06-04 四川恒诚达科技有限公司 一种水轮发电机转子磁极激光测距系统及方法
CN114062926A (zh) * 2021-11-26 2022-02-18 天津中德应用技术大学 发电机故障检测方法、检测装置及电子设备
CN115471501B (zh) * 2022-10-31 2023-10-13 长江勘测规划设计研究有限责任公司 利用机器视觉在线识别发电机气隙分布状态的方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62234464A (ja) * 1986-04-04 1987-10-14 Fuji Photo Film Co Ltd 画像走査読取記録装置
US5252927A (en) * 1990-10-22 1993-10-12 Asea Brown Boveri Ltd. Device for monitoring corona discharge in a dynamoelectric machine with detection probe movable in longitudinal and circumferential direction
CN101093159A (zh) * 2006-06-19 2007-12-26 通用电气公司 用于监测转动机器的方法和设备
CN102405582A (zh) * 2009-04-24 2012-04-04 阿尔斯通法国水电公司 包括转子、定子和在转子与定子之间的空气间隙的电机
CN103326241A (zh) * 2012-03-22 2013-09-25 帕洛阿尔托研究中心公司 结合高反射率/有限带宽反射器的光泵浦的表面发射激光器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2241436B2 (de) * 1972-08-23 1980-12-04 Udo Dipl.-Kfm. Dr. 6148 Heppenheim Peter Einrichtung zur Messung der Schwingungen und Lage der Läufer von Rotationsmaschinen
JPS60152250A (ja) * 1984-01-19 1985-08-10 Toshiba Corp 回転電機のエアギヤツプ監視装置
JPH01299403A (ja) * 1988-05-27 1989-12-04 Toshiba Corp 回転電機のエアギャップ監視装置
GB8919399D0 (en) * 1989-08-25 1989-10-11 Renold Power Transmission Limi Method of and apparatus for measuring small gaps
US5640472A (en) * 1995-06-07 1997-06-17 United Technologies Corporation Fiber optic sensor for magnetic bearings

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62234464A (ja) * 1986-04-04 1987-10-14 Fuji Photo Film Co Ltd 画像走査読取記録装置
US5252927A (en) * 1990-10-22 1993-10-12 Asea Brown Boveri Ltd. Device for monitoring corona discharge in a dynamoelectric machine with detection probe movable in longitudinal and circumferential direction
CN101093159A (zh) * 2006-06-19 2007-12-26 通用电气公司 用于监测转动机器的方法和设备
CN102405582A (zh) * 2009-04-24 2012-04-04 阿尔斯通法国水电公司 包括转子、定子和在转子与定子之间的空气间隙的电机
CN103326241A (zh) * 2012-03-22 2013-09-25 帕洛阿尔托研究中心公司 结合高反射率/有限带宽反射器的光泵浦的表面发射激光器

Also Published As

Publication number Publication date
CN104949625A (zh) 2015-09-30
US20150276931A1 (en) 2015-10-01
EP2924453A1 (en) 2015-09-30
EP2924453B1 (en) 2018-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104949625B (zh) 检查发电机气隙的方法
CN109900713B (zh) 摄像引导的无人机风电叶片缺陷动态检测系统及其方法
US9760986B2 (en) Method and system for automated shaped cooling hole measurement
CN101029819B (zh) 光学边折测量仪
CA2688645A1 (en) Eddy current sensors
JP2007064218A (ja) ガスタービンエンジンのベーンの間のノズル流路面積を測定する方法
EP2930649B1 (en) Devices and methods for determining a magnetic field
US8925387B2 (en) Traversing time of arrival probe
Moroni et al. Coordinate measuring machine measurement planning
US20240088762A1 (en) Assembly of a multi-segment stator
US9618334B2 (en) Systems and methods for monitoring turbine component strain
JPH01500692A (ja) 電気光学式検査システム用のスプリアス電磁エネルギ弁別装置
CN106908005A (zh) 用于监控构件的系统和方法
JP2013024754A (ja) 物品径の測定方法
CN111123246B (zh) 一种基于圆形扫描的机载激光雷达最大测距能力和测角精度的检验方法
Kulikov et al. Laser technology for determining the geometry of a hydroelectric generator rotor under load
CN111379670B (zh) 风力发电机组的转速测量方法、装置、系统及存储介质
JP4769774B2 (ja) タービン動翼のシュラウド間隙計測装置、及び計測方法
Telišková et al. Non-destructive diagnostics of hard-to-reach places by spatial digitization
CN108181036B (zh) 一种非接触式直线电机推力波动测量方法
US10720251B2 (en) Method and device for inspecting a nuclear reactor part
Abersfelder et al. Prediction of electric motor performance by in-line testing of permanent excited rotors
SE520060C2 (sv) System och förfarande för kontinuerlig bestämning av storleken på ett objekt vars storlek varierar i tiden
CN104704326B (zh) 使用电容性感测来控制风扇电机
JPS5942404A (ja) 円筒内周面形状の測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190724

Address after: Tango barley

Applicant after: Siemens Gamesa Renewable Energy

Address before: Munich, Germany

Applicant before: Siemens AG

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant