CN105509799A - 大型水轮发电机转子参数超宽带无线测量装置 - Google Patents

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梁彬
王洪泉
孙玉田
胡丽杰
苟智德
刘莹
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Abstract

本发明公布了一种大型水轮发电机转子参数超宽带无线测量装置。将风速传感器探头、风速变送器、锂电池、无线采集传输模块等器件放在固定装置中安装到转子上进行转子关键参数的采集，采集到的数据经超宽带无线网络传输给无线接收机上传到上位计算机进行数据处理分析及显示。本发明实现了对大型水轮发电机组转子关键参数的直接、实时和准确测量，改变了以往很多转子关键参数只能通过计算而无法通过实际测量的状况。本发明中采用的超宽带无线通讯技术现在已成为短距离、高速无线连接最具竞争力的物理层技术，逐渐应用到无线个域网、无线传感器网络等短距离无线网络中，使用该技术可以有效实时采集传输高速信号，而不造成因数据拥堵而发生网络信号中断丢失数据的现象，为构成无线采集系统提供新思路。

Description

大型水轮发电机转子参数超宽带无线测量装置
技术领域
本发明涉及一种大型水轮发电机转子参数超宽带无线测量装置。
背景技术
随着电网容量的大幅度增加，调频和峰谷差矛盾日益突出，合理利用电力资源成为急需解决的问题，因此抽水蓄能机组、可变速机组的需求将更加广泛。抽水蓄能机组、可变速机组与常规水轮发电机的通风系统有很大不同，是特殊的发电机组，一般来说机组转速高，温升也高，通风冷却问题是其设计的关键问题之一。为确保发电电动机安全可靠运行，通常需要以初步设计为基础通过计算求出发电机的总风量及风量沿轴向的分配，并依据风速的大小，准确选择散热系数等数据，确保进行温度场计算时的边界条件更加合理准确，求出发电电动机各部分的温度情况。转子风速数据的准确程度，影响通风系统关键参数的选择。由于气体在转子线圈横向风沟内的分配不均匀，通过计算只能取得风速的范围，因此会引入一定的误差。而由于转子结构复杂，且转子处于转动状态，测试器件会处于强电磁干扰区内，而且风沟和风隙处风场分布也非常复杂，给风速测量带来很大难度，因而转子风速一直被认为是一个无法实现直接准确测量的参数，另外对于实时测试并传输高速转动体上其他关键参数也是如此，往往由于数据量庞大通常的无线通信技术很难实现实时大数据量的传输，因此在构成测量装置时设计使用超宽带无线通讯技术，安全可靠实时获取转子关键参数，用来进行通风系统、电磁系统以及其他结构的分析研究。
发明内容
本发明提供了一种通过采用先进的超宽带无线通讯技术、高速个域网等技术实现直接、可靠和精确的转子参数超宽带无线测量装置。本发明是通过以下技术方案实现的：一种大型水轮发电机转子参数超宽带无线测量装置，由现场数据采集传输部分、上位接收处理部分和器件固定装置三大部分组成，现场数据采集传输部分放置在器件固定装置内，与器件固定装置一起安装在运行时旋转的机组转子支架上，器件固定装置由两个结构相同的固定件组成，两个固定件的槽与槽相对组合在一起组成完整的器件固定装置，将现场进行数据采集传输的器件与线缆封装在里面，器件固定装置内槽壁都衬有绝缘薄板，避免短路及漏电造成不应有的事故，现场数据采集传输部分由两组大容量充电锂电池、四组风速变送器、四组风速传感器探头、四组无线采集传输模块、信号线组成，两组大容量充电锂电池与通过引线连接，为测量系统供电，四组风速传感器探头的引线接到相应的四组风速变送器的输入端，将四组风速传感器探头测量得到的非电量信号传送到风速变送器中转换成标准的电压信号，风速变送器的输出端与无线采集传输模块的测量输入端通过引线连接，无线采集传输模块实时采集电压、电流、电阻的电信号，放置在转子磁极的各个通风沟入口处的铂电阻，通过多组信号线接到无线采集传输模块输入端，由无线采集传输模块采集调理并打包成数据包，无线采集传输模块内部有A/D转换电路、信号调理电路、超宽带无线通讯调理电路，将采集到的信号打包成一定格式的数据包传送出去，上位接收处理部分接收由转子现场传送过来的数据进行处理分析与显示，上位接收处理部分包括超宽带无线接收机、上位计算机，超宽带无线接收机通过网线与上位计算机连接，将接收到的数据传送到上位计算机中，进行分析处理与显示，所有器件共同组成了具有超宽带无线通讯技术的高速无线传感器网络，能够短距离高速稳定传输数据，实现安全可靠获取转动体参数的测量系统。
本发明实现了对抽水蓄能机组、可变速机组、其他大型水轮发电机组转子风速风量、以及其他关键转子参数的直接、可靠和准确测量，改变了很多转子关键参数长期以来只能通过计算而无法通过实际测量的状况。本发明中采用的超宽带无线通讯技术现在已经日趋成熟，超宽带无线通讯技术已成为短距离、高速无线连接最具竞争力的物理层技术，逐渐应用到无线个域网、无线家庭网络、无线传感器网络等短距离无线网络中，本发明使用该技术可以有效实时采集传输高速信号，而不造成因数据拥堵而发生网络信号中断丢失数据的现象，为构成无线传感网络提供新思路。本发明成果非常有助于发电机转子结构的优化设计以及新产品的开发。
附图说明
图1是本发明在发电机转子上各装置的安装结构示意图
图2是本发明固定件结构示意图
图3是本发明固定件剖面图
图4是本发明的系统结构原理框图
具体实施方式
如图1所示的一种大型水轮发电机转子参数超宽带无线测量装置，由现场数据采集传输部分、上位接收处理部分和器件固定装置三大部分组成，现场数据采集传输部分放置在器件固定装置1内，与器件固定装置1一起安装在运行时旋转的机组转子支架19上，器件固定装置由两个结构相同的固定件2组成，两个固定件2的槽与槽相对组合在一起组成完整的器件固定装置1，将现场进行数据采集传输的器件与线缆封装在里面，器件固定装置1内槽壁都衬有绝缘薄板，避免短路及漏电造成不应有的事故，现场数据采集传输部分由两组大容量充电锂电池6、四组风速变送器18、四组风速传感器探头3、四组无线采集传输模块7、信号线8组成，两组大容量充电锂电池6与通过引线连接，为测量系统供电，四组风速传感器探头3的引线接到相应的四组风速变送器18的输入端，将四组风速传感器探头3测量得到的非电量信号传送到风速变送器18中转换成标准的电压信号，风速变送器18的输出端与无线采集传输模块7的测量输入端通过引线连接，无线采集传输模块7实时采集电压、电流、电阻的电信号，放置在转子磁极13的各个通风沟入口处的铂电阻12，通过多组信号线8接到无线采集传输模块7输入端，由无线采集传输模块7采集调理并打包成数据包，无线采集传输模块7内部有A/D转换电路、信号调理电路、超宽带无线通讯调理电路，将采集到的信号打包成一定格式的数据包传送出去，上位接收处理部分接收由转子现场传送过来的数据进行处理分析与显示，上位接收处理部分包括超宽带无线接收机15、上位计算机17，超宽带无线接收机15通过网线16与上位计算机17连接，将接收到的数据传送到上位计算机17中，进行分析处理与显示，所有器件共同组成了具有超宽带无线通讯技术的高速无线传感器网络，能够短距离高速稳定传输数据，实现安全可靠获取转动体参数的测量系统。
本发明实现了对抽水蓄能机组、可变速机组、其他大型水轮发电机组转子风速风量、以及其他关键转子参数的直接、可靠和准确测量，改变了很多转子关键参数长期以来只能通过计算而无法通过实际测量的状况。本发明中采用的超宽带无线通讯技术现在已经日趋成熟，超宽带无线通讯技术已成为短距离、高速无线连接最具竞争力的物理层技术，逐渐应用到无线个域网、无线家庭网络、无线传感器网络等短距离无线网络中，本发明使用该技术可以有效实时采集传输高速信号，而不造成因数据拥堵而发生网络信号中断丢失数据的现象，为构成无线传感网络提供新思路。本发明成果非常有助于发电机转子结构的优化设计以及新产品的开发。

Claims (3)

1.一种大型水轮发电机转子参数超宽带无线测量装置，其特征是：由现场数据采集传输部分、上位接收处理部分和器件固定装置三大部分组成，现场数据采集传输部分放置在器件固定装置(1)内，与器件固定装置(1)一起安装在运行时旋转的机组转子支架(19)上，器件固定装置由两个结构相同的固定件(2)组成，两个固定件(2)的槽与槽相对组合在一起组成完整的器件固定装置(1)，将现场进行数据采集传输的器件与线缆封装在里面，器件固定装置(1)内槽壁都衬有绝缘薄板，避免短路及漏电造成不应有的事故，现场数据采集传输部分由两组大容量充电锂电池(6)、四组风速变送器(18)、四组风速传感器探头(3)、四组无线采集传输模块(7)、信号线(8)组成，两组大容量充电锂电池(6)与通过引线连接，为测量系统供电，四组风速传感器探头(3)的引线接到相应的四组风速变送器(18)的输入端，将四组风速传感器探头(3)测量得到的非电量信号传送到风速变送器(18)中转换成标准的电压信号，风速变送器(18)的输出端与无线采集传输模块(7)的测量输入端通过引线连接，无线采集传输模块(7)实时采集电压、电流、电阻的电信号，放置在转子磁极(13)的各个通风沟入口处的铂电阻(12)，通过多组信号线(8)接到无线采集传输模块(7)输入端，由无线采集传输模块(7)采集调理并打包成数据包，无线采集传输模块(7)内部有A/D转换电路、信号调理电路、超宽带无线通讯调理电路，将采集到的信号打包成数据包传送出去，上位接收处理部分接收由转子现场传送过来的数据进行处理分析与显示，上位接收处理部分包括超宽带无线接收机(15)、上位计算机(17)，超宽带无线接收机(15)通过网线(16)与上位计算机(17)连接，将接收到的数据传送到上位计算机(17)中，进行分析处理与显示。
2.根据权利要求1所述的一种大型水轮发电机转子参数超宽带无线测量装置，其特征是：固定件(2)中心开有固定件中心孔(14)，通过固定件中心孔(14)器件固定装置(1)套装在机组转子中心轴(20)上，固定件(2)上有四个均布的螺栓固定孔(5)，四个螺栓牢固的将器件固定装置(1)固定在转子支架(19)上表面，安装后器件固定装置(1)上表面是一个平面，固定件(2)内开有两个固定大容量充电锂电池(6)的槽，两组大容量充电锂电池(6)为在转子上的整个测试部分提供电源，固定件(2)内开有两个固定风速变送器(18)的槽，固定四组风速变送器(18)，固定件(2)内开有四组无线采集传输模块(7)的槽，放置无线采集传输模块(7)的槽上开有圆孔，将采集传输模块天线(10)由圆孔伸出器件固定装置(1)使无线通讯畅通；固定件(2)内开有四条线槽(11)，线槽(11)在固定件(2)边缘开有出线孔，引到机组上的信号线(8)由此引出，固定件(2)内均布四组放置风速传感器探头(3)的槽，比风速传感器探头(3)尺寸略大一些的圆管(4)焊接在风速传感器探头(3)的槽外，圆管(4)接近顶部开有朝上圆孔，风速传感器探头(3)的叶轮正对圆孔方向，旋转时测量转子端部进风风速与风量。
3.根据权利要求1所述的一种大型水轮发电机转子参数超宽带无线测量装置，其特征是：现场数据采集传输部分的两组大容量充电锂电池(6)中一只为四组风速变送器(18)和四组无线采集传输模块(7)供电，另一只大容量充电锂电池(6)上安装有遥控开关电路，这只大容量充电锂电池(6)为遥控开关电路供电，遥控开关的天线与采集传输模块天线(10)一起伸出器件固定装置(1)外，在机组外面用遥控器控制现场数据采集传输部分供电的通断。
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