CN110703090B - 一种发电机轴电流检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力技术领域，具体涉及一种发电机轴电流检测装置，包括：接地碳刷A、接地碳刷B、轴电流测量回路、接地碳刷与大轴接触状态检测回路、轴电流检测模块和工控显示器；所述接地碳刷A和接地碳刷B设置于汽轮机转子大轴末端，且接地碳刷A和接地碳刷B均连接至轴电流测量回路和接地碳刷与大轴接触状态检测回路中，所述轴电流检测模块与轴电流测量回路和接地碳刷与大轴接触状态检测回路串联；所述轴电流检测模块一端连接轴电流测量回路，另一端连接接地碳刷与大轴接触状态检测回路，所述轴电流检测模块上还连接有工控显示器。

Description

一种发电机轴电流检测装置
技术领域
本发明属于电力技术领域，具体涉及一种发电机轴电流检测装置。
背景技术
发电机运行时，因发电机磁路不对称、静电效应、静态励磁系统可控硅换弧的影响、转子大轴的轴向磁化等原因，将在转子轴的两端产生轴电压。现有技术标准中均指出“应采取适当措施限制轴电压，以防止有害的轴电流产生”。一般采取发电机汽侧大轴接地、发电机励侧轴承座加装绝缘、发电机励磁通过RC装置接地、对已磁化的大轴进行退磁处理等措施，限制轴电压、防止有害轴电流的产生。同时，轴电流对发电机轴承和密封瓦等产生电腐蚀，加速润滑油和密封油的老化，给发电机造成极大损害，严重时还会引起事故停机。因此，对运行中的发电机进行轴电流检测，具有十分重要的意义。
现有技术中主要采用在汽侧大轴的接地碳刷回路装设传感器获取轴电流信号的方式，碳刷与大轴接触是否良好直接影响轴电流的检测准确性，同时要求轴电流检测装置具有较高的可靠性，因此需要设计一种更准确、可靠的测定轴电流的装置。
发明内容
本发明目的是针对上述现有技术的不足提供一种发电机轴电流检测装置，用于解决现有技术中发电机运行时如何提高轴电流检测的准确性和可靠度的技术问题。
本发明的技术方案是：
一种发电机轴电流检测装置，包括：接地碳刷A、接地碳刷B、轴电流测量回路、接地碳刷与大轴接触状态检测回路、轴电流检测模块和工控显示器；所述接地碳刷A和接地碳刷B设置于汽轮机转子大轴末端，且接地碳刷A和接地碳刷B均连接至轴电流测量回路和接地碳刷与大轴接触状态检测回路中，所述轴电流检测模块与轴电流测量回路和接地碳刷与大轴接触状态检测回路串联；所述轴电流检测模块一端连接轴电流测量回路，另一端连接接地碳刷与大轴接触状态检测回路，所述轴电流检测模块上还连接有工控显示器。
所述轴电流测量回路还包括：继电器K03的开关触点、电流霍尔A、过流继电器K01及接地系统，轴电流测量回路用于测量汽轮发电机的轴电流信号。
所述接地碳刷与大轴接触状态检测回路还包括：电源变压器U01、限流电阻R01、限流电阻R02、限流电阻R03、电流霍尔B、继电器K03及切换开关S01；所述接地碳刷与大轴接触状态检测回路用于将接地碳刷与大轴的接触电阻变换为电流信号。
所述接地碳刷与大轴接触状态检测回路包括两种工作方式：手动碳刷检测方式和自动碳刷检测方式，其中，当切换开关S01切换至“手动”位置后接地碳刷与大轴接触状态检测回路转入手动碳刷检测方式工作；当切换开关S01保持在“自动”位置时，则由轴电流检测模块发出“自动碳刷检测”信号后进行自动碳刷检测方式工作；当接地碳刷与大轴接触状态检测回路投入工作后，轴电流测量回路停止工作。
所述轴电流检测模块内包括：信号获取单元、定值存储单元、状态判断单元和、故障判别单元、故障告警单元、故障录波单元和装置自检单元；
所述信号获取单元用于获取经电流霍尔A测量的轴电流测量回路的汽轮发电机轴电流信号、电流霍尔B测量的接地碳刷与大轴接触状态检测回路经由碳刷接触电阻变换的电流信号、轴电流测量回路中过流继电器K01动作的开关量信号、接地碳刷与大轴接触状态检测回路中继电器K03的开关量信号；信号获取单元通过A/D转换将汽轮发电机轴电流信号和由碳刷接触电阻变换的电流信号转换为数字量信号。
所述定值存储单元用于设定汽轮发电机轴电流在0～1A范围内的设定值并存储于数据点I1，以及用于设定“自动碳刷检测”在0h～+∞h范围内的间隔时间并存储于数据点T0，同时定值存储单元还设定接地碳刷与大轴接触状态检测回路电流在0～10A范围内的设定值并存储于数据点I2。
所述状态判断单元用于判断所述汽轮发电机轴电流检测系统的工作状态，当继电器K03的常开触点闭合时，则判断汽轮发电机轴电流检测系统为“手动碳刷检测”工作状态，当继电器K03的常开触点断开时，则判断汽轮发电机轴电流检测系统为“自动轴电流检测”工作状态。
所述故障判别单元用于判别汽轮发电机轴电流检测系统的故障类型，当汽轮发电机轴电流检测系统为“手动碳刷检测”工作状态时故障判别单元停止工作；当汽轮发电机轴电流检测系统为“自动轴电流检测”工作状态时故障判别单元投入工作；汽轮发电机轴电流检测系统为“自动轴电流检测”工作状态时，当轴电流测量回路的汽轮发电机轴电流信号大于I1且过流继电器K01动作时，故障判别单元判别为“轴电流大于设定值”并记录，当达到设定的间隔时间T0，轴电流检测模块发出“自动碳刷检测”信号投入接地碳刷与大轴接触状态检测回路，当接地碳刷与大轴接触状态检测回路由碳刷接触电阻变换的电流信号小于I2，延时0.5s时，故障判别单元判别为“碳刷接触状态异常”并记录；“自动碳刷检测”信号发出2s后返回，当轴电流检测模块失去220V AC工作电源时，故障判别单元判别为“装置失电”。
所述故障告警单元根据故障判别单元判别的故障类型发出“轴电流大于设定值”、“碳刷接触状态异常”和“装置失电”三种报警信号，发出的报警信号发送至仪控DCS系统进行故障提示。
所述故障录波单元根据故障告警单元发出的“轴电流大于设定值”报警时启动录波，其中单次录波总时长1.2s，预录时长0.2s。
所述装置自检单元内包括：装置预留AD采样通道，用于对装置重要芯片以及传感器的电源进行检测，当电源电压超出设定的阀值，装置告警。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明将接地碳刷和碳刷设置在汽轮机的转子大轴末端，应用于汽轮发电机组，可实现汽轮发电机轴电流告警、碳刷接触状态检测、故障录波及其他拓展功能；同时采用两种不同方式检测发电机的轴电流，保证装置故障判别的准确性和可靠性；
2.本发明可对接地碳刷与大轴的接触状态自动定时或手动检测，实现接地碳刷失效先期的状态预报；
3.本发明装置还具备实时显示、界面友好的特点，并可将故障报警信号发送至仪控DCS系统，并启动故障预案。
附图说明
图1是本发明设计的一种发电机轴电流检测系统的结构示意图；
图2是本发明设计的一种发电机轴电流检测系统中轴电流测量回路、接地碳刷与大轴接触状态检测回路和轴电流检测模块连接结构图。
具体实施方式
下面对本发明技术进行进一步描述：
如图1所示，一种发电机轴电流检测装置，包括：接地碳刷A、接地碳刷B、轴电流测量回路、接地碳刷与大轴接触状态检测回路、轴电流检测模块和工控显示器；所述接地碳刷A和接地碳刷B设置于汽轮机转子大轴末端，且接地碳刷A和接地碳刷B均连接至轴电流测量回路和接地碳刷与大轴接触状态检测回路中，所述轴电流检测模块与轴电流测量回路和接地碳刷与大轴接触状态检测回路串联；所述轴电流检测模块一端连接轴电流测量回路，另一端连接接地碳刷与大轴接触状态检测回路，所述轴电流检测模块上还连接有工控显示器。
所述轴电流测量回路还包括：继电器K03的开关触点、电流霍尔A、过流继电器K01及接地系统，轴电流测量回路用于测量汽轮发电机的轴电流信号。
所述接地碳刷与大轴接触状态检测回路还包括：电源变压器U01、限流电阻R01、限流电阻R02、限流电阻R03、电流霍尔B、继电器K03及切换开关S01；所述接地碳刷与大轴接触状态检测回路用于将接地碳刷与大轴的接触电阻变换为电流信号。
所述接地碳刷与大轴接触状态检测回路包括两种工作方式：手动碳刷检测方式和自动碳刷检测方式，其中，当切换开关S01切换至“手动”位置后接地碳刷与大轴接触状态检测回路转入手动碳刷检测方式工作；当切换开关S01保持在“自动”位置时，则由轴电流检测模块发出“自动碳刷检测”信号后进行自动碳刷检测方式工作；当接地碳刷与大轴接触状态检测回路投入工作后，轴电流测量回路停止工作。
所述轴电流检测模块内包括：信号获取单元、定值存储单元、状态判断单元和、故障判别单元、故障告警单元、故障录波单元和装置自检单元；
所述信号获取单元用于获取经电流霍尔A测量的轴电流测量回路的汽轮发电机轴电流信号、电流霍尔B测量的接地碳刷与大轴接触状态检测回路经由碳刷接触电阻变换的电流信号、轴电流测量回路中过流继电器K01动作的开关量信号、接地碳刷与大轴接触状态检测回路中继电器K03的开关量信号；信号获取单元通过A/D转换将汽轮发电机轴电流信号和由碳刷接触电阻变换的电流信号转换为数字量信号。
所述定值存储单元用于设定汽轮发电机轴电流在0～1A范围内的设定值并存储于数据点I1，以及用于设定“自动碳刷检测”在0h～+∞h范围内的间隔时间并存储于数据点T0，同时定值存储单元还设定接地碳刷与大轴接触状态检测回路电流在0～10A范围内的设定值并存储于数据点I2。
所述状态判断单元用于判断所述汽轮发电机轴电流检测系统的工作状态，当继电器K03的常开触点闭合时，则判断汽轮发电机轴电流检测系统为“手动碳刷检测”工作状态，当继电器K03的常开触点断开时，则判断汽轮发电机轴电流检测系统为“自动轴电流检测”工作状态。
所述故障判别单元用于判别汽轮发电机轴电流检测系统的故障类型，当汽轮发电机轴电流检测系统为“手动碳刷检测”工作状态时故障判别单元停止工作；当汽轮发电机轴电流检测系统为“自动轴电流检测”工作状态时故障判别单元投入工作；汽轮发电机轴电流检测系统为“自动轴电流检测”工作状态时，当轴电流测量回路的汽轮发电机轴电流信号大于I1且过流继电器K01动作时，故障判别单元判别为“轴电流大于设定值”并记录，当达到设定的间隔时间T0，轴电流检测模块发出“自动碳刷检测”信号投入接地碳刷与大轴接触状态检测回路，当接地碳刷与大轴接触状态检测回路由碳刷接触电阻变换的电流信号小于I2，延时0.5s时，故障判别单元判别为“碳刷接触状态异常”并记录；“自动碳刷检测”信号发出2s后返回，当轴电流检测模块失去220V AC工作电源时，故障判别单元判别为“装置失电”。
所述故障告警单元根据故障判别单元判别的故障类型发出“轴电流大于设定值”、“碳刷接触状态异常”和“装置失电”三种报警信号，发出的报警信号发送至仪控DCS系统进行故障提示。
所述故障录波单元根据故障告警单元发出的“轴电流大于设定值”报警时启动录波，其中单次录波总时长1.2s，预录时长0.2s。
所述装置自检单元，用装置预留的AD采样通道，对装置重要芯片以及传感器的电源进行检测，当电源电压超出设定的阀值，装置告警。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (8)

1.一种发电机轴电流检测装置，其特征在于，包括：接地碳刷A、接地碳刷B、轴电流测量回路、接地碳刷与大轴接触状态检测回路、轴电流检测模块和工控显示器；所述接地碳刷A和接地碳刷B设置于汽轮机转子大轴末端，且接地碳刷A和接地碳刷B均连接至轴电流测量回路和接地碳刷与大轴接触状态检测回路中，所述轴电流检测模块与轴电流测量回路和接地碳刷与大轴接触状态检测回路串联；所述轴电流检测模块一端连接轴电流测量回路，另一端连接接地碳刷与大轴接触状态检测回路，所述轴电流检测模块上还连接有工控显示器；所述轴电流测量回路还包括：继电器K03的开关触点、电流霍尔A、过流继电器K01及接地系统，轴电流测量回路用于测量汽轮发电机的轴电流信号；
所述接地碳刷与大轴接触状态检测回路还包括：电源变压器U01、限流电阻R01、限流电阻R02、限流电阻R03、电流霍尔B、继电器K03及切换开关S01；所述接地碳刷与大轴接触状态检测回路用于将接地碳刷与大轴的接触电阻变换为电流信号；
所述接地碳刷与大轴接触状态检测回路包括两种工作方式：手动碳刷检测方式和自动碳刷检测方式，其中，当切换开关S01切换至“手动”位置后接地碳刷与大轴接触状态检测回路转入手动碳刷检测方式工作；当切换开关S01保持在“自动”位置时，则由轴电流检测模块发出“自动碳刷检测”信号后进行自动碳刷检测方式工作；当接地碳刷与大轴接触状态检测回路投入工作后，轴电流测量回路停止工作。
2.如权利要求1所述的一种发电机轴电流检测装置，其特征在于：所述轴电流检测模块内包括：信号获取单元、定值存储单元、状态判断单元、故障判别单元、故障告警单元、故障录波单元和装置自检单元；
所述信号获取单元用于获取经电流霍尔A测量的轴电流测量回路的汽轮发电机轴电流信号、电流霍尔B测量的接地碳刷与大轴接触状态检测回路经由碳刷接触电阻变换的电流信号、轴电流测量回路中过流继电器K01动作的开关量信号、接地碳刷与大轴接触状态检测回路中继电器K03的开关量信号；信号获取单元通过A/D转换将汽轮发电机轴电流信号和由碳刷接触电阻变换的电流信号转换为数字量信号。
3.如权利要求2所述的一种发电机轴电流检测装置，其特征在于：所述定值存储单元用于设定汽轮发电机轴电流在0～1A范围内的设定值并存储于数据点I1，以及用于设定“自动碳刷检测”在0h～+∞h范围内的间隔时间并存储于数据点T0，同时定值存储单元还设定接地碳刷与大轴接触状态检测回路电流在0～10A范围内的设定值并存储于数据点I2。
4.如权利要求3所述的一种发电机轴电流检测装置，其特征在于：状态判断单元，用于判断所述汽轮发电机轴电流检测系统的工作状态，当继电器K03的常开触点闭合时，则判断汽轮发电机轴电流检测系统为“手动碳刷检测”工作状态，当继电器K03的常开触点断开时，则判断汽轮发电机轴电流检测系统为“自动轴电流检测”工作状态。
5.如权利要求4所述的一种发电机轴电流检测装置，其特征在于：所述故障判别单元用于判别汽轮发电机轴电流检测系统的故障类型，当汽轮发电机轴电流检测系统为“手动碳刷检测”工作状态时故障判别单元停止工作；当汽轮发电机轴电流检测系统为“自动轴电流检测”工作状态时故障判别单元投入工作；汽轮发电机轴电流检测系统为“自动轴电流检测”工作状态时，当轴电流测量回路的汽轮发电机轴电流信号大于I1且过流继电器K01动作时，故障判别单元判别为“轴电流大于设定值”并记录，当达到设定的间隔时间T0，轴电流检测模块发出“自动碳刷检测”信号投入接地碳刷与大轴接触状态检测回路，当接地碳刷与大轴接触状态检测回路由碳刷接触电阻变换的电流信号小于I2，延时0.5s时，故障判别单元判别为“碳刷接触状态异常”并记录；“自动碳刷检测”信号发出2s后返回，当轴电流检测模块失去220V AC工作电源时，故障判别单元判别为“装置失电”。
6.如权利要求5所述的一种发电机轴电流检测装置，其特征在于：所述故障告警单元根据故障判别单元判别的故障类型发出“轴电流大于设定值”、“碳刷接触状态异常”和“装置失电”三种报警信号，发出的报警信号发送至仪控DCS系统进行故障提示。
7.如权利要求6所述的一种发电机轴电流检测装置，其特征在于：所述故障录波单元根据故障告警单元发出的“轴电流大于设定值”报警时启动录波，其中单次录波总时长1.2s，预录时长0.2s。
8.如权利要求2所述的一种发电机轴电流检测装置，其特征在于：所述装置自检单元内包括：装置预留AD采样通道，用于对装置重要芯片以及传感器的电源进行检测，当电源电压超出设定的阀值，装置告警。
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汽轮发电机轴电压轴电流在线监测装置的研制;史德利等;《大电机技术》;20160731(第4期);全文，特别是正文第3页至第4页第1栏及图2 *

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