CN111983393A - 一种电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法及装置，应用于不拆对轮的发电机密封瓦测量装置，包括：电压测量装置、分压电路、储能电路、开关电路以及直流电源；方法包括：控制开关电路切换到直流电源，使直流电源对储能电路充电；在储能电路充电完成后，控制开关电路切换至分压电路，使储能电路与分压电路连通；在储能电路与分压电路连通后，获取第二电压值；获取分压电路的阻值和储能电路的放电电压；根据放电电压、分压电路的阻值和第二电压值，获得发电机密封瓦的阻值。本发明利用电压法直接测量发电机密封瓦的阻值，不需拆开对轮，方法简单，效率高，测试准确，降低维修难度。

Description

一种电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法及装置

技术领域

本发明涉及汽修领域，更具体地说，涉及一种电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法及装置。

背景技术

汽轮机大修中必须测量发电机励侧密封瓦的绝缘，以图1为例，发电机的8号密封瓦对地有厂家专门制造的环氧树脂绝缘材料，保持对地绝缘，避免此处在运行中失效导致的环流烧坏轴瓦。而1-6号瓦对地没有专设绝缘，运行中靠油绝缘，大修中因为轴瓦油全停，1-6号瓦对地都是接地状态。

因此，大修中需要测量8号瓦对地的绝缘就变得困难，在测量时必须脱开与汽轮机之间的对轮，否则发电机转子大轴通过对轮与汽轮机大轴相连接，绝缘就为零。然而，脱开汽轮机与发电机对轮是一个工作量很大的工作，不仅拆开对轮需要4人工作20多个小时，拆开对轮后，还要将两个转子中的一个沿轴向推开，等绝缘测量完成后再推回，重新连接后容易导致汽轮机与发电机两个转子不同心，而重新找中心则要花费数天的时间，大大降低了维修进度和效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，所述方法应用于不拆对轮的发电机密封瓦测量装置，所述发电机密封瓦测量装置包括：电压测量装置、分压电路、储能电路、开关电路以及直流电源；所述方法包括：

控制所述开关电路切换到所述直流电源，使所述直流电源与所述储能电路连通，并对所述储能电路充电；

在所述储能电路充电完成后，控制所述开关电路切换至所述分压电路，使所述储能电路与所述分压电路连通；

在所述储能电路与所述分压电路连通后，获取第二电压值；所述第二电压值为第一时刻所述发电机密封瓦的电压值；

获取所述分压电路的阻值和所述储能电路的放电电压；

根据所述放电电压、所述分压电路的阻值和所述第二电压值，获得所述发电机密封瓦的阻值。

优选地，在第一时刻，所述分压电路、所述发电机密封瓦、所述储能电路和所述开关电路形成回路，所述发电机转子上的电流为零。

优选地，所述在所述储能电路与所述分压电路连通后，获取第二电压值包括：

在第一时刻，通过所述电压测量装置测量所述发电机密封瓦两端电压，获得所述第二电压值。

优选地，在第一时刻，流经所述分压电路的电流和所述密封瓦上的电流相等。

优选地，第一时刻，所述分压电路的电压值和所述第二电压值满足第一关系式；所述第一关系式为所述分压电路的电压值与所述第二电压值的和等于所述储能电路的放电电压。

优选地，所述根据所述放电电压、所述分压电路的阻值和所述第二电压值，获得所述发电机密封瓦的阻值包括：

根据所述放电电压、所述第二电压值，结合所述第一关系式，获得所述分压电路的电压值；

根据所述分压电路的电压值、所述分压电路的阻值和所述第二电压值，获得所述发电机密封瓦的阻值。

优选地，所述分压电路包括：标准电阻；

所述标准电阻一端与所述开关电路连接，另一端与所述发电机转子轴连接。

优选地，所述开关电路包括：双位开关；

所述双位开关的第一端与所述储能电路连接，所述双位开关的第二端与所述直流电源连接，所述双位开关的第三端与所述分压电路连接；

所述双位开关的第二端切换至所述直流电源时，所述直流电源与所述储能电路连通；所述双位开关的第二端切换至所述分压电路时，所述储能电路与所述分压电路连通。

优选地，所述储能电路包括：储能电容；

所述开关电路切换至所述直流电源时，所述直流电源对所述储能电容充电；所述开关电路切换至所述分压电路时，所述储能电容对所述分压电路放电。

优选地，还包括：

根据所述发电机密封瓦的阻值判定所述发电机密封瓦的绝缘效果。

本发明还提供一种电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的装置，包括：

不拆对轮的发电机密封瓦测量装置以及控制单元，所述发电机密封瓦测量装置包括：电压测量装置、分压电路、储能电路、开关电路以及直流电源；

所述开关电路，用于在所述储能电路充电时切换至所述直流电源，使所述直流电源与所述储能电路连通；以及，在所述储能电路放电时切换至所述分压电路，使所述分压电路与所述储能电路连通；

所述电压测量装置，用于在所述储能电路与所述分压电路连通后，获取第二电压值；所述第二电压值为第一时刻所述发电机密封瓦的电压值；

所述控制单元，用于根据储能电路的放电电压、所述分压电路的阻值和所述第二电压值，获得所述发电机密封瓦的阻值。

优选地，所述分压电路包括：标准电阻；

所述标准电阻一端与所述开关电路连接，另一端与所述发电机转子轴连接。

优选地，所述开关电路包括：双位开关；

所述双位开关的第一端与所述储能电路连接，所述双位开关的第二端与所述直流电源连接，所述双位开关的第三端与所述分压电路连接；

所述双位开关的第二端切换至所述直流电源时，所述直流电源与所述储能电路连通；所述双位开关的第二端切换至所述分压电路时，所述储能电路与所述分压电路连通。

优选地，所述储能电路包括：储能电容；

所述开关电路切换至所述直流电源时，所述直流电源对所述储能电容充电；所述开关电路切换至所述分压电路时，所述储能电容对所述分压电路放电。

实施本发明的电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，具有以下有益效果：本发明采用电压时间法，在不需要拆开汽轮机与发电机对轮的情况下，直接测量出发电机对应密封瓦的阻值，测试方法简单，效率高，测试精度高，大大缩短维修时间，进一步提升维修进度，还可大大降低维修难度，有效降低维修成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是汽轮机与发电机轴系总体绝缘与接地的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的电流时间法测量发电机密封瓦阻值的装置的电路图；

图3是本发明实施例提供的电流时间法测量发电机密封瓦阻值的装置的等效电路图；

图4是本发明实施例提供的电流时间法测量发电机密封瓦阻值的方法的流程图；

图5是使用本发明实施例提供的电流时间法测量发电机密封瓦阻值的方法测量的电压示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

为了解决现有汽轮机在大修时需要拆开对轮机测量8号密封绝缘瓦中所存在的问题，本发明提供了一种电压时间法来测量8号密封瓦201的阻值，该方法在测量过程中，不需要拆开对轮204，可大大降低测试难度，进一步降低汽车轮机维修难度，测试方法简单易实现，测试精度高，测量效率高，有效缩短测量时间，进一步缩短汽轮机维修进度，大大降低维修成本。

具体的，本发明实施例提供的电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法可以通过不拆对轮204的发电机密封瓦测量装置实现。其中，如图2所示，该不拆对轮204的发电机密封瓦测量装置可包括：电压测量装置101、分压电路102、储能电路103、开关电路104以及直流电源105。进一步地，本发明实施例所需测量的发电机密封瓦即为图1至图3中所示的8号密封瓦201。

在一些实施例中，如图2和图3所示，该储能电路103一端与发电机基座连接，另一端与开关电路104连接。该分压电路102设置在开关电路104与发电机转子轴203的后端之间，该直流电源105设置在开关电路104与地之间。其中，当控制开关电路104切换至分压电路102且储能电路103放电时，可形成两条回路。具体为：第一条回路：储能电路103放电输出的放电电压从储能电路103的正端输出、经过开关电路104、分压电路102、8号密封瓦201回到储能电路103的负端。第二条回路：储能电路103的正端、开关电路104、分压电路102、转子202长度(转子202等效阻抗)、接地回路(地线行将阻抗)、回到储能电路103的负端。其中，转子202长度(转子202等效阻抗)、接地回路(地线行将阻抗)、回到储能电路103的负端为并联在8号密封瓦201两端的回路。

在一些实施例中，8号密封瓦201的厚度约为0.01m，到其接地方便施加电压的距离大约为0.1m，转子202的长度为10m，接地回路的长度为10m，总长约20m。由图2和图3可知，若给8号密封瓦201施加电压，则电压信号将以光速(3*10⁸m/s)传送至两条回路，此时，该电压信号走完第一条回路仅需要约t1＝0.1/3*10⁸＝3*10^-10s，此时，8号密封瓦201两端可形成电压，此即为第二电压值，如图5中的U₈所示。而该放电电压经过转子轴203的接地回路则需要t2＝6.7x10^-8s(第二时刻)才会构成回路、形成电流。仅当电流通过转子202接地回路形成电流后，此回路才形成电压Ur(如图5所示)，使其与8号密封瓦201上的电压相等，在此之前，它对8号密封瓦201上的电压并无影响。因此，在第一条回路形成后，8号密封瓦201上的电压加上分压电路102上的电压值等于储能电路103的放电电压。即在第一时刻，分压电路102的电压值和第二电压值满足第一关系式；第一关系式为分压电路102的电压值与第二电压值的和等于储能电路103的放电电压。所以，本发明利用放电电压在两条回路上所形成的电压，在第一时刻通过电压测量装置101测得8号密封瓦201上的电压(第二电压值)后，根据分压电路102的阻值、第二电压值、以及储能电路103的放电电压即可换算出8号密封瓦201的阻值，从而快速、简单地完成对8号密封瓦201的阻值的测量。进而通过测量得到的8号密封瓦201的阻值确定8号密封瓦201是的绝缘效果。

在一些实施例中，该分压电路102包括：标准电阻。

该标准电阻一端与开关电路104连接，另一端与发电机转子轴203连接。具体的，在直流电源105给储能电路103充电时，标准电阻上没有电流经过，标准电阻两端没有电压；在储能电路103放电时，开关电路104与标准电阻连通，储能电路103输出的放电电压通过标准电阻，此时，标准电阻上有电流经过，标准电阻两端上有电压，该放电电压经过标准电阻分压后继续往前走并流经8号密封瓦201后，回到储能电路103的负端，此时，由于第二条回路没有走完，第二条回路对8号密封瓦201上的电压没有影响，所以，此时，8号密封瓦201上的电压加上标准电阻两端上的电压即为储能电路103输出的放电电压。在该放电电压经过标准电阻分压后，继续往前走并流经8号密封瓦201后，回到储能电路103的负端时，在8号密封瓦201上所形成的电压为一个电压脉冲，因此，通过电压测量装置101可直接测得8号密封瓦201上的电压，获得第二电压值。

进一步地，开关电路104，用于在储能电路103充电时切换至直流电源105，使直流电源105与储能电路103连通；以及，在储能电路103放电时切换至分压电路102，使分压电路102与储能电路103连通。在一些实施例中，该开关电路104切换至直流电源105时，直流电源105对储能电容充电；开关电路104切换至分压电路102时，储能电容对分压电路102放电。

在一些实施例中，该开关电路104包括：双位开关。该双位开关的第一端与储能电路103连接，双位开关的第二端与直流电源105连接，双位开关的第三端与分压电路102连接。具体的，该双位开关的第二端切换至直流电源105时，直流电源105与储能电路103连通；双位开关的第二端切换至分压电路102时，储能电路103与分压电路102连通。通过控制该双位开关，可以控制电路的充放电状态。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该开关电路104还可以采用具有同等功能的开关实现，本发明不作具体限定。

在一些实施例中，该储能电路103包括：储能电容。

该储能电容一端与基座连接，另一端与开关电路104连接。具体的，开关电路104切换至直流电源105时，直流电源105对储能电容充电；开关电路104切换至分压电路102时，储能电容对分压电路102放电，形成回路。其中，在第一时刻，形成第一条回路，此时第二条回路未形成；在第二时刻才形成第二条回路。

本发明实施例中，通过电容可以实现对电压脉冲的获取。进一步地，在具体实施过程中，可先将开关电路104切换至直流电源105，由直流电源105对储能电容充电至预设值(如500VDC)，然后，将开关电路104切换至标准电阻，使开关电路104与标准电阻连通，进而由储能电容进行放电，得到电压脉冲。其中，储能电容在接触8号密封瓦201201的瞬间，其电压不能突变，保证了有500VDC峰值，符合绝缘测量的标准值，而且该储能电容的能量有限，很快开始放电，放电时间短，一开始放电后即很快放电结束，不会因为外源的注入导致转子轴203接受过多能量而发热损坏。

在一些实施例中，该电压测量装置101，用于在储能电路103与分压电路102连通后，获取第二电压值。该第二电压值为第一时刻发电机密封瓦的电压值。可选的，该电压测量装置101可以为高速录波仪，该高速录波仪可以在8号密封瓦201被施加电压时，读取在第一时刻8号密封瓦201上的电压脉冲值(U₈)。

进一步地，在一些实施例中，还包括控制单元。该控制单元用于根据储能电路103的放电电压、分压电路102的阻值和第二电压值，获得发电机密封瓦的阻值。

本发明实施例中，该第一时刻为储能电容的正端放电，其产生的电压脉冲经过标准电阻、8号密封瓦201201后回到储能电容的负端的时刻。其中，在第一时刻(t1)，储能电容的正端输出的电压脉冲仍在第二条回路中，仍没有回到储能电容的负端，此时，第二条回路未形成电流回路，未形成U_r，因此，在第一时刻，U_r对8号密封瓦201上的电压没有影响，储能电容放电输出的放电电压由标准电阻串联分压。因此，通过电压测量装置101测量在第一时刻8号密封瓦201两端的电压，可以获得在第一时刻8号密封瓦201两端的第二电压值。另外，再根据标准电阻的阻值和储能电容的放电电压即可计算出8号密封瓦201的阻值。由于在第一时刻，第二条回路上的U_r未形成，发电机转子202上的电流仍为零，流经分压电路102的电流和密封瓦上的电流相等。因此，根据放电电压、第二电压值，结合第一关系式，获得分压电路102的电压值；根据分压电路102的电压值、分压电路102的阻值和第二电压值，获得发电机密封瓦的阻值。用数据表达式进行表述，可以为：

500*R₈/(R₈+R_标)＝U₈进而可以得到：

R₈＝(500-U₈)/R_标。

其中，R₈为8号密封瓦201的阻值，R_标为标准电阻的阻值，500为储能电容的放电电压。

进一步地，如图4所示，本发明利用在储能电路103放电过程中，在第一时刻形成了第一条回路，8号密封瓦201上已有电压，而第二条回路中的电流为零，第二条回路上的Ur仍未形成的原理，提供了一种电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法。

具体的，如图4所示，该电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法可包括：步骤S10、步骤S20、步骤S30、步骤S40和步骤S50。

步骤S10、控制开关电路104切换到直流电源105，使直流电源105与储能电路103连通，并对储能电路103充电。

步骤S20、在储能电路103充电完成后，控制开关电路104切换至分压电路102，使储能电路103与分压电路102连通。

步骤S30、在储能电路103与分压电路102连通后，获取第二电压值；第二电压值为第一时刻发电机密封瓦的电压值。

其中，在第一时刻，获取第二电压值包括：

在第一时刻，通过电压测量装置101测量发电机密封瓦两端电压，获得第二电压值。

步骤S40、获取分压电路102的阻值和储能电路103的放电电压。

具体的，本发明实施例中，分压电路102可由标准电阻组成，因此，标准电阻的阻值可根据所选择的标准电阻直接获得，如可选择一个1M欧姆的标准电阻。

在一些实施例中，储能电路103可由储能电容实现。因此，储能电路103的放电电压可以根据所选择的储能电容的容值确定。

步骤S50、根据放电电压、分压电路102的阻值和第二电压值，获得发电机密封瓦的阻值。

进一步地，在第一时刻，分压电路102、发电机密封瓦、储能电路103和开关电路104形成回路，发电机转子202上的电流为零。另外，在第一时刻，第二条回路未形成。

进一步地，在第一时刻，流经分压电路102的电流和密封瓦上的电流相等。基在第一时刻，分压电路102与8号密封瓦201为串联状态，此时，分压电路102的电压值和第二电压值满足第一关系式。其中，该第一关系式为分压电路102的电压值与第二电压值的和等于储能电路103的放电电压。因此，在获得第二电压值、分压电路102的阻值以及储能电容的放电电压后，根据放电电压、第二电压值，并结合第一关系式，获得分压电路102的电压值。进而，根据分压电路102的电压值、分压电路102的阻值和第二电压值，获得发电机密封瓦的阻值。

假设，分压电路102的电压值为U_标，储能电路103的放电电压为U，则在第一时刻，可以得到U＝U_标+U₈，且由于在第一时刻，经过分压电阻和8号密封瓦201的电流相等，而分压电路102中所采用的标准电阻的阻值已知为R_标，由电压、电阻、电流的关系可以得到在第一时刻的电流：

I₁＝U/(R₈+R_标)；

进而可以得到：

R₈*(U/(R₈+R_标))＝U₈。由该式即可算出发电机密封瓦的阻值。

进一步地，在获得8号密封瓦201的阻值后，可根据所测量得到的8号密封瓦201的阻值确定8号密封瓦201的绝缘效果是否达标。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，其特征在于，所述方法应用于不拆对轮的发电机密封瓦测量装置，所述发电机密封瓦测量装置包括：电压测量装置、分压电路、储能电路、开关电路以及直流电源；所述方法包括：

控制所述开关电路切换到所述直流电源，使所述直流电源与所述储能电路连通，并对所述储能电路充电；

在所述储能电路充电完成后，控制所述开关电路切换至所述分压电路，使所述储能电路与所述分压电路连通；

在所述储能电路与所述分压电路连通后，获取第二电压值；所述第二电压值为第一时刻所述发电机密封瓦的电压值；

获取所述分压电路的阻值和所述储能电路的放电电压；

根据所述放电电压、所述分压电路的阻值和所述第二电压值，获得所述发电机密封瓦的阻值。

2.根据权利要求1所述的电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，其特征在于，在第一时刻，所述分压电路、所述发电机密封瓦、所述储能电路和所述开关电路形成回路，所述发电机转子上的电流为零。

3.根据权利要求1所述的电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，其特征在于，所述在所述储能电路与所述分压电路连通后，获取第二电压值包括：

在第一时刻，通过所述电压测量装置测量所述发电机密封瓦两端电压，获得所述第二电压值。

4.根据权利要求1所述的电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，其特征在于，在第一时刻，流经所述分压电路的电流和所述密封瓦上的电流相等。

5.根据权利要求1所述的电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，其特征在于，第一时刻，所述分压电路的电压值和所述第二电压值满足第一关系式；所述第一关系式为所述分压电路的电压值与所述第二电压值的和等于所述储能电路的放电电压。

6.根据权利要求5所述的电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，其特征在于，所述根据所述放电电压、所述分压电路的阻值和所述第二电压值，获得所述发电机密封瓦的阻值包括：

根据所述放电电压、所述第二电压值，结合所述第一关系式，获得所述分压电路的电压值；

根据所述分压电路的电压值、所述分压电路的阻值和所述第二电压值，获得所述发电机密封瓦的阻值。

7.根据权利要求1所述的电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，其特征在于，所述分压电路包括：标准电阻；

所述标准电阻一端与所述开关电路连接，另一端与所述发电机转子轴连接。

8.根据权利要求1所述的电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，其特征在于，所述开关电路包括：双位开关；

所述双位开关的第一端与所述储能电路连接，所述双位开关的第二端与所述直流电源连接，所述双位开关的第三端与所述分压电路连接；

所述双位开关的第二端切换至所述直流电源时，所述直流电源与所述储能电路连通；所述双位开关的第二端切换至所述分压电路时，所述储能电路与所述分压电路连通。

9.根据权利要求1所述的电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，其特征在于，所述储能电路包括：储能电容；

所述开关电路切换至所述直流电源时，所述直流电源对所述储能电容充电；所述开关电路切换至所述分压电路时，所述储能电容对所述分压电路放电。

10.根据权利要求1所述的电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的方法，其特征在于，还包括：

根据所述发电机密封瓦的阻值判定所述发电机密封瓦的绝缘效果。

11.一种电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的装置，其特征在于，包括：

不拆对轮的发电机密封瓦测量装置以及控制单元，所述发电机密封瓦测量装置包括：电压测量装置、分压电路、储能电路、开关电路以及直流电源；

所述开关电路，用于在所述储能电路充电时切换至所述直流电源，使所述直流电源与所述储能电路连通；以及，在所述储能电路放电时切换至所述分压电路，使所述分压电路与所述储能电路连通；

所述电压测量装置，用于在所述储能电路与所述分压电路连通后，获取第二电压值；所述第二电压值为第一时刻所述发电机密封瓦的电压值；

所述控制单元，用于根据储能电路的放电电压、所述分压电路的阻值和所述第二电压值，获得所述发电机密封瓦的阻值。

12.根据权利要求11所述电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的装置，其特征在于，所述分压电路包括：标准电阻；

所述标准电阻一端与所述开关电路连接，另一端与所述发电机转子轴连接。

13.根据权利要求11所述电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的装置，其特征在于，所述开关电路包括：双位开关；

所述双位开关的第一端与所述储能电路连接，所述双位开关的第二端与所述直流电源连接，所述双位开关的第三端与所述分压电路连接；

所述双位开关的第二端切换至所述直流电源时，所述直流电源与所述储能电路连通；所述双位开关的第二端切换至所述分压电路时，所述储能电路与所述分压电路连通。

14.根据权利要求11所述电压时间法测量发电机密封瓦绝缘的装置，其特征在于，所述储能电路包括：储能电容；

所述开关电路切换至所述直流电源时，所述直流电源对所述储能电容充电；所述开关电路切换至所述分压电路时，所述储能电容对所述分压电路放电。

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