CN1769852A - 高级液压综合测试台的数据收集 - Google Patents

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Abstract

一种高级数据记录套件，用于测试发电机的液冷式定子线棒系统(15)的泄漏。该套件被安装在发电机集管(14)和HIT台(26)之间并位于发电机的冷却系统(17)中。该套件包括压力和真空传感器(34)、具有热电偶(52，54)的传感器阵列(50)以及数据采集电路。传感器阵列(50)被用来将热电偶(52，54)垂直插入发电机的集管(14)和冷却管(17)中。压力和真空传感器(34)以及热电偶(52，54)被用来收集压力、真空度和温度数据，上述数据被用来进行压力衰减测试和真空度衰减测试，以确定在该液冷式定子线棒系统(15)中是否存在泄漏。包括在该套件中的计算机(16)具有分析数据读数、执行计算以及预测在定子线棒系统(15)中的泄漏率的能力。

Description

高级液压综合测试台的数据收集
技术领域
本发明涉及发电机，且特别涉及用于测试发电机的液冷式定子线棒系统的潜在泄漏的系统，该系统减少了用于进行上述测试的停机检查周期。
背景技术
发电机中的标准维护包括发电机的液冷式定子线棒系统(stator barsystem)的潜在泄漏的周期性测试。典型地，上述测试通过使用液压综合测试(HIT)台(Hydraulic Integrity Test skid)来完成。用HIT台进行的测试之一是压力衰减测试，该测试检验潜在泄漏的液冷式定子线棒系统的超时压降。现在，该压力衰减测试被执行超过24小时，并且每小时一次手动记录读数。该手动记录的数据点包括发电机内压、大气压和多个温度读数。在上述测试期间收集的其它数据包括体积测量，由于其没有考虑HIT台的内部管道系统(plumbing)、压力槽、阀门以及在HIT台与发电机之间的互连管道系统而经常是不准确的。该测试的不准确性直接影响由压力衰减测试计算的压力衰减率。
该测试的不准确性也直接影响所计算出的真空度衰减率，该真空度衰减率是在真空度衰减测试方面检测到的，其中真空度衰减测试也是为了在发电机的液冷式定子线棒系统中查找潜在的泄漏而由HIT台进行的。伴随真空度衰减测试的某些困难是要求技术员停留在发电机附近以在75分钟的时间内每5分钟记录一次读数。在像压力衰减测试这样的测试中的数据，是手动记录的，这就具有固有的误差。另外，真空度衰减测试所使用的传感器位于HIT台上，从发电机向上大约25英尺，增加了该测试的潜在误差。一旦收集到手动数据，就执行后续处理分析来确定压力衰减率和真空度衰减率，以查明在测试下的发电机的液冷式定子线棒系统中是否存在泄漏。
发明内容
本发明是一种高级数据记录(ADL)套件(Advanced Data Logging kit)，其被设计与HIT台一起使用，以测试发电机液冷式定子线棒系统中的潜在泄漏。本发明的ADL套件包括压力传感器、真空传感器、温度传感器和数据采集电路，该数据采集电路提供自动数据采集和增强的收集数据的准确性。本发明也包括用于快速且精确地分析压力衰减测试和真空度衰减测试所收集的数据的分析软件，使得来自上述测试的数据能够容易地被分析以确定在液冷式定子线棒系统中任何泄漏的存在。本发明使用传感器阵列来将温度传感器垂直插入(plumb)在连接到定子线棒系统的发电机的集管(header)和HIT台之间的现有线路中。由温度、压力和真空传感器所收集的数据既能由现场计算机观看，又能由在不同地点通过互联网或者其他类型的远程通信连接来连接到该现场计算机的其他计算机来观看，该现场计算机包括具有数据采集电路的电路板，并且运行分析软件。
附图说明
图1是一个包括液压综合测试(HIT)台的发电机现场修理站的略图，该HIT台使用于发电机的液冷式定子线棒系统的现场测试中，以识别在上述系统中的泄漏。
图2是包括本发明的高级数据记录(ADL)套件的部件的原理图。
图3是用BX缆线构成的传感器阵列的略图，该BX缆线的一端具有连接器，而另一端具有钢珠，其被用来将热电偶温度传感器垂直插入发电机的集管以及冷却管中。
具体实施方式
本发明是一种用来测试发电机的液冷式定子线棒系统的潜在泄漏的高级数据记录套件。该套件与HIT台一起使用，在停机期间测试发电机的液冷式定子线棒系统中冷却剂是在哪里倒出，该冷却剂通常流过发电机的定子线棒系统和冷却管。该套件连接到发电机的集管以及冷却管的各种入口、出口与排水配件。该套件监测在发电机方向(heading)定子线棒系统以及冷却管中的温度和压力，以确定上述泄漏率。为了获得更准确的测量，该套件在发电机集管的相对端上接进两个顶端位置和两个排水位置。因为发电机是相当大的个体(一些差不多15-20英尺长)，所以发电机的一端相对于另一端之间会存在显著的温度差，该温度差要求对个体的温度和压力的监测相当精确。
本发明的高级数据记录套件被安装在发电机的集管的入口与HIT台之间。本发明包括压力传感器、真空传感器、热电偶、传感器阵列和数据采集电路。传感器阵列被用来将热电偶垂直插入发电机的集管与冷却管中。压力传感器和热电偶被用来收集温度和压力数据，上述数据被用来进行压力衰减测试。真空传感器被用于真空度衰减测试。这两个测试都被用来确定在液冷式定子线棒系统中是否存在泄漏。通过将数据收集方法数字化，本发明能够同时记录多个数据点。包括在套件中的计算机具有分析数据读数、自动生成曲线、执行计算、预测泄漏率和将所收集的数据以几种方式传输的能力，这几种方式包括通过标准USB连接、红外连接、FM发射机以及例如LAN、线缆调制解调器或者人造卫星调制解调器的因特网联接。ADL套件也允许技术员对ADL套件自身实行诊断，并查找潜在的配置问题。
图1是一个包括液压综合测试(HIT)台26的发电机现场修理站25的略图，该HIT台使用于发电机的液冷式定子线棒系统的现场测试中，以识别在上述系统中的泄漏。图2是包括本发明的高级数据记录(ADL)套件的部件的原理图12，其与HIT台26一起使用，以对发电机的液冷式定子线棒系统中的泄漏进行测试。
参照图2，以虚线显示包括集管14的发电机13。集管14连接到发电机13的定子线棒系统15，其依次连接到冷却排水管17。在集管14内有开口，其在工业上一般被指定为“YCF”、“YCD”、“YCFD”和“YCFF”。YCF开口是到发电机集管14的入口，而YCD开口是集管14的出口。YCFF和YCFD开口是对于集管14的入口和出口排水管，其在发电机13的相对端口通过排水管17连接到集管14。
通过快速连接配件连接到YCF开口的是直角管22。优选的，该快速连接配件为A&N真空配件(也被称作QF配件)，是由位于新泽西州Ringoes的科学仪器服务公司制造的快速凸缘(“QF”)真空连接系统的部分。需要注意的是，除了由SIS制造的QF配件之外，其他类型的快速连接配件也可以使用。
通过其他快速连接配件连接到管22的是断流阀18的第二管20。在管20中的开口19和连到YCF开口上的管22的第一端之间延伸的是缆线21。缆线21包括在孔19中穿线的第一连接器36，优选由环氧树脂密封，还有在集管14内自由浮动的第二连接器38。
通过快速连接配件连接到YCD开口的是第二直角管32。通过其他快速连接配件连接到管32的是包含压力传感器34的其他管30。在管30中的开口23和连到YCD开口上的管32的第一端之间延伸的是第二缆线21，该缆线21还包括在孔19中穿线的第一连接器36，并优选由环氧树脂密封，还有在集管14内自由浮动的第二连接器38。
通过另外的快速连接配件连接到YCFF排水管开口的是直管27。在集管14外面的管27中的第一开口29和集管14里面的管27中的第二开口31之间延伸的是第三缆线21，该缆线21还包括在开口29外面的第一连接器36与在开口31外面的集管14内自由浮动的第二连接器38。
通过其他快速连接配件连接到YCFD排水管开口的是第二直管33。在集管14外面的管33中的第一开口35和在集管14里面的管33中的第二开口37之间延伸的是第四缆线21，该缆线21也包括在开口35外面的第一连接器36与开口37外面的集管14内自由浮动的第二连接器38。
现在参照图3，在该图中所示的是传感器阵列50，其是包含多个热电偶温度传感器的BX缆线49，这些热电偶温度传感器用于测量在发电机集管14和冷却管17内的多个点上的温度。传感器阵列50以两个开口来描述，以显示出两套冗余的定位在沿着BX缆线49的位置52和54上的三个热电偶。每套热电偶连接到一个连接器56，该连接器56连接在集管14或管17内的连接器38中的一个上。需要注意的是，连接器38和56都是电气和机械连接的。位于将连接器56附着到BX缆线49的位置的相对端的是金属球端58，该金属球端用来防止传感器阵列50在被垂直插入到集管14或管17内时悬挂(hanging up)。虽然其他类型的金属也可以使用，但优选的是，金属球端58是钢。如图3中所描述的，下面的传感器阵列50通过连接器56连接到连接器38上，并且被插入穿过排水管27和33，以在发电机13的冷却管17的底部和中部附近提供温度测量。
上面的传感器阵列50通过连接器50连接到连接器38，并且被插入穿过直角管22和32。上面的传感器阵列50比下面的插入穿过排水管27和33的传感器阵列50短，这是因为上面的传感器阵列50仅仅在集管14的顶部附近提供一个温度传感区，而下面的在排水管17中的传感器阵列50具有两个温度传感区。上述这些温度传感区中的每一个都包括多个热电偶。
再次参照图2，位于管20、30、27和33外面的连接器36中的每一个依次连接到一连串连接器60中的一个连接器上，该连接器60连接到计算机16上，该计算机通过采集电路读取温度数据，并存储由集管14和管17内的适配器50中的热电偶收集到的温度数据。因而，连接器36，被指定为“A”、“B”、“C”和“D”，连接到连接器60中的相应的连接器“A”、“B”、“C”和“D”，该连接器60连接到计算机16上。优选的是，计算机16是通用电气公司的Fanuc静态计算机，这种计算机使用Windows 2000作为其操作系统，并且包括典型的部件，包括计算机、包括多个标准接口，例如用于与其他本地的或远程的设备进行通信的USB缆线。
需要注意的是，计算机16仅仅是示例性的合适的数据收集和处理设备，其在本发明的范围之内。本领域技术人员可以理解的是，借助计算机16执行的数据收集和处理功能，也可以使用适当编程的通用计算机并结合用于收集数据并与其他设备进行通信的一个或多个外围电路一起来实施，该通用计算机例如是微处理器或者微控制，或者例如CPU或者MPU的其他处理器设备。借助计算机16执行的数据收集和处理功能也可以使用多种分离的专用的，或者可编程的集成的，或者其他电子电路或设备来实施，例如包括如PLD、PAL、PLA等等的分立元件电路或者可编程逻辑设备的硬件电子或逻辑电路。
现在参照图2，断流阀18包括借一个快速连接配件，其中通过该快速连接配件将也包括快速连接配件的软管24连接到集管14以在冷却液流干之后在集管14上加压。一旦集管14已经通过软管24由HIT台26加压，断流阀18关断并且软管24被拆掉而以软管28代替，该软管28具有公知的体积，被用在对集管14和发电机13的定子线棒系统潜在的泄漏的测试中。尽管也可以采用其他的体积，但优选的是，软管14具有已知的一立方英尺的体积。
压力传感器34连接到图2中被指定为“E”的连接器39。连接器39，或“E”，依次连接到连接器60上的相应的连接器“E”，该连接器60接上计算机16，以允许计算机16读完其采集电路上的压力数据，并存储由压力传感器34提供的该压力数据。
位于计算机16内部的是包含数据采集电路的电路板(未示出)。这些电路包括一连串的模拟数字转换器，这些模拟数字转换器将由传感器阵列50中的热电偶所收集的模拟温度数据以及由压力和真空传感器34所收集的压力和真空度数据转换成数字格式，以使该数字数据能够被计算机16读取和处理。
计算机16包括记录来自集管14和管17的由压力、真空传感器和热电偶所收集的压力、真空度和温度数据的分析软件。使用该数据，连同分析子程序一起，计算机16也为发电机的定子线棒系统计算泄漏率，以确定其在该液压综合测试中是通过还是失败。
由计算机16从各个温度、压力和真空传感器所收集的数据读数，被以大约5秒的时间间隔持续记录高达24小时的时间。对于数据记录的每一个时间间隔，计算机16的分析程序将该文件保存到内部存储介质中，以避免如果发生停电或中断时累积数据的损失。来自温度传感器和压力、真空传感器的所有读数被记录到一个数据文件中，以用于电子数据表输出。
在计算泄漏率过程中，由计算机16执行的计算把传感器和硬件公差以及线性度效应计算在内。通过分析程序使用平均化来在所收集的数据中减少噪声的影响，并将数据趋势线平滑化。由计算机16绘制的数据点是在一给定位置上三个传感器的平均值，例如在集管14的入口YCF上的三个热电偶。如果在一给定位置的冗余温度传感器中的一个是有缺陷的，那么计算机16能够检测该缺陷，并且在连接到计算机16的显示器51上可视的显示出该缺陷。
在一给定位置将温度读数平均以及排除不良温度读数的过程中，分析程序采用三个冗余传感器中的中间读数，然后给其增加大约5％，并从其中减去大约5％。如果所有的传感器基本上都在这个范围内，那么程序将上述读数平均。如果任一传感器超出了范围，那么该传感器就不被包括在该平均值中，并且将热电偶区图从正常颜色标志成红色。
在将压力读数平均以及排除不良压力读数的过程中，分析软件再次采用三个冗余传感器中的中间读数，然后给其增加大约5％，并从其中减去大约5％。再一次，如果所有的传感器基本上都在这个范围内，那么程序将上述读数平均。如果任一传感器超出了范围，那么该传感器就不被包括在该平均值中，并且将压力条形图从正常颜色标志成红色。
为了执行用于确定在液冷式定子线棒系统中是否存在泄漏的压力衰减测试和真空度衰减测试，分析软件对发电机集管14、定子线棒系统15和冷却管17计算压力衰减率和真空度衰减率。为此目的，该分析软件必须首先确定上述发电机部件的体积。为了这么做，该分析软件使用以下的等式1：
Figure A20051012915100091
其中，体积(1)是已知的体积；压力(0)是在已知的体积28的连接之前，具有关闭的断流阀18而加压的发电机的压力。压力(0)在系统已经达到稳定大约10分钟之后被记录的；压力(2)是在已知的体积28的连接之后具有打开的断流阀18而加压的发电机的压力。压力(2)在系统已经达到稳定大约10分钟之后被记录的。
为计算压力衰减率，该分析软件使用以下的等式2：
其中，衰减率是ft3/天。大于至少一ft3/天被认定为失败；时间(hrs)是以小时数读数的时间；第一压力衰减率示出在1小时之后的图表中，然后每次读数时被更新；压力(0)绝对值是初始平均压力绝对值(Hg的英寸)(注释：2.036*psi＝#inches ofHg.Ex.lpsi-2.036 in Hg)；压力(2)绝对值是在时间(hrs)的平均压力绝对值；温度(0)绝对值是18个热电偶(°K)的初始平均温度绝对值(注释：
1.°K＝273.15+℃
2.°K＝5/9°F+255.
被用于压力衰减测试的测试介质优选的是空气或者氦气。针对氦气的压力衰减率可以通过下式对照针对空气的压力衰减率：
压力衰减率(氦气)＝0.385*压力衰减率(空气)
为计算真空度衰减率，该分析软件使用以下的等式3：
Figure A20051012915100102
其中Δ压力为压力(2)-压力(0)。
大于至少3ft3/天被认定为失败。
尽管本发明已经结合目前被认为最实用和优选的实施例进行了描述，可以理解本发明不受限于已公开的实施例，而是正相反，本发明意图覆盖多种包括在所附权利要求的精神和范围中的变形以及等效布置。
部件列表：
发电机(13)
集管(14)
定子线棒系统(15)
计算机(16)
冷却排水管(17)
断流阀(18)
孔(19)
第二管(20)
缆线(21)
直角管(22)
开口(23)
软管(24)
液压综合测试台(26)
第一开口(29)
管(30)
排水管(27)
第一开口(29)
第二开口(31)
第二直角管(32)
排水管(33)
压力和真空传感器(34)
第一开口(35)
第一连接器(36)
第二连接器(38)
连接器(39)
BX缆线(49)
传感器阵列(50)
显示器(51)
热电偶(52，54)
连接器(56)
金属球端(58)
连接器(60)

Claims (10)

1.一种测试系统，用于与液压综合测试(HIT)台(26)一起使用在对发电机的液冷式定子线棒系统(15)的潜在泄漏的测试中，该测试系统包括：
第一管(20，22)，其可释放的连接到发电机的冷却管道系统(14，17)的入口，该冷却管道系统(14，17)被连接到定子线棒系统(15)；
第二管(30，32)，其可释放的连接到发电机的冷却管道系统(14，17)的出口，该第二管(30，32)包含多个压力和真空传感器(34)；
第一和第二排水管(27，33)，其可释放的连接到发电机的冷却管道系统(14，17)；
多个温度传感器(52，54)，其通过第一、第二管和排水管(22，32，27，33)被插入到发电机的冷却管道系统，以及
耦合到所述传感器(52，54)的处理电路(16)，其用于获取和分析压力、真空度和温度数据，以确定发电机的定子线棒系统(15)是否泄漏。
2.权利要求1的测试系统，其中，处理电路(16)使用由所述压力、真空和温度传感器(34，52，54)收集的所述数据来执行压力衰减和真空度衰减测试，以确定定子线棒系统(15)是否泄漏。
3.权利要求2的测试系统，其中，处理电路(16)是计算机(16)，其包括用于执行压力衰减和真空度衰减测试的分析软件。
4.权利要求1的测试系统，进一步包括含有温度传感器(52，54)的传感器阵列(50)，用于使得温度传感器(52，54)易于插入到发电机的冷却管道系统中。
5.权利要求1的测试系统，其中，使用快速连接配件将第一管(20，22)可释放的连接到HIT台和发电机的冷却管道系统，并且将第二管(30，32)和排水管(27，33)可释放的连接到发电机的冷却管道系统(14，17)。
6.权利要求1的测试系统，其中，温度、压力和真空传感器(52，54，34)通过缆线(21)连接到处理电路(16)，该缆线具有通过穿线和环氧树脂紧固在第一、第二管和排水管(22，32，27，33)内部以及发电机的冷却管道系统(14，17)内部的连接器(38)。
7.权利要求4的测试系统，其中，传感器阵列(50)中的每一个都包括BX缆线(49)，该BX缆线具有插入其中用于检测温度的多个热电偶(52，54)。
8.权利要求7的测试系统，其中，传感器阵列(50)中的每一个还包括附着在BX缆线(49)的一端的连接器(56)，以及附着在BX缆线(49)的另一端的金属球(58)。
9.权利要求3的测试系统，其中，温度、压力和真空传感器(52，54，34)分别提供温度、压力和真空度数据，该数据的每一个都被计算机(16)使用作为从来自所述传感器(52，54，34)的多个读数中收集的所述数据的平均值。
10.权利要求2的测试系统，还包括附着第一管(20，22)的已知的体积(28)，并且其中分析电路(16)在执行压力衰减和真空度衰减测试中使用该已知的体积(28)来确定定子线棒系统(15)是否泄漏。
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