CN205138410U - 发电机监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发电机监测系统。其中，该系统包括：至少一个碳刷长度检测电路，用于检测发电机的碳刷长度，其中，碳刷长度检测电路包括：至少一个霍尔元件，设置在刷握盒上，刷握盒中包括至少一个碳刷，一个碳刷对应一个霍尔元件，每个碳刷的预设位置处设置有磁钢，磁钢正对霍尔元件，其中，霍尔元件用于通过感应磁钢的磁场变化输出碳刷长度检测信号，其中，碳刷长度检测信号为用于标识碳刷长度过短需要更换的信号。本实用新型解决了相关技术由于无法检测发电机碳刷长度，在碳刷磨损时，如果不及时更换将会影响发电机运行安全的技术问题。

Description

发电机监测系统

技术领域

本实用新型涉及发电机领域，具体而言，涉及一种发电机监测系统。

背景技术

发电机可以分为有刷励磁发电机和无刷励磁发电机，有刷励磁发电机，比如汽轮发电机的励磁电流是通过碳刷与集电环传输至转子的励磁绕组中生成的。由于碳刷在使用过程中不可避免会产生磨损，如果不及时更换将会影响汽轮发电机的运行安全，但是，如果更换得太过频繁又会造成碳刷浪费，因此，对有刷励磁发电机的碳刷长度进行实时检测，当碳刷磨损到一定程度时及时提示用户进行更换显得十分必要。

有刷励磁发电机的运行安全还与集电环温度有关，当集电环温度过高时，会产生发电机的环火事故，严重影响发电机的运行安全，因此，对集电环温度进行实时检测也能在一定程度上为有刷励磁发电机的运行安全提供保障。

针对相关技术由于无法检测发电机碳刷长度，在碳刷磨损时，如果不及时更换将会影响发电机运行安全的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种发电机监测系统，以至少解决相关技术由于无法检测发电机碳刷长度，在碳刷磨损时，如果不及时更换将会影响发电机运行安全的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种发电机监测系统，包括：至少一个碳刷长度检测电路，用于检测发电机的碳刷长度，其中，碳刷长度检测电路包括：至少一个霍尔元件，设置在刷握盒上，刷握盒中包括至少一个碳刷，一个碳刷对应一个霍尔元件，每个碳刷的预设位置处设置有磁钢，磁钢正对霍尔元件，其中，霍尔元件用于通过感应磁钢的磁场变化输出碳刷长度检测信号，其中，碳刷长度检测信号为用于标识碳刷长度过短需要更换的信号。

进一步地，该系统还包括：数据采集设备，通过数据线分别与至少一个碳刷长度检测电路相连接，用于采集至少一个碳刷长度检测电路输出的碳刷长度检测信号。

进一步地，至少一个碳刷长度检测电路通过数据线串联。

进一步地，发电机中包括至少一个刷握，一个刷握对应一个碳刷长度检测电路。

进一步地，该系统还包括：集电环温度检测电路，与数据采集设备相连接，用于检测发电机的集电环温度。

进一步地，数据采集设备包括：电源，与数据线相连接，用于为数据线供电；以及数据主站，分别与至少一个碳刷长度检测电路相连接，用于采集至少一个碳刷长度检测电路输出的碳刷长度检测信号。

进一步地，数据采集设备还包括：可编程逻辑控制器，包括模数转换模块，模数转换模块与集电环温度检测电路相连接，用于采集集电环温度检测电路输出的集电环温度检测信号，其中，集电环温度检测信号为用于标识集电环温度的信号。

进一步地，数据采集设备还包括：显示装置，分别与数据主站、模数转换模块相连接，用于显示发电机的碳刷长度和集电环温度。

进一步地，显示装置为触摸屏，触摸屏用于接收用户输入的预设参数，其中，预设参数包括：碳刷的预设长度和/或集电环的预设温度。

进一步地，该系统还包括：主控装置，与一个或者多个数据采集设备相连接，用于获取一个或者多个数据采集设备采集的发电机参数；以及报警装置，与主控装置相连接，用于在一个或者多个数据采集设备采集的发电机参数满足预设报警条件时报警。

在本实用新型实施例中，采用在发电机监测系统中设置至少一个碳刷长度检测电路，用于检测发电机的碳刷长度，其中，碳刷长度检测电路包括：至少一个霍尔元件，设置在刷握盒上，刷握盒中包括至少一个碳刷，一个碳刷对应一个霍尔元件，每个碳刷的预设位置处设置有磁钢，磁钢正对霍尔元件，其中，在碳刷磨损到预设长度时，霍尔元件用于通过感应磁钢的磁场变化输出碳刷长度检测信号，其中，碳刷长度检测信号为用于标识碳刷长度过短需要更换的信号的方式，通过在碳刷预设位置设置磁钢，利用霍尔元件感应磁钢的磁场变化来检测碳刷长度，达到了实时检测发电机碳刷长度的目的，从而实现了提高发电机运行安全的技术效果，进而解决了相关技术由于无法检测发电机碳刷长度，在碳刷磨损时，如果不及时更换将会影响发电机运行安全的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的发电机监测系统的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种可选地发电机监测系统的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的另一种可选地发电机监测系统的示意图；以及

图4是根据本实用新型实施例的发电机监测系统的实物连接示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

首先，在对本实用新型实施例进行描述的过程中出现的部分名词或者术语适用于如下解释：

霍尔元件，是应用霍尔效应的半导体，一般用于电机中测定转子转速，如录像机的磁鼓，电脑中的散热风扇等，是一种基于霍尔效应的磁传感器。

AS-i总线，是指传感器/执行器接口(ActuatorSensorInterface)总线。

红外测温仪，将物体发射的红外线具有的辐射能转变为电信号，红外线辐射能的大小与物体本身的温度相对应，根据转变成电信号的大小可以确定物体的温度。

根据本实用新型实施例，提供了一种发电机监测系统的实施例，需要说明的是，本实用新型实施例中的发电机监测系统适用于所有的有刷励磁发电机，比如汽轮发电机，在本实用新型实施例中的发电机均指有刷励磁发电机，本实用新型实施例中的发电机监测系统可以应用于大型火电厂等场景。

图1是根据本实用新型实施例的发电机监测系统的示意图，如图1所示，该发电机监测系统10可以包括至少一个碳刷长度检测电路，其中，碳刷长度检测电路可以用于检测发电机的碳刷长度。该发电机监测系统10中的发电机可以包括至少一个刷握，一个刷握对应一个碳刷长度检测电路。此处，图1中仅示出发电机监测系统10包括一个碳刷长度检测电路102的情况，也就是说，图1中仅示出发电机监测系统10中的发电机只包括一个刷握的情况。

如图1所示，碳刷长度检测电路102可以包括：至少一个霍尔元件01，设置在刷握盒02上，刷握盒02中可以包括至少一个碳刷03，一个碳刷03对应一个霍尔元件01，每个碳刷03的预设位置处设置有磁钢04，磁钢04正对霍尔元件01，其中，预设位置可以根据实际应用场景需求进行调整。当碳刷03磨损到预设长度时，霍尔元件01用于通过感应磁钢04的磁场变化输出碳刷长度检测信号，其中，碳刷长度检测信号为用于标识碳刷长度过短需要更换的信号。该实施例使用霍尔元件检测碳刷长度，采用这种无接触式的测量方式能够不破坏碳刷以及刷握盒的机构，在不影响发电机原来的励磁系统的基础上，实时检测碳刷长度，进而提高了发电机的运行安全。

图2是根据本实用新型实施例的一种可选地发电机监测系统的示意图，如图2所示，该发电机监测系统10还可以包括数据采集设备104，数据采集设备104可以通过数据线分别与至少一个碳刷长度检测电路102相连接，用于采集至少一个碳刷长度检测电路102输出的碳刷长度检测信号。可选地，数据线可以是AS-i总线，AS-i总线价格便宜，数据传输效率和性能较高，采用AS-i总线传输碳刷长度检测电路102输出的碳刷长度检测信号比较适合实际应用。

可选地，该实施例中至少一个碳刷长度检测电路通过数据线串联。由于大型发电机的励磁碳刷可能有几十到一两百个，每个碳刷对应一个碳刷长度的状态信号，即碳刷长度检测电路102输出的碳刷长度检测信号，采用常规接线方式会十分繁琐，安装调试都很困难。该实施例采用AS-i总线可以将每个碳刷长度的状态信号接至AS-i接口芯片的输入端，每个刷握作为一个AS-i子站，可以通过2芯的AS-i总线将各个刷握串联到一起，并连接至数据采集设备104中，这样可以实现多路碳刷长度的状态信号的采集。并且由于AS-i总线自身具备的特点，AS-i总线十分适合在强干扰环境中使用，使用AS-i总线还能够提高碳刷检测精度。

图3是根据本实用新型实施例的另一种可选地发电机监测系统的示意图，如图3所示，该发电机监测系统10还可以包括集电环温度检测电路106，该集电环温度检测电路106可以通过数据线与数据采集设备104相连接，主要用于检测发电机的集电环温度。可选地，该实施例中的集电环温度检测电路106在检测集电环温度时，可以采用工业在线红外测温仪进行检测，需要说明的是，该实施例中的集电环温度检测电路106也可以采用其他测温仪进行检测，由于红外测温仪的精度较高，故该实施例使用红外测温仪可以提高集电环温度检测的精度。为了保证系统的可靠性，该实施例还可以采用多路红外测温仪同时检测，其输出的4-20mA电流信号同样可以送至现场数据采集设备104中。

可选地，该实施例中的数据采集设备104具体可以包括以下结构：

电源，该电源优选为AS-i电源，AS-i电源与数据线，即AS-i总线相连接，主要用于为AS-i总线供电。

数据主站，分别与至少一个碳刷长度检测电路相连接，用于采集至少一个碳刷长度检测电路输出的碳刷长度检测信号。该实施例中的数据主站优选为AS-i主站，主要采集各个AS-i子站的数据，也就是各个刷握中每个碳刷的长度，从而实现对发电机碳刷长度的实时检测。

可编程逻辑控制器PLC，PLC内可以包括模数转换模块，模数转换模块与集电环温度检测电路106，可以用于采集集电环温度检测电路106输出的集电环温度检测信号，其中，集电环温度检测信号为用于标识集电环温度的信号。

显示装置，可以通过串口分别与数据主站、模数转换模块相连接，可以用于显示发电机的碳刷长度和集电环温度。可选地，该显示装置可以为触摸屏，触摸屏可以用于显示用于数据主站、模数转换模块发送的碳刷长度和集电环温度，还可以用于接收用户输入的预设参数，其中，预设参数可以包括：碳刷的预设长度和/或集电环的预设温度。

该实施例中的数据采集设备104能够实现探测长度和集电环温度的采集，还能够实现实时显示探测长度和集电环温度，可以便于用户查看当前的探测长度和集电环温度，便于用户及时采取安全措施。此外，用于可以通过显示装置设置预设参数，包括碳刷的预设长度和/或集电环的预设温度，这样有利于增加该发电机监测系统的适用性，也能够增加用户使用体验。

可选地，如图3所示，该实施例的发电机监测系统还可以包括：主控装置108，主控装置108可以通过网线或者数据线与一个或者多个数据采集设备104相连接，用于获取一个或者多个数据采集设备104采集的发电机参数，可以包括碳刷的预设长度和/或集电环的预设温度。该实施例中的数据采集设备104除可以实现本地显示每个碳刷是否过短及集电环的温度外，还可以将该信息传送至主控装置108中。可选地，该实施例中的主控装置108可以为分布式控制系统(DistributedControlSystem，简称为DCS)。

可选地，如图3所示，该实施例的发电机监测系统还可以包括：报警装置110，报警装置110可以与主控装置108相连接，用于在一个或者多个数据采集设备104采集的发电机参数满足预设报警条件时报警。其中，主控装置108中可以预先存储有预设报警条件。该实施例通过设置报警装置能够达到及时通知用户采取安全措施的目的。

图4是根据本实用新型实施例的发电机监测系统的实物连接示意图，如图4所示，在实际应用中，该实施例中的发电机监测系统可以包括：碳刷长度检测电路102、AS-i总线、红外测温仪106、数据采集设备104、DCS中心108。其中，碳刷长度检测电路102采用霍尔元件，霍尔元件安装于刷握盒上，碳刷适当位置安装小磁钢，当碳刷磨损到一定程度时，使磁钢正对霍尔元件，霍尔元件会感应磁场变化，其输出信号会指示碳刷已过短需要更换。每个刷握有4-6个碳刷，每个碳刷都会对应一个霍尔元件，将霍尔元件的输出接入AS-i接口芯片的输入端，每个刷握作为一个AS-i子站，通过2芯的AS-i总线将各个刷握串联到一起，并连接至由PLC、触摸屏组成的数据采集设备104中。集电环温度通过红外测温仪106进行检测，红外测温仪的输出信号也接至数据采集设备104。数据采集设备104除可以实现本地显示每个碳刷是否过短及集电环的温度外，还可以将该信息传送至DCS中心108中。

本实用新型实施例提供了一种发电机监测系统，利用该发电机监测系统可以在火电厂中对发电机的碳刷长度及集电环温度进行实时监测，在发电机的碳刷长度和集电环满足预设报警条件时及时报警。该发电机监测系统集成度高，接线少，安装维护简单，为发电机组的长期稳定运行提供了可靠保障。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种发电机监测系统，其特征在于，包括：

至少一个碳刷长度检测电路，用于检测发电机的碳刷长度，

其中，所述碳刷长度检测电路包括：至少一个霍尔元件，设置在刷握盒上，所述刷握盒中包括至少一个碳刷，一个碳刷对应一个霍尔元件，每个碳刷的预设位置处设置有磁钢，所述磁钢正对所述霍尔元件，其中，所述霍尔元件用于通过感应所述磁钢的磁场变化输出碳刷长度检测信号，其中，所述碳刷长度检测信号为用于标识所述碳刷长度过短需要更换的信号。

2.根据权利要求1所述的发电机监测系统，其特征在于，所述系统还包括：

数据采集设备，通过数据线分别与所述至少一个碳刷长度检测电路相连接，用于采集所述至少一个碳刷长度检测电路输出的碳刷长度检测信号。

3.根据权利要求2所述的发电机监测系统，其特征在于，所述至少一个碳刷长度检测电路通过所述数据线串联。

4.根据权利要求3所述的发电机监测系统，其特征在于，所述发电机中包括至少一个刷握，一个刷握对应一个碳刷长度检测电路。

5.根据权利要求2所述的发电机监测系统，其特征在于，所述系统还包括：

集电环温度检测电路，与所述数据采集设备相连接，用于检测所述发电机的集电环温度。

6.根据权利要求5所述的发电机监测系统，其特征在于，所述数据采集设备包括：

电源，与所述数据线相连接，用于为所述数据线供电；以及

数据主站，分别与所述至少一个碳刷长度检测电路相连接，用于采集所述至少一个碳刷长度检测电路输出的碳刷长度检测信号。

7.根据权利要求6所述的发电机监测系统，其特征在于，所述数据采集设备还包括：

可编程逻辑控制器，包括模数转换模块，所述模数转换模块与所述集电环温度检测电路相连接，用于采集所述集电环温度检测电路输出的集电环温度检测信号，其中，所述集电环温度检测信号为用于标识所述集电环温度的信号。

8.根据权利要求7所述的发电机监测系统，其特征在于，所述数据采集设备还包括：

显示装置，分别与所述数据主站、所述模数转换模块相连接，用于显示所述发电机的碳刷长度和集电环温度。

9.根据权利要求8所述的发电机监测系统，其特征在于，所述显示装置为触摸屏，所述触摸屏用于接收用户输入的预设参数，其中，所述预设参数包括：碳刷的预设长度和/或集电环的预设温度。

10.根据权利要求9所述的发电机监测系统，其特征在于，所述系统还包括：

主控装置，与一个或者多个所述数据采集设备相连接，用于获取所述一个或者多个所述数据采集设备采集的发电机参数；以及

报警装置，与所述主控装置相连接，用于在所述一个或者多个数据采集设备采集的发电机参数满足预设报警条件时报警。