CN207895027U - 一种汽轮机组的绝缘监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽轮机组的绝缘监测装置，包括控制终端、电压耦合器和电流耦合器，控制终端包括控制器和数据采集器，电压耦合器包括第一环形耦合器和电压调理单元，电流耦合器包括第二环形耦合器和电流调理单元，第一环形耦合器和第二环形耦合器结构相同，电压耦合器包括中空结构的环形壳体和同轴设置在环形壳体内的环形磁芯，环形磁芯上缠绕有线圈，环形磁芯与环形壳体之间的缝隙内填充有粘合层，环形壳体通过第一调节件与发电机的外壳连接。本实用新型设计新颖，利用电压耦合器和电流耦合器实现发电机轴电压轴电流非接触式采集，且电压耦合器和电流耦合器在发电机转轴上安装位置可调，汽轮机组的绝缘监测效果好，测量精度高。
Description
技术领域
本实用新型属于汽轮机组的绝缘监测技术领域，具体涉及一种汽轮机组的绝缘监测装置。
背景技术
汽轮发电机和大型电动机在运行中，由于其定子磁场不平衡，其转轴上会产生感应电压，轴电压产生的原因包括：磁路不对称、蒸汽与汽机叶片摩擦产生静电、静态励磁系统产生的脉动电压和剩磁等。机组正常运行时，轴电压未超过油膜的破坏值，轴电流非常小。若轴电压超过轴承油膜的击穿电压，则在轴承上形成很大的轴电流，轴电流在转子和轴承间放电，将对轴承、轴瓦、齿轮等部件造成损伤，严重时还会引起停机事故，造成电机的重大损失，由于轴电压、轴电流对发电机的危害，因此有必要对轴电流、轴电压实施在线监测，跟踪轴电压、轴电流的趋势，在轴电压、轴电流超过限值或其增大趋势明显时给出报警信号或故障信号，保障设备的可靠运行，目前对发电机的轴电压和电流监测均是从碳刷上取其电流，这样做会使碳刷老化、接触不良，长时间监测存在漏测、误测、测量精度不够等风险。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种汽轮机组的绝缘监测装置，其设计新颖合理，利用电压耦合器和电流耦合器实现发电机轴电压轴电流非接触式采集，避免碳刷老化及接触不良，且电压耦合器和电流耦合器在发电机转轴上安装位置可调，汽轮机组的绝缘监测效果好，测量精度高，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：包括设置在监控室内的控制终端以及悬空安装在发电机转轴上用于耦合发电机轴电压的电压耦合器和用于耦合发电机轴电流的电流耦合器，所述电压耦合器安装在发电机与汽轮机之间的轴段上，所述电流耦合器安装在发电机与励磁机之间的轴段上，所述控制终端包括控制器和与控制器输入端相接的数据采集器，所述电压耦合器通过第一航空接头与数据采集器连接，所述电流耦合器通过第二航空接头与数据采集器连接；
所述电压耦合器包括第一环形耦合器和用于调理第一环形耦合器耦合的数据的电压调理单元，所述电流耦合器包括第二环形耦合器和用于调理第二环形耦合器耦合的数据的电流调理单元；
第一环形耦合器和第二环形耦合器结构相同，第一环形耦合器包括中空结构的环形壳体和同轴设置在环形壳体内的环形磁芯，环形磁芯上缠绕有线圈，环形磁芯与环形壳体之间的缝隙内填充有用于固定线圈的粘合层，环形壳体通过第一调节件与发电机的外壳连接，所述第一调节件包括两个固定安装在发电机的外壳上的第一固定板和两个分别与两个第一固定板配合的第一限位板，两个第一固定板对称设置在发电机转轴的两侧，第一固定板和第一限位板通过螺钉固定连接。
上述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述电压调理单元包括依次连接的电压取样电路、第一滤波器和第一放大电路，所述电流调理单元包括依次连接的电流取样电路、第二滤波器和第二放大电路，第一放大电路和第二放大电路均通过光电隔离器与数据采集器连接。
上述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述第一滤波器和第二滤波器均为开关电容滤波器。
上述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述数据采集器为ATS460双通道PCI高速采集卡，所述ATS460双通道PCI高速采集卡通过有线或无线的通信方式与控制器输入端相接。
上述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述控制器的信号输出端上连接有显示器和报警器。
上述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述第二环形耦合器的环形壳体通过第二调节件与发电机的外壳连接，所述第二调节件包括两个固定安装在发电机的外壳上的第二固定板和两个分别与两个第二固定板配合的第二限位板，两个第二固定板对称设置在发电机转轴的两侧，第二固定板和第二限位板通过螺钉固定连接，第二固定板与第一固定板的结构相同，第二限位板与第一限位板的结构相同。
上述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述第一固定板由固定安装在发电机的外壳上的第一垫板和与第一垫板垂直且平行于发电机转轴的第一水平板组成，第一水平板上开设有多个第一固定通孔，第一限位板与第一水平板相平行设置，第一限位板上开设有多个第一限位通孔，环形壳体与第一限位板远离发电机的外壳的一端连接。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型通过在发电机与汽轮机配合的轴段上设置悬空的电压耦合器用于耦合发电机轴电压，通过在发电机与励磁机配合的轴段上设置悬空的电流耦合器用于耦合发电机轴电流，实现发电机轴电压、轴电流非接触式采集，避免碳刷老化及接触不良，便于推广使用。
2、本实用新型通过在发电机转轴的两侧设置两个第一固定板，分别用于连接两个第一限位板，利用两个第一限位板连接电压耦合器，实现电压耦合器的悬空，进而实现电压耦合器非接触式采集发电机轴电压，且电压耦合器在发电机转轴上安装位置可调，电流耦合器与电压耦合器安装结构相同，可靠稳定，使用效果好。
3、本实用新型设计新颖合理，利用控制终端处理电压耦合器和电流耦合器非接触式采集的数据，测量精度高，汽轮机组的绝缘监测效果好，便于推广使用。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，利用电压耦合器和电流耦合器实现发电机轴电压轴电流非接触式采集，避免碳刷老化及接触不良，且电压耦合器和电流耦合器在发电机转轴上安装位置可调，汽轮机组的绝缘监测效果好，测量精度高，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1中第一环形耦合器和发电机转轴的安装关系A向视图。
图3为本实用新型第一固定板的结构示意图。
图4为本实用新型的电路原理框图。
附图标记说明:
1—汽轮机； 2—发电机； 3—励磁机；
4—发电机转轴； 5—第一环形耦合器； 5-1—环形壳体；
5-2—环形磁芯； 5-3—线圈； 5-4—粘合层；
6—第二环形耦合器； 7—第一航空接头； 8—第二航空接头；
9—第一固定板； 9-1—第一水平板； 9-2—第一垫板；
9-3—第一固定通孔； 10—第一限位板； 11—第二固定板；
12—第二限位板； 13—电压取样电路； 14—电流取样电路；
15—第一滤波器； 16—第二滤波器；
17—第一放大电路； 18—第二放大电路；
19—数据采集器； 20—控制器； 21—显示器；
22—报警器。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型包括设置在监控室内的控制终端以及悬空安装在发电机转轴4上用于耦合发电机轴电压的电压耦合器和用于耦合发电机轴电流的电流耦合器，所述电压耦合器安装在发电机2与汽轮机1之间的轴段上，所述电流耦合器安装在发电机2与励磁机3之间的轴段上，所述控制终端包括控制器20和与控制器20输入端相接的数据采集器19，所述电压耦合器通过第一航空接头7与数据采集器19连接，所述电流耦合器通过第二航空接头8与数据采集器19连接；
所述电压耦合器包括第一环形耦合器5和用于调理第一环形耦合器5耦合的数据的电压调理单元，所述电流耦合器包括第二环形耦合器6和用于调理第二环形耦合器6耦合的数据的电流调理单元；
第一环形耦合器5和第二环形耦合器6结构相同，第一环形耦合器5包括中空结构的环形壳体5-1和同轴设置在环形壳体5-1内的环形磁芯5-2，环形磁芯5-2上缠绕有线圈5-3，环形磁芯5-2与环形壳体5-1之间的缝隙内填充有用于固定线圈5-3的粘合层5-4，环形壳体5-1通过第一调节件与发电机2的外壳连接，所述第一调节件包括两个固定安装在发电机2的外壳上的第一固定板9和两个分别与两个第一固定板9配合的第一限位板10，两个第一固定板9对称设置在发电机转轴4的两侧，第一固定板9和第一限位板10通过螺钉固定连接。
需要说明的是，发电机2与汽轮机1配合的轴段上设置悬空的电压耦合器是为了实现非接触式采集发电机轴电压，发电机2与励磁机3的配合轴段上设置悬空的电流耦合器是为了实现非接触式采集发电机轴电流，避免直接从碳刷采集电压电流数据，导致的碳刷老化及接触不良，电压耦合器和电流耦合器实际安装使用时对称的安装在发电机2的两侧，操作简单，所述电压耦合器包括第一环形耦合器5和用于调理第一环形耦合器5耦合的数据的电压调理单元，第一环形耦合器5通过环形磁芯5-2感应转动的发电机转轴4上产生的感应电压，利用线圈5-3引出该感应电压，电压调理单元调理线圈5-3引出该感应电压，粘合层5-4的作用一是为了将线圈5-3固定在环形壳体5-1内，二是为了降低线圈5-3之间的电容效应，降低线圈5-3发热，进而降低漏电电流，实际使用中，粘合层5-4为低介电常数粘合层，所述低介电常数粘合层优选的采用SiLK低介电常数粘合层；所述电流耦合器包括第二环形耦合器6和用于调理第二环形耦合器6耦合的数据的电流调理单元；第二环形耦合器6和第一环形耦合器5结构相同，原理一致，电流调理单元将第二环形耦合器6的线圈引出的感应电压调理为电流信号。
利用控制终端处理电压耦合器和电流耦合器非接触式采集的数据，测量精度高，汽轮机组的绝缘监测效果好。
本实施例中，第二环形耦合器6的环形壳体通过第二调节件与发电机2的外壳连接，所述第二调节件包括两个固定安装在发电机2的外壳上的第二固定板11和两个分别与两个第二固定板11配合的第二限位板12，两个第二固定板11对称设置在发电机转轴4的两侧，第二固定板11和第二限位板12通过螺钉固定连接，第二固定板11与第一固定板9的结构相同，第二限位板12与第一限位板10的结构相同。
实际使用中，环形壳体5-1通过第一调节件与发电机2的外壳连接，通过在发电机2与汽轮机1配合的轴段的两侧设置两个第一固定板9，分别用于连接两个第一限位板10，利用两个第一限位板10连接电压耦合器，实现第一环形耦合器5的悬空，进而实现第一环形耦合器5非接触式采集发电机轴电压，且第一环形耦合器5在发电机转轴上安装位置可调；第二环形耦合器6与第一环形耦合器5原理一致，第二环形耦合器6的环形壳体通过第二调节件与发电机2的外壳连接，通过在发电机2与励磁机3配合的轴段的两侧设置两个第二固定板11，分别用于连接两个第二限位板12，利用两个第二限位板12连接第二环形耦合器6，实现第二环形耦合器6的悬空，进而实现第二环形耦合器6非接触式采集发电机轴电流，且第二环形耦合器6在发电机转轴上安装位置可调，使用效果好。
如图3所示，本实施例中，所述第一固定板9由固定安装在发电机2的外壳上的第一垫板9-2和与第一垫板9-2垂直且平行于发电机转轴4的第一水平板9-1组成，第一水平板9-1上开设有多个第一固定通孔9-3，第一限位板10与第一水平板9-1相平行设置，第一限位板10上开设有多个第一限位通孔，环形壳体5-1与第一限位板10远离发电机2的外壳的一端连接。
需要说明的是，第一垫板9-2紧贴在发电机2的外壳的侧壁上，第一水平板9-1与第一垫板9-2垂直且平行于发电机转轴4，第一垫板9-2的安装位置限定了第一水平板9-1的安装高度，第一水平板9-1上开设有多个第一固定通孔9-3，第一限位板10上开设有多个第一限位通孔，螺钉依次穿过第一限位通孔和第一固定通孔9-3将第一限位板10与第一水平板9-1固定连接，实际使用时，可通过拉伸第一限位板10靠近发电机2或远离发电机2，调节不同第一限位通孔与不同第一固定通孔9-3配合，进而调节环形壳体5-1在发电机2与汽轮机1之间的轴段上的位置，第二固定板11与第一固定板9的结构相同，第二限位板12与第一限位板10的结构相同，此处不再对第二环形耦合器6的安装调节赘述。
如图4所示，本实施例中，所述电压调理单元包括依次连接的电压取样电路13、第一滤波器15和第一放大电路17，所述电流调理单元包括依次连接的电流取样电路14、第二滤波器16和第二放大电路18，第一放大电路17和第二放大电路18均通过光电隔离器与数据采集器19连接。
需要说明的是，第一环形耦合器5和第二环形耦合器6结构相同，第一环形耦合器5获取发电机轴电信号是通过电压取样电路13进行电压转换，第二环形耦合器6获取发电机轴电信号是通过电流取样电路14进行电流转换，实际使用中，环形壳体5-1上设置有第一航空接头7用于引出电压调理单元调理的模拟电压信号，第二环形耦合器6的环形壳体上设置有第二航空接头8用于引出电流调理单元调理的模拟电流信号。
本实施例中，所述第一滤波器15和第二滤波器16均为开关电容滤波器。
实际使用中，开关电容滤波器只需外部供给固定频率时钟即可进行滤波，避免搭建由运算放大器组成的滤波电路，电路简单可靠。
本实施例中，所述数据采集器19为ATS460双通道PCI高速采集卡，所述ATS460双通道PCI高速采集卡通过有线或无线的通信方式与控制器20输入端相接。
如图4所示，本实施例中，所述控制器20的信号输出端上连接有显示器21和报警器22。
实际使用中，在控制器20中预先设置发电机轴电压阈值和发电机轴电流阈值，当电压耦合器耦合的发电机轴电压超过预先设置发电机轴电压阈值或电流耦合器耦合的发电机轴电流超过预先设置发电机轴电流阈值时，报警器22给出报警信号或故障信号，保障设备的可靠运行。
本实用新型使用时，根据发电机2与汽轮机1之间的轴段长度，通过第一固定板9和第一限位板10配合调节第一环形耦合器5的安装位置，根据发电机2与励磁机3之间的轴段长度，通过第二固定板11和第二限位板12配合调节第二环形耦合器6的安装位置，保持第一环形耦合器5和第二环形耦合器6相对发电机转轴4悬空，不接触发电机转轴4，利用第一环形耦合器5耦合发电机2与汽轮机1之间的轴段的感应电压，通过电压调理单元调理发电机轴电压，利用第二环形耦合器6耦合发电机2与励磁机3之间的轴段的感应电压，通过电流调理单元调理发电机轴电流，采用数据采集器19采集发电机轴电压和发电机轴电流，并送入控制器实时对汽轮机组的绝缘状态进行监测，测量精度高。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：包括设置在监控室内的控制终端以及悬空安装在发电机转轴(4)上用于耦合发电机轴电压的电压耦合器和用于耦合发电机轴电流的电流耦合器，所述电压耦合器安装在发电机(2)与汽轮机(1)之间的轴段上，所述电流耦合器安装在发电机(2)与励磁机(3)之间的轴段上，所述控制终端包括控制器(20)和与控制器(20)输入端相接的数据采集器(19)，所述电压耦合器通过第一航空接头(7)与数据采集器(19)连接，所述电流耦合器通过第二航空接头(8)与数据采集器(19)连接；
所述电压耦合器包括第一环形耦合器(5)和用于调理第一环形耦合器(5)耦合的数据的电压调理单元，所述电流耦合器包括第二环形耦合器(6)和用于调理第二环形耦合器(6)耦合的数据的电流调理单元；
第一环形耦合器(5)和第二环形耦合器(6)结构相同，第一环形耦合器(5)包括中空结构的环形壳体(5-1)和同轴设置在环形壳体(5-1)内的环形磁芯(5-2)，环形磁芯(5-2)上缠绕有线圈(5-3)，环形磁芯(5-2)与环形壳体(5-1)之间的缝隙内填充有用于固定线圈(5-3)的粘合层(5-4)，环形壳体(5-1)通过第一调节件与发电机(2)的外壳连接，所述第一调节件包括两个固定安装在发电机(2)的外壳上的第一固定板(9)和两个分别与两个第一固定板(9)配合的第一限位板(10)，两个第一固定板(9)对称设置在发电机转轴(4)的两侧，第一固定板(9)和第一限位板(10)通过螺钉固定连接。
2.按照权利要求1所述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述电压调理单元包括依次连接的电压取样电路(13)、第一滤波器(15)和第一放大电路(17)，所述电流调理单元包括依次连接的电流取样电路(14)、第二滤波器(16)和第二放大电路(18)，第一放大电路(17)和第二放大电路(18)均通过光电隔离器与数据采集器(19)连接。
3.按照权利要求2所述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述第一滤波器(15)和第二滤波器(16)均为开关电容滤波器。
4.按照权利要求1所述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述数据采集器(19)为ATS460双通道PCI高速采集卡，所述ATS460双通道PCI高速采集卡通过有线或无线的通信方式与控制器(20)输入端相接。
5.按照权利要求1所述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述控制器(20)的信号输出端上连接有显示器(21)和报警器(22)。
6.按照权利要求1所述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述第二环形耦合器(6)的环形壳体通过第二调节件与发电机(2)的外壳连接，所述第二调节件包括两个固定安装在发电机(2)的外壳上的第二固定板(11)和两个分别与两个第二固定板(11)配合的第二限位板(12)，两个第二固定板(11)对称设置在发电机转轴(4)的两侧，第二固定板(11)和第二限位板(12)通过螺钉固定连接，第二固定板(11)与第一固定板(9)的结构相同，第二限位板(12)与第一限位板(10)的结构相同。
7.按照权利要求1所述的一种汽轮机组的绝缘监测装置，其特征在于：所述第一固定板(9)由固定安装在发电机(2)的外壳上的第一垫板(9-2)和与第一垫板(9-2)垂直且平行于发电机转轴(4)的第一水平板(9-1)组成，第一水平板(9-1)上开设有多个第一固定通孔(9-3)，第一限位板(10)与第一水平板(9-1)相平行设置，第一限位板(10)上开设有多个第一限位通孔，环形壳体(5-1)与第一限位板(10)远离发电机(2)的外壳的一端连接。
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180921 |
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