CN212059164U - 一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，适用于监测发电机内绝缘材料的温度，包括连接管路、光电粒子计数器、微处理器及告警装置；连接管路的进气口及出气口均与发电机内连通，发电机内部气流通过连接管路形成回路；光电粒子计数器设置在连接管路中部，发电机中流出的气体通过光电粒子计数器后回流回发电机内部；微处理器与光电粒子计数器通讯连接，微处理器与告警装置电连接，通过光电粒子计数器监测发电机内绝缘材料的温度，结构简单，制造工艺可靠，不易发生质量问题，使用光电粒子计数器监测发电机设备内绝缘材料的温度能够明显降低成本，主要对于绝缘过热温度达到300℃的绝缘过热晚期故障有一定的监测能力。

Description

一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置

技术领域

本申请涉及过热监测领域，尤其涉及一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置。

背景技术

在发电机运行中绝缘材料耐热温度一般低于150℃，当其部件绝缘局部过热时，温升过高导致绝缘材料分解，产生过热分解微粒等物质。其微粒大小随过热温度升高而发生数量及大小的同步增长，在过热温度较低时(例如200℃附近)该微粒最大粒径一般在0.05微米以下，此时绝缘材料尚未发生破坏性损伤为“绝缘过热早期”；当过热温度接近300℃时该微粒最大粒径可增至0.5微米以上，此时绝缘材料已经发生碳化等破坏性损伤为“绝缘过热晚期”。发电机内不同绝缘材料在发生过热时存在着较为明显的差异，有些绝缘材料过热损伤温度更低，因此需要取样分析以提高检测的可靠性准确性。

在本项发明之前，在国外、国内有放射原理的发电机绝缘材料温度监测装置，其工作原理为：首先使装置联通发电机，令发电机冷却气体流过装置内含有放射物质的离子室，之后在离子室中，放射性物质发射的阿尔法粒子轰击并电离气体，产生正负电荷形成极其微弱的电流，通过对此电流的测量，确定是否有发电机绝缘过热分解物质微粒混合在冷却气体中，如有过热物质混合则离子电流将出现下降趋势，利用过滤器等排除装置本体故障后可据此判断是否有发电机绝缘过热发生，进而发出告警信息等。另有威尔逊云雾室增强的光电原理的发电机绝缘过热监测装置，其原理为利用威尔逊云雾室快速放大发电机绝缘过热分解微粒，之后利用激光散射原理检测放大后的微粒数量及浓度比，从而确定气体内是否混合有绝缘过热分解物质微粒，经试验确定当其超过某个设定阀值后产生告警。

基于放射原理的发电机绝缘材料温度监测装置，虽然其监测灵敏度极高，可以较好的检测绝缘过热早期故障，但此类装置成本高，容易发生质量问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提出了一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，适用于监测发电机内绝缘材料的温度，包括连接管路、光电粒子计数器、微处理器及告警装置；所述连接管路的进气口及出气口均与所述发电机内部连通，所述发电机内部气流通过所述连接管路形成回路；所述光电粒子计数器设置在所述连接管路中部，所述发电机中流出的气体通过所述光电粒子计数器后回流回所述发电机内部；所述微处理器与所述光电粒子计数器通讯连接，所述微处理器与所述告警装置电连接。

在一种可能的实现方式中，还包括粒子取样器及三通阀，且所述光电粒子计数器为两个，分别为前端探测器和后端探测器；所述连接管路进气口处并联有第一管路和第二管路；所述第一管路连通所述粒子取样器的进气端，所述粒子取样器的出气端连通所述三通阀的第一进气端；所述第二管路连通所述前端探测器的进气端，所述前端探测器的出气端连通所述三通阀的第二进气端，所述三通阀的出气端连通所述后端探测器的进气端；所述后端探测器的出气端连通所述连接管路的出气口。

在一种可能的实现方式中，还包括调节阀；所述调节阀连接在所述光电粒子计数器及所述出气口之间。

在一种可能的实现方式中，还包括检测流量计；所述检测流量计连接在所述光电粒子计数器及所述出气口之间。

在一种可能的实现方式中，所述告警装置包括显示屏及控制按键；

所述控制按键、所述显示屏均与所述微处理器电连接。

在一种可能的实现方式中，还包括壳体；所述壳体内部中空，所述壳体上开设有与所述连接管路的进气口及出气口相匹配的通孔，所述气路系统设置在所述壳体内部，所述显示屏和所述控制按键安装在所述壳体外侧表面。

在一种可能的实现方式中，所述微处理器上设置有所述网络接口，所述网络接口与系统数据库通讯连接。

在一种可能的实现方式中，所述光电粒子计数器上设置RS232接口，与所述微处理器通讯连接。

在一种可能的实现方式中，所述三通阀为电磁式三通阀。

在一种可能的实现方式中，所述微处理器为嵌入式结构。

通过光电粒子计数器监测发电机内绝缘材料的温度，相比放射原理的监测装置，本装置结构简单，制造工艺可靠，且不易发生质量问题，使用光电粒子计数器监测发电机设备内绝缘材料的温度还能够明显降低成本，主要对于绝缘过热晚期故障有一定的监测能力。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本申请的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。

图1示出根据本申请实施例的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置的结构示意图；

图2示出根据本申请实施例的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置的工作流程图；

图3示出根据本申请实施例的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置的微处理器连接结构图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

图1示出根据本申请实施例的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置的结构示意图；图2示出根据本申请实施例的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置的工作流程图；图3示出根据本申请实施例的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置的微处理器9连接结构图。

如图1-3所示，该一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，适用于监测发电机内绝缘材料的温度，包括连接管路、光电粒子计数器、微处理器9及告警装置；连接管路的进气口1及出气口8均与发电机内部连通，发电机内部气流通过连接管路形成回路；光电粒子计数器设置在连接管路中部，发电机中流出的气体通过光电粒子计数器后回流回发电机内部；微处理器9与光电粒子计数器通讯连接，微处理器9与告警装置电连接。

在此实施例中，粒子取样器3为内部填充有过热绝缘物质微粒吸收材料的密封容器，由于不同种类、结构的发电机内绝缘材料有所不同，该过热绝缘物质微粒吸收材料的选取也会因此发生改变，所以对粒子取样器3不做具体限定，发电机内的冷却气体在经过本装置内的粒子取样器3之前，气体中含有固体过热物质，粒子取样器3中的过热绝缘物质吸收材料可以吸收气体中全部的固体过热物质，在本监测装置告警后，可以从粒子取样器3中取出并分析其内部的固体过热物质的成分，只需确保过热绝缘物质能够被粒子取样器3吸收，完成取样工作即可。加装粒子取样器3在本监测装置告警后，能够分析发电机内的各种问题，利于更好的优化发电机内部结构，且对发电机在持续工作后绝缘物质分解的问题进行改进，从而降低本装置的告警次数，提高发电机本身的使用寿命。

进一步的，光电粒子计数器内包括光电传感器、联通电极，光电传感器内部为集成一体化模块，由光源、光电敏感器件等电路构成，为检测粒子浓度部分，一般可以检测到的微粒直径大于0.1微米(常见为0.3微米)，光电传感器具体型号不做限定，联通电极与监测电路系统通讯连接，且为整体光电粒子计数器提供电力。需要特别指出的是，连接管路的进气口1、出气口8及其之间的组件与发电机内构成密闭循环系统，以防止监测中的气体泄漏，发生更多难以预料的情况。光电粒子计数器是符合JJF1990-2008标准的光电粒子计数器，可直接使用现有技术生产制备，还需指出，光电粒子计数器还可以换为尘埃粒子计数器。

本申请的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置的工作原理为：气体中的粒子对光有散射作用，发电机工作一定时间后，温度升高，其内部的绝缘材料分解，产生过热分解微粒，发电机风扇压力作用下，含有过热分解微粒的发动机冷却气体从连接管路的进气口1通入，在通过光电粒子计数器中的光敏感区域时，过热物质微粒受光照射，散射出与粒子大小成一定关系的光脉冲信号，光脉冲信号被光电敏感器件接收并转换成相应的电脉冲信号再被放大，光电传感器通过对一个检测周期内电脉冲的计数，便可得知单位体积中的粒子个数，即完成检测粒子浓度，再通过光电传感器上的数据接口将检测数据传输至微处理器9，微处理器9根据程序逻辑等校核发电机内工况，判定是否将信号传至告警装置，发出过热告警信号。

本申请的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，结构简单，制造工艺可靠，不易发生质量问题，且光电粒子计数器的测量技术可以明显降低成本，减轻维护人员的维护工作量，但是需要明确的是，在过热温度较低时(例如200℃附近)该微粒最大粒径一般在0.05微米以下，此时绝缘材料尚未发生破坏性损伤为“绝缘过热早期”；当过热温度接近300℃时该微粒最大粒径可增至0.5微米以上，此时绝缘材料已经发生碳化等破坏性损伤为“绝缘过热晚期”。本监测装置仅针对“绝缘过热晚期”故障具有一定监测能力，而对于绝缘过热早期故障则不敏感，由于过热绝缘微粒过小，光电粒子计数器无法监测，因而不会频发告警，故本监测装置主要适用于对发电机状态检修要求不高的用户。

在其中一个具体实施例中，如图1所示，还包括粒子取样器3及三通阀4，且光电粒子计数器为两个，分别为前端探测器2和后端探测器5；连接管路进气口1处并联有第一管路11和第二管路12；第一管路11连通粒子取样器3的进气端，粒子取样器3的出气端连通三通阀4的第一进气端；第二管路12连通前端探测器2的进气端，前端探测器2的出气端连通三通阀4的第二进气端，三通阀4的出气端连通后端探测器5的进气端；后端探测器5的出气端连通连接管路的出气口8。

在此实施例中，采用两个光电粒子计数器，分先后顺序进行检测，当两个检测结果差异较大时，判定装置出现故障，避免了只使用一个光电粒子计数器，如果失效无法及时报警的情况，极大的提高了本监测装置的可靠性，进而有效提升发电机的使用寿命。

如图1、2所示，具体的，在进气口1处并联有第一管路11和第二管路12，第一管路11连通粒子取样器3的进气端，粒子取样器3的出气端连通三通阀4的第一进气端；第二管路12连通前端探测器2的进气端，前端探测器2的出气端连通三通电磁阀的第二进气端，三通电磁阀的出气端连后端探测器5的进气端；后端探测器5的出气端顺次连通检测流量调节阀6、检测检测流量计7及出气口8。

更进一步的，本实施例只在前文实施例中添加一个相同的光电粒子计数器和三通阀4，第一部分气体依次经过第一管路11、粒子取样器3、三通电磁阀后进入后端探测器5；第二部分气体依次经过第二管路12、前端探测器2、三通电磁阀后也进入后端探测器5，完成第二次监测。

在其中一个具体实施例中，还包括检测流量调节阀6；检测流量调节阀6连接在光电粒子计数器及出气口8之间。

在其中一个具体实施例中，还包括检测检测流量计7；检测检测流量计7连接在光电粒子计数器及出气口8之间。

如图3所示，在其中一个具体实施例中，告警装置包括显示屏22及控制按键21；控制按键21、显示屏22均与微处理器9电连接。

在此实施例中，告警装置包括显示屏22及控制按键21，三者均与微处理器9连接，其中，本领域技术人员可以利用控制按键21对告警整定值、粒子取样器3的采样间距、时间等进行设置，显示屏22上显示监测内容、告警信息等。

如图1所示，在其中一个具体的实施例中，还包括壳体10；壳体10内部中空，壳体10表面开设有与进气口1、出气口8相匹配的通孔，壳体10包覆气路系统，显示屏22和控制按键21安装在壳体10外侧表面。

在此实施例中，连通管路、光电粒子计数器、微处理器9等组件的整体外侧罩设有一个壳体10，壳体10上开设有与进气口1、出气口8相匹配的通孔，通孔处安装有法兰结构，法兰结构加强进气口1、出气口8处的连接强度。加设壳体10能够更好的保护本申请实施例的光电粒子计数器，有效防尘，而且壳体10外表面还能够为显示屏22、控制按键21提供安装位置，本领域技术人员的输入、变更各项数值、监测更加方便快捷。

如图3所示，在其中一个具体实施例中，微处理器9上设置有网络接口23，网络接口23与系统数据库24通讯连接。

在此实施例中，微处理器9上连接网络，通过网络，本申请实施例的光电粒子计数器可以通过远程接入系统数据库24，记录各项监测数据。

在其中一个具体实施例中，光电粒子计数器上设置RS232接口，与微处理器9通讯连接。

在其中一个具体的实施例中，三通阀4选用电磁式三通阀4。

在其中一个具体实施例中，微处理器9为嵌入式结构。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，适用于监测发电机内绝缘材料的温度，其特征在于，包括连接管路、光电粒子计数器、微处理器及告警装置；

所述连接管路的进气口及出气口均与所述发电机内部连通，所述发电机内部气流通过所述连接管路形成回路；

所述光电粒子计数器设置在所述连接管路中部，所述发电机中流出的气体通过所述光电粒子计数器后回流回所述发电机内部；所述微处理器与所述光电粒子计数器通讯连接，所述微处理器与所述告警装置电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，其特征在于，还包括粒子取样器及三通阀，且所述光电粒子计数器为两个，分别为前端探测器和后端探测器；

所述连接管路进气口处并联有第一管路和第二管路；

所述第一管路连通所述粒子取样器的进气端，所述粒子取样器的出气端连通所述三通阀的第一进气端；

所述第二管路连通所述前端探测器的进气端，所述前端探测器的出气端连通所述三通阀的第二进气端，所述三通阀的出气端连通所述后端探测器的进气端；

所述后端探测器的出气端连通所述连接管路的出气口。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，其特征在于，还包括调节阀；

所述调节阀连接在所述光电粒子计数器及所述出气口之间。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，其特征在于，还包括检测流量计；

所述检测流量计连接在所述光电粒子计数器及所述出气口之间。

5.根据权利要求2所述的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，其特征在于，所述告警装置包括显示屏及控制按键；

所述控制按键、所述显示屏均与所述微处理器电连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，其特征在于，还包括壳体；

所述壳体内部中空，所述壳体上开设有与所述连接管路的进气口及出气口相匹配的通孔，所述壳体内部设置有气路系统，所述显示屏和所述控制按键安装在所述壳体外侧表面。

7.根据权利要求1所述的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，其特征在于，所述微处理器上设置有网络接口，所述网络接口与系统数据库通讯连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，其特征在于，所述光电粒子计数器上设置RS232接口，与所述微处理器通讯连接。

9.根据权利要求2所述的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，其特征在于，所述三通阀为电磁式三通阀。

10.根据权利要求1所述的一种基于光电粒子计数器的发电机绝缘过热监测装置，其特征在于，所述微处理器为嵌入式结构。

Images