CN214952810U - 一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置，包括：刷盒，所述刷盒中滑动嵌设有碳刷，所述刷盒上连接有恒压弹簧，且恒压弹簧上固定有电容式压力传感器，所述电容式压力传感器的底部固定有安装连接座，且安装连接座与所述碳刷的顶端可拆卸连接；所述电容式压力传感器通过引线接入报警回路中。本实用新型中，在恒压弹簧与碳刷之间设置电容式压力传感器，并将电容式压力传感器通过引线接入报警回路，电容式压力传感器时时采集恒压弹簧压力信息并转换成电容量传输至报警回路，报警回路在电容量变化超过初始安装值20％时，报警回路自动发出报警信号，提醒工作人员检测碳刷，适时进行更换。

Description

一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置

技术领域

本实用新型涉及发电机碳刷磨损检测技术领域，尤其涉及一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置。

背景技术

发电机励磁碳刷和滑环是发电机动静接触和能量交换的设备。发电机正常工作时，碳刷作为励磁电流的静态输出端固定在碳刷架上，滑环作为励磁电流的动态接收端固定在发电机转子上，发电机碳刷依靠弹簧顶压与滑环接触，碳刷承载着将励磁电流从直流母线桥传输到发电机转子的重要任务，是发电机中唯一一个需要不断更换的易耗元件，是发电机励磁系统的重要组成部分。

励磁碳刷数量一般根据励磁电流大小设计十几到几十个不等，各个碳刷共同分担励磁电流的传送。发电机运行过程中由于碳刷的磨损变短，需要运行人员定期检查，发现问题及时更换。但在发电机运行过程中经常出现碳刷磨损没有及时更换，碳刷弹簧压力超过限值，造成各个碳刷接触电阻差别较大，引起碳刷励磁电流不均衡现象。当流过部分碳刷的电流升高，随着运行时间的增长，会使碳刷温度升高，损坏碳刷表面组织结构，引起碳刷冒火，严重时还会形成环火，对发电机安全稳定运行造成直接威胁。

目前电厂对碳刷运行工况的监测技术手段有以下几种：1.红外成像法。运行中由运行人员定期用红外成像仪对碳刷及滑环进红外温度检测，发现温度超过运行标准时及时查找原因并处理；2.电流检测法。由于碳刷承担着励磁电流的输送任务，每个碳刷上流经电流大概在30-80A。由于电流较大，一般都是运行人员采用钳形电流表对每个碳刷尾部的铜辫子进行电流检测，看是否有明显偏大或者偏小的，再查找原因进行处理。3.目测法。运行人员巡视时看碳刷运行中是否有跳动或者打火的情况，如果有明显打火的应马上检查原因并处理。

实用新型内容

本发明的目的在于提供一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置，有效解决人员检测不确定性，减少劳动量，提高机组的智能化程度。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置，包括：刷盒，所述刷盒中滑动嵌设有碳刷，所述刷盒上连接有恒压弹簧，且恒压弹簧上固定有电容式压力传感器，所述电容式压力传感器的底部固定有安装连接座，且安装连接座与所述碳刷的顶端可拆卸连接；所述电容式压力传感器通过引线接入报警回路中，所述报警回路实时检测所述电容式压力传感器的电容量变化值，当变化值超过预设值时发出报警信号。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述刷盒的外侧还连接有配合碳刷架安装用的刷座，所述刷座的顶部连接有绝缘手柄。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述报警回路包括微处理器以及报警模块，所述微处理器与电容式压力传感器电性连接，所述微处理器的输出端与报警模块的输入端电性连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述安装连接座包括与电容式压力传感器固定的基座，所述基座的底部开设有与碳刷适配的对位槽，所述基座底部中线上开设有调节滑槽，所述调节滑槽中转动设置有调节丝杆，所述调节滑槽中对称设置有两个滚珠螺母座，且滚珠螺母座上设置有固定架。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述调节丝杆具有第一螺纹区段和第二螺纹区段，两个所述滚珠螺母座分别螺旋套接在第一螺纹区段和第二螺纹区段上，其中，第一螺纹区段和第二螺纹区段上螺纹的螺旋方向相反。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述基座上位于固定架的移动路径上倾斜开设有导向调节槽，且导向调节槽的尾端靠近所述调节丝杆。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述固定架的两端对称滑动嵌设有限位侧架，所述固定架上开设有条形开口，所述限位侧架上设置有凸块，所述凸块贯穿与条形开口并嵌设在导向调节槽中。

本实用新型提供了一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置。具备以下有益效果：

该发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置通过设置电容式压力传感器，电容式压力传感器设置在恒压弹簧与碳刷之间，并将电容式压力传感器通过引线接入报警回路，电容式压力传感器时时采集恒压弹簧压力信息并转换成电容量传输至报警回路，报警回路在电容量变化超过初始安装值20％时，报警回路自动发出报警信号，提醒工作人员检测碳刷，适时进行更换，实现实时监测碳刷磨损程度，并自动提醒更换。装置结构简单、便于实现，进一步的，电容式压力传感器通过安装连接座与碳刷顶端可拆卸连接，在对碳刷进行更换时仅仅需要对调节丝杆进行转动调节就可以将碳刷拆卸，更换碳刷操作更加方便快捷。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型中报警回路的示意图；

图3为本实用新型中安装连接座的结构示意图；

图4为本实用新型中固定架的结构示意图。

图例说明：

1、刷座；2、绝缘手柄；3、刷盒；4、碳刷；5、电容式压力传感器；6、恒压弹簧；7、安装连接座；71、基座；72、对位槽；73、调节滑槽；74、调节丝杆；741、第一螺纹区段；742、第二螺纹区段；75、滚珠螺母座；76、固定架；761、限位侧架；762、条形开口；763、凸块；77、导向调节槽；8、报警回路；81、微处理器；82、报警模块。

具体实施方式

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实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4，一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置，包括：刷盒3，刷盒3中滑动嵌设有碳刷4，刷盒3上连接有恒压弹簧6，且恒压弹簧6上固定有电容式压力传感器5，电容式压力传感器5的底部固定有安装连接座7，且安装连接座7与碳刷4的顶端可拆卸连接；电容式压力传感器5通过引线接入报警回路8中，报警回路8实时检测电容式压力传感器5的电容量变化值，当变化值超过预设值时发出报警信号。其中，刷盒3的外侧还连接有配合碳刷架安装用的刷座1，刷座1的顶部连接有绝缘手柄2。

具体的，由于碳刷运行时靠刷握的恒压弹簧6顶着碳刷4与滑环接触，当碳刷4磨损变短时，恒压弹簧6会顶着碳刷4前移，使碳刷4始终保持与滑环接触。恒压弹簧6在碳刷4一定的位移范围内压力变化不大，但当碳刷4长度磨损到小于40mm时，恒压弹簧压6力会突然降低，此时如果不能及时发现并更换碳刷4时，碳刷4与滑环的接触电阻会变大，造成电流下降，减小的电流将由其它碳刷4提供，从而引起其它碳刷4的发热，通过设置电容式压力传感器5，电容式压力传感器5设置在恒压弹簧6与碳刷4之间，并将电容式压力传感器5通过引线接入报警回路8，电容式压力传感器5实时采集恒压弹簧6压力信息并转换成电容量传输至报警回路8，报警回路在电容量变化超过初始安装值20％时，报警回路8自动发出报警信号，提醒工作人员检测碳刷4，适时进行更换，实现实时监测碳刷4磨损程度，并自动提醒更换。装置结构简单、便于实现、且压力传感器造价很低，尺寸很小，不会对碳刷长度影响太大。

电容式压力传感器5由圆形金属薄膜和固定电极构成，金属薄膜在压力的作用下变形，从而改变与固定电极的距离，公知的，电容器的容值与组成电容两极极间的电介质及两极板间相对有效面积成正比，与两极间距离成反比，即C＝εA/d，其中ε为电介质的介电常数，A为两极板间相对有效面积，d为两极板间距离，介电常数和有效面积两个参数不变，只有极间距一个参数改变，电容量就会随着变化的参数而变化。

报警回路8包括微处理器81以及报警模块82，微处理器81与电容式压力传感器5电性连接，微处理器81的输出端与报警模块82的输入端电性连接。微处理器81将电容式压力传感器5实时获取的恒压弹簧6的压力信息对应的电容量参数与初始值进行对比分析获取电容量变化是否超过初始安装值20％时，当电容量变化是否超过初始安装值20％时，微处理器控制报警模块82进行报警，提醒工作人员，微处理器型号为stm32f1，报警模块为声光报警器。

安装连接座7包括与电容式压力传感器5固定的基座71，基座71的底部开设有与碳刷4适配的对位槽72，基座71底部中线上开设有调节滑槽73，调节滑槽73中转动设置有调节丝杆74，调节滑槽73中对称设置有两个滚珠螺母座75，且滚珠螺母座75上设置有固定架76。调节丝杆74具有第一螺纹区段741和第二螺纹区段742，两个滚珠螺母座75分别螺旋套接在第一螺纹区段741和第二螺纹区段742上，其中，第一螺纹区段741和第二螺纹区段742上螺纹的螺旋方向相反。基座71上位于固定架76的移动路径上倾斜开设有导向调节槽77，且导向调节槽77的尾端靠近调节丝杆74。固定架76的两端对称滑动嵌设有限位侧架761，固定架76上开设有条形开口762，限位侧架761上设置有凸块763，凸块763贯穿与条形开口762并嵌设在导向调节槽77中。

进一步的，电容式压力传感器5与恒压弹簧6固定连接，电容式压力传感器5通过安装连接座7与碳刷4可拆卸式连接，具体的，安装连接座7中的基座71与电容式压力传感器5固定连接，基座71底部具有一个与碳刷4适配的对位槽72，在对碳刷4进行固定时，将对位槽72对应套接在碳刷4的顶端，调节丝杆74一端延伸至基座71的外侧并连接有调节旋钮，工作人员通过条二级旋钮带动调节丝杆74转动，调节丝杆74上的第一螺纹区段741和第二螺纹区段742驱动两个滚珠螺母座75相向移动，通过两个滚珠螺母座75上的固定架76对碳刷4两侧进行固定，同时在两个固定架76相向移动时，凸块763在导向调节槽77中滑动带动固定架76上的限位侧架761收缩对碳刷4另外两个侧面进行夹持固定，从而实现对碳刷4整体进行固定，固定和拆卸方便，便于对碳刷4进行更换。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置，包括：刷盒(3)，所述刷盒(3)中滑动嵌设有碳刷(4)，其特征在于，所述刷盒(3)上连接有恒压弹簧(6)，且恒压弹簧(6)上固定有电容式压力传感器(5)，所述电容式压力传感器(5)的底部固定有安装连接座(7)，且安装连接座(7)与所述碳刷(4)的顶端可拆卸连接；

所述电容式压力传感器(5)通过引线接入报警回路(8)中，所述报警回路(8)实时检测所述电容式压力传感器(5)的电容量变化值，当变化值超过预设值时发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置，其特征在于，所述刷盒(3)的外侧还连接有配合碳刷架安装用的刷座(1)，所述刷座(1)的顶部连接有绝缘手柄(2)。

3.根据权利要求1所述的一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置，其特征在于，所述报警回路(8)包括微处理器(81)以及报警模块(82)，所述微处理器(81)与电容式压力传感器(5)电性连接，所述微处理器的输出端与报警模块的输入端电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置，其特征在于，所述安装连接座(7)包括与电容式压力传感器(5)固定的基座(71)，所述基座(71)的底部开设有与碳刷(4)适配的对位槽(72)，所述基座(71)底部中线上开设有调节滑槽(73)，所述调节滑槽(73)中转动设置有调节丝杆(74)，所述调节滑槽(73)中对称设置有两个滚珠螺母座(75)，且滚珠螺母座(75)上设置有固定架(76)。

5.根据权利要求4所述的一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置，其特征在于，所述调节丝杆(74)具有第一螺纹区段(741)和第二螺纹区段(742)，两个所述滚珠螺母座(75)分别螺旋套接在第一螺纹区段(741)和第二螺纹区段(742)上，其中，第一螺纹区段(741)和第二螺纹区段(742)上螺纹的螺旋方向相反。

6.根据权利要求4所述的一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置，其特征在于，所述基座(71)上位于固定架(76)的移动路径上倾斜开设有导向调节槽(77)，且导向调节槽(77)的尾端靠近所述调节丝杆(74)。

7.根据权利要求6所述的一种发电机碳刷磨损检测更换自动报警装置，其特征在于，所述固定架(76)的两端对称滑动嵌设有限位侧架(761)，所述固定架(76)上开设有条形开口(762)，所述限位侧架(761)上设置有凸块(763)，所述凸块(763)贯穿与条形开口(762)并嵌设在导向调节槽(77)中。

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