CN220912498U - 一种水轮发电机碳刷温度监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水轮发电机碳刷温度监测装置，包括超高频RFID测温标签、读写器和上位机；超高频RFID测温标签布置于碳刷的刷握外侧壁，读写器固定设置于超高频RFID测温标签一侧，超高频RFID测温标签内置有温度传感器，读写器与超高频RFID测温标签远程通信和供能连接，读写器内置有数据处理器和通信模块，数据处理器通过通信模块与上位机通信连接，读写器内置直流电源，上位机设置有温度数字显示单元。本实用新型产生了提高温度监测的准确性、响应速度以及降低了装置的安装和维护成本的效果。

Description

一种水轮发电机碳刷温度监测装置

技术领域

本实用新型涉及温度监测装置技术领域，尤其涉及一种水轮发电机碳刷温度监测装置。

背景技术

水轮发电机是一种将水力转换为电力的设备，广泛应用于电力工业中。在发电机运行过程中，碳刷是重要的导电部件之一，它与滑环配合使用，将电流从发电机轴传递到外部电路中。大型水轮发电机励磁碳刷数量多，运行时碳刷处于高温的工作环境，由于碳刷的摩擦损耗和电流传输导致的发热等因素，碳刷的温度会逐渐升高，严重时可能导致碳刷起火或熔化，进而影响发电机的安全运行。因此，对水轮发电机碳刷温度的监测具有重要意义。

目前用于水轮发电机碳刷测温的装置有热成像测温装置和光纤测温装置。热成像测温技术是一种无接触式测温方法，通过检测目标红外辐射判断其表面温度分布。但其在应用于水轮发电机碳刷测温时，机组运行过程中碳刷与集电环摩擦产生大量碳粉污染，降低表面的热辐射发射率，对热成像的温度测量造成偏差。同时热成像对温度变化响应慢，难以对碳刷快速温升做出实时预警。此外红外测温方式设备和维护成本高，不适合大规模布置。碳刷光纤测温是将光纤光栅传感器粘贴于置于水轮发电机碳刷刷握的侧面，直接测量刷握温度的接触式方法。它是利用入射光经光栅衍射，在光栅的不同位置产生不同的衍射光。当温度变化时，光栅周期发生变化，因此不同衍射光的光强也相应变化。通过检测衍射光强度的变化，可以计算出温度的变化量。光纤安装较复杂，需要预埋或特殊设计，增加了应用难度。该方式的安装比较复杂，系统稳定性和使用寿命有待验证。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种水轮发电机碳刷温度监测装置，其解决了现有技术中存在的监测存在误差、监测响应慢以及安装和维护的成本高的问题。

根据本实用新型的实施例，一种水轮发电机碳刷温度监测装置，包括超高频RFID测温标签、读写器和上位机；超高频RFID测温标签布置于碳刷的刷握外侧壁，读写器固定设置于超高频RFID测温标签一侧，超高频RFID测温标签内置有温度传感器，读写器与超高频RFID测温标签远程通信和供能连接，读写器内置有数据处理器和通信模块，数据处理器通过通信模块与上位机通信连接，读写器内置直流电源，上位机设置有温度数字显示单元。

优选的，所述读写器内置有向所述超高频RFID测温标签内的整流电路模块发送射频信号的射频供电模块。

优选的，所述超高频RFID测温标签内设置有对所述温度传感器检测的温度数据进行存储的存储单元。

优选的，所述上位机通信连接多个所述读写器，所述上位机内置远程监控模块，包括温度数据的显示、存储、分析和预警单元，预警单元信号连接报警器。

优选的，所述超高频RFID测温标签通过导热硅胶粘附于所述碳刷上。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、超高频RFID测温标签采用小型化设计，可直接粘贴或安装在碳刷的刷握处测温，安装简单，降低了安装成本，刷握为优异的导热材料，能够保证温度监测的准确性高且响应快。

2、超高频RFID测温标签与读写器采用无线供电，避免电池更换维护，能够长期稳定工作，降低了维护成本。

3、超高频RFID测温标签检测的温度数据发送至读写器，经过读写器处理后发送至上位机，以无线传输的方式，方便各部件的安装。

附图说明

图1为本实用新型实施例的模块框图。

图2为本实用新型实施例中碳刷的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中超高频RFID测温标签的结构示意图。

图4为本实用新型实施例中读写器的结构示意图。

图5为本实用新型实施例的结构示意图。

上述附图中：1、超高频RFID测温标签；2、读写器；3、上位机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型中的技术方案进一步说明。

如图1-5所示，本实用新型提出了一种水轮发电机碳刷温度监测装置。

该测温装置包括超高频RFID测温标签1、读写器2、上位机3。

其中超高频RFID测温标签1包括温度传感器、存储单元、无线射频 I/O 模块和整流电路模块。

超高频RFID测温标签1采用陶瓷材料封装，可根据被测部位的几何外形制作成不同形状。

温度传感器具有广泛的测温范围（-40℃至+150℃），测温精度达±1℃。

存储单元用于存储温度数据。

无线射频 I/O 模块，可以发射和接收射频信号，实现温度监测数据的无线传输。

整流电路模块可以对接收到的射频信号进行整流过滤，获得直流电后为内部测温芯片供电。

其中读写器2包括通信模块、数据处理器、无线射频I/O模块、射频供电模块和24 V直流电源模块。

通信模块支持多种通信协议，用于与上位机3数据通信。

数据处理器用于处理射频信号、执行数据算法等功能。

无线射频I/O模块用于发射和接收超高频射频信号，与射频标签进行数据交互。

射频供电模块用于发射电磁波对超高频RFID测温标签1供电，提供稳定的射频供电源。

24V直流电源模块将外部24V直流电转换为内部电路所需的工作电压。

其中上位机3通过网线、485、WIFI或5G网络直接与读写器2进行通信。

上位机3内置温度监测软件。

实现了多标签温度采集显示管理、单个碳刷的温度变化曲线绘制、多个碳刷温度比对分析和温度阈值预警。

对碳刷在线温度数据的远程监视、分析、预警，使运维人员能够及时了解碳刷的温度状况并防范过热风险。

在使用时，通过采用导热硅胶将超高频RFID测温标签1牢固紧密粘贴于碳刷的刷握外侧壁与碳刷位置对应处。超高频RFID测温标签1内的温度传感器，可实时检测接触面温度。刷握为优异的导热材料，碳刷与刷握间热阻小，同时导热硅胶可以保证超高频RFID测温标签1与碳刷刷握之间的良好热传导。因此温度传感器测量温度经算法补偿后可有效反映碳刷处温度。超高频RFID测温标签1接收来自读写器2的射频信号后，内置的整流电路对射频信号整流过滤生成直流电，为内部的温度检测芯片、信号调制及数据处理电路提供工作电源，以完成对温度的采集。测量到的温度数据通过调制解调电路调制编码，经天线以回射信号方式发送给读写器2。读写器2的天线发射激励信号，同时接收标签回射的含温度数据的射频信号。

读写器2一方面具有专门的射频供电模块，可向标签稳定供电；另一方面，其射频收发模块对回射信号进行解码，恢复出碳刷的数字温度值。数据处理器取出温度数据后，通过5G通信模块实时传输到远端监控中心的上位机3。

上位机3运行有温度监测软件，可以对温度数据进行显示、存储、分析、预警等处理，实现对碳刷温度变化的远程监测。软件同时具有温度补偿功能，可以校正测量数据。这样，整个装置形成了从碳刷到上位机3的闭环测温控制。

Claims (5)

1.一种水轮发电机碳刷温度监测装置，其特征在于：包括超高频RFID测温标签（1）、读写器（2）和上位机（3）；超高频RFID测温标签（1）布置于碳刷的刷握外侧壁，读写器（2）固定设置于超高频RFID测温标签（1）一侧，超高频RFID测温标签（1）内置有温度传感器，读写器（2）与超高频RFID测温标签（1）远程通信和供能连接，读写器（2）内置有数据处理器和通信模块，数据处理器通过通信模块与上位机（3）通信连接，读写器（2）内置直流电源，上位机（3）设置有温度数字显示单元。

2.如权利要求1所述一种水轮发电机碳刷温度监测装置，其特征在于：所述读写器（2）内置有向所述超高频RFID测温标签（1）内的整流电路模块发送射频信号的射频供电模块。

3.如权利要求1所述一种水轮发电机碳刷温度监测装置，其特征在于：所述超高频RFID测温标签（1）内设置有对所述温度传感器检测的温度数据进行存储的存储单元。

4.如权利要求3所述一种水轮发电机碳刷温度监测装置，其特征在于：所述上位机通信连接多个所述读写器（2），所述上位机（3）内置远程监控模块，包括温度数据的显示、存储、分析和预警单元，预警单元信号连接报警器。

5.如权利要求1所述一种水轮发电机碳刷温度监测装置，其特征在于：所述超高频RFID测温标签（1）通过导热硅胶粘附于所述碳刷上。