-
Hintergrund der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft im Wesentlichen die Bewertung des Zustandes von dynamoelektrischen Maschinen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein auf visueller Inspektion basierendes Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Festigkeit von Halterungs-Wellenfedern in dynamoelektrischen Maschinen, insbesondere in elektrischen Generatoren.
-
Dynamoelektrische Maschinen, wie z. B. elektrischen Generatoren, enthalten einen Rotor und einen Stator. Rotoren sind im Wesentlichen aus einem Stahlschmiedestück aufgebaut und enthalten eine Anzahl von Schlitzen, die entlang der Länge des Rotors verlaufen. Die Rotoren werden elektrisch bewickelt, indem als Rotorwicklungen bezeichnete Leiter in den Schlitzen des Rotors platziert werden.
-
Statoren sind im Wesentlichen aus einer Anzahl gestapelter Metallbleche aufgebaut. Die Statoren enthalten ebenfalls Schlitze, welche über die Länge des Stators verlaufen. Die Statoren werden elektrisch bewickelt, indem als Statorspulen bekannte Leiter in den Ankernuten des Stators platziert werden.
-
Herkömmliche Statorspulen werden häufig in den Statorschlitzen unter Verwendung einer Halterungsanordnung, wie z. B. einer Statorkeilanordnung mit einem Statorkeil, einer oberen Halterungs-Wellenfeder und einem Zwischenlagenelement gehalten. In dieser Konfiguration wird eine Statorspule in einer Ankernut platziert, ein Zwischenlagenelement über der Statorspule platziert, eine obere Wellenfeder über dem Zwischenlagenelement platziert und ein Statorkeil mit einer abgeschrägten Kante in eine Keilnut in der Nähe des Kopfes der Ankernut unter Befestigung der Statorspule, des Zwischenlagenelementes und der oberen Wellenfeder getrieben. Die obere Wellenfeder erzeugt eine Druckkraft, um die Statorspulen fest in der Ankernut zu halten.
-
Mit der Zeit können die Statorkeile lose werden. Wenn ein Statorkeil lose wird, kann er ein Vibrieren einer Statorspule bewirken, was zu einem katastrophalen Ausfall in einem elektrischen Generator führen kann. Um eine derartige Schwingung zu verhindern, ist es erwünscht, periodisch die Festigkeit der Wellenfedern zu untersuchen. Derartige Inspektionen stellen eine Herausforderung dar, da man nur schwierig auf die Wellenfedern in einem Generator zugreifen kann und diese durch den Statorkeil verdeckt sind.
-
Es gibt eine Anzahl herkömmlicher Lösungsansätze für die Inspektion der Kompression von Wellenfedern. Ein Lösungsansatz beinhaltet ein manuelles Abklopfen der Statorkeile. Ein weiterer Lösungsansatz beinhaltet die Messung der Oberflächentiefe der Wellenfedern durch vorgeformte Prüflöcher in dem Keil. Ein dritter Lösungsansatz beinhaltet die physikalische Auslenkung des Keils und die Messung der sich daraus ergebenden Keilbewegung.
-
Es sind erhebliche Herausforderungen mit den herkömmlichen Lösungsansätzen zum Testen der Wellenfederkraft verbunden. Der erste Lösungsansatz, das manuelle Abklopfen der Statorkeile, ist extrem subjektiv. Die Ergebnisse variieren erheblich zwischen unterschiedlichen Inspektoren.
-
Der zweite Lösungsansatz, die Verwendung einer Messlehre, um Messungen durch vorgeformte Prüflöcher vorzunehmen, ist zeitaufwendig und nur in Generatoren möglich, welche Statorkeile mit vorgeformten Testlöchern haben. Viele Generatoren haben keine derartigen vorgeformten Testlöcher. Um dieses Verfahren bei bestehenden Generatoren ohne Testlöcher in den Statorkeilen anzuwenden, müssen die Einheiten unter Verwendung mit Keilen mit Zugangslöchern neu gewickelt werden.
-
Der dritte Lösungsansatz, die physikalische Auslenkung des Statorkeils, beinhaltet die Belastung eines Statorkeils und dann die Messung der Verschiebung des Statorkeils mit einem Sensor, wie z. B. einem optischen oder kapazitiven Sensor, um eine indirekte Anzeige der Kompression der Wellenfeder unter dem Statorkeil zu erbringen.
-
Kurzbeschreibung der Erfindung
-
Ein erster Aspekt der Offenlegung richtet sich auf ein Gerät zur Inspektion einer Halterungsanordnung einer dynamoelektrischen Maschine, wobei das Gerät aufweist: eine optische Vorrichtung, um wenigstens ein Bild der Halterungsanordnung zu erhalten, wobei die optische Vorrichtung in einem Schlitz zwischen zwei Statorkernflächen einführbar und auf eine Seitenansicht der Halterungsanordnung hin ausrichtbar ist, wobei die Halterungsanordnung wenigstens ein Verkeilungselement, ein Zwischenlagenelement und eine Halterungs-Wellenfeder zwischen dem Verkeilungselement und dem Zwischenlagenelement enthält; eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines durch die optische Vorrichtung erhaltenen Bildes; und eine Messseinrichtung zum Messen eines Abstandes zwischen dem Verkeilungselement und dem Zwischenlagenelement.
-
Ein zweiter Aspekt der Offenlegung richtet sich auf eine dynamoelektrische Maschine, welche aufweist: einen Rotor; einen den Rotor umgebenden Stator; und eine in einem Kern des Stators eingebaute visuelle Inspektionsvorrichtung, wobei die visuelle Inspektionsvorrichtung enthält: eine optische Vorrichtung, um wenigstens ein Bild der Halterungsanordnung zu erhalten, wobei die Halterungsanordnung wenigstens ein Verkeilungselement, ein Zwischenlagenelement und eine Halterungs-Wellenfeder zwischen dem Verkeilungselement und dem Zwischenlagenelement enthält, wobei die optische Vorrichtung in einem Schlitz zwischen zwei Statorkernflächen eingebaut ist und auf eine Seitenansicht der Halterungsanordnung hin ausrichtbar ist; eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines durch die optische Vorrichtung erhaltenen Bildes; und eine Messseinrichtung zum Messen eines Abstandes zwischen dem Verkeilungselement und dem Zwischenlagenelement.
-
Ein dritter Aspekt der Offenlegung richtet sich auf ein Verfahren zum visuellen Inspizieren einer Halterungsanordnung einer dynamoelektrischen Maschine, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Platzieren einer optischen Vorrichtung in einem Statorkern der dynamoelektrischen Maschine, wobei die Platzierung die Positionierung der optischen Vorrichtung in einem Schlitz zwischen wenigstens zwei Statorkernblechen beinhaltet, und die Ausrichtung der optischen Vorrichtung auf eine Seitenansicht der Halterungsanordnung, wobei die Halterungsanordnung ein Verkeilungselement, ein Zwischenlagenelement und eine zwischen dem Verkeilungselement und dem Zwischenlagenelement angeordnete Halterungs-Wellenfeder enthält; Verwenden der optischen Vorrichtung und Gewinnen und Übertragen eines Bildes der Halterungsanordnung an eine Anzeigevorrichtung; Messen eines Abstandes zwischen dem Verkeilungselement und dem Zwischenlagenelement unter Verwendung des Bildes; Berechnen einer Restdurchbiegung der Halterungs-Wellenfeder, wobei die Restdurchbiegung gleich einer Differenz zwischen dem Abstand zwischen dem Verkeilungselement und dem Zwischenlagenelement und einer Dicke der Halterungs-Wellenfeder ist; und Ermitteln eines Lastwertes auf der Halterungs-Wellenfeder in Krafteinheiten, unter Verwendung der Restdurchbiegung der Halterungs-Wellenfeder und einer bekannten Last/Durchbiegungs-Korrelation.
-
Diese und weitere Aspekte, Vorteile und wesentlich Merkmale der Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen durchgängig durch die Zeichnungen bezeichnet sind, Ausführungsformen der Erfindung offenlegt.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 stellt eine schematische Querschnittsansicht eines herkömmlichen elektrischen Generators mit einem in einem Stator eingebauten Rotor dar.
-
2 stellt eine isometrische Teilansicht eines herkömmlichen Stators in einem elektrischen Generator gemäß Darstellung in 1 dar.
-
3 stellt eine Querschnittsansicht einer Halterungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
-
4 stellt eine Seitendraufsicht auf einen Robotermanipulator dar, der in einem Generator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung positioniert ist.
-
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
-
Wenigstens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ihre Anwendung in Verbindung mit dem Betrieb einer dynamoelektrischen Maschine beschrieben. Obwohl Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf eine dynamoelektrische Maschine in der Form eines Generators beschrieben werden, dürfte es sich verstehen, dass die Lehren gleichermaßen auf weitere elektrische Maschinen einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Motoren, anwendbar sind. Ferner wird wenigstens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf eine nominelle Größe und einschließlich eines Satzes nomineller Abmessungen beschrieben. Es dürfte jedoch für den Fachmann ersichtlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gleichermaßen auf jeden geeigneten Generator und/oder Maschine anwendbar sind. Ferner dürfte für den Fachmann ersichtlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gleichermaßen auf verschiedene Maßstäbe der nominellen Größe und/oder nominellen Abmessungen anwendbar sind.
-
Wie vorstehend angegeben, stellen Aspekte der Erfindung ein Gerät und Verfahren zum visuellen Inspizieren einer Halterungsanordnung eines Generators bereit. Die 1–4 stellen unterschiedliche Aspekte eines elektrischen Generators und ein visuelles Inspektionsgerät bereitstellende Konfigurationen dar.
-
1 stellt eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen elektrischen Generators 10 mit einem einen Rotor 14 umgebenden Stator 12 dar. Ein enger radialer Spalt 16 liegt zwischen der Statorbaugruppe 12 und dem Haltering 18 vor, welcher um den Rotor 14 herum angeordnet ist. In einigen Generatoren kann der radiale Spalt 16 nur etwa 3,8 cm (etwa 1,5 inch) sein, obwohl er in verschiedenen Ausführungsformen entweder breiter oder enger sein kann. Der Stator 12 enthält eine ringförmige Anordnung von sich axial erstreckenden Ankernuten 20, wovon jede in dem Stator 12 mit einem auf jeder Seite davon ausgebildeten Statorzahn 22 ausgebildet sein kann.
-
Gemäß Darstellung in 2 besteht jeder Statorzahn 22 aus mehreren Stanzteilen oder Blechen 23 und enthält ein Paar von sich in axialer Richtung erstreckenden Keilnuten 24, 25, welche in Bezug zueinander radial angeordnet sind. Somit enthält jeder Ankernut 20 zwei darin ausgebildete Paare im Wesentlichen paralleler Keilnuten 24, 25. Statorspulen 26, 28, welche teilweise oder vollständig in eine Isolationsschicht 30 gewickelt sein können, sind in jeder von den Ankernuten 20 des Stators 12 angeordnet. In einem typischen Stator 12 ist ein Paar von Statorspulen 26, 28 in jeder Ankernut 20, eine radial auf der anderen, gestapelt.
-
Die Statorspulen 26, 28 werden in den Ankernuten durch die Halterungsanordnung 29 gehalten. In einigen Ausführungsformen kann die Halterungsanordnung 29 in der Form einer Statorkeilanordnung (2–3) vorliegen, obwohl jede andere Art von Halterungsanordnung verwendet werden kann, um die Spulen 26, 28 in den Ankernuten 20 zu halten. Gemäß Darstellung in 2 kann die Halterungsanordnung 29 ein Füllelement, wie z. B. ein Zwischenlagenelement 32; eine Halterungs-Wellenfeder 33; und ein Verkeilungselement 34 enthalten. Ein oder mehrere Zwischenlagenelemente 32 sind typischerweise radial innerhalb von der oberen Statorspule 26 platziert. Die Halterungs-Wellenfeder 33 kann in der Ankernut 20 radial innerhalb von dem Zwischenlagenelement 32 angeordnet sein. Die Halterungs-Wellenfeder 33 kann beispielsweise aus einem Glasfaser-Rovinggewebe bestehen, das mit einer hochtemperaturbeständigen synthetischen Harzmatrix verbunden ist.
-
Wie es ferner in 2 dargestellt ist, kann ein Füllelement, wie z. B. eine erste Seitenwellenfeder 36 in der Ankernut 20 senkrecht zu der Halterungs-Wellenfeder 33 zwischen der oberen Statorspule 26 und dem Statorzahn 22 angeordnet sein. Ein weiteres Füllelement, wie z. B. eine zweite Seitenwellenfeder 32 kann in der Ankernut 20 senkrecht zu der Halterungs-Wellenfeder 33 zwischen der unteren Statorspule 28 und dem Statorzahn 28 angeordnet sein. Optional können ein oder mehrere zusätzliche Füllelemente, wie z. B. erste und zweite Seitenfüllelemente oder Zwischenlagenelemente 40, 42, zwischen den Seitenwellenfedern 36, 38 und den entsprechenden Statorspulen 26, 28 angeordnet sein. Alternativ können die Seitenzwischenlagenelemente 40, 42 in der Ankernut 20 zwischen dem Statorzahn 22 und den Statorspulen 26, 28 ohne die Seitenwellenfedern 36, 38 platziert sein. Die Seitenwellenfedern 36, 38 und die Seitenzwischenlagenelemente 40, 42 sind dafür ausgelegt, jeden axialen Spalt auszufüllen, der zwischen den Statorspulen 26, 28 und dem Statorzahn 22 erzeugt wird, und um die Festigkeit zwischen den Statorspulen 26, 28 und dem Statorzahn 22 in der tangentialen Richtung zu erhöhen.
-
Ein oder mehrere Verkeilungselemente 34 können in der Ankernut 20 radial innerhalb von der Halterungs-Wellenfeder 33 eingebaut sein. Das Verkeilungselement 34 besitzt typischerweise abgeschrägte Kanten 44, welche mit entsprechend geformten Keilnuten 24, 25 in den Seitenwänden des Statorzahns 22 in Eingriff stehen. Das Verkeilungselement 34 wird eingebaut, indem das Verkeilungselement 34 in wenigstens eine von den parallelen Keilnuten 24, 25 eingeschoben wird. Das Verkeilungselement 34 drückt die Halterungs-Wellenfeder 33 gegen das Zwischenlagenelement 32, welches wiederum gegen die obere Statorspule 26 gedrückt wird, um die Statorspulen 26, 28 in der Ankernut 20 radial stabil zu befestigen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Halterungs-Wellenfeder 33 zwischen dem Verkeilungselement 34 und einer isolierten Statorspule 26 ohne ein Zwischenlagenelement 32 angeordnet sein.
-
Mit der Zeit kann die Wellenfeder 33 ihre Elastizität dergestalt verlieren, dass das Verkeilungselement 34 lose wird, was ein Schwingen der Spulen 26, 28 ermöglicht. Eine derartige Schwingung der Spulen 26, 28 kann zu einer Beschädigung der Spulen 26 und 28 und einem Ausfall der Spulenisolation 30 führen. Eine Inspektion der Halterungsanordnung 29 ist daher erwünscht, um einen Notwendigkeit einer Korrekturmaßnahme zu erkennen, bevor dieses auftritt.
-
Gemäß Darstellung in 4 wird hierin ein visuelles Inspektionsgerät 46 zur Inspektion der Halterungsanordnung bereitgestellt. Das visuelle Inspektionsgerät 46 enthält eine optische Vorrichtung 48 zum Gewinnen von einem oder mehreren Bildern der Halterungsanordnung, welche in der Form der Halterungsanordnung 29 vorliegen kann. In einer Ausführungsform kann die optische Vorrichtung 48 ein Horoskop sein. Wenn das visuelle Inspektionsgerät 46 zum Inspizieren der Halterungsanordnung 29 verwendet wird, kann die optische Vorrichtung 48 in einem Schlitz 19 zwischen zwei Statorblechen 23, welche den Kern 21 des Stators 12 bilden, eingeführt werden und ist auf eine Seitenansicht der Halterungsanordnung 29 gemäß Darstellung in 3 ausrichtbar.
-
Gemäß Darstellung in 4 ist das visuelle Inspektionsgerät 46 über eine Kopplungseinrichtung 51 mit einem Computersystem 49 verbunden. Gemäß Darstellung enthält das Computersystem 49 einen Prozessor 61, einen Speicher 53 und Eingabe/Ausgabe-(E/A)-Schnittstellen 63, die funktional miteinander verbunden sind. Ferner ist das Computersystem 49 in Verbindung mit einer Anzeigeeinrichtung 50, externen E/A-Vorrichtungen/Ressourcen 57 und einer Speichereinheit 59 verbunden. Die Anzeigeeinrichtung 50 zeigt ein durch die optische Vorrichtung 48 erhaltenes Bild bzw. Bilder der Halterungsanordnung 29 an. Die E/A-Vorrichtungen 57 können jede Art von Benutzereingabevorrichtung, wie z. B. eine Maus, Tastatur, Joystick oder andere Auswahlvorrichtung, beinhalten. Im Wesentlichen führt der Prozessor 61 einen Computerprogrammcode aus, welcher die Funktionen des Computersystems 46 bereitstellt. Diese Module einschließlich der Vorrichtungssteuerung 55, der Messeinrichtung 56, Berechnungseinrichtung 58, Federlast-Bestimmungseinrichtung 60, Verkeilungselementfestigkeits-Bestimmungseinrichtung 62, Vergleichseinrichtung 64 und Abschätzeinrichtung 66 sind im Speicher 53 und/oder der Speichereinheit 59 gespeichert und führen die Funktionen und/oder Schritte der vorliegenden Erfindung wie hierin beschrieben aus. Der Arbeitsspeicher 53 und/oder die Speichereinheit 59 können jede Kombination von verschiedenen Arten von Datenspeichermedien aufweisen, die sich an einer oder mehreren physikalischen Stellen befinden. Diesbezüglich könnte die Speichereinheit 59 eine oder mehrere Speichervorrichtungen, wie z. B. ein Magnetplattenlaufwerk oder ein optisches Plattenlaufwerk, enthalten. Des Weiteren dürfte es sich verstehen, dass eine oder mehrere in 4 nicht dargestellte zusätzliche Komponenten in dem Computersystem 49 enthalten sein könnten. Zusätzlich könnten in einigen Ausführungsformen eine oder mehrere externe Vorrichtungen 57, eine Anzeigeeinrichtung 50, und/oder Speichereinheit 59 in dem Computersystem 49 enthalten sein und sich nicht wie dargestellt außerhalb davon befinden.
-
Wie angemerkt, enthält das Computersystem 49 eine Messeinrichtung 56 zum Messen eines Abstandes 52 (3) zwischen den Oberflächen in direktem Kontakt mit der Halterungs-Wellenfeder 33, welche eine Reaktionskraft auf die von der Halterungs-Wellenfeder 33 ausgeübte Kraft erzeugen. In einer Ausführungsform sind diese zwei Oberflächen die eines Verkeilungselementes 34 und eines Zwischenlagenelementes 32. In Ausführungsformen, die kein Zwischenlagenelement 32 zwischen der Halterungs-Wellenfeder 33 und der isolierten Spule 26 enthalten, wird der Abstand 52 zwischen dem Verkeilungselement 34 und einer radial nach außen zeigenden Oberfläche der isolierten Spule 26 gemessen.
-
Die Messeinrichtung 56 kann einen Computerbasierenden Bildanalysealgorithmus zum Definieren der Ränder von in dem Bild dargestellten Merkmalen enthalten. Die Messeinrichtung 56 kann ferner eine auf der Anzeigeeinrichtung 50 dargestellte Bildschirmpositions-Auswahleinrichtung enthalten, die in der Lage ist, ein Paar von Stellen 35 auf dem Bild zu positionieren, und eine geeignete Logik (z. B. Software und/oder eine Schaltung) um den geradlinigen Abstand zwischen den ausgewählten Positionen zu bestimmen. In einer Ausführungsform kann diese Logik in eine Computersteuerung der optischen Vorrichtung 48 eingebettet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann sich diese Logik im Speicher 53 auf dem Computer 49 befinden, welcher von der optischen Vorrichtung 48 (4) gesammelte Bilder empfängt. Nach dem Sammeln und Messen können die Bilddaten archiviert, gemeldet und im Speicher 53 und/oder in der Speichereinheit 59 gespeichert werden.
-
Das Computersystem 49 enthält ferner eine Berechnungseinrichtung 58 zum Berechnen einer Restdurchbiegung der Halterungs-Wellenfeder 33. Die Restdurchbiegung der Halterungs-Wellenfeder 33 ist der Abstandsbetrag oder die Auslenkung zwischen der aktuellen Position der Halterungs-Wellenfeder 33 und der Position, die sich ergibt, wenn die Halterungs-Wellenfeder 33 vollständig zusammengedrückt ist. Die Restdurchbiegung kann berechnet werden, indem der Unterschied zwischen dem Abstand 52 und einer Dicke 54 der Halterungs-Wellenfeder 33 herausgefunden wird. Die Dicke 54 der Halterungs-Wellenfeder 33 kann entweder durch die Messeinrichtung 56 gemessen werden, oder kann ein bekannter Kennwert aus der Konstruktion oder einer vorherigen Messung sein.
-
Das Computersystem 49 enthält ferner eine Federlast-Ermittlungseinrichtung 60 zum Ermitteln eines Lastwertes auf der Halterungs-Wellenfeder 33 in Krafteinheiten auf der Basis der Restdurchbiegung der Halterungs-Wellenfeder 33 und einer bekannten Last/Durchbiegungs-Korrelation. Die bekannte Last/Durchbiegungs-Korrelation kann in Form einer Last/Durchbiegungs-Kurve vorliegen. Eine derartige Last/Durchbiegungs-Kurve kann einfach als technische Datenkennlinie einer kommerziell erhältlichen Halterungs-Wellenfeder 33 verfügbar sein. Das Computersystem 49 enthält ferner eine Verkeilungselementfestigkeits-Bestimmungseinrichtung 62 zum Bestimmen einer Festigkeit eines Verkeilungselementes 34 in Krafteinheiten pro Längeneinheit. Die Festigkeit des Verkeilungselementes 34 kann durch Dividieren einer Last auf der Halterungs-Wellenfeder 33 durch eine Länge des Verkeilungselementes 34 berechnet werden. Somit kann die Festigkeit des Verkeilungselementes 34 in Krafteinheiten pro Längeneinheit ausgedrückt werden.
-
Das Computersystem 40 enthält ferner eine Vergleichseinrichtung 64 zum Vergleichen der ermittelten Last auf einer Halterungs-Wellenfeder 33 mit einem Auslegungssollwert für die Halterungsanordnung 29. Die Abschätzeinrichtung 66 kann dann eine restliche sichere Betriebszeit auf der Basis einer Verringerung der Halterungs-Wellenfederkraft zwischen aufeinanderfolgend verglichenen Ermittlungen und eine geschätzte Restbetriebszeit, bis der Halterungs-Wellenfederkraftwert erwartungsgemäß den Auslegungssollwert für die Halterungsanordnung 29 überschreitet, bestimmen.
-
In einer in 4 dargestellten Ausführungsform kann ein visuelles Inspektionsgerät 46 einen Robotermanipulator 68 zum Installieren und Positionieren der optischen Vorrichtung 48 für die visuelle Inspektion des Stators 12 enthalten. In einer Ausführungsform kann der Robotermanipulator 68 eine Miniatur-Luftspaltinspektionseinrichtung sein, und kann ein Ziehvorrichtungsabschnitt 70, einen an dem Ziehvorrichtungsabschnitt 70 befestigten Auslegerabschnitt 72 und einen an dem Auslegerabschnitt 72 befestigten Inspektionskopfabschnitt 74 enthalten.
-
Der Robotermanipulator 68 ermöglicht, dass das visuelle Inspektionsgerät 46 die Halterungsanordnung 29 des Stators 12 in situ zu inspiziert, wobei der Rotor 14 in dem Stator wie in den 1 und 4 eingebaut bleibt. Alternativ kann auf die Halterungsanordnung 29 während des Zusammenbaus oder während einer Überholung des Generators 10 zugegriffen werden, wenn der Rotor 14 entfernt ist. Der Robotermanipulator 68 kann durch eine Bedienungsperson entlang der Länge des Stators 12 geführt werden, um die Halterungsanordnungen 29 zu inspizieren. Elektrische Signale können mittels der Kopplungseinrichtung 51 zwischen dem Robotermanipulator 68 und dem Computersystem 49 zum Steuern der Positionierung des Robotermanipulators 68 übertragen werden. Die Kopplungseinrichtung 51 kann ein elektrisches Kabel, eine drahtlose Übertragung oder irgendein anderer bekannter Kommunikationsweg sein. Ausgangssignale aus der optischen Vorrichtung 48 auf dem Robotermanipulator 68 können ebenfalls über eine Kopplereinrichtung 51 zwischen dem Robotermanipulator 68 und Computersystem 49 übertragen werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann das visuelle Inspektionsgerät 46 in einem Kern des Stators 12 installiert sein. Der Statorkern 12 kann eine an einem Ende des Stators 12 befindliche Öffnung für die Unterbringung des visuellen Inspektionsgerätes 46 während des Betriebs der dynamoelektrischen Maschine aufweisen. Die visuelle Inspektionsvorrichtung 46 kann ferner in einem Schlitz 19 und direkt an einem Statorzahn 23 für eine Inspektion der Halterungsanordnung während des Betriebs montiert sein. In einer derartigen Ausführungsform können von der Halterungsanordnung 29 gesammelte Bilder über die Kopplungseinrichtung 51 an das Computersystem 49 und die Messeinrichtung 56 übertragen werden.
-
Ferner ist ein Verfahren zum visuellen Inspizieren der Halterungsanordnung 29 einer dynamoelektrischen Maschine vorgesehen. Gemäß Darstellung in 4 kann die optische Vorrichtung 48 im Kern 21 eines Stators 12 platziert sein. Die optische Vorrichtung 48 ist in einem Belüftungsschlitz 19 zwischen wenigstens zwei Statorkernblechen 23 positioniert und auf eine Seitenansicht der Halterungsanordnung 29 (2–3) gerichtet.
-
Unter Verwendung der optischen Vorrichtung 48 wird ein Bild der Halterungsanordnung 29 erhalten und an eine Anzeigeeinrichtung 50 übertragen. Der Abstand 52 zwischen dem Verkeilungselement 34 und dem Zwischenlagenelement 32 wird unter Verwendung des Bildes wie hierin beschrieben gemessen und eine Restdurchbiegung der Halterungs-Wellenfeder 33 berechnet. Die Restdurchbiegung der Halterungs-Wellenfeder 33 ist gleich einem Abstand zwischen dem Abstand 52 und der Dicke 54 der Halterungs-Wellenfeder 33. Unter Verwendung der Restdurchbiegung kann ein Lastwert auf die Halterungs-Wellenfeder 33 in Krafteinheiten ermittelt werden, indem die Restdurchbiegung der Halterungs-Wellenfeder 33 und eine bekannte Last/Durchbiegungs-Korrelation verwendet werden. Die bekannte Last/Durchbiegungs-Korrelation kann in der Form einer Last/Durchbiegungs-Kurve vorliegen und kann leicht als technische Datenkennlinie einer kommerziell erhältlichen Halterungs-Wellenfeder 33 verfügbar sein. Der ermittelte Lastwert der Halterungs-Wellenfeder kann mit einem Auslegungssollwert für eine gegebene Halterungsanordnung 29 verglichen werden, um die Zulässigkeit der Last auf die Halterungs-Wellenfeder 33 zu ermitteln.
-
Der Lastwert auf der Halterungs-Wellenfeder 33 kann auch zum Abschätzen der restlichen sicheren Betriebszeit für den Generator 10 genutzt werden. Die restliche sichere Betriebszeit kann abgeschätzt werden, indem die Last auf die Halterungs-Wellenfeder 33 an zeitlich aufeinanderfolgenden Punkten bestimmt, die an den entsprechenden zeitlich aufeinanderfolgenden Punkten bestimmte Last auf der Halterungs-Wellenfeder 33 verglichen und eine Verringerung in der Halterungs-Wellenfederlast bestimmt wird. Bei gegebener Verringerung in der Halterungs-Wellenfederlast kann eine Restbetriebszeit abgeschätzt werden, bevor der Halterungs-Wellenfederkraftwert Auslegungssollwertparameter für die Halterungsanordnung 29 überschreitet. Die Restbetriebszeitermittlung kann auch teilweise auf der Festigkeit benachbarter Verkeilungselement 34 basieren.
-
Wie vorstehend erwähnt, wird zum Erzielen eines Bildes der Halterungsanordnung die optische Vorrichtung 48 im Kern 21 eines Stators 12 in einem Schlitz 19 zwischen wenigstens zwei Flächen 23 platziert. Ein Robotermanipulator 68, wie z. B. eine Luftspaltinspektionsvorrichtung, kann dazu verwendet werden, die optische Vorrichtung 48 für eine in situ Inspektion der Halterungsvorrichtung 29 zu positionieren, was es ermöglicht, dass der Rotor 14 während der Inspektion in dem Stator 12 verbleibt. Der Robotermanipulator 68 kann einen Ziehvorrichtungsabschnitt 70 enthalten, um eine Umfangsbewegung der visuellen Inspektionseinrichtung 46 um einen Haltering 18 des Generators 10 zu erzeugen. Der Haltering 18 kann mehrere Gleise 76 enthalten, entlang denen der Ziehvorrichtungsabschnitt 70 den Robotermanipulator 68 bewegen kann. Der Robotermanipulator enthält ferner einen an dem Ziehvorrichtungsabschnitt 70 befestigten Auslegerabschnitt 72. In einer Ausführungsform kann die optische Vorrichtung 48 ein Boroskop sein.
-
So wie hierin verwendet, geben Begriffe ”erst...”, ”zweit...” und dergleichen keine Reihenfolge, Menge oder Wichtigkeit vor, sondern werden lediglich dazu genutzt, ein Element von einem anderen zu unterscheiden, und die Begriffe ”ein...” bedeuten keine Einschränkung der Menge, sondern bedeuten das Vorliegen von wenigstens einem von dem angesprochenen Element. Der in Verbindung mit einer Menge genutzte Modifikator ”etwa” schließt den angegebenen Wert ein und hat die von dem Kontext vorgegebene Bedeutung (beinhaltet beispielsweise den Grad des Fehlers in Verbindung mit der Messung einer bestimmten Menge). Die Suffixe ”e”, ”en” soll, wie hierin verwendet, sowohl die Singular- als auch Pluralform des Begriffes, den sie modifizieren, beinhalten und dadurch einen oder mehrere von diesem Begriff beinhalten (beispielsweise beinhaltet Metall(e) ein oder mehrere Metalle). Hierin offengelegte Bereiche sind einschließlich und unabhängig kombinierbar (z. B. ein Bereich von ”bis zu etwa 25 mm, oder spezifischer, etwa 5 mm bis etwa 20 mm” schließt die Endpunkte und alle Zwischenwerte der Bereiche von ”etwa 5 mm bis etwa 25” usw. mit ein).
-
Obwohl verschiedene Ausführungsformen hierin beschrieben sind, dürfte aus der Beschreibung erkennbar sein, dass verschiedenen Kombinationen von Elementen, Variationen oder Verbesserungen darin von einem Fachmann auf diesem Gebiet durchgeführt werden können und innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein Material an die Lehren der Offenlegung ohne Abweichung von deren wesentlichem Schutzumfang anzupassen. Zusätzlich zur Halterungsanordnung 29, wie hierin dargestellt, kann das visuelle Inspektionsgerät 46 auch zum Inspizieren weiterer Komponenten des Generators 10 verwendet werden. Ferner dürfte es sich, obwohl die Halterungsanordnung 29 als eine Statorkeilanordnung (2–3) dargestellt wurde, dass auch andere Ausführungsformen visuell inspiziert werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die als die beste Ausführungsart für die Ausführung dieser Erfindung in Betracht gezogene spezielle Ausführungsform beschränkt sein, sondern soll alle in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallenden Ausführungsformen beinhalten.
-
Es werden ein Verfahren und ein Gerät 46 zum visuellen Erkennen und Messen der Festigkeit einer Halterungsanordnung 29 offengelegt. In einer Ausführungsform wird eine optische Vorrichtung 48 verwendet, um wenigstens ein Bild einer Halterungsanordnung 29 zu gewinnen, wobei die optische Vorrichtung 48 in einem Schlitz zwischen zwei Statorkernflächen 23 eingeführt und auf eine Seitenansicht der Halterungsanordnung 29 hin ausgerichtet werden kann. Das Bild wird auf einer Anzeigeeinrichtung 50 angezeigt und eine Messeinrichtung 56 zum Messen einer Festigkeit einer Halterungsanordnung 29 verwendet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Generator
- 12
- Statur
- 14
- Rotor
- 16
- radialer Spalt
- 18
- Haltering
- 19
- Entlüftungsschlitz
- 20
- Ankernut
- 21
- Kern (des Stators 20)
- 22
- Statorzahn
- 23
- Blech
- 24
- Paar sich axial erstreckender Nuten
- 25
- Paar sich axial erstreckender Nuten
- 26
- Statorspule
- 28
- Statorspule
- 29
- Halterungsanordnung
- 30
- Isolationsschicht
- 32
- Zwischenlagenelement
- 33
- Halterungs-Wellenfeder
- 34
- Verkeilungselement
- 35
- Stellenpaar
- 36
- Seiten-Wellenfeder
- 38
- Seiten-Wellenfeder
- 40
- Seiten-Zwischenlage
- 42
- Seiten-Zwischenlage
- 44
- abgeschrägte Kante (des Verkeilungselementes)
- 46
- visuelles Inspektionsgerät
- 48
- optische Vorrichtung
- 49
- Computersystem
- 50
- Anzeigeeinrichtung
- 51
- Koppeleinrichtung
- 52
- Abstand
- 53
- Speicher
- 54
- Dicke (der Halterungs-Wellenfeder 33)
- 55
- Vorrichtungssteuerung
- 56
- Messeinrichtung
- 57
- E/A-Vorrichtungen
- 58
- Berechnungseinrichtung
- 59
- Speichereinheit
- 60
- Federlast-Bestimmungseinrichtung
- 61
- Prozessor
- 62
- Verkeilungselementfestigkeits-Bestimmungseinrichtung
- 63
- E/A-Vorrichtungs-Schnittstellen
- 64
- Komparator
- 66
- Abschätzeinrichtung
- 68
- Robotermanipulator
- 70
- Ziehvorrichtungsabschnitt
- 72
- Auslegerabschnitt
- 74
- Inspektionskopfabschnitt
- 76
- Gleise
