DE69011591T2

DE69011591T2 - Impakttestvorrichtung für Statorkeile bei elektrischen Generatoren.

Info

Publication number: DE69011591T2
Application number: DE69011591T
Authority: DE
Inventors: George Franklin Dailey; Mark William Fischer
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2010-05-30
Also published as: CN1023659C; DE69011591D1; EP0403835B1; EP0403835A3; BR9002892A; KR910001398A; CA2019216C; KR0152440B1; YU115190A; CA2019216A1; CN1048265A; US4962660A; JPH0332339A; EP0403835A2; ES2058674T3; MX169721B; JP2936005B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Fernüberprüfung des Keilpreßsitzes elektrischer Generatorstatoren mit eingesetztem Rotor. Im einzelnen betrifft sie ein Gerät, das einen ferngesteuerten Wagen beinhaltet, der klein genug ist, um in den Luftspalt zwischen dem Generatorrotor und dem Stator zu passen, und ein Schlaggerät trägt, das die Keile in Schwingungen versetzt, die mit Hilfe einer Wirbelstromvorrichtung gemessen werden.
Während planmäßiger und einiger erzwungenen Ausfälle dampfbetriebener elektrischer Generatoren in Elektrizitätswerken ist eines der größten Probleme der Zustand der Statorwicklungen. Zur Quantifizierung des einwandfreien Zustands des Stators werden viele Tests durchgeführt. Der zeitaufwendigste dieser Tests ist die Überprüfung der Keilpreßsitze im Stator, da hierbei der Rotor entfernt werden muß, um Zugang zum Statorbohrbereich zu erhalten und im besonderen zum Zahnspitzenbereich, in dem die Keile sitzen. Allein der Ausbau des Rotors dauert drei Tage. Die anerkannte Testmethode zur Überprüfung der Keilpreßsitze ist für einen Techniker, den Keil "anzuklopfen", die daraus resultierende Schwingung zu fühlen und auf den Klang zu horchen. Ein loser Keil vibriert mehr als ein fest sitzender und kann mit den Fingern erfühlt werden. Zusätzlich liefert ein loser Keil einen charakteristischen hohlen Klang, an dem ein erfahrener Techniker schnell erkennt, daß der Keil lose sitzt.
Es ist sehr wichtig, daß der Keilpreßsitz gewissenhaft festgestellt und bei einem Defekt korrigiert wird, da der Sitz der Statorkeile das einzige strukturelle Element ist, das ein Vibrieren der Statorwicklungen aufgrund des kombinierten Effekts mechanischer und magnetischer Ladung verhindert. Die Eelderfahrung hat gezeigt, das fehlerhaftes stationäres Halten der Statorwicklung in der Statornut einen ständig steigenden Schwingungspegel zuläßt, der zu einer Schädigung und schließlich einem Ausfall der Stator-Glimmerisolierung und, in vielen Fällen, zum Erdschluß oder "Überschlag" der Wicklungen führt. Wenn das eintritt, steht der Besitzer/Bediener der Einheit vor einem zeitraubenden und teuren Neuwicklungsvorgang. Aus diesen Gründen ist die Überprüfung der Keilpreßsitze von Statoren bereits während Routineausfällen von Interesse, und nicht erst, wenn der Rotor ausgebaut wird.
Eine der Schwierigkeiten bei der Überprüfung der Keilpreßsitze ohne Ausbau des Rotors ist, daß zwischen der Statorbohrung und dem Haltering nur ein Abstand von 3,81 cm (1 1/2 Zoll) vorhanden ist, durch den ein Gerät zur Überprüfung der entlang der Statorlänge verteilten Keile eingeführt werden kann. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß die Keile aus nicht leitendem, nicht magnetisch durchlässigem Material, wie z.B. aus mit Kevlar beschichteter Glasfaser bestehen, die, verglichen mit anderen Materialien wie z.B. Stahl, mechanische Energie absorbieren, so daß die Verfahren zur Messung des Sitzes begrenzt sind. Eine weitere Schwierigkeit, speziell im Falle eines Impakttesters ist, daß die Statorwicklung um eine horizontale Achse radial nach außen verlaufen, so daß die Schwerkraftwirkung auf das Schlaggerät mit der Winkelposition der zu testenden Statorkeile variiert.
Das im gemeinschaftlichen Besitz befindliche US-Patent 4,889,000, das eine Fortsetzung der Hauptanmeldung 013,478, eingereicht am 11. Februar 1987 ist, offenbart einen ferngesteuerten Wagen mit niedrigem Profil zur Einführung in die Lücke zwischen Stator und Rotor einem elektrischen Generators zur Durchführung von Inspektionen. Der Wagen wird mit Hilfe einer Miniatur-Fernsehkamera über einem Keil positioniert. Ein Elektromagnet wird aktiviert und schlägt an den Keil, und ein Mikrophon zeichnet die akustische Reaktion auf. Man hat herausgefunden, daß es dennoch wünschenswert ist, eine größere und öfter wiederholbare Schlagkraft auf den Keil zu legen, als sie von einem Elektromagneten entwickelt werden kann. Man hat auch herausgefunden, daß es schwierig ist, die vom Mikrophon aufgezeichneten akustischen Reaktionen mit einem Computer auszuwerten.
Die Prüfvorrichtung des Patents 4,889,000 enthält auch einen Wirbelstromtester, der zur Auswertung des Zustands der Isolierung zwischen den Statorlamellen eingesetzt wird. Das gemeinsame US-Patent 4,803,563 offenbart auch einen auf einem Wagen montierten Wirbelstromtester, der zur Inspektion der Isolierung zwischen den Statorlamellen zwischen den Rotor und den Stator eines elektrischen Generators eingeführt wird. Der Wagen in Patent Nr. 4,803,563 wird durch im Wagenchassis eingebettete Permanentmagnete gegen den Stator an Ort und Stelle gehalten.
Weitere Versuche zur Quantifizierung des "Klopf-Hör-und-Fühlvorgangs zur Überprüfung der Keilpreßsitze wurden ausgeführt. Man entwickelte eine mechanische Impedanzsonde, die auf der Erkenntnis basiert, daß während einer Resonanzabtastung ein fest sitzender Keil in einer etwas höheren Frequenz (Phasenverschiebung) vibriert als ein lose sitzender. Dieses Verfahren unterscheidet weder zwischen verschiedenen Graden von Lockerheit, noch hat das Gerät genug Energie, Keile der Größe und Art, wie sie in größeren dampfbetriebenen Einheiten verwendet werden, in Schwingung zu versetzen. Ferner ist die Einheit zu groß, um in die Lücke zwischen Rotor und Stator zu passen.
Eine andere Art von Gerät zur Messung des Keilpreßsitzes setzt ein Kraftmeßsystem ein. Die Theorie des Vorgangs ist, daß, wenn eine Impaktkraft auf einen Statorkeil ausgeübt wird, der Hammer mit einem losen Keil länger in Kontakt bleibt, bevor er abprallt, als wenn derselbe Keil fest sitzen würde. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Sensibilität des Tests keine klare Unterscheidung zwischen festen und losen Zuständen gestattet. Ferner wurde noch keine Version dieses Geräts entwickelt, die klein genug ist, um in den Luftspalt des Generators zu passen.
Daher besteht ein Bedarf nach einem verbesserten Gerät zur Bestimmung der Keilpreßsitze von Generatorstatoren.
Es besteht ferner Bedarf nach einem Gerät, das eine strengere quantitative Bewertung der Keilpreßsitze liefern kann.
Damit zusammenhängend besteht Bedarf nach einem Gerät, das eine konsistente quantitative Bewertung aller erforderlichen Ausrichtungen zur Überprüfung der Keilpreßsitze rund um den Stator liefert.
Es besteht ferner Bedarf nach einem Gerät, das die Keilpreßsitze ohne Ausbau des Rotors bestimmen kann.
Die Lösung für die Aufgaben der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 1, gefolgt von abhängigen Unteransprüchen, die die weiteren Entwicklungen der Erfindung kennzeichnen.
Volles Verständnis der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gewonnen werden, wobei:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Generators mit dem eingesetzten Prüfsystem zur Durchführung einer Inspektion der Stator-Keilpreßsitze eines Generators ist.
Figur 2 ist eine isometrische Teilansicht des Stators des elektrischen Generators aus Fig. 1 zur Darstellung der Art, wie die Statorwicklung gehalten wird.
Figur 3 ist die Rückansicht des Niedrigprofil-Hauptwagens des erfindungsgemäßen Prüfsystems, dargestellt als in den elektrischen Generator aus Fig. 1 eingesetzt.
Figur 4 ist eine Draufsicht des Niedrigprofil-Hauptwagens des erfindungsgemäßen Prüfsystems mit abgenommener Abdeckplatte.
Figur 5 ist die Ansicht eines Teils von Figur 4, dargestellt im vergrößerten Maßstab.
Figur 6 ist ein vertikaler Schnitt durch den in Fig. 5 dargestellten Teil des Niedrigprofilwagens entlang der Linie VI- VI.
Figur 7 ist eine Draufsicht der Detektor- und Greiferteile des Niedrigprofilwagens.
Figur 8 ist ein vertikaler Schnitt durch Detektor und Greifer entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7.
Figur 9 ist eine Draufsicht eine weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Niedrigprofilwagens.
Figur 10 ist ein vertikaler Schnitt im vergrößerten Maßstab durch einen Teil des in Figur 9 dargestellten modifizierten Wagens entlang der Linie X-X.
Figur 1 ist die schematische Darstellung eines durch eine große Dampfturbine angetriebenen elektrischen Stromgenerators 1 mit dem Inspektionssystem 3 der Erfindung, eingesetzt zur Messung der Keilpreßsitze des Generatorstators. Der Generator l enthält einen Rotor 5, der innerhalb eines Stators 7 drehbar montiert ist. Zwischen dem Rotorhaltering 11 und dem Stator ist ein schmaler Spalt 9 ausgebildet. Bei einigen elektrischen Generatoren kann dieser Spalt 9 nur 3,81 cm (eineinhalb Zoll) schmal sein. Der Stator 7 enthält Statorwicklungen 13, die zwischen den sich der Länge nach erstreckenden Statorzähnen 15 liegen.
Wie in Figur 2 detaillierter dargestellt wird, bilden die aus Lamellen 17 bestehenden Statorzähne 15 Statornuten 19, in denen die Statorwicklungen 13 paarweise übereinander geschichtet sind. Die Statorwicklungen 13 werden durch Beilagscheiben 21, Abschnitte von Wellenfedern 23 und Statorkeile 25 mit abgeschrägten Rändern 27, die in entsprechende geformte Rillen 29 in den Seitenwänden der Statorzähne 15 eingreifen, in den Nuten 19 gehalten. Die Wellenfederabschnitte 23 werden zwischen den Statorkeilen und Beilagscheiben 21 zusammengepreßt und erzeugen eine Kraft, die die Wicklungen fest an Ort und Stelle hält. Im Laufe der Zeit können die Wellenfedern ihre Elastizität verlieren, so daß die Keile locker werden. Wie zuvor erwähnt, können die Wicklungen 13 so in Schwingungen geraten, was zu einer Beschädigung der Wicklung und schließlichem Ausfall der Wicklungsisolierung führen kann. Die vorliegende Erfindung überprüft den Keilpreßsitz eines Stators, so daß Abhilfemaßnahmen ergriffen werden können, bevor das eintritt.
Wieder unter Bezugnahme auf Figur 1 enthält das erfindungsgemäße Prüfsystem 3 einen Niedrigprofil-Hauptwagen 31, der in den schmalen Spalt 9 zwischen dem Rotor und Stator eingeführt wird und zur Überprüfung des festen Sitzes der Keile den Statorspalt entlanggleitet. Wie ersichtlich ist, trägt der Niedrigprofil-Hauptwagen 31 ein Schlaggerät, das Schwingungen in den Statorkeilen erzeugt, und einen Detektor, der als Reaktion auf diese Schwingungen elektrische Signale erzeugt. Der Niedrigprofilwagen 31 trägt auch eine Miniatur-Fernsehkamera, die der Bediener einsetzen kann, um den Niedrigprofil-Hauptwagen der Reihe nach über die aufeinanderfolgenden Statorkeile im Spalt zu positionieren und über die der Bediener das Schlaggerät beobachten kann. Elektrische Signale zu und von dem Niedrigprofil-Hauptwagen zum Steuern der Positionierung des Wagens und des Betriebs von Schlaggerät und Detektor sowie die Datensignale vom Detektor werden über ein elektrischen Kabel 33, das zwischen dem Niedrigprofil-Haupteagen 31 und einer Konsole 35 liegt, übertragen. Auf ähnliche Weise werden Steuer- und Videosignale zu und von der Videokamera von einem Kabel 37 zwischen dem Hauptwagen und der Konsole übertragen. Das Kabel 33 ist mit einem elektronischen Schaltkasten 39 verbunden, während das Kabel 37, das die Videosignale überträgt, mit einem Monitor 41 verbunden ist. Der elektronische Schaltkasten 39 enthält ein Display 43 und eine Tastatur 45, über das der Bediener über eine Schnittstelle in Kontakt mit dem Prüfsystem steht und es steuern kann. Der Monitor 41 gestattet dem Bediener, den Hauptwagen 31 über einen ausgewählten Statorkeil zu Positionieren und den Betrieb des Schlaggeräts zu beobachten.
Mit besonderem Bezug auf die Figuren 3 bis 8 hat der Niedrigprofil-Hauptwagen 31 ein Chassis 47 aus einem nicht elektrisch leitenden und nicht magnetisch durchlässigen Material wie z.B. Glasfaser. Entlang jeder Seite des Chassis 47 sind vier Räder 49 drehbar montiert. Die hinteren Räder 49 sind an einer Welle 51 befestigt, die von einem am Chassis 47 befestigten Motor 53 über einen Synchronriemen 50 angetrieben wird. Ketten 55 stehen in Eingriff mit Zähnen 57 zum Antrieb aller Antriebsräder 49 mit dem Motor 53. Ein ebenfalls durch den Synchronriemen 50 angetriebener Codierer liefert Signale, die die Wagenbewegung darstellen, zum elektronischen Schaltkasten 39 zwecks Bestimmung der Position des Wagens. Eine Anzahl von Neodymmagneten 59 und 61 mit eineinhalb bzw. einem Zoll Durchmesser sind jeweils über das Chassis 47 verteilt. Diese Magneten sichern den Hauptwagen am Stator für alle Stellen der Statorspalten rund um das Innere des Stators. Am Boden des Chassis 47 befestigte Führungen 63 stehen in Eingriff mit den Statorspalten 19, wie in Fig. 3 ersichtlich ist, und führen den Hauptwagen entlang einem ausgewählten Spalt. Teile 63T der Führungen 63 sind mit Bezug auf einen festen Teil 63? seitlich beweglich angeordnet zum Einstellen der Breite der Führung, um an unterschiedliche Breiten der Statorspalten in verschiedenen Maschinen angepaßt zu werden. Wie bis zu diesem Punkt beschrieben, ist der Hauptwagen 31 ähnlich dem in US-Patent Nr. 4,803,563.
Der Hauptwagen 31 trägt ein Schlaggerät 65 und einen Schwingungsdetektor 67. Der Schwingungsdetektor 67 ist auf einem seismisch isoliertem Detektorwagen 69 montiert, der in einer Öffnung 71 im Chassis 47 des Hauptwagens 31 angeordnet ist. Dieser Detektorwagen 69 wird von vier frei drehenden Rädern 73 gestützt und weist einen eigenen Satz Neodymmagneten 7.5 auf, um ihn in allen Ausrichtungen am Stator zu sichern. Der Detektorwagen 69 ist durch einen mittels Befestigung 79 am Chassis 47 montierten Greifer 77 selektiv mit dem Hauptwagen gekoppelt. Der Greifer 77 weist ein Paar Klemmbacken 81 auf, die durch einen Motor 82 mit einer Gewindespindel 83 geöffnet und geschlossen werden, die auf einer Halterung 88 drehbar gelagert ist und in Eingriff mit einer verschiebbaren Mutter 84 steht, die ein Paar auf die Klemmbacken 81 gesteckte Antriebsarme 85 trägt. Der Greifer 77 positioniert den Detektorwagen 69 mittels Greifen einer Stange 80 in der Öffnung 71, so daß der Detektorwagen 69 vom Rest des Hauptwagens durch den Spalt 86 seismisch isoliert wird, wenn sich die Klemmbacken öffnen. Diese seismische Isolierung des Detektors gewährleistet, daß die durch den Detektor gemachten Deflektionsmessungen nicht durch die direkte Übertragung der Schlagbewegung durch den Hauptwagen vergrößert werden.
Das Schlaggerät 65 beinhaltet einen Schlagkopf 87, der durch ein Paar Haltearme 89 zur Bewegung entlang eines gekrümmten Pfades 91 angelenkt ist. Eine halbkugelförmige Nase 93 auf dem Schlagkopf konzentriert die durch das Schlaggerät erzeugte Kraft, die durch eine Kraftzelle 95 gemessen wird.
Das Schlaggerät 65 muß genug Kraft erzeugen, um die Wellenfeder 23 unter dem Statorkeil 25 zusammenzupressen. Je fester der Keil sitzt, desto größer ist die dazu benötigte Kraft. Es wurde festgestellt, daß Energie über ein Fußpfund, die am Schlagpunkt eine Kraft von mindestens zweihundert Punkten erzeugt, für eine zuverlässige Messung des Keilpreßsitzes notwendig ist. Während der Schlagkopf 87 eine hinreichend große Masse hat, ist die Länge des Schlags, über den er beschleunigt werden kann, durch die Breite des Luftspalts zwischen dem Stator und dem Rotor begrenzt. Ferner kann man auch nicht die Schwerkraft zur Beschleunigung des Schlagkopfes heranziehen, weil das Schlaggerät in allen Richtungen, einschließlich überkopf arbeiten muß. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform beinhaltet einen Mechanismus 97 zur Anwendung eines gewählten Antriebskraft auf den Schlagkopf.
Der Antriebskraftmechanismus 97 beinhaltet ein Paar schraubenförmiger Spannfedern 99, die mit dem Gelenkarm 89 verbunden sind durch Kabel 101, die an Bolzen 103 befestigt sind, die sich seitlich von an den Gelenkarmen montierten Ständern 105 erstrecken. Die Kabel 101 sind durch Riemenscheiben 107 um den Detektorwagen gezogen und durch Riemenscheiben 109 zu Bolzen 103 nach oben geführt. Es wird ersichtlich, daß die Achsen der Federn 99 in der Ebene des Hauptwagens 31 liegen, so daß sie auf die zur Erzeugung der für das Schlaggerät nötigen Antriebskraft erforderliche Länge innerhalb des begrenzten Raumes zwischen Rotor und Stator gedehnt werden können. Mit dem anderen Ende jeder Feder 99 ist ein um ein Windenrad 113 gewundenes Kabel 111 verbunden. Die Windenräder 113 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 115, die durch einen Motor 117 über ein Ritzel 119 und ein Zahnrad 120 angetrieben wird.
Ein Schnappmechanismus 121, der den Schlagkopf in einer gespannten Position hält, wie in Fig. 6 mit voll ausgezogenen Linien dargestellt ist, beinhaltet einen Schnappstift 123, der in einem Teflonlager 125 gleitet, das durch einen Haltebügel 127 gehaltert wird, der über den Gelenkarmen 89 sitzt. Der Schnappstift 123 steht in Eingriff mit einer Kerbe in einem Querriegel, der die Schwenkarme 89 überspannt. Der Schnappstift 123 wird durch einen pulsierenden Gleichstrommagneten 131 zurückgezogen. Eine Feder 133 spannt den Schnappstift 123 in der verriegelten Position vor. Durch Steuerung des Motors 117 kann eine geeignete Federspannung auf die Federn 99 gelegt werden, so daß das Schlaggerät 65 in allen Ausrichtungen des Hauptwagens 31 eine konstante Schlagkraft erzeugt. Eine Rückholfeder 135 holt den Schlagkopf 87 in die gespannte Position zurück, wenn die Spannung auf die Federn 99 gelockert wird.
Auf dem Niedrigprofilwagen ist eine Miniatur-Fernsehkamera 136 montiert, um dem Bediener eine Sicht auf das Schlaggerät und den Detektor zur Positionierung des Wagens sowie die Möglichkeit der Testbeobachtung zu geben.
Der auf dem Detektorwagen 69 montierte Vibrationsdetektor 67 beinhaltet einen Wirbelstromdetektor 137. Da die Statorkeile elektrisch nicht leitend sind, ist auch ein mindestens teilweise elektrisch leitender Keilfolger 139 vorhanden. In der in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsform besteht der Keilfolger aus einer Vakuumglocke 141. Die Vakuumglocke 141 wird von einer grob X-förmigen Aufspannplatte 143 mit vier daran hängenden Haltestäben 144 durch schraubenförmige Zugfedern 145 schwebend gehalten. Die Aufspannplatte 143 hat ein Paar nach oben stehende Wellen 147, die in auf dem Detektorwagen 69 montierten linearen Lagern 149 gleiten. Eine aus der Aufspannplatte 143 herausragende Zahnstange 151 steht in Eingriff mit einem Ritzel 153 auf der Welle eines Motors 155. Der Betrieb des Motors 155 hebt und senkt die Aufspannplatte 143, um wahlweise die Vakuumglocke 141 in Kontakt mit dem angrenzenden Statorkeil zu bringen. In ausgefahrener Position schaltet ein Endschalter 159 eine (nicht dargestellte) Vakuumpumpe ein, die die Vakuumglocke 141 durch einen Vakuumschlauch 161 auspumpt, um die Vakuumpumpe 141 sicher an dem angrenzenden Statorkeil zu befestigen, so daß die Vakuumglocke 141 genau der aus den durch das Schlaggerät 65 ausgelösten Schwingungen resultierenden Auslenkung folgt. Die Vakuumglocke 141 ist eine Nylonscheibe 142 mit einem Gummiring 146, der an deren unteren Fläche befestigt ist. Um das für den Betrieb des Wirbelstromdetektors notwendige elektrisch leitende Material zu liefern, ist an der Vakuumglocke 141 ein Stück Kupferfolie angebracht.
Der Wirbelstromdetektor 137 beinhaltet eine in der Basis 167 eines im allgemeinen T-förmigen Sensorhalters 169 montierte Wirbelstromwicklung 165, wobei sich der Sensorhalter 169 durch eine Öffnung 171 in der Aufspannplatte 43 erstreckt. Linearlager 173 in den Armen 175 des T-förmigen Sensorhalters 169 laufen auf einem Paar Wellen 177, die auf dem Detektorwagen 69 montiert sind, so daß die Wirbelstromwicklung 165 auf einen bestimmten Abstand von der Vakuumglocke 141 durch einen Motor 179 gehoben und gesenkt werden kann, der ein Ritzel 181 aufweist, das in Eingriff mit einer am Sensorhalter 169 befestigten Zahnstange 183 steht.
Im Betrieb wird der Niedrigprofil-Hauptwagen 31 durch den Spalt 9 zwischen dem Rotor 5 und dem Stator 7 des elektrischen Generators 1 eingeführt, wobei die Führungen 63 in die Mündung eines ausgewählten Statorschlitzes 19 eingreifen. Die Magnete 59 und 61 halten den Wagen 31 an seinem Platz gegen den Stator, ungeachtet der Position des gewählten Statorschlitzes, rund um den Stator. Der Antriebsmotor 53 wird sodann mit Energie versorgt, um den Niedrigprofil-Hauptwagen 31 entlang dem Spalt zur Positionierung des Wagens anzutreiben, wie auf dem Monitor 41 zu beobachten ist, so daß die Schlagnase 87 den sogenannten "süßen Punkt" oder Keilschwerpunkt eines ausgewählten Keils anschlägt, während die Vakuumglocke 141 in ihrer Stellung ist, um die Schwingung am Ende des Keils zu verfolgen. Eine solche Positionierung des Schlaggeräts erzeugt maximale Keilschwingung bei einem gegebenen Schlag.
Wenn das Schlaggerät am gewünschten Punkt über dem ausgewählten Keil positioniert ist, wird der Motor 83 zur Öffnung der Klemme 77 und Isolierung des Detektorwagens 69 vom Hauptwagen 31 betrieben. Die Magneten 75 halten den Detektorwagen 69 in Stellung gegen den Stator. Der Motor 155 wird sodann angetrieben, um die Vakuumglocke 141 in Kontakt mit dem ausgewählten Keil zu fahren, und das Aktivieren des Endschalters 159 schaltet die Vakuumpumpe ein zum Aufbringen eines Vakuums durch die Vakuumleitung, um die Vakuumglocke 141 fest an dem ausgewählten Keil zu befestigen. Der Motor 179 wird dann im Schnellgang betrieben, um die Wirbelstromspule 165 gegen das an der Vakuumglocke 141 befestigte Stück Kupferfolie 163 zu fahren. In einem vorbestimmten Abstand zur Vakuumglocke 141 wird der Motor 179 verlangsamt und die Wirbelstromspannung wird genau auf ihren schnellen Abfall auf Null überwacht, der an einem vorkalibrierten Gleichgewichtspunkt eintritt, der in dem beispielhaften System 0,025 Zoll von der Folie auf der Vakuumglocke beträgt. An diesem Punkt sind die Vakuumglocke 141 und die Wirbelstromspule 165 korrekt positioniert und zur Messung eines Keilimpakts bereit.
Als Einleitung zu einem Impakt wird der Schlagkopf durch den Schnappstift 123 in gespannter Position gehalten. Der Motor 117 wird zur Drehung der Windenräder 113 angetrieben, um die Zugfedern 99 vorzuspannen und somit durch die Kabel 101 eine Antriebskraft auf den Schlagkopf aufzubringen. Der Motor 117 hat einen eingebauten Codierer, der es dem Steuersystem ermöglicht, die Welle des Motors 117 und somit die Windenräder 113 die richtige Anzahl Umdrehungen zu drehen. Wenn das Schlaggerät beispielsweise "kopfüber" im Generator in 12-Uhr- Stellung steht, arbeitet der Generator gegen die Schwerkraft, und etwas mehr Federspannung als in 6-Uhr-Stellung ist nötig. Ein Einstellen der Federspannung auf die Ausrichtung der Einheit gewährleistet konsistente Impaktkräfte unabhängig von der Ausrichtung der Einheit.
Der Keilpreßsitz-Test wird durch Erregung des Magneten 131 zum Zurückziehen des Schnappstifts 123 aus dem Querriegel 129 durchgeführt, wodurch die vorgespannten Federn 99 eine Antriebskraft auf den Schlagkopf 87 ausüben können, was bewirkt, daß die Schlagkopfnase 93 mit der vorgeschriebenen Kraft gegen den Statorkeil schlägt. Die im Keil erzeugten resultierenden Schwingungen werden von der Vakuumglocke 141 aufgenommen. Die Wirbelstromspule 165 erzeugt ein Signal, das eine Funktion des augenblicklichen Abstands zwischen der Spule und der Saugglocke und somit für die Keilauslenkung repräsentativ ist. Diese Anordnung mißt die Keilauslenkung mit einer Genauigkeit, die es ermöglicht, zuverlässig zwischen den großen Schwingungsamplituden eines losen Keils und den kleinen Schwingungsamplituden eines fest sitzenden Keils zu unterscheiden. Das Schlaggerät wird durch die Rückholfeder 135 für den nächsten Impakt wieder gespannt, wenn die Spannung auf die Feder 99 nachläßt.
Die Figuren 9 und 10 stellen eine alternative Ausführungsform der Erfindung dar. Der modifizierte Wagen 201 hat ein Chassis 203, das durch Räder 205 angetrieben konstruiert ist, und wird durch Neodymmagneten 207, ähnlich dem zuvor beschriebenen Wagen 31, gegen den Stator gehalten. Wie der Wagen 31 trägt auch der modifizierte Wagen 201 ein Schlaggerät 209 und einen Detektor 211. Jedoch befindet sich in dieser modifizierten Anordnung der Detektor am Ende des Wagens 201 mit dem Schlaggerät 209 nach innen gerichtet. Das ermöglicht dem Wagen, den letzten Keil in jedem Statorspalt leichter zu testen.
Sowohl das Schlaggerät 209 als auch der Detektor 211 sind Abwandlungen der entsprechenden Mechanismen auf dem Wagen 31 abgewandelt. Der durch seine Haltearme 215 angelenkte Schlagkopf 213 wird durch ein Paar einander gegenüberliegender Schnappstifte 217 in gespannter Position gehalten, die durch die Kompressionsfedern 219 in der gespannten Position vorgespannt werden. Die Schnappstifte 217 werden durch ein Paar Kabel 221 zurückgezogen, die um Riemenscheiben 223 gewunden sind und in entgegengesetzten Richtungen um das Windenrad 225 des am Chassis 203 montierten Motors 227 gewickelt sind. Auf den Schlagkopf wird in der gespannten Position eine Vorspannung durch ein Paar Zugfedern 229 ausgeübt, die mit dem Schlagkopf 213 durch Kabel 231 verbunden sind, die über Riemenscheiben 233 und unter Riemenscheiben 235 gewickelt und mit Stiften 237 verbunden sind, die sich seitlich von den Pfosten 239 auf den Haltearmen 215 erstrecken. Die anderen Enden der Federn 229 sind mit Kabeln 241 verbunden, die um Windenräder 243 gewickelt sind. Die Windenräder 243 sitzen mit einem Zahnrad 247 auf einer gemeinsamen Welle 245, das über ein Ritzel 251 von einem Motor 249 angetrieben wird. In der gespannten Position wird der Schlagkopf 213 durch die Rückholfedern 253 vorgespannt, die zwischen Pfosten 255 auf den Haltearmen 215 und auf dem Chassis montierten Pfosten 257 gespannt sind. Eine zwischen den Haltearmen 215 des Schlaggeräts positionierte Miniatur-Fernsehkamera 259 gestattet dem Bediener, den Wagen 201 zur Überprüfung eines ausgewählten Statorkeils zu positionieren und den Betrieb des Schlaggeräts und des Detektors zu beobachten.
Der modifizierte Detektor 211 beinhaltet einen separaten Detektorwagen 261, der in einer Öffnung 263 im Chassis 203 montiert ist, aber vom Chassis 203 seismisch isoliert und von acht Schaumstoffkissen 265 gehaltert wird. Die Schaumstoffkissen können beispielsweise aus niedrigdichtem Urethanschaum mit geschlossenen Zellen bestehen. Flansche 262 um die Oberseite des Detektorwagens und Flansche 264 um den Boden der Öffnung 263 bieten einen Preßsitz mit diesen Schaumstoffkissen, um den Detektorwagen in dieser Öffnung zu halten. Gesonderte Neodymmagneten 267 sichern den Detektorwagen 261 an der Bohrung des Stators.
Der Wagen 261 trägt einen Wirbelstromdetektor 269 und einen Keilfolger 271. Der Keilfolger 271 beinhaltet einen Fuß 273, der am Ende einer Welle 275 montiert ist, die in einem linearen Lager 277 auf dem Detektorwagen 261 läuft. Der Fuß 273 wird durch eine schraubenförmige Kompressionsfeder 279 gegen den Statorkeil 25 vorgespannt. Um eine kleine Masse zu erhalten, besteht der Fuß 273 vorzugsweise aus einem Material wie z.B. Nylon. Da solche Materialien nicht leitend sind, isst an der Oberfläche des Fußes ein Kupferfolienstreifen 281 vorgesehen. Wenn der Wagen über einem Statorkeil positioniert wird, wird der Fuß in eine zurückgezogene Position angehoben, während der Wagen durch ein Kabel 283, das über Riemenscheiben 285 läuft und auf einem von einem Motor 289 angetriebenen Windenrad 287 aufgewickelt ist, über einem Statorkeil positioniert wird. Obere und untere Endschalter 291 bzw. 293 steuern jeweils den Motor 289, um den Fuß 273 in die ausgefahrene bzw. zurückgezogene Stellung zu positionieren. Ein vom oberen Ende der Welle 275 seitlich vorstehender Stab 295 wird durch eine Feder 297 mit dem Wagen 261 verbunden, um dem Fuß mit dem Wirbelstromdetektor axial ausgerichtet zu halten.
Der Wirbelstromdetektor 269 beinhaltet eine in einem Wirbelstrom-Spulengehäuse 301 montierte Wirbelstromspule 299. Das Gehäuse 301 wird zur vertikalen Bewegung von einem Paar Linearlager 303 gehaltert, die auf durch den Wagen 261 gehalterten Wellen 305 sitzen. Ein am Wirbelstrom-Spulengehäuse 301 angebrachter Bügel 307 trägt eine Zahnstange 309, die in Eingriff mit einem durch einen Motor 313 angetriebenen Ritzel 311 steht. Der Betrieb des Motors 313 hebt bzw. senkt die Wirbelstromspule. Ein Endschalter 315 bestimmt die obere Grenze der Bewegung. Die Spule 299 wird gesenkt, bis der genaue Abstand von der Folie 281 auf dem Fuß 273 in einer vorbestimmten Nullstellung erreicht ist, wie bereits beschrieben.

Claims

1. Ein Gerät zur Messung des Keilpreßsitzes von Statorkeilen (25) im Stator (7) eines elektrischen Generators (1) ohne Ausbau des Rotors (5), wobei dieses Gerät beinhaltet:

- einen fernsteuerbaren Niedrigprofilwagen (31, 201), der in einen schmalen Spalt (9) zwischen dem Rotor (5) und Stator (7) eingeführt und der Reihe nach an nebeneinanderliegenden Statorkeilen (25) positioniert werden kann;

- ein Schlaggerät (65, 209), das von dem Niedrigprofilwagen (31, 201) zum Anschlagen des gewählten Statorkeils (25) zur Erzeugung einer mechanischen Schwingung darin getragen wird;

- einen Schwingungsdetektor (67, 211), der von dem Niedrigprofilwagen (31, 201) zum Erfassen der Auslenkung des ausgewählten Statorkeils (25) getragen wird, wenn dieser Keil in Reaktion auf den Schlag vom Schlaggerät vibriert, wobei dieser Schwingungsdetektor einen Keilfolger enthält, der an dem ausgewählten Statorkeil (25) anliegt und diesem folgt, wenn der Keil in Reaktion auf den Schlag durch das Schlaggerät (65, 209) in Schwingungen gerät, dadurch gekennzeichnet daß

- dieser Keilfolger (139, 271) teilweise elektrisch leitend und von diesem Schlaggerät (65, 209) seismisch isoliert ist und daß der Schwingungsdetektor ferner eine Wirbelstromspule (154, 299) aufweist, die an einem stationären Punkt beabstandet vom Keilfolger (139, 271) positioniert werden kann und ein elektrisches Signal erzeugt, das sich mit dem veränderten Abstand zwischen dem Keilfolger und der Wirbelstromspule verändert, wenn der Keilfolger mit dem ausgewählten Statorkeil (25) vibriert.

2. Das Gerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (155, 289), die diesen Keilfolger (139, 271) in bzw. außer Kontakt mit dem ausgewählten Statorkeil bringen.

3. Das Gerät gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilfolger (139) beinhaltet:

- eine Vakuumglocke (141), die an dem ausgewählten Statorkeil mittels Vakuum befestigt ist;

- Mittel (116), die ein Vakuum auf die Vakuumglocke legen; und

- ein elektrisch leitendes Glied (163), das an der Vakuumglocke befestigt ist.

4. Das Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Keilfolger (139) beinhaltet:

- ein Fußglied (273); und

- Federvorspannmittel (279), die dieses Fußglied in Kontakt mit dem ausgewählten Statorkeil (25) vorspannen.

5. Das Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdetektor (67, 211) von einem gesonderten Detektorwagen (69, 261) getragen wird, mit Mitteln (77), um den gesonderten Detektorwagen (69) wahlweise an den Niedrigprofilwagen (31) an- bzw. abzukoppeln.

6. Das Gerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Niedrigprofilwagen (31, 201) eine Öffnung (71, 263) darin definiert, wobei der gesonderte Detektorwagen (69, 261) in der Öffnung im Niedrigprofilwagen angeordnet ist.

7. Das Gerät gemäß Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (77), das den gesonderten Detektorwagen (69) wahlweise von dem Niedrigprofilwagen (31) an- bzw. abkoppelt, Mittel (81) beinhaltet, die den gesonderten Detektorwagen in der Öffnung (71) in diesem Niedrigprofilwagen (31) mit einem Abstand (86) zwischen dem Niedrigprofilwagen und dem gesonderten Detektorwagen positionieren.

8. Das Gerät gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierungsmittel eine lösbare Klammer (81) zum wahlweisen Klammern des gesonderten Detektorwagens in einer Position in der Öffnung (71) im Niedrigprofilwagen (31) mit dem Zwischenraum (86) zwischen dem Niedrigprofilwagen und dem gesonderten Detektorwagen aufweist.

9. Das Gerät gemäß den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, das den Vibrationsdetektor (211) seismisch isoliert, beinhaltet:

- Schwingungsabsorbiermittel (265), die den Detektorwagen (261) mit dem Niedrigprofilwagen (201) verbinden.

10. Das Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Niedrigprofilwagen getragene Schlaggerät (65, 209) einen Schlagkopf (87, 213) und Mittel (97, 229) beinhaltet, die eine Antriebskraft auf den Schlagkopf (87, 213) ausüben, die an die Auswirkungen der Schwerkraft auf den Schlagkopf so angepaßt ist, daß der Schlagkopf den ausgewählten Statorkeil 825) mit einer ausgewählten Kraft anschlägt.