JP2009213346A - 回転機械におけるロータ界磁の地絡を検出するための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】回転機械におけるロータ界磁地絡を検出するためのシステムを提供する。
【解決手段】複数の界磁巻線１６０が実質的に配置された回転機械のロータと、複数のステータ巻線１７０が実質的に配置された回転機械のステータ１４０とを含むことができ、ロータとステータとの間にはエアギャップ１２０がある。システムは、ロータと接地との間に少なくとも一時的に接続された高インピーダンス接地回路を含むことができる。加えて、システムは、ロータとステータとの間に少なくとも一時的に位置付けられた、回転機械の運転中にエアギャップにおいて発生する磁束密度を測定するためのエアギャップ磁束プローブ１３０を含むことができる。最後に、システムは更に、エアギャップ磁束プローブの出力を受け取るため、エアギャップ磁束プローブと電気的に通信する解析器を含むことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に回転機械に関し、より具体的には回転機械におけるロータ界磁の地絡を検出するための方法及びシステムに関する。

機械エネルギーを電気エネルギーに変える発電機のような回転機械は通常、回転構成要素であるロータと、静止構成要素であるステータとを含む。ロータ及びステータの磁界の相互作用は、電力を発生するのに使用される。

従来、交流（ＡＣ）高出力電力は、アーマチュアとして動作するステータにおいて生成される。ロータは、複数の界磁巻線を含み、従来の発電機では一般にロータ内の導線又はバーの構成である。ロータ内の界磁巻線は一般に、ロータの外周まわりにスロットに配置された導電コイルバー又はケーブルの環状アレイ（本明細書では総称してコイルバーと呼ぶ）である。コイルバーは、一般に、ロータの長さに沿って縦方向に延び、ロータの各端部で末端巻線により接続される。絶縁体は通常、ロータのコイルバー及び／又は末端巻線を分離する。励起子回路がロータのコイルバーに直流（ＤＣ）を印加する。

コイルバー及び／又は末端巻線を分離する絶縁体は、場合によっては絶縁破壊してコイルバー又は巻線間を短絡させることがある（本明細書では短絡巻線とも呼ばれる）。これらの短絡巻線は、静止状態で存在する場合もあれば、荷重を受けてロータの遠心力の結果として引き起こされる場合もある。加えて、コイル構成要素により界磁巻線がステータに向かって漸進し、接地状態（本明細書では地絡と呼ばれる）を生じる可能性がある。同様に、これらの地絡は、静止状態で存在する場合もあるが、より典型的には、荷重を受けて遠心力により引き起こされる。

短絡巻線及び地絡により、対象の界磁巻線の電力損が変化し、その結果、ロータの一様でない加熱並びに熱誘起変形及び振動を生じる場合がある。従って、短絡巻線及び地絡に起因して維持コストが高価なものとなる恐れがあることにより、各々を正確且つ特異的に検出することが促進される。

最新の回転機械の故障検出システムは、エアギャップ磁束プローブを用いて短絡巻線を検出及び位置特定することができる。エアギャップ磁束プローブは、界磁ロータ内の各スロットがエアギャップ磁束プローブに付随するサーチコイルの傍を通過するときに、半径及び接線方向の磁束の変化率を感知する。エアギャップ磁束プローブのサーチコイルは通常、ロータ表面に密接に近接して配置され、ロータがコイルを通過すると、漏れ磁束によりコイルに電圧が誘起される。これらの電圧を監視して、非定型の磁束特性を見分けることができる。しかしながら、エアギャップ磁束プローブを利用して、同様にロータ内の地絡を検出し位置特定し、及び位置特定された地絡を短絡巻線と区別するシステムは未だ存在しない。

よって、回転機械におけるロータ界磁地絡を検出することができるシステム及び方法に対する必要性がある。

更に、回転機械におけるロータ磁界地絡を位置特定することができるシステム及び方法に対する更なる必要性がある。

本発明の実施形態は、上述の必要性の一部又は全部に対処することができる。本発明の１つの例示的な実施形態によれば、回転機械の異常を検出するためのシステムが提供される。本システムは、複数の界磁巻線が実質的に配置された回転機械のロータを含むことができる。本システムは更に、複数のステータ巻線が実質的に配置された回転機械のステータを含むことができる。ロータとステータとの間にはエアギャップが存在する。本システムは、ロータと接地との間に少なくとも一時的に接続された高インピーダンス接地回路を含むことができる。加えて、本システムは、回転機械の運転中にエアギャップにおいて発生する磁束密度を測定するためロータとステータとの間に少なくとも一時的に位置付けられたエアギャップ磁束プローブを含むことができる。最後に、本システムは更に、エアギャップ磁束プローブの出力を受け取るため、エアギャップ磁束プローブと電気的に通信する解析器を含むことができる。

本発明の別の例示的な実施形態によれば、回転機械の異常を検出するための方法が提供される。本方法は、回転機械のロータとステータとの間にロータに密接に近接して存在するエアギャップ内にエアギャップ磁束プローブを準備する段階と、回転機械を少なくとも部分負荷で運転する段階と、ロータ内に配置された複数の界磁巻線の少なくとも１つに存在する地絡に電流の少なくとも一部を迂回させることができる高インピーダンス接地回路をロータと接地との間に少なくとも一時的に配置する段階とを含むことができる。本方法は更に、高インピーダンス接地回路をロータにわたって配置している間にエアギャップ磁束プローブを用いて回転機械により発生される磁束密度を測定する段階と、エアギャップ磁束プローブの出力を解析して、測定された磁束密度の異常を検出する段階とを含むことができる。

本発明の更に別の例示的な実施形態によれば、回転機械の異常を検出するための方法が提供される。本方法は、複数の界磁巻線を有するロータと回転機械のステータとの間に位置付けられたエアギャップ磁束プローブから、ロータとステータとの間にある磁束密度に関連し且つロータと接地との間に高インピーダンス接地回路が少なくとも一時的に配置されている間に取得された少なくとも１つの測定値を受け取る段階を含むことができる。本方法は更に、少なくとも１つの測定値を少なくとも１つのベースライン測定値と比較することによって該少なくとも１つの測定値を解析する段階と、ロータとステータとの間にある磁束密度に異常があることを判断する段階とを含むことができる。

本発明の他の実施形態及び態様は、添付図面を参照しながら以下の説明を読むと理解されるであろう。

本発明の実施形態で用いる回転機械の例示的な図。 本発明の種々の方法の実施形態を実装するのに用いられるシステムの例示的なブロック図。 本発明の実施形態によるシステムを示す例示的なブロック図。 本発明の実施形態による回転機械におけるロータ界磁地絡を検出するための方法を示す例示的なフローチャート。

ここで、全てではなく一部の実施形態が示された添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を以下でより詳細に説明する。実際に、本発明は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されるものとして解釈すべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用される法的要件を満足するように提供される。全体を通じて同じ参照符号は同じ要素を示す。

回転機械における界磁地絡を検出する方法及びシステムが提供され説明される。提供されるこのような方法及びシステムの実施形態は、回転機械のロータにおいて地絡と短絡巻線とを区別可能にすることができる。本方法及びシステムの実施形態の少なくとも一部は、ロータに密接に近接し且つ回転機械のロータとステータとの間に位置付けられるエアギャップ磁束プローブを含むことができる。また、ロータ全体を一時的に接地するための高インピーダンス接地回路も含めることができる。接地回路の高インピーダンス構成要素により、回路手段により生成される一時的接地ではなく、存在する場合にはロータ内の地絡に電流を流すことができるようになる。すなわち、磁束密度の測定値を得る間にロータ全体にわたり一時的に高インピーダンス接地を含めることによって、エアギャップ磁束プローブは、地絡に起因するロータ内の不均衡（並びに短絡巻線に起因する不均衡）をエアギャップ磁束密度に対する作用によって検出することができる。様々な短絡及び地絡状態下でロータに関するエアギャップ磁束プローブの出力を解析することで、ロータの１つ又はそれ以上の位置での地絡に起因する不均衡と、ロータの同じ位置又は別の位置での短絡巻線に起因する不均衡とが区別可能であることを示すことができる。更に、エアギャップ磁束プローブの出力の解析は、発生している巻線の位置、地絡及び短絡巻線の位置といった位置を識別可能であることを示すことができる。実行される解析は、どのような地絡又は短絡巻線もない均衡な場合のロータの出力と、界磁地絡又は短絡巻線が検出された場合のエアギャップ磁束プローブから読み出された出力とを比較する段階を含むことができる。解析は更に、信号解析及び／又は信号処理動作を含むことができる。例えば、信号プロセッサは、エアギャップ磁束プローブ出力信号を区別するために、フーリエ変換又は同様のものなどの数学的演算を実行することができる。このようにして、本明細書で記載されるシステム及び方法の実施形態では、回転機械における界磁地絡を検出することができる。更に、本明細書で記載されるシステム及び方法の実施形態では、ロータにおける地絡の位置を識別することができる。更にまた、本システム及び方法の実施形態では、短絡界磁巻線を検出及び位置特定し、ロータにおいて検出した短絡界磁巻線と検出した地絡とを区別することができる。

本発明の実施形態は、限定ではないが、ロータと接地との間に高インピーダンス接地回路が適用されている間に、エアギャップ磁束プローブにより測定される回転機械のロータとステータとの間のエアギャップ内の磁束密度の異常を検出することを含む、幾つかの技術的効果を実施又は可能にすることができる。磁束密度の異常の検出には、是正すべき問題のある地絡を正確且つ効率的に識別し位置特定することを可能にする技術的効果を有することができる。加えて、ロータ内の地絡の識別及び位置特定には、効率的な構成部品補修及び交換を可能にし、よって回転機械の効率的動作を向上させる更なる効果を有することができる。

図１は、例示的な回転機械１１０の４分の１断面図を示している。回転機械１１０は、ロータ１５０及びステータ１４０を含む。ロータ１５０は複数の界磁巻線１６０を含むことができ、ステータは、複数のステータ巻線１７０を含むことができる。ロータ１５０及びステータ１４０が相互作用して、これらの間に磁界を発生し、これにより電力を供給する。複数の界磁巻線１６０は、通常は外部ＤＣ発電機により発生されて界磁巻線１６０に供給される直流（ＤＣ）磁界を供給することにより、或いは、ロータ１５０内で回転するブラシレス発電機−整流器組立体において励起することができる。交流（ＡＣ）の高出力電力は、従来通りにアーマチュアとして動作するステータ巻線１７０において生成される。

ステータ巻線１７０の各々は、ステータ１４０のスロット内に配置された、相互絶縁の複数の導電バー又は導電ケーブルとして構成することができる。ステータ巻線１７０の導電バー又はケーブルの端部を相互接続するため、末端巻線をステータ１４０の端部に設けることができる。ロータ１５０は、従来通りに、界磁巻線１６０を含むスロットを配置することにより形成される２つ、４つ、又はそれ以上の極を含むことができる。界磁巻線１６０はまた、ステータ巻線１７０と同様の末端巻線を含むことができる。磁巻線１６０は、ロータ１５０のスロット内に極軸に対して対照的に配置し、ロータ１５０の周りに環状アレイを形成することができる。ロータ１５０の界磁巻線１６０とステータ１４０のステータ巻線１７０との間に環状ギャップ１２０が存在する。

図１は、ステータ１４０を通ってエアギャップ１２０内に半径方向に延びるエアギャップ磁束プローブ１３０を示している。エアギャップ磁束プローブ１３０は、ステータ１４０内に恒久的に装着することができ、或いは、ステータ１４０とロータ１５０との間のエアギャップ１２０内に一時的に挿入することもできる。エアギャップ磁束プローブ１３０は、界磁巻線スロット漏れ磁束を感知することができ、この漏れ磁束は、ロータの移動、及び詳細には、エアギャップ磁束プローブ１３０の感知磁界にわたる界磁巻線１６０及びスロットの交互する通過を示すことができる。典型的なエアギャップ磁束プローブは、ロータの回転に伴う磁束の変化率に比例した電圧を生成する。界磁巻線１６０のいずれかにおける位置で短絡巻線又は界磁地絡が存在する場合、エアギャップ内に発生する磁束密度の逸脱により、エアギャップ磁束プローブ出力がこうした存在を示すようにすることができる。例えば、エアギャップ磁束プローブ１３０により磁束密度波が進むときに発生される電圧をエアギャップ磁束プローブ１３０が測定する場合に、磁束密度は、大きさが僅かに変化することができるが、高周波成分は異なり且つ特徴的である。

図２は、例示的な解析器２００を機能ブロック図として示しており、該解析器を用いて、記載される方法の実施形態の少なくとも特定のステップを実施することができる。より具体的には、解析器２００は、エアギャップ磁束プローブ１３０と電気的に通信することができ、エアギャップ磁束プローブ１３０出力の監視、表示、解析を実施することができる。解析器２００は、例えば、エアギャップ磁束プローブ出力及び信号処理の少なくとも一部を実行するソフトウェアなどのプログラムドロジック２０４を記憶し、更に、エアギャップ磁束プローブ出力、アプリケーションソースコードファイル、環境設定ファイル、データ辞書、割り当てファイル、リレーラダーロジックファイル、抽出されたアプリケーションコード、生成したアプリケーションデータ、又は同様のものなどのデータ２０６を記憶するメモリ２０２を含むことができる。メモリ２０２はまた、オペレーティングシステム２０８を含むことができる。プロセッサ２１０は、オペレーティングシステム２０８を用いてプログラムドロジック２０４を実行することができ、この際に、データ２０６も利用することができる。データバス２１２は、メモリ２０２とプロセッサ２１０との間の通信を可能にすることができる。ユーザは、キーボード、マウス、制御パネル、又は解析器２００との間でデータ通信可能な他の何らかのデバイスのような、ユーザインタフェースデバイス２１４を介して解析器２００とインタフェース接続することができる。解析器２００はまた、Ｉ／Ｏインタフェース２１６を介してネットワーク上の制御システム、センサデバイス、又は他のシステムなどのシステム構成要素と通信することができる。

図示の実施形態では、解析器２００は、回転機械又は機械の制御システムに対して遠隔に位置付けることができるが、ある例示的な実施形態では、解析器２００は、回転機械又は制御システムと同じ位置に配置するか、又は一体化してもよい点は理解される。更に、解析器２００及び近くに実装されるプログラムドロジック２０４は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらのあらゆる組み合わせを含むことができる。また、本明細書に記載の異なる特徴を１つ又はそれ以上の異なる解析器２００上で実行できるように、複数の解析器２００を利用してもよい点は理解されたい。しかしながら、簡単にするために、解析器２００は単一の構成要素としてみなされるが、解析器２００は、異なる機能を対象とする、１つよりも多いコンピュータステーション及び／又は１つよりも多いソフトウェアアプリケーションであってもよい。

図３は、本明細書に記載されるように、界磁地絡を検出及び位置特定し、これらを短絡界磁巻線と区別するためのシステムの例示的な実施形態の機能ブロック図３００を示す。上述のように、回転機械１１０は、ロータ１５０とステータ１４０とを含む。例えばロータ１５０及びステータ１４０である回転機械構成要素は、図１を参照して説明されたように、ロータは界磁巻線とスロットを含み、ステータはステータ巻線とスロットを含むことは理解されるので、単なる例証の目的で一般的に表されている。エアギャップ磁束プローブ１３０は、ロータ１５０とステータ１４０との間のエアギャップ内に位置付けられる。エアギャップ磁束プローブ１３０は、例えば、サーチコイル又はＨａｌｌプローブとすることができ、各々は時間に対する磁束密度を測定するためのものである。エアギャップ磁束プローブ１３０は、回転機械に一時的に取り付けることができ、或いは恒久的に設置してもよい。

エアギャップ磁束プローブ１３０は、図２を参照して上記で十分に説明されたように、解析器２００と電気的に通信している。解析器２００は、ロータ１５０において界磁地絡を検出するための方法の要素の少なくとも一部を実行することができる。例えば、解析器２００は、エアギャップ磁束プローブ１３０の出力を例えばタブラチュア又はグラフィック形式で表示する出力モニタを含むことができる。出力表示はリアルタイムとすることができ、又は出力は、解析器２００のメモリ内に記憶し、測定後にレビュー及び／又は表示することができる。例えば、解析器２００のメモリは、エアギャップ磁束プローブ１３０からの出力を記憶し、バッチ解析するためにデータをコンパイルすることができる。更に、解析器２００は、プロセッサと、エアギャップ磁束プローブ１３０の出力上で信号処理解析を実行する１つ又はそれ以上のルーチンを記憶することができるプログラミングロジックとを含む。例えば、解析器は、出力の更なる解析及びベースライン計算と比較するために、フーリエ変換、ウェーブレット解析、ラプラス変換、ニューラルネットワーク解析、又は同様のものなど、エアギャップ磁束プローブ１３０の出力に数学的演算を実行することができる。

システムはまた、ロータ１５０と接地との間で取り外し可能に適用される高インピーダンス接地回路２１０を含み、ロータを通って界磁巻線内の接地位置への電流を迂回するようにする。高インピーダンス接地回路２１０は、何らかの界磁ロータ地絡を検出しようとするときにロータ１５０と接地との間で一時的に適用され、検出しないときに取り外すことができる。高インピーダンス接地回路２１０は、スイッチ又は同様のものによりロータに取り外し可能に適用することができる。

図４は、本発明の実施形態を動作させることができる例示的な方法を示している。回転機械のロータにおける界磁地絡の検出を示すフローチャート４００が提供され、その実施形態を図１及び３を参照しながらより詳細に説明する。

ブロック４１０で、エアギャップ磁束プローブ１３０が準備され、回転機械のロータに密接に近接して配置される。エアギャップ磁束プローブは、例えば、回転機械のロータとステータとの間のエアギャップにおける磁束密度を経時的に測定するサーチコイル又はホールコイルとすることができる。

ブロック４１０の後にブロック４２０が続き、ここでは回転機械は少なくとも部分付加で動作することができる。しかしながら、回転機械が無負荷状態のときでも、本明細書に記載のこれらの同じ方法及びシステムを用いて界磁地絡及び／又は短絡界磁巻線を更に検出することができる点は理解される。

ブロック４２０の後にブロック４３０が続き、ここでは界磁地絡を検出するために高インピーダンス接地回路がロータ全体に適用される。エアギャップ磁束プローブによる測定が行われる期間の間、高インピーダンス接地回路により、ロータを接地することが可能になる。更に、ロータは一般に接地されていないので、接地回路は高インピーダンス接地を含み、ロータ接地が存在する場合に電流は流れないことになる。従って、高インピーダンス接地回路を含めることにより、電流は、低いインピーダンスを有する１つ又は複数の接地に迂回することになる。

ブロック４３０の後にブロック４４０が続き、ここでは、解析器と組み合わせてエアギャップ磁束プローブ（両方とも、図３に関して上記でより詳細に説明された）が、磁束プローブからの出力としてエアギャップ磁束密度を測定する。これは、高インピーダンス接地回路がブロック４３０におけるようにロータにわたって提供される間に実施される。エアギャップ磁束プローブの出力は一般に、測定される時間に対するエアギャップ磁束密度となる。図１に関して詳細に説明されたような、回転機械の特性並びにロータ内の界磁巻線及びステータ内のステータ巻線の構成に起因して、ロータ上の特定の界磁巻線（又はコイル）の時間と位置との間には相関性がある。より具体的には、巻線と次いでスロットとに交互して通過する結果として磁束密度が変化（周期的に振動する形で）する。従って、磁束密度出力を経時的にプロットすると、各巻線で磁束密度が変化しているのが示され、プロット上で現れる最も早い変動は巻線の開始であり、最も遅い変動は巻線終端である。

最後に、ブロック４４０に続くブロック４５０では、解析器によりエアギャップ磁束プローブからの出力を解析することができることを示している。エアギャップ磁束プローブ出力に対して実行される解析は、磁束プローブが生成する波形のユーザによる目視比較を含むことができ、又は出力の変動を検出し、界磁地絡、短絡界磁巻線、及びこれらのそれぞれの界磁巻線上の位置を識別するようにする信号処理を含むことができる。１つの例示的な実施形態では、測定中のエアギャップ磁束プローブからの波形出力は、短絡界磁巻線又は界磁地絡が存在しないロータ上で行われたベースライン測定値と比較される。比較は、２つの波形を重ね合わせて相違を識別することによる、回転機械のモデルに関連する磁束密度ラインをプロットする（磁束密度ラインプロット）ことによる、又は回転機械のモデルに関連する磁束密度の変動をシェーディング（磁束密度色合いプロット）することによる目視比較とすることができる。或いは、比較は、フィルタに対する少なくとも部分的な入力としてベースライン測定値を用いて、解析器により実施されるフィルタ処理などの処理により行うことができる。別の例示的な実施形態では、測定中のエアギャップ磁束プローブからの波形出力は、解析器による信号処理解析を受けることができる。例えば、フーリエ変換、ウェーブレット解析、ラプラス変換、ニューラルネットワーク解析、又は同様のものを実施し、出力をベースライン計算と比較することができる。地絡の位置は、磁束密度の変動をベースライン、及び波形出力の時間軸に沿った位置又は回転機械のモデルに関連する位置と比較することにより識別することができる。

本発明の例示的な実施形態によるシステム、方法、装置、及びコンピュータプログラム製品のブロック図について説明する。ブロック図の各ブロックの少なくとも一部、及びブロック図中のブロックの組み合わせはそれぞれ、コンピュータプログラム命令により少なくとも部分的に実施することができる点は理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、専用ハードウェアベースコンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理装置上にロードして機械を構成し、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置上で実行する命令により、検討したブロック図の各ブロックの少なくとも一部又はブロック図のブロックの組み合わせの機能を実施する手段が提供されるようにすることができる。

これらのコンピュータプログラム命令はまた、特定の方式で機能するようコンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置に指示することができるコンピュータ可読メモリ内に記憶することができ、コンピュータ可読メモリ内に記憶された命令により、１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能を実施する命令手段を含む製造物品が提供されるようになる。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置上にロードされ、一連の動作ステップをコンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置上で実行させてコンピュータ実装プロセスを提供し、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置上で実行する命令により、１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能を実施するためのステップが提供されるようにすることができる。

本明細書で記載されたシステムの１つ又はそれ以上の構成要素、又は方法の１つ又はそれ以上の要素は、コンピュータのオペレーティングシステム上で実行されるアプリケーションプログラムを通じて実装することができる。これらはまた、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベース、又はプログラマブル家電製品、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、その他を含む、他のコンピュータシステム構成で実施することもできる。

本明細書で記載されたシステム及び方法の構成要素であるアプリケーションプログラムは、特定の抽象データ型を実装し且つ特定のタスク又はアクションを実行するルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造、その他を含むことができる。分散コンピューティング環境では、アプリケーションプログラム（全体又は一部）は、ローカルメモリ又は他の記憶装置に配置することができる。加えて又は代替として、アプリケーションプログラム（全体又は一部）は、通信ネットワークを通じてリンクされた遠隔処理デバイスによりタスクが実行される状態を可能にするように、リモートメモリ又は記憶装置内に配置することができる。

上記の説明に関連し、該説明及び関連する図面において提示された本発明の教示の利点を有する、ここに記載された本発明の多くの変更形態及び他の実施形態が想起されるであろう。よって、本発明は多くの形態で具現化することができ、上述の例示的な実施形態に限定されるべきではない点は評価されるであろう。従って、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されず、変更形態及び他の実施形態が添付の請求項の範囲内に含まれることが意図される点を理解されたい。本明細書では特定の用語が利用されているが、これらは、限定の目的ではなく、一般的及び説明的な意味でのみ用いられる。

１１０ 回転機械
１２０ エアギャップ
１３０ 磁束プローブ
１４０ ステータ
１５０ ロータ
１６０ 界磁巻線
１７０ ステータ巻線
２００ 解析器
２０２ メモリ
２０４ プログラムドロジック
２０６ 記憶データ
２０８ オペレーティングシステム
２１０ プロセッサ
２１２ データバス
２１４ インタフェースデバイス
２１６ Ｉ／Ｏインタフェース
３００ ブロック図
４００ フローチャート
４１０ ブロック
４２０ ブロック
４３０ ブロック
４４０ ブロック
４５０ ブロック

Claims (10)

1. 回転機械（１１０）の異常を検出するためのシステムであって、
   複数の界磁巻線（１６０）が実質的に配置された前記回転機械（１１０）のロータ（１５０）と、
   複数のステータ巻線（１７０）が実質的に配置された前記回転機械（１１０）のステータ（１４０）と、
   前記ロータ（１５０）と前記ステータ（１４０）との間にあるエアギャップ（１２０）と、
   前記ロータ（１５０）と接地との間に少なくとも一時的に接続された高インピーダンス接地回路と、
   前記ロータ（１５０）と前記ステータ（１４０）との間に少なくとも一時的に位置付けられた、前記回転機械（１１０）の運転中に前記エアギャップ（１２０）において発生する磁束密度を測定するためのエアギャップ磁束プローブ（１３０）と、
   前記エアギャップ磁束プローブ（１３０）の出力を受け取るため、前記エアギャップ磁束プローブ（１３０）と電気的に通信する解析器（２００）と、
   を備えるシステム。
2. 前記回転機械（１１０）がタービン発電機を備える、
   請求項１に記載のシステム。
3. 前記エアギャップ磁束プローブ（１３０）及び前記解析器（２００）が、測定された磁束密度の異常を検出するよう動作し、前記異常は、前記ロータ（１５０）における短絡界磁巻線（１６０）又は地絡の少なくとも１つを示す、
   請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記エアギャップ磁束プローブ（１３０）及び前記解析器（２００）が、前記複数の界磁巻線（１６０）内の特定の界磁巻線（１６０）で発生した前記短絡界磁巻線（１６０）又は前記地絡の少なくとも１つの位置を特定するよう動作する、
   請求項３に記載のシステム。
5. 前記解析器（２００）が、（ａ）前記測定した磁束密度を経時的にプロットする波形と、（ｂ）前記回転機械（１１０）のグラフィックモデルに空間的に関連する磁束密度ラインプロットと、（ｃ）前記回転機械（１１０）のグラフィックモデルに空間的に関連する磁束密度色合いプロットの少なくとも１つを表示するよう動作する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記解析器（２００）が、運転中に前記回転機械（１１０）が発生した前記測定磁束密度を短絡界磁巻線又は界磁地絡が存在しない状態で前記回転機械（１１０）が発生したベースライン磁束密度と比較するよう動作する、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 回転機械（１１０）の異常を検出するための方法であって、
   前記回転機械（１１０）のロータ（１５０）とステータ（１４０）との間に前記ロータ（１５０）に密接に近接して存在するエアギャップ（１２０）内にエアギャップ磁束プローブ（１３０）を準備する段階と、
   前記回転機械（１１０）を少なくとも部分負荷で運転する段階と、
   前記ロータ（１５０）内に配置された複数の界磁巻線（１６０）の少なくとも１つに存在する地絡に電流の少なくとも一部を迂回させることができる高インピーダンス接地回路を前記ロータ（１５０）と接地との間に少なくとも一時的に配置する段階と、
   前記高インピーダンス接地回路を前記ロータ（１５０）にわたって配置している間に前記エアギャップ磁束プローブ（１３０）を用いて前記回転機械（１１０）により発生される磁束密度を測定する段階と、
   前記エアギャップ磁束プローブ（１３０）の出力を解析して、前記測定された磁束密度の異常を検出する段階と、
   を含む方法。
8. 前記回転機械（１１０）がタービン発電機を備える、
   請求項７に記載のシステム。
9. 前記ロータ（１５０）において（ａ）短絡界磁巻線（１６０）又は（ｂ）地絡の少なくとも１つを検出された前記異常の原因として判断する段階を更に含む、
   請求項７又は８に記載のシステム。
10. 前記複数の界磁巻線（１６０）内の少なくとも１つの界磁巻線（１６０）で発生した短絡界磁巻線（１６０）又は地絡の位置を特定する段階を更に含む、
    請求項９に記載のシステム。

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