MX2011000496A - Vehiculo de inspeccion para inspeccionar un hueco de aire entre el rotor y el estator de un generador. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un vehículo de inspección (24) para inspeccionar un hueco de aire (14) entre el rotor (11) y el estator (12) de un generador (10), tal vehículo de inspección (24) tiene elementos de accionamiento (25, 27) para el movimiento progresivo independiente en el hueco de aire (14) Una construcción particularmente compacta y una aplicación flexible son logradas por los elementos de accionamiento (26, 27) que son formados como rodillos magnéticos, torsionalmente rígidos, flexibles elásticamente, alargados.

Description

VEHICULO DE INSPECCION PARA INSPECCIONAR UN HUECO DE AIRE ENTRE EL ROTOR Y EL ESTATOR DE UN GENERADOR Campo de la Invención La presente invención se refiere al campo de la tecnología de los generadores eléctricos de gran potencia. También se refiere a un vehículo de inspección para inspeccionar un hueco de aire entre el rotor y el estator de tal generador de acuerdo con el preámbulo de la figura 1.

Antecedentes de la Invención La inspección de los huecos de aire en grandes generadores en el estado ensamblado tiene la ventaja de que el rotor no tiene que ser extraído del generador, sino que solamente necesitan ser emprendidas operaciones mínimas para la abertura del receptáculo. Esto conduce a grandes ahorros de tiempo y reduce considerablemente los tiempos de parada del generador.

Para la inspección, un dispositivo de inspección es introducido en el hueco de aire, es decir, en el hueco entre el estator y el rotor, con lo cual la superficie externa del rotor puede ser inspeccionada visualmente y electromagnéticamente, así como a la superficie interna del estator. Además, la integridad mecánica de los devanados y las. cuñas de devanado asociadas puede ser verificada. El hueco de aire de la manera acostumbrada tiene una anchura de REF.216968 entre 10 y 30 mm, pero con el rotor instalado, la anchura del acceso entre el anillo del extremo del generador y el estator puede ser aún de solo aproximadamente 9 mm.

En el pasado, un gran número de dispositivos para la inspección in situ en el hueco de aire de los generadores ya han sido propuestos. Todos los dispositivos y métodos conocidos tienen algunas desventajas. Frecuentemente, los mismos no son lo suficientemente universales para que sean adaptados fácilmente a las diferentes geometrías de los generadores, y los dispositivos frecuentemente son demasiado grandes para ser introducidos a través de una abertura de inspección estándar en el generador. Su tamaño conduce a una abertura parcial del receptáculo, lo cual cuesta un tiempo valioso y conduce a una parada de la máquina.

En el arte previo, tres familias principales de los dispositivos de inspección in situ para los huecos de aire de los generadores pueden ser distinguidos. El primero puede ser referido como un dispositivo de "telecabina" . Tal dispositivo es mostrado esquemáticamente en la figura 1. Un portador 15 del sensor es introducido en el hueco de aire 14 del generador 10 entre un rotor central 11 y un estator 12 que encierra concéntricamente el rotor 11, y es afianzado sobre un alambre 18 que es guiado en la dirección axial a través del hueco de aire 14 y por medio de los carretes 16 y 17, que están colocados en los extremos, pueden ser movidos de atrás hacia delante en la dirección axial (véase la flecha doble) . Un dispositivo comparable es descrito en la publicación impresa EP 1 233 278 A2. En el caso de este dispositivo, es desventajoso que con la remoción simultánea de las partes grandes del receptáculo, el . dispositivo tenga que ser afianzado inconvenientemente sobre el generador.

Una segunda familia, la construcción de la cual es reproducida esquemáticamente en la figura 2, en lugar del alambre continuo se utiliza una banda inherentemente rígida 19, delgada, sobre el extremo libre del cual el portador 15 del sensor es afianzado. La banda 19 puede ser desplazada en la dirección axial por medio de un mecanismo de enrollado 20. Como en el caso de la solución de la figura 1, en este caso, el mecanismo de enrollado puede ser movido alrededor del rotor 11 en la dirección circunferencial para alcanzar todas las regiones de la superficie superior del rotor o de la superficie interna del estator con el portador 15 del sensor. También en este caso, la desventaja principal radica en el afianzamiento sobre el generador y el costo del desensamblaje que está asociado con el mismo.

La tercera familia de los dispositivos de inspección, que es mostrada esquemáticamente en la figura 3, incluye un robot 21 como el componente central, que puede ser movido de manera autónoma en el hueco de aire 14 porque es enrollado en la parte de arriba, y en consecuencia movido a lo largo, de las superficies del rotor 11 y del estator 12 por medio de ruedas de accionamiento de oruga 22, 23 que están colocadas sobre el lado superior y el lado inferior. Las ruedas de accionamiento de oruga 22, 23 son oprimidas sobre la superficie respectiva por medio de un mecanismo extensor en el proceso para lograr una fricción suficiente para la corredera y la colocación exacta. Tal solución es conocida por ejemplo de la publicación impresa US 2008/0087112 Al. Tal robot por una parte es muy costoso en su construcción y operación, y por otra parte no es ló suficientemente compacto para ser introducido desde el lado externo dentro del hueco de aire de los diferentes generadores y para que sea movido en todas las regiones de allí.

Breve Descripción de la Invención Por lo tanto, es un objeto de la invención crear un vehículo de inspección que evite de las desventajas de las soluciones conocidas y que esté caracterizado especialmente por la simplicidad de su construcción, robustez, gran maniobrabilidad y alta flexibilidad en su uso.

El objeto es logrado por medio de la totalidad de las características de la reivindicación 1. El vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque los elementos de accionamiento son formados como rodillos magnéticos, torsionalmente rígidos, elásticamente flexibles, alargados. Con estos rodillos el vehículo es mantenido simultáneamente sobre el rotor o estator magnetizable y es movido progresivamente por la rotación de los rodillos. La flexibilidad de los rodillos asegura que los rodillos puedan ser adaptados a la superficie curva en el hueco de aire y así puedan optimizar no solamente la adhesión magnética sino también la fricción entre el rodillo y la superficie que se requiere para la rueda de accionamiento. La forma alargada de los elementos asegura que un área magnetizable suficientemente grande del rotor o estator esté siempre cubierta.

Un desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque los elementos de accionamiento tienen la forma de una sección tubular flexible en cada caso.

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque una multiplicidad de magnetos permanentes están localizados dentro de los elementos de accionamiento uno debajo del otro en la dirección longitudinal.

Otro desarrollo del vehículo de expansión de acuerdo con la invención está caracterizado porque los elementos de accionamiento comprenden ejes torsionalmente rígidos, flexiblemente elásticos, sobre los cuales una multiplicidad de magnetos permanentes están colocados en cada caso uno debajo del otro en la dirección longitudinal de una manera resistente a la rotación.

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque los magnetos permanentes son de un diseño cilindrico o cilindrico hueco, en donde el eje del cilindro está orientado paralelo al eje longitudinal de los elementos de accionamiento en cada caso.

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque los magnetos permanentes son magnetizados paralelos al eje del cilindro en cada caso.

Un desarrollo adicional del vehículo dé inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque los magnetos permanentes de un elemento de accionamiento están colocados dentro de un tubo flexible.

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque el tubo flexible es un tubo de caucho.

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque el tubo flexible tiene un diámetro externo que es constante sobre el eje longitudinal.

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque los magnetos permanentes de un eje están cubiertos con un forro protector.

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque el vehículo de inspección tiene un alojamiento o una estructura portadora con sensores que son requeridos para la inspección, y porque al menos un elemento de accionamiento está colocado en cada caso sobre los lados opuestos del alojamiento o de la estructura portadora.

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque una pluralidad de elementos de accionamiento están colocados en cada caso sobre un lado del alojamiento o de la estructura portadora .

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque los elementos de accionamiento con sus ejes longitudinales están colocados paralelos entre sí, y porque los elementos de accionamiento están conectados al alojamiento o a la estructura portadora de una manera en la cual los mismos son giratorios alrededor de sus ejes longitudinales.

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque los elementos de accionamiento son accionados individualmente, y porque para cada uno de los elementos de accionamiento se hace una provisión en el alojamiento o en la estructura portadora de un motor que se coloca sobre el elemento de accionamiento asociado en rotación alrededor de su eje longitudinal .

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque una unidad de control para el control de los motores está acomodada en el alojamiento o en la estructura portadora.

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque la dirección rotatoria de los elementos de accionamiento es variable en cada caso.

Otro desarrollo del vehículo de inspección de acuerdo con la invención está caracterizado porque los rodillos magnéticos, torsionalmente rígidos, elásticamente flexibles, de los elementos de accionamiento, están montados en armazones elásticas correspondientemente flexibles que previenen la distorsión de los rodillos alrededor de un eje que es perpendicular a la superficie giratoria de los rodillos .

Breve Descripción de las Figuras La invención será explicada subsiguientemente con mayor detalle basado en las modalidades ejemplares en conjunción con las figuras. En las figuras: la figura 1 muestra una vista ampliamente simplificada de un método para inspeccionar el hueco de aire de un generador de acuerdo con el arte previo; la figura 2 muestra una vista simplificada ampliamente de otro método para inspeccionar el hueco de aire de un generador de acuerdo con el arte previo; la figura 3 muestra en una vista ampliamente simplificada un vehículo para inspeccionar el hueco de aire de un generador de acuerdo con. el arte previo; la figura 4 muestra, cuando se observa en la dirección axial, el uso de un vehículo de inspección' de acuerdo con una modalidad ejemplar de la invención; la figura 5 muestra un vehículo de inspección del tipo mostrado en la figura 4, en una vista en planta desde arriba; la figura 6 muestra el mismo vehículo de inspección en una vista lateral; la figura 7 muestra la construcción interna ejemplar de un elemento de accionamiento del vehículo de inspección de la figura 5; la figura 8 muestra en una vista que es comparable a la figura 5 un vehículo de inspección de acuerdo con otra modalidad ejemplar de la invención con una estructura portadora abierta para la rueda de accionamiento, la unidad de control y los sensores, y también una pluralidad de elementos de accionamiento paralelos sobre cada lado; la figura 9 muestra en una vista que es comparable a la figura 7, otro elemento de accionamiento, en el cual los magnetos permanentes semejantes a un anillo o con forma de cilindro hueco están colocados de una manera resistente a la rotación sobre un eje torsionalmente rígido, flexible; la figura 10 muestra un elemento de accionamiento que corresponde a la figura 9, en la cual los magnetos permanentes están protegidos por medio de un forro protector delgado que es extendido sobre ellos; las figuras lia y 11b muestran en una vista en planta desde arriba (figura lia) y en una vista lateral (figura 11b) un elemento de accionamiento que está basado en la figura 9, en la cual los ejes con los magnetos permanentes están montados en una armazón simultáneamente estabilizante, flexible; la figura 12 muestra una vista en planta desde arriba de un elemento de accionamiento que es comparable con la figura 11, en la cual una pluralidad de ejes paralelos están montados en una armazón simult neamente estabilizante, flexible; y la figura 13 muestra una vista en perspectiva el uso de un vehículo de inspección de acuerdo con la figura 5 en el hueco de aire.

Descripción Detallada de la Invención Como se muestra en. la figura 13, un generador 10 tiene un rotor 11, el cual desde el punto de vista técnico es el núcleo ferromagnético de un electromagneto que gira alrededor del eje de la máquina (13 en la figura 4) para convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Para formar el magneto, los devanados 36 (que consiste normalmente de cobre) de una conductividad eléctricamente buena son instalados en el rotor 11. Estos devanados 36 son asegurados en las ranuras correspondientes por medio de así llamadas "cuñas" . Las cuñas son producidas a partir de un material no ferromagnético tal como aluminio o acero inoxidable, de modo que la superficie del rotor en la región de las cuñas no sea adecuado para la atracción magnética. El rotor 11 gira en el estator 12. El hueco que permanece libre entre el rotor 11 y el estator 12, es decir el hueco de aire 14, tiene una anchura en la región de 20-30 mm.

De acuerdo con la invención, un vehículo de inspección 24, que está provisto con varios instrumentos y sensores (por ejemplo, cámaras, transductores de un valor medido, dispositivos electrónicos de control, dispositivos electrónicos de comunicación; véase la figura 5) es introducido ahora en el hueco de aire 14. Los instrumentos y sensores (37 en la figura 5) o la unidad de control asociada y los dispositivos electrónicos son acomodados en un alojamiento 25 (o en una estructura portadora 38 de acuerdo con la figura 8) . El vehículo de inspección 24 puede ser movido progresivamente de manera autónoma en el hueco de aire 14 por medio de dos o más elementos de accionamiento 26, 27 que están formados como rodillos magnéticos flexibles.

Una posible modalidad de tales elementos de accionamiento 26, 27 es reproducida en la figura 7 y la figura 13. En este ejemplo, un tubo flexible 31, especialmente en la forma de un tubo de caucho, es llenado con un gran número de magnetos permanentes cilindricos individuales 32, 33 que son magnetizados de manera paralela al eje longitudinal del tubo 31 y por ejemplo pueden ser colocados en el tubo alternando con la dirección de magnetización (véase la figura 7) , pero no necesariamente tiene que ser así. La longitud de la sección del tubo es seleccionada de modo que la sección del tubo se extienda sobre una pluralidad de devanados y por lo tanto en cualquier caso cubre una región magnetizable de la superficie. Otras soluciones para el tubo flexible también son concebibles, sin embargo (véase la figura 9 y la figura 10). También es concebible interconectar los propios magnetos permanentes de una manera flexible pero resistente a la rotación para actuar como rodillos magnéticos flexibles. También, es concebible producir los elementos de accionamiento 26, 27 a partir de un material sólido magnético flexible, por ejemplo de un elastómero o semejante que es llenado con partículas magnéticas.

Los elementos de accionamiento 26, 27 semejantes a un tubo, de la solución que es mostrada, son equipados en un extremo en cada caso con un elemento de conexión 34 el cual por medio de un eje de accionamiento 35 que está conectado a un motor 29. ó 30 que está acomodado en el alojamiento 25 (figura 5 y 6) . El vehículo de inspección 24 puede ser controlado por medio de diferentes direcciones de rotación y velocidades de los elementos de accionamiento 26, 27. Esto se lleva a cabo por ejemplo por medio de una unidad de control 28 que controla los motores 29 y 30.

Como se puede observar de la figura 13 y la figura 4, los elementos de accionamiento magnéticos flexibles 26 y 27 se adaptan por sí mismos a la superficie externa curva del rotor 11 (o a la superficie interna curva del estator 12) para mantener al vehículo de inspección 24 firmemente sobre la superficie y al mismo tiempo para crear una fricción suficiente para el movimiento de accionamiento. El alojamiento 25 del vehículo de inspección 24, si sus dimensiones son pequeñas en comparación con la circunferencia, puede ser de una construcción plana. También es concebible, sin embargo, adaptar el alojamiento 25 a la curvatura del rotor 11 y el estator 12, como es mostrado en la figura 4. También, es posible para el propio alojamiento 25 que sea de un diseño flexible de modo que pueda ser adaptado a la curvatura.

Para incrementar la adherencia a las superficies que van a ser inspeccionadas y al mismo tiempo para proveer la fricción que es necesaria para el movimiento progresivo, puede ser ventajoso utilizar un vehículo de inspección 24' de acuerdo con la figura 8, en el cual una pluralidad de elementos de accionamiento paralelas 26a-c o 27a-c están colocados sobre cada lado. La rotación sincrónica de los elementos de accionamiento de cada lado puede ser lograda ya sea por medio de engranajes internos o por medio del control correspondiente de los motores de accionamiento individuales. De manera semejante puede ser ventajoso utilizar una estructura portadora abierta 38 para el afianzamiento de la rueda de accionamiento, la unidad de control y los sensores en lugar del alojamiento que es descrito anteriormente, a causa de que tal estructura portadora 38 puede ser construida de manera simple de una forma elásticamente flexible, por ejemplo por el uso de tiras metálicas delgadas.

Además, en lugar de los tubos de caucho que son llenados con los magnetos permanentes, es concebible proporcionar ejes torsionalmente rígidos, flexibles elásticamente 40 para los elementos de accionamiento de acuerdo con la figura 9 o¦ la figura 10, sobre la cual los magnetos permanentes cilindricos huecos 41 están colocados uno debajo del otro en la dirección longitudinal de una manera resistente a la rotación. La modalidad de los elementos de accionamiento 39 de acuerdo con la figura 9, en la cual los magnetos permanentes 41 tienen contacto directo con la superficie que va a ser inspeccionada, está caracterizada por fuerzas de retensión especialmente grandes, pero están limitada con respecto a la fricción y está expuesta a los contaminantes durante la operación. Para lograr una mejora en este caso, con los elementos de accionamiento 42 de acuerdo con la figura 10, el arreglo del eje 40 y los magnetos permanentes 41 puede ser cubierto con un forro protector delgado 43 que debilita las fuerzas de retención comparativamente pequeñas, pero ofrece protección al arreglo contra la contaminación y, con una selección adecuada del material, mejora significativamente la fricción.

Las modalidades de los elementos de accionamiento 26, 39 y 42 de las figuras 7, 9 y 10 son básicamente igualmente flexibles en todas las direcciones que son perpendiculares al eje de rotación. Por otra parte, en esencia una flexibilidad en el doblez que es perpendicular a la superficie que va a ser inspeccionada, es deseable. Para lograr tal flexibilidad dirigida con los elementos de accionamiento, una construcción de acuerdo con la figura 11 o la figura 12 puede ser utilizada. En un caso, un eje 40 que está equipado con magnetos permanentes cilindricos huecos 41 (figura 11) está montado sobre una armazón 45 la cual, de manera semejante al eje 40, es similarmente flexible en la dirección que es perpendicular a la superficie que va a ser inspeccionada, pero previene la flexión que es llevada a cabo alrededor de un eje que es perpendicular' a la superficie que va a ser inspeccionada. La combinación que consiste del eje 40 y la armazón 45 conduce por lo tanto a un elemento de accionamiento 44 con propiedades que son semejantes a una estera de caucho plana.

De acuerdo con la figura 12, de esta manera una pluralidad de ejes 40 con magnetos permanentes correspondientes 41 también puede ser colocada horizontalmente en paralelo con una armazón común 47 para formar un elemento de accionamiento correspondiente 46. Además, puede ser ventajoso fijar o conectar los elementos de accionamiento 44 ó 46 con sus armazones 45 ó 47 directamente a una estructura portadora 38 de acuerdo con la figura 8.

Lista de designaciones 10 Generador 11 Rotor 12 Estator 13 Eje de la máquina 14 Hueco de aire 15 Portador del sensor 16, 17 Carrete 18 Alambre 19 Banda 20 Mecanismo de enrollado 21 Robot 22, 23 Rueda de accionamiento de oruga 24, 24' Vehículo de inspección 25 Alojamiento 26, 27 Elemento de accionamiento 26a-c Elemento de accionamiento 27a-c Elemento de accionamiento 28 Unidad de control 29, 30 Motor 31 Tubo flexible (por ejemplo tubo de caucho) 32, 33 Magneto permanente (cilindrico) 34 Elemento de conexión 35 Eje de accionamiento 36 Devanado 37 Sensor 38 Estructura portadora 39, 42 Elemento de accionamiento 40 Eje (flexible) 41 Magneto permanente (cilíndrico-hueco) 43 Forro protector 44, 46 Elemento de accionamiento 45, 47 Armazón Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (17)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad · lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un vehículo de inspección para inspeccionar un hueco de aire entre el rotor y el estator de un generador, que tiene elementos de accionamiento para el movimiento progresivo independiente en el hueco de aire, caracterizado porque los elementos de accionamiento comprenden rodillos magnéticos, torsionalmente rígidos, elásticamente flexibles, alargados .

2. El vehículo de inspección de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de accionamiento tienen la forma de una sección tubular flexible en cada caso.

3. El vehículo de inspección de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque una multiplicidad de magnetos permanentes están colocados dentro de los elementos de accionamiento uno debajo del otro en la dirección longitudinal.

4. El vehículo de inspección de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de accionamiento comprenden ejes torsionalmente rígidos, flexibles elásticamente i sobre los cuales una multiplicidad de magnetos permanentes están colocados en cada caso uno debajo del otro en la dirección longitudinal de una manera resistente a la rotación.

5. El vehículo de inspección de conformidad con las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque los magnetos permanentes son de diseño cilindrico o de diseño cilindrico hueco, en donde el eje del cilindro está orientado en cada caso paralelo al eje longitudinal de los elementos de accionamiento .

6. El vehículo de inspección de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque los magnetos permanentes son magnetizados paralelos con respecto al eje del cilindro en cada caso.

7. El vehículo de inspección de conformidad con las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque los magnetos permanentes de un elemento de accionamiento están colocados dentro de un tubo flexible.

8. El vehículo de inspección de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el tubo flexible es un tubo de caucho.

9. El vehículo de inspección de conformidad con las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque el tubo flexible • tiene un diámetro externo que és constante sobre el eje longitudinal .

10. El vehículo de inspección de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque los magnetos permanentes de un eje son cubiertos con un forro protector.

11. El vehículo de inspección de conformidad con una de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque el vehículo de inspección tiene un alojamiento o una estructura portadora con sensores que son requeridos para la inspección, y porque un elemento de accionamiento está colocado en cada caso sobre los lados opuestos del alojamiento o de la estructura portadora.

12. El vehículo de inspección de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque una pluralidad de elementos de accionamiento están colocados en cada caso sobre un lado del alojamiento o de la estructura portadora.

13. El vehículo de inspección de conformidad con las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque los elementos de accionamiento con sus ejes longitudinales son colocados paralelos entre sí, y porque los elementos de accionamiento están conectados al alojamiento o a la estructura portadora de una manera en la cual los mismos son giratorios alrededor de sus ejes longitudinales.

14. El vehículo de inspección de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los elementos de accionamiento son accionados individualmente, y porque para cada uno de los elementos de accionamiento se hace una provisión en el alojamiento o sobre la estructura portadora de un motor que coloca el elemento de accionamiento asociado en rotación alrededor de su eje longitudinal.

15. El vehículo de inspección de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque una unidad de control para el control de los motores está acomodada en el alojamiento o en la estructura portadora.

16. El vehículo de inspección de conformidad con las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizado porque la dirección giratoria de los elementos de accionamiento es variable en cada caso.

17. El vehículo de inspección de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los rodillos magnéticos, torsionalmente rígidos, flexiblemente elásticos, de los elementos de accionamiento están montados en las armazones flexiblemente elásticas correspondientes que previenen la distorsión de los rodillos alrededor de un eje que es perpendicular a la superficie giratoria de los rodillos.