專(zhuān)利名稱：測(cè)量定子線圈槽中緊密度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及發(fā)電機(jī)，更具體而言，涉及一種用于測(cè)量渦輪發(fā)電機(jī)的電樞槽內(nèi) 的定子線圈的切向緊密度的方法。
背景技術(shù)：
在大型發(fā)電機(jī)中，定子組件包括被保持在電樞槽內(nèi)的定子線圈。定子線圈可通過(guò) 定子楔被保持就位，該定子楔通常被插入到位于電樞槽任意側(cè)上的一對(duì)相對(duì)的平行槽內(nèi)。 頂波紋彈簧能夠被插入到定子楔與定子線圈之間，以保持定子線圈上的有效負(fù)載，并由此 保持定子線圈上的恒定壓力或預(yù)載。另外，側(cè)波紋彈簧可沿著與電樞槽接合的定子線圈的 側(cè)部插入，以降低定子線圈沿切向方向的振動(dòng)。與定子線圈相關(guān)的常見(jiàn)問(wèn)題是定子線圈可能會(huì)在電樞槽內(nèi)變松。已發(fā)現(xiàn)定子線圈 在電樞槽內(nèi)的松動(dòng)可能導(dǎo)致定子線圈與電樞槽之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及定子線圈的振動(dòng)水平 的增加。這些狀況可能引起定子線圈絕緣和定子鐵芯疊片的損壞和失效。進(jìn)一步，定子線 圈在電樞槽內(nèi)的切向振動(dòng)可能引起定子線圈與定子鐵芯之間的放電，這可能造成這些部件 的電火花腐蝕。這些不希望的結(jié)果可能需要進(jìn)行更換或進(jìn)行費(fèi)時(shí)的困難的維修過(guò)程，例如 定子線圈的重繞過(guò)程。已開(kāi)發(fā)出估計(jì)定子組件內(nèi)定子楔和頂波紋彈簧緊密度的測(cè)試。公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利 6，631，335中的一種這樣的測(cè)試包括激發(fā)定子組件的定子楔的振動(dòng)，該定子組件包括定子 楔、一個(gè)或更多定子線圈以及可選地布置在電樞槽內(nèi)的波紋彈簧。測(cè)量定子組件的振動(dòng)響 應(yīng)，并將其與先前存儲(chǔ)的定子組件的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行比較，以估計(jì)定子組件在電樞槽內(nèi)的緊
也/又。公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利5，012，684中的另一種這樣的測(cè)試公開(kāi)了具有液壓缸的楔塊，其 中楔塊被安裝在電樞槽或定子槽中的一對(duì)平行槽的上槽內(nèi)。液壓缸被致動(dòng)，以向下壓迫負(fù) 載板，負(fù)載板繼而接觸平行槽中另一個(gè)槽內(nèi)的槽楔。槽楔繼而壓縮槽楔與定子繞組之間的 頂波紋彈簧。測(cè)力傳感器測(cè)量壓縮頂波紋彈簧所需的力，其中四個(gè)線性可變的差動(dòng)變壓器 測(cè)量槽楔的位移量。然后用這兩個(gè)測(cè)量結(jié)果得出槽楔和頂波紋彈簧組合結(jié)構(gòu)的緊密度的測(cè) 量結(jié)果。諸如這些的測(cè)試是在定子楔就位的情況下執(zhí)行的，其可能對(duì)于測(cè)量槽內(nèi)的定子楔 和頂波紋彈簧的緊密度有效。然而，這些類(lèi)型的測(cè)試對(duì)于側(cè)對(duì)側(cè)或切向定子線圈緊密度而 言是不確定的，并且不能對(duì)定子線圈自身在電樞槽內(nèi)的振動(dòng)提供特定測(cè)量。而且，隨著實(shí)施 在目前的發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)中的定子線圈由于相關(guān)的切向方向的柔性增加而變得越來(lái)越薄，當(dāng)估 計(jì)槽內(nèi)部件的緊密度時(shí)，基于安裝在槽中的定子楔和波紋彈簧結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)的測(cè)試可能 變得更不精確。目前確定定子線圈在定子槽內(nèi)的相對(duì)切向緊密度的方法包括使用“測(cè)隙規(guī)”，該 “測(cè)隙規(guī)”被刺探到定子線圈與限定電樞槽的壁之間的空間中。測(cè)隙規(guī)提供感知該空間的近 似寬度的測(cè)試儀。由于沒(méi)有測(cè)量定子線圈在電樞槽內(nèi)的切向緊密度的直接讀數(shù)，因而由測(cè)隙規(guī)提供的讀數(shù)的精確度較低。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種用于測(cè)量發(fā)電機(jī)中定子組件的電樞槽內(nèi)的定子線圈 的切向緊密度的方法包括激勵(lì)所述定子線圈以形成所述定子線圈的振動(dòng)響應(yīng)；檢測(cè)所述 定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)；確定所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)；和基于所 述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)，估計(jì)所述電樞槽內(nèi)的所述定子線圈的切 向緊密度。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種用于測(cè)量定子線圈的振動(dòng)響應(yīng)以估計(jì)發(fā)電機(jī)中定子 組件的電樞槽內(nèi)的所述定子線圈的切向緊密度的方法，包括從所述電樞槽去除定子楔、頂 部槽填充件和頂波紋彈簧中的至少一個(gè)；通過(guò)利用具有測(cè)力傳感器的激勵(lì)器直接撞擊所述 定子線圈的徑向內(nèi)側(cè)來(lái)激勵(lì)所述定子線圈，以形成所述定子線圈的振動(dòng)響應(yīng)，所述振動(dòng)響 應(yīng)包括切向振動(dòng)響應(yīng)和徑向振動(dòng)響應(yīng)中的一種；檢測(cè)所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)；確定 所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)；以及基于所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的 所述頻率響應(yīng)函數(shù)來(lái)估計(jì)所述電樞槽內(nèi)的所述定子線圈的切向緊密度。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種用于降低發(fā)電機(jī)的電樞槽中的定子線圈的電火花腐 蝕的方法，包括激勵(lì)所述定子線圈以形成所述定子線圈的振動(dòng)響應(yīng)；檢測(cè)所述定子線圈 的所述振動(dòng)響應(yīng)；確定所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)；基于所述定子線圈 的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)來(lái)估計(jì)所述電樞槽內(nèi)的所述定子線圈的切向緊密度； 以及，如果所述電樞槽內(nèi)的所述定子線圈的所述估計(jì)的切向緊密度不在預(yù)定范圍內(nèi)，將至 少一個(gè)填充構(gòu)件插入到所述定子線圈與限定所述電樞槽的壁之間。


雖然本申請(qǐng)文件結(jié)束于特別指出且清楚地要求本發(fā)明的權(quán)利要求，但是相信根據(jù) 以下結(jié)合附圖所作的描述，本發(fā)明將被更好地理解，附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元 件，并且附圖中圖1為具有安裝在定子組件內(nèi)的轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)的示意性橫截面圖；圖2為圖1所示發(fā)電機(jī)的一部分的局部等軸視圖；圖3為圖1所示發(fā)電機(jī)的一部分的局部等軸視圖，其中，發(fā)電機(jī)的各部件被部分地 安裝在定子槽中，以便根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行測(cè)試；圖4為曲線圖，示出了對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的三種不同的定子線圈緊密度狀況 的徑向振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)；以及圖5為圖表，示出了對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的三種不同的定子線圈緊密度狀況的 切向振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式在優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述中，參考了形成優(yōu)選實(shí)施例一部分的附圖，而且附 圖中示出的本發(fā)明可實(shí)施于其中的具體優(yōu)選實(shí)施例應(yīng)為示例性的而非限制性的。應(yīng)理解的 是，在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可采用其他實(shí)施例并且可進(jìn)行各種變化。
現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，圖1顯示諸如渦輪動(dòng)力發(fā)電機(jī)的已知發(fā)電機(jī)10的橫截面圖，該發(fā) 電機(jī)10包括圍繞轉(zhuǎn)子14的定子組件12。在定子組件12與布置在轉(zhuǎn)子14周?chē)谋３汁h(huán) 18之間存在窄的徑向間隙16(在圖中略微被夸大)。定子組件12包括一系列環(huán)狀的軸向 延伸的電樞槽20。每個(gè)電樞槽20可被形成在定子組件12中，且其任意側(cè)上形成有定子齒 22。如圖2和3所示，每個(gè)定子齒22 (在圖2和3中顯示出一個(gè))包括一對(duì)軸向延伸 的凹槽24、25，其相對(duì)于彼此徑向布置。因而，每個(gè)電樞槽20包括兩對(duì)形成于其中的大致平 行的凹槽24、25?？杀焕p繞或部分地纏繞在絕緣層27中的定子線圈26A、26B被布置在定子 組件12的電樞槽20的每一個(gè)中。在典型的定子組件12中，一對(duì)定子線圈26A、26B被堆疊 在電樞槽20內(nèi)，其中一個(gè)徑向布置在另一個(gè)之上，如圖2和3所示。諸如頂部槽填充件28 或墊片的一個(gè)或更多填充構(gòu)件被典型地從頂部定子線圈26A徑向向內(nèi)放置。另外的填充構(gòu) 件，例如頂波紋彈簧30，可被布置在電樞槽20內(nèi)且從頂部槽填充件28徑向向內(nèi)。在所示實(shí)施例中，諸如第一側(cè)波紋彈簧3IA的填充構(gòu)件垂直于頂波紋彈簧30被布 置在電樞槽20中且在頂部定子線圈26A與定子齒22之間，諸如第二側(cè)波紋彈簧31B的另 一填充構(gòu)件垂直于頂波紋彈簧30被布置在電樞槽20中且在底部定子線圈26B與定子齒22 之間?？蛇x地，諸如第一和第二側(cè)部槽填充件33A、33B或墊片的一個(gè)或更多另外的填充構(gòu) 件可被放置在側(cè)波紋彈簧31A、31B與相應(yīng)的定子線圈26A、26B之間。可替代地，如果沒(méi)有 側(cè)波紋彈簧31A、31B，側(cè)部槽填充件33A、33B可被放置在電樞槽20中且在定子齒22與定子 線圈26A、26B之間。側(cè)波紋彈簧31A、31B和側(cè)部槽填充構(gòu)件33A、33B被設(shè)計(jì)成填充形成在 定子線圈26A、26B與定子齒22之間的任何軸向間隙并增加定子線圈26A、26B與定子齒22 之間的沿切向方向的緊密度。最后，一個(gè)或更多個(gè)定子楔32被安裝在電樞槽20中且從頂波紋彈簧30徑向向 內(nèi)。定子楔32通過(guò)將其滑動(dòng)到相應(yīng)平行槽24、25中的至少一個(gè)內(nèi)而被安裝。定子楔32將 頂波紋彈簧30壓縮緊靠頂部槽填充件28，該頂部槽填充件28繼而被壓縮緊靠頂部定子線 圈26A，從而將定子線圈26A、26B緊密地徑向緊固在電樞槽20內(nèi)。現(xiàn)在將描述用于測(cè)量電樞槽20內(nèi)所選定子線圈26A、26B的切向緊密度的方法。 定子楔32被從電樞槽20去除以暴露頂波紋彈簧30?？墒褂萌我夥椒▉?lái)去除定子楔32，例 如，通過(guò)利用沖擊力來(lái)撞擊定子楔32，以使定子楔32滑出對(duì)應(yīng)的平行槽24、25。頂波紋彈 簧30和頂部槽填充件28然后被從電樞槽20去除以暴露頂部定子線圈26A，如在圖3中所 示。應(yīng)注意到，如果希望測(cè)量底部定子線圈26B的緊密度，則頂部定子線圈26會(huì)被去除。應(yīng)理解，盡管本發(fā)明的描述涉及到從與頂部定子線圈26A接合中去除包括定子楔 32、頂波紋彈簧30和頂部槽填充件28的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明可通過(guò)在安裝楔32、頂波紋彈簧30 和頂部槽填充件28之前新安裝定子線圈26A、26B而實(shí)施。因而，本發(fā)明可廣泛適用于具有 暴露在定子槽20內(nèi)的定子線圈26A的定子結(jié)構(gòu)。如在圖3中可見(jiàn)，所選定子線圈26A被暴露(頂部定子線圈26A在該實(shí)施例中已 被選擇)，并且，例如，諸如加速計(jì)、激光振動(dòng)計(jì)或Eddy電流探針的第一振動(dòng)傳感器34A，例 如利用管道密封油灰或可在市場(chǎng)上從紐約迪普壓電有限公司(PCB Piezotronics, Inc. of Depew,New York)得到的PCB加速計(jì)附接蠟附接到所選定子線圈26A的徑向內(nèi)側(cè)26A1?？?選地，例如，諸如加速計(jì)、激光振動(dòng)計(jì)或Eddy電流探針的第二振動(dòng)傳感器34B，例如利用管
6道密封油灰或PCB加速計(jì)附接蠟附接到所選定子線圈26A的徑向內(nèi)側(cè)26A1。在該實(shí)施例 中，第一振動(dòng)傳感器34A沿著可測(cè)量所選定子線圈26A的切向振動(dòng)的方向附接到所選定子 線圈26A的內(nèi)側(cè)26A1，而第二振動(dòng)傳感器34B沿著可測(cè)量所選定子線圈26A的徑向振動(dòng)的 方向附接到所選定子線圈26A的內(nèi)側(cè)26A1。如在此所使用的，切向振動(dòng)是沿圓周方向的振 動(dòng)，而徑向振動(dòng)是沿徑向方向的振動(dòng)。然后，通過(guò)使用如圖3所示的具有包括激勵(lì)傳感器36A的測(cè)力傳感器的激勵(lì)器36， 所選定子線圈26A被激勵(lì)，以測(cè)量施加到所選定子線圈26A的力?？墒褂萌我夥椒▉?lái)激勵(lì) 所選定子線圈26A，并且在優(yōu)選實(shí)施例中，所選定子線圈26A的激勵(lì)借助于例如利用錘子在 所選定子線圈26A的徑向內(nèi)側(cè)26A1上的直接撞擊實(shí)現(xiàn)。其他類(lèi)型的激勵(lì)器也可被使用，并 可沿任意方向激勵(lì)所選定子線圈26A。所選定子線圈26A的激勵(lì)形成暴露的定子線圈26A 的切向振動(dòng)響應(yīng)。該切向振動(dòng)響應(yīng)通過(guò)使用第一振動(dòng)傳感器34A被檢測(cè)。對(duì)所選定子線圈 26A的激勵(lì)還形成暴露的定子線圈26A的徑向振動(dòng)響應(yīng)。該徑向振動(dòng)響應(yīng)通過(guò)使用第二振 動(dòng)傳感器34B被檢測(cè)。激勵(lì)傳感器36A檢測(cè)由激勵(lì)器36施加到所選定子線圈26A的激勵(lì) 力。應(yīng)理解，這些過(guò)程可沿著所選定子線圈26A的長(zhǎng)度重復(fù)若干次，其中振動(dòng)傳感器34A、 34B被重新定位，并且激勵(lì)器36用于沿不同位置激勵(lì)所選定子線圈26A，使得多個(gè)振動(dòng)響應(yīng) 被檢測(cè)。所選定子線圈26A的振動(dòng)響應(yīng)和激勵(lì)器36的激勵(lì)力被傳遞到數(shù)據(jù)分析裝置38，該 數(shù)據(jù)分析裝置38與振動(dòng)傳感器34A、34B和激勵(lì)傳感器36A連通(或稱通信)。在所示實(shí)施 例中，數(shù)據(jù)分析裝置38為頻譜分析器，但也可使用其他合適的數(shù)據(jù)分析器。該數(shù)據(jù)分析裝 置38將所選定子線圈26A的振動(dòng)響應(yīng)和激勵(lì)器36的激勵(lì)力，即來(lái)自振動(dòng)傳感器36A、36B 和激勵(lì)傳感器36A的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)然后用于確定和繪制所選定子 線圈26A的切向振動(dòng)響應(yīng)和徑向振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。在該實(shí)施例中，頻率響應(yīng)函數(shù) 被繪制成沿切向或徑向方向的加速度g與輸入力IbF之比作為頻率(Hz)的函數(shù)。這些過(guò) 程能夠通過(guò)包括例如傅里葉分析，快速傅里葉變換或階次跟蹤分析的許多方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng) 注意，根據(jù)該實(shí)施例，盡管切向和徑向的振動(dòng)響應(yīng)都被檢測(cè)和繪制，但只有切向和徑向的振 動(dòng)響應(yīng)中的一種需要檢測(cè)和繪制，以提供足夠的信息來(lái)分析所選定子線圈26A的切向緊密 度。由于激勵(lì)器36施加的激勵(lì)力被檢測(cè)并被包括在所選定子線圈26A的切向振動(dòng)響應(yīng)的 頻率響應(yīng)函數(shù)的確定中，因而激勵(lì)器36施加的激勵(lì)力針對(duì)每個(gè)確定無(wú)需恒定。一旦所選定子線圈26A的振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)被繪制，則頻率響應(yīng)函數(shù)的本 地模式被確定，例如，通過(guò)確定在對(duì)應(yīng)的頻率繪圖上交叉的零點(diǎn)的位置。應(yīng)理解，在不背離 本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可使用其他方法來(lái)確定所選定子線圈26A的頻率響應(yīng)函數(shù) 的振動(dòng)響應(yīng)的本地模式。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于以各種已知線圈切向緊密度布置在定子組件中的各種定子 線圈，數(shù)據(jù)被首先采集。該數(shù)據(jù)可用于擴(kuò)展用于該特定定子組件中的定子線圈的頻率緊密 度相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，包括具有已知切向緊密度的定子線圈26A的特定定子組件可被激勵(lì) 以形成定子線圈26A的切向和徑向振動(dòng)響應(yīng)。定子線圈26A的振動(dòng)響應(yīng)能夠由振動(dòng)傳感器 34A、34B檢測(cè)，并且，數(shù)據(jù)分析裝置38可將定子線圈26A的振動(dòng)響應(yīng)轉(zhuǎn)換成定子線圈26A的 對(duì)應(yīng)的振動(dòng)響應(yīng)的參考頻率響應(yīng)函數(shù)。對(duì)應(yīng)的振動(dòng)響應(yīng)的參考頻率響應(yīng)函數(shù)的本地模式然 后可被確定。定子線圈26A的對(duì)應(yīng)的振動(dòng)響應(yīng)的參考頻率響應(yīng)函數(shù)的本地模式(其對(duì)應(yīng)于
7定子線圈26A的已知切向緊密度)然后可被存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)的頻率緊密度相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中。該過(guò) 程針對(duì)不同的已知定子線圈切向緊密度可重復(fù)多次，以完善相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)。包含在相關(guān)數(shù)據(jù) 庫(kù)中的存儲(chǔ)本地模式能夠用于估計(jì)其他具有未知切向緊密度的定子線圈的切向緊密度。根據(jù)該實(shí)施例，圖4顯示了針對(duì)多個(gè)具有不同切向緊密度的定子線圈而獲得的徑 向振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)的曲線圖，并且，其中針對(duì)徑向振動(dòng)的頻率響應(yīng)函數(shù)被繪制成頻率的函數(shù)。 實(shí)線40圖示了具有松動(dòng)切向緊密度的線圈的頻率響應(yīng)函數(shù)，虛線42圖示了具有中等切向 緊密度的線圈的頻率響應(yīng)函數(shù)，而點(diǎn)線44圖示了具有緊密切向緊密度的線圈的頻率響應(yīng) 函數(shù)。松動(dòng)水平的定子線圈緊密度40對(duì)應(yīng)于其中側(cè)波紋彈簧31A和側(cè)部槽填充件33A被 去除的定子組件中的定子線圈26A。中等水平的定子線圈緊密度42對(duì)應(yīng)于其中側(cè)部槽填 充件33A就位而沒(méi)有側(cè)波紋彈簧31A的定子組件中的定子線圈。高水平的定子線圈緊密度 44對(duì)應(yīng)于其中側(cè)波紋彈簧31A就位而沒(méi)有側(cè)部槽填充件33A的定子組件的定子線圈。如圖4所示，針對(duì)松動(dòng)水平的定子線圈切向緊密度40的頻率響應(yīng)函數(shù)具有的輸出 包括由點(diǎn)A表示的大約125Hz的本地模式(與頻率圖交叉的第一個(gè)零)，針對(duì)中等水平的定 子線圈切向緊密度42的頻率響應(yīng)函數(shù)具有的輸出包括由點(diǎn)B表示的大約575Hz的本地模 式，而針對(duì)高水平的定子線圈切向緊密度44的頻率響應(yīng)函數(shù)具有的輸出包括由點(diǎn)C表示的 大約2400Hz的本地模式。已知的是，側(cè)部槽填充件33A、33B提供增加的定子線圈切向緊密 度，側(cè)波紋彈簧31A、31B提供更大的定子線圈切向緊密度。圖4所示的示例性結(jié)果說(shuō)明，定 子線圈切向緊密度與定子線圈的徑向振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)的本地模式直接相關(guān)，并且 該本地模式作為定子線圈的切向緊密度的函數(shù)而增加。換句話說(shuō)，通過(guò)直接在定子線圈上 進(jìn)行局部振動(dòng)響應(yīng)測(cè)量，可獲得定子線圈在電樞槽內(nèi)的切向緊密度的基本精確測(cè)量，其中 徑向振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)的更高定子線圈本地模式表示電樞槽20內(nèi)的更高水平的定 子線圈切向緊密度。圖5顯示針對(duì)多個(gè)具有不同切向緊密度的定子線圈而獲得的切向振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù) 的曲線圖，并且，其中針對(duì)切向振動(dòng)的頻率響應(yīng)函數(shù)被繪制成頻率的函數(shù)。實(shí)線140圖示了 具有松動(dòng)切向緊密度的線圈的頻率響應(yīng)函數(shù)，虛線142圖示了具有中等切向緊密度的線圈 的頻率響應(yīng)函數(shù)，而點(diǎn)線144圖示了具有緊密切向緊密度的線圈的頻率響應(yīng)函數(shù)。這些測(cè) 量所對(duì)應(yīng)的定子組件的狀況與上述根據(jù)圖4的那些定子組件的狀況基本類(lèi)似。包括分別由點(diǎn)Al (大約100Hz)、Bl (大約240Hz)和C (大約2020Hz)表示的對(duì)應(yīng) 于線140、142、144的本地模式的輸出進(jìn)一步說(shuō)明，定子線圈切向緊密度與定子線圈的切向 振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)的本地模式直接相關(guān)。根據(jù)圖4的繪圖注意到，對(duì)于徑向振動(dòng)頻 率響應(yīng)函數(shù)，定子線圈在電樞槽內(nèi)的切向緊密度可通過(guò)獲得定子線圈的直接振動(dòng)測(cè)量而基 本精確地確定，特別對(duì)于圖5的示例性實(shí)施例，可通過(guò)獲得定子線圈的切向振動(dòng)的直接測(cè) 量而獲得。在優(yōu)選實(shí)施例中，所選定子線圈26A的徑向振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)的本地模式 提供定子線圈26A的切向緊密度的基本精確的測(cè)定。然而，所選定子線圈26A的切向振動(dòng) 響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)的本地模式同樣可用于確定定子線圈26A的切向緊密度。應(yīng)理解，所選定子線圈26A的振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)與記錄在所選的先前存儲(chǔ) 的對(duì)應(yīng)頻率緊密度相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中的定子線圈的頻率響應(yīng)函數(shù)能夠直接進(jìn)行比較，從而在不 對(duì)頻率響應(yīng)函數(shù)的本地模式進(jìn)行定位的情況下估計(jì)所選定子線圈26A的切向緊密度。在該情況下，所選定子線圈26A的頻率響應(yīng)函數(shù)可與對(duì)應(yīng)的先前存儲(chǔ)的頻率緊密度相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù) 中的一個(gè)或更多參考頻率響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行比較。在對(duì)應(yīng)的先前存儲(chǔ)的頻率緊密度相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù) 中的參考頻率響應(yīng)函數(shù)(其最接近匹配所選定子線圈26A的頻率響應(yīng)函數(shù))將具有與所選 定子線圈26A的切向緊密度類(lèi)似的切向緊密度。本發(fā)明提供定子線圈26A、26B在定子組件12的電樞槽20內(nèi)的切向緊密度的直接 測(cè)量，其中切向緊密度基于定子線圈26A、26B的振動(dòng)響應(yīng)。由于上述測(cè)量直接在所選的定 子線圈26A、26B的一個(gè)上執(zhí)行而沒(méi)有來(lái)自定子楔32、頂波紋彈簧30和頂部槽填充件28的 壓力，因而所選定子線圈26A、26B的本地模式好似所選定子線圈26A、26B在彈性基底上一 樣被測(cè)量。也就是，包括定子線圈26A、26B、側(cè)部槽填充件33A、33B和/或側(cè)波紋彈簧31A、 31B的結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)可在無(wú)阻尼或其他影響的情況下確定，該阻尼或其他影響可與定子 楔32、頂波紋彈簧30和/或頂部槽填充件28 —起出現(xiàn)。一旦定子線圈26A、26B的切向緊密度被估計(jì)，則定子組件12可根據(jù)需要進(jìn)行改 進(jìn)。例如，如果定子線圈26A、26B不夠緊密，則另外的側(cè)部槽填充件33A、33B和/或側(cè)波紋 彈簧31A、31B能夠根據(jù)需要添加到定子組件12，以增加定子線圈26A、26B在電樞槽20內(nèi)的 切向緊密度。隨著定子線圈26A、26B在電樞槽20內(nèi)的緊密度增加，定子線圈26A、26B與電 樞槽20之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)被減少，從而實(shí)現(xiàn)定子線圈絕緣層27的損壞和失效的降低。特別 地，定子線圈26A、26B在電樞槽20內(nèi)的切向振動(dòng)水平被降低，從而實(shí)現(xiàn)定子線圈26A、26B 與定子鐵芯之間的放電的減少，由此降低電火花腐蝕。因此，由定子線圈26A、26B的切向運(yùn) 動(dòng)產(chǎn)生的對(duì)定子組件12的損害可被減少，由此降低對(duì)定子組件12進(jìn)行替換和維修過(guò)程的 需求。盡管本發(fā)明的特定實(shí)施例已被圖示和描述，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是， 在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下能夠進(jìn)行各種其他變化和改進(jìn)。因此，本發(fā)明意在所 附權(quán)利要求中覆蓋所有這些落入本發(fā)明范圍內(nèi)的變化和改進(jìn)。
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權(quán)利要求
一種用于測(cè)量發(fā)電機(jī)中定子組件的電樞槽內(nèi)的定子線圈的切向緊密度的方法，包括激勵(lì)所述定子線圈以形成所述定子線圈的振動(dòng)響應(yīng)；檢測(cè)所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)；確定所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)；和基于所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)，估計(jì)所述電樞槽內(nèi)所述定子線圈的切向緊密度。
2.如權(quán)利要求2所述的方法，其中估計(jì)所述電樞槽內(nèi)所述定子線圈的切向緊密度包 括將所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)與頻率緊密度相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù) 據(jù)進(jìn)行比較。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述頻率緊密度相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所述數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于定 子組件內(nèi)的具有已知定子線圈切向緊密度的先前測(cè)量的定子線圈的特定參考頻率響應(yīng)函 數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中估計(jì)所述電樞槽內(nèi)所述定子線圈的切向緊密度進(jìn)一 步包括確定定子組件內(nèi)的具有已知定子線圈緊密度的所述先前測(cè)量的定子線圈中的哪一 個(gè)對(duì)應(yīng)于與所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)的輸出最接近匹配的參考 頻率響應(yīng)函數(shù)的輸出。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述參考頻率響應(yīng)函數(shù)的所 述輸出包括所述頻率響應(yīng)函數(shù)的本地模式，并且其中所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述 頻率響應(yīng)函數(shù)的所述輸出包括所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)的本地 模式。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中激勵(lì)所述定子線圈以形成所述定子線圈的振動(dòng)響應(yīng) 包括激勵(lì)器，該激勵(lì)器具有測(cè)力傳感器，用于直接撞擊所述定子線圈的徑向內(nèi)側(cè)，以形成所 述定子線圈的振動(dòng)響應(yīng)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中激勵(lì)所述定子線圈以形成所述定子線圈的振動(dòng)響應(yīng) 包括，激勵(lì)所述定子線圈以形成所述定子線圈的切向振動(dòng)響應(yīng)和徑向振動(dòng)響應(yīng)中的一種。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中檢測(cè)所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)包括將加速計(jì) 臨時(shí)附接到所述定子線圈，其中所述加速計(jì)檢測(cè)所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在激勵(lì)所述定子線圈之前從所述電樞槽去 除至少一個(gè)定子楔。
10.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括，在激勵(lì)所述定子線圈之前從所述電樞槽 去除頂部槽填充件和頂波紋彈簧中的至少一個(gè)。
11.一種用于測(cè)量定子線圈的振動(dòng)響應(yīng)以估計(jì)發(fā)電機(jī)中定子組件的電樞槽內(nèi)的所述定 子線圈的切向緊密度的方法，包括從所述電樞槽去除定子楔、頂部槽填充件和頂波紋彈簧中的至少一個(gè)；通過(guò)利用具有測(cè)力傳感器的激勵(lì)器直接撞擊所述定子線圈的徑向內(nèi)側(cè)來(lái)激勵(lì)所述定 子線圈，以形成所述定子線圈的振動(dòng)響應(yīng)，所述振動(dòng)響應(yīng)包括切向振動(dòng)響應(yīng)和徑向振動(dòng)響 應(yīng)中的一種；檢測(cè)所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)；確定所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)；和基于所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)，估計(jì)所述電樞槽內(nèi)所述定子 線圈的切向緊密度。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中估計(jì)所述電樞槽內(nèi)所述定子線圈的切向緊密度包 括，將所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)與頻率緊密度相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù) 據(jù)進(jìn)行比較。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述頻率緊密度相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所述數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于 定子組件內(nèi)的具有已知定子線圈切向緊密度的先前測(cè)量的定子線圈的特定參考頻率響應(yīng) 函數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中估計(jì)所述電樞槽內(nèi)所述定子線圈的切向緊密度進(jìn) 一步包括確定定子組件內(nèi)的具有已知定子線圈緊密度的所述先前測(cè)量的定子線圈中的哪 一個(gè)對(duì)應(yīng)于與所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)的輸出最接近匹配的參 考頻率響應(yīng)函數(shù)的輸出。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述參考頻率響應(yīng)函數(shù)的所述輸出包括所述頻率 響應(yīng)函數(shù)的本地模式，并且其中所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)的所述 輸出包括所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)的本地模式。
16.一種用于降低發(fā)電機(jī)的電樞槽中的定子線圈的電火花腐蝕的方法，包括激勵(lì)所述定子線圈以形成所述定子線圈的振動(dòng)響應(yīng)；檢測(cè)所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)；確定所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)；基于所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)，估計(jì)所述電樞槽內(nèi)所述定子 線圈的切向緊密度；和如果所述電樞槽內(nèi)的所述定子線圈的估計(jì)的切向緊密度不在預(yù)定范圍內(nèi)，將至少一個(gè) 填充構(gòu)件插入到所述定子線圈與限定所述電樞槽的壁之間。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括，在激勵(lì)所述定子線圈之前從所述電樞槽 去除定子楔、頂部槽填充件和頂波紋彈簧中的至少一個(gè)。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中估計(jì)所述電樞槽內(nèi)所述定子線圈的切向緊密度包 括將所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)與頻率緊密度相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù) 據(jù)進(jìn)行比較。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中激勵(lì)所述定子線圈以形成所述定子線圈的振動(dòng)響 應(yīng)包括激勵(lì)器，該激勵(lì)器具有測(cè)力傳感器，用于直接撞擊所述定子線圈的徑向內(nèi)側(cè)，以形成 所述定子線圈的切向振動(dòng)響應(yīng)和所述定子線圈的徑向振動(dòng)響應(yīng)中的一種。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中將至少一個(gè)填充構(gòu)件插入到所述定子線圈與限定 所述電樞槽的壁之間包括，將側(cè)部槽填充件和側(cè)波紋彈簧中的一個(gè)插入到所述定子線圈與 限定所述電樞槽的所述壁之間。
全文摘要
一種用于測(cè)量發(fā)電機(jī)中定子組件的電樞槽內(nèi)的定子線圈的切向緊密度的方法。所述定子線圈被激勵(lì)以在其中產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)。所述定子線圈的所述振動(dòng)響應(yīng)被檢測(cè)，并且所述振動(dòng)響應(yīng)的頻率響應(yīng)函數(shù)被確定?；谒龆ㄗ泳€圈的所述振動(dòng)響應(yīng)的所述頻率響應(yīng)函數(shù)來(lái)估計(jì)所述電樞槽內(nèi)所述定子線圈的切向緊密度。
文檔編號(hào)G01M7/00GK101978251SQ200980110341
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者B·T·亨夫里斯, C·M·史密斯, J·F·勞 申請(qǐng)人:西門(mén)子能源公司