一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法及其裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法及其裝置，屬于發(fā)電機的故障檢測領域。
【背景技術】
[0002]發(fā)電機主要由定子、轉子、端蓋、機座及軸承等部件構成，定子旋轉切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，通過接線端子引出，實現(xiàn)發(fā)電。當發(fā)電機運行時，若發(fā)電機轉軸繞曲、轉子不圓或定子中心與轉子軸心不重合，將導致定、轉子間的氣隙不均勻，從而產(chǎn)生不平衡磁拉力；單邊不平衡磁拉力沿著圓周作周期性移動，引起機組振動；發(fā)電機組的振動會致使機組焊接點開裂、零部件疲勞，直接影響其使用壽命。電機定轉子氣隙不均直接影響著電機的安全穩(wěn)定運行。首先，發(fā)電機定、轉子間氣隙的不均勻會產(chǎn)生不平衡磁拉力，從而導致機組的振動；其次，不均勻的氣隙變化會影響電機運行的功率；第三，電機機組在氣隙不均勻的情況下運行時噪音會變大；第四，機組在不均勻的氣隙狀況下運轉，嚴重時容易導致軸承溫度升高，損壞電機軸承。為此，對電機定轉子氣隙進行測量非常重要。
[0003]目前，測量電機氣隙的主要方法是采用平板電容式傳感器，其基本原理為:將平板電容式傳感器固定在發(fā)電機定子內壁，當發(fā)電機轉子磁極運行至傳感器相對位置時，傳感器與轉子磁極便構成一個電容器；此電容器的電容值只與兩極板間的距離(氣隙)有關，通過測量電容器電容值即可判斷定、轉子間氣隙是否均勻。但這一方法存在一些的缺點，首先，電容式位移傳感器測量電路需施加一外源激勵，且要求激勵頻率和幅值穩(wěn)定，這就導致了技術的復雜性和難度。其次，電容檢測電路非線性，傳感器特性曲線擬合困難。
[0004]中國專利《一種間隙快速電磁測量方法及傳感裝置》(CN 102927895 A)，公開了一種間隙快速電磁測量方法及傳感器裝置，基于電磁感應原理，設計一種適用于任何金屬或非金屬材料的間隙電磁測量傳感器裝置及其測量方法，傳感器裝置由二個金屬薄片、檢測線圈薄板、手持桿、緊固件、導線組成，測量方法包括標定和實測二個過程，本傳感器裝置及其測量方法采用獨特的鐵磁性微彈片，即可適應任何材料間隙檢測，且檢測信號動態(tài)范圍、線性度都獲得良好的改善，具有測量速度快、精確定量、無漏檢的重要特點，可有效替代常規(guī)間隙尺寸測量方法，快速、精確、全面測量工件間隙尺寸，適用于各種金屬或非金屬管材、板材、彎曲工件等的間隙測量工作。然而這一方法僅適用于靜態(tài)測量，不能實現(xiàn)實時的在線檢測；同時其裝置較為復雜，必須采用電源對其裝置進行供電。
[0005]中國專利《電容式位移傳感器》(CN 1087987A)，是一種專門檢測電機定轉子間氣隙的方法。其測量原理為:平板式傳感器和發(fā)電機的磁極，在極板間面積、介電常數(shù)不變的情況下，電容值只與極板間的距離有關。通過電容值與距離之間的數(shù)學關系，即可測量定轉子氣隙值。然而因為寄生電容的存在，這一方法測量存在非線性，精度不高；同時該裝置相對復雜，需要外加激勵源才能實現(xiàn)測量。

【發(fā)明內容】

[0006]針對上述缺點，本發(fā)明提出一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法及其裝置，此方法及其裝置，在測量過程中無須外加激勵源；無寄生及雜散電容的影響；感應電壓與定轉子氣隙幾乎呈線性關系，數(shù)據(jù)分析簡單。
[0007]本發(fā)明采取的技術方案為:
一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法，利用發(fā)電機本身運行時產(chǎn)生的電磁場，通過置于定子內表面的探測線圈，測量因轉子旋轉而產(chǎn)生的感應電動勢，最后依據(jù)感應電動勢與定子、轉子間氣隙之間的數(shù)學關系，實時檢測氣隙是否均勻。
[0008]通過在定子內表面軸向方向放置多組探測線圈，以檢測氣隙軸向是否均勻。
[0009]通過在定子內表面周向方向放置多組探測線圈，以檢測氣隙周向是否均勻。
[0010]探測線圈測量的信號為電壓信號。
[0011]一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測裝置，包括探測線圈、感應電壓信號測量裝置，探測線圈緊貼于定子內表面，探測線圈外形與定子內表面的弧度吻合。
[0012]探測線圈的軸向方向為單層結構。
[0013]探測線圈由直徑小于0.2mm的絕緣細銅絲繞制而成。
[0014]探測線圈的匝數(shù)為10-20。
[0015]探測線圈的外直徑不超過10mm。
[0016]本發(fā)明一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法及其裝置，優(yōu)點在于:
首先，裝置利用電機本身的電磁場作為源，在測量過程中無須外加激勵源；其次，可實現(xiàn)軸向與周向兩個方位的氣隙均勻度的測量；第三，無寄生及雜散電容的影響；第四，感應電壓與定、轉子氣隙幾乎為線性關系，更容易判斷氣隙的均勻性，數(shù)據(jù)分析簡單；第五，測量信號為電壓信號，對電機本身的電磁場無任何影響。
[0017]本發(fā)明既能實現(xiàn)動態(tài)在線測量，同時可避免“電容式位移傳感器”寄生及雜散電容的干擾。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明中周向連續(xù)布置的電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明中周向間隔布置的電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明中軸向單一布置的電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測示意圖。
[0021]圖4為本發(fā)明中軸向間隔布置的電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測示意圖。
[0022]圖5為本發(fā)明中單個探測線圈布置示意圖。
[0023]圖6為本發(fā)明中氣隙周向電壓信號波形。
[0024]圖7為本發(fā)明中氣隙軸向電壓信號波形。
【具體實施方式】
[0025]一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法，利用發(fā)電機本身運行時產(chǎn)生的電磁場，通過置于定子內表面I的探測線圈4，測量因轉子3旋轉而產(chǎn)生的感應電動勢，通過感應電動勢與定、轉子間氣隙之間的量化關系實現(xiàn)對氣隙的檢測。定子內表面I為齒部內表面，這一方法中，通過在定子齒部內表面軸向方向放置多組探測線圈4，以檢測氣隙軸向是否均勻。通過在定子齒部內表面周向方向放置多組探測線圈4，以檢測氣隙周向是否均勻。
[0026]一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測裝置，包括探測線圈4、及其相應的感應電壓信號測量裝置5。感應電壓信號測量裝置5采用示波器，感應電壓信號測量裝置5與探測線圈4串聯(lián)。
[0027]探測線圈4緊貼于定子齒部內表面，其外形與定子齒部內表面弧度吻合。探測線圈4由直徑小于0.2mm的絕緣細銅絲繞制而成，軸向方向為單層結構，因探測線圈4需要很薄，否則會影響測量精度。探測線圈4總匝數(shù)介于10到20之間，外直徑不超過10mm，探測線圈要直徑要盡量小，以使得測量值更能反應一點的氣隙。
[0028]實施例1:
首先，采用0.1mm的絕緣銅絲繞制軸向為單層、匝數(shù)為15、外直徑為1mm的探測線圈4。以定子磁極極數(shù)為8的發(fā)電機為例，按照圖1和圖3所示，在周向的每個定子齒部內表面連續(xù)布置探測線圈4，探測線圈4位于定子軸向的中線處，每個定子齒部內表面軸向僅布置一個探測線圈4 ;布置探測線圈時，按照圖5所示將探測線圈4完全緊貼在定子齒部內表面。電機運行時，通過感應電壓信號測量裝置5測量探測線圈4的感應電壓，通過感應電壓的波形判斷氣隙周向是否均勻。若布置的探測線圈4測得的感應電壓信號均如圖6 (a)所示，則表明電機定轉子氣隙周向均勻；若布置的探測線圈4測得的感應電壓信號出現(xiàn)如圖6(b)所示的情況，則說明存在氣隙周向不均，有一氣隙偏?。蝗舨贾玫奶綔y線圈4測得的感應電壓信號出現(xiàn)如圖6 (c)所示的情況，則說明存在氣隙周向不均，有一氣隙偏大。
[0029]實施例2:
首先，采用0.2mm的絕緣銅絲繞制軸向為單層、匝數(shù)為10、外直徑為8_的探測線圈4。以定子磁極極數(shù)為8的發(fā)電機為例，按照圖2和圖4所示，在周向的定子齒部內表面均勻間隔布置探測線圈4，在定子齒部內表面軸向等距布置三個探測線圈4，其中第二個探測線圈位于定子軸向的中線處，另外兩個探測線圈位于定子軸向的兩端；布置探測線圈時，按照圖5所示將探測線圈完全緊貼在定子齒部內表面。電機運行時，通過感應電壓信號測量裝置5測量探測線圈4的感應電壓，通過感應電壓的波形判斷氣隙軸向是否均勻。假設軸向分布的探測線圈感應電壓幅值從上至下分別為:Ulmax，U2max, U3max。若布置的探測線圈測得的感應電壓信號均如圖7 (a)所示，即探測線圈感應電壓幅值均相等，則表明電機定轉子氣隙軸向均勻；若布置的探測線圈測得的感應電壓信號出現(xiàn)如圖7 (b)所示的情況，即上端探測線圈感應電壓小、下端探測線圈感應電壓大，則說明存在上端氣隙大而下端氣隙小；若布置的探測線圈測得的感應電壓信號出現(xiàn)如圖7 (c)所示的情況，即上端探測線圈感應電壓大、下端探測線圈感應電壓小，則說明定轉子氣隙存在上端氣隙小而下端氣隙大。
【主權項】
1.一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法，其特征在于:利用發(fā)電機本身運行時產(chǎn)生的電磁場，通過置于定子內表面(I)的探測線圈(4)，測量因轉子(3)旋轉而產(chǎn)生的感應電動勢，最后依據(jù)感應電動勢與定子(2)、轉子(3)間氣隙之間的數(shù)學關系，實時檢測氣隙是否均勻。
2.根據(jù)權利要求1所述一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法，其特征在于:通過在定子內表面(I)軸向方向放置多組探測線圈(4)，以檢測氣隙軸向是否均勻。
3.根據(jù)權利要求1所述一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法，其特征在于:通過在定子內表面(I)周向方向放置多組探測線圈(4)，以檢測氣隙周向是否均勻。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法，其特征在于:探測線圈(4)測量的信號為電壓信號。
5.—種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測裝置，包括探測線圈(4)、感應電壓信號測量裝置(5)，其特征在于:探測線圈(4)緊貼于定子內表面(1)，探測線圈(4)外形與定子內表面(I)的弧度吻合。
6.根據(jù)權利要求5所述一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測裝置，其特征在于:探測線圈(4)的軸向方向為單層結構。
7.根據(jù)權利要求5所述一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測裝置，其特征在于:探測線圈(4)由直徑小于0.2mm的絕緣細銅絲繞制而成。
8.根據(jù)權利要求5或6或7所述一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測裝置，其特征在于:探測線圈(4)的匝數(shù)為10-20。
9.根據(jù)權利要求5或6或7所述一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測裝置，其特征在于:探測線圈(4)的外直徑不超過10mm。
【專利摘要】一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法及其裝置，包括探測線圈、感應電壓信號測量裝置，探測線圈緊貼于定子內表面，探測線圈外形與定子內表面的弧度吻合。利用發(fā)電機本身運行時產(chǎn)生的電磁場，通過置于定子內表面的探測線圈，測量因轉子旋轉而產(chǎn)生的感應電動勢，最后依據(jù)感應電動勢與定子、轉子間氣隙之間的數(shù)學關系，實時檢測氣隙是否均勻。本發(fā)明一種電磁感應式發(fā)電機氣隙檢測方法及其裝置，此方法及其裝置，在測量過程中無須外加激勵源；無寄生及雜散電容的影響；感應電壓與定轉子氣隙幾乎呈線性關系，數(shù)據(jù)分析簡單。
【IPC分類】G01R31-34
【公開號】CN104849662
【申請?zhí)枴緾N201510268759
【發(fā)明人】邱立, 吳訓松, 鄧長征, 李振興, 李振華
【申請人】三峽大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月22日