專(zhuān)利名稱(chēng)：手動(dòng)探測(cè)器托架系統(tǒng)以及其使用方法
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背景技術(shù)：
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及用于診斷和監(jiān)測(cè)電子裝置操作的探測(cè)器的托架系統(tǒng)。
在大規(guī)模的發(fā)電領(lǐng)域中，重要的是電能產(chǎn)生系統(tǒng)的元件在預(yù)期的工作壽命內(nèi)完全保持功能，從而避免意外的停工和/或?yàn)?zāi)難性的損失。為避免這類(lèi)問(wèn)題，象大型定子這樣的元件，其構(gòu)成以上提及的發(fā)電系統(tǒng)的部分，在出售前、在客戶場(chǎng)所安裝后、以及定期的維護(hù)過(guò)程中要謹(jǐn)慎檢查和檢測(cè)。
為了高效操作，電機(jī)的定子芯30(例如

圖1示意性描述的)采用薄絕緣鋼疊片32(圖2)以減少渦流流動(dòng)。如圖2所示，疊片32垂直堆疊是通過(guò)將疊片的燕尾槽34放置在鍵條36的楔形榫內(nèi)，鍵條安裝到定子芯30的框架。為了將疊片保持在一起，以防止疊片振動(dòng)，用約300-350psi的力將定子芯30軸向夾緊。
疊片32的縮短可由制造缺陷、安裝/檢查/重繞過(guò)程中的破壞、定子-轉(zhuǎn)子接觸、松線圈楔片/疊片的振動(dòng)、外來(lái)的磁材料等引起。如果疊片32因?yàn)槿魏卧蚨s短，在包含故障-疊片-鍵條的故障循環(huán)中將感應(yīng)大的環(huán)流(見(jiàn)圖2)。典型的故障位置39在圖3中示出。循環(huán)故障電流26隨著縮短的疊片數(shù)目和疊片與短/鍵條之間的電導(dǎo)率而增加。該循環(huán)故障電流26增加了定子芯內(nèi)的功率浪費(fèi)，并引起局部發(fā)熱。該熱斑可以上升至更嚴(yán)重的局部發(fā)熱并最終引起燃燒或疊片融化。結(jié)果，定子棒絕緣和繞組也會(huì)被損壞而引起地電流流過(guò)定子芯。因此應(yīng)檢測(cè)并修理內(nèi)部疊片芯故障，以防止進(jìn)一步的損壞，并提高發(fā)電機(jī)操作的可靠性。
為了檢測(cè)定子芯30中的缺陷，已開(kāi)發(fā)出不同測(cè)試?！碍h(huán)形試驗(yàn)”依賴(lài)于由短路電流引起的渦流發(fā)熱的檢測(cè)。定子芯30繞有多圈(典型的小于10)電纜，以圖1示意性描述的方式形成螺線管形勵(lì)磁線圈31。選擇線圈的電流電平使得定子芯30中驅(qū)動(dòng)的磁通接近正常操作水平(約1-1.5Tesla)。該激勵(lì)必要條件是測(cè)量幾個(gè)兆伏安(MVA)，因?yàn)榫€圈中需要幾百安培和伏特以獲得預(yù)期磁通。定子芯30以這種方式被激勵(lì)幾個(gè)小時(shí)。采用熱成像攝像機(jī)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部定子表面的“熱斑”。這些熱斑代表內(nèi)疊片短路的位置和嚴(yán)重性。
然而，很難發(fā)現(xiàn)定位在定子齒37和槽表面以下的短路，因?yàn)闊釘U(kuò)散引起表面溫度上升，并擴(kuò)散/展開(kāi)。因?yàn)榄h(huán)形試驗(yàn)中使用的高功率電平，所以人員在測(cè)試時(shí)不能進(jìn)入定子芯30的孔。而且，測(cè)試中使用的電纜對(duì)于所需的MVA級(jí)應(yīng)當(dāng)具有合適的尺寸，其導(dǎo)致設(shè)置和移動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。
要關(guān)心的是環(huán)形試驗(yàn)中使用的高磁通，因?yàn)樗璧母唠娏?例如，幾百安培和幾千伏特)需要具有幾個(gè)MVA的測(cè)試供電。發(fā)電機(jī)芯的激勵(lì)繞組在選擇和安裝中也需要高電流和電壓電平，因?yàn)樗鼈儠?huì)使芯部分變暗。而且，因?yàn)樵谛旧蠈?shí)施熱測(cè)試，而芯上無(wú)普通的制冷系統(tǒng)，所以過(guò)多的熱會(huì)導(dǎo)致芯損壞。高電流和電壓電平危及操作者的安全，如以上提及的，當(dāng)運(yùn)行環(huán)形試驗(yàn)時(shí)不允許人員進(jìn)入芯內(nèi)部。
為了克服環(huán)形試驗(yàn)的缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了“EL CID”(電磁芯缺陷檢測(cè))測(cè)試。該測(cè)試依賴(lài)于由短路電流引發(fā)的磁場(chǎng)的測(cè)試，短路電流流動(dòng)是由于內(nèi)疊片短路。因在環(huán)形試驗(yàn)中，發(fā)電機(jī)芯以環(huán)形方式繞有多圈。選擇繞組中的電流電平，使得芯在正常操作磁通的約4％下運(yùn)行。這相應(yīng)于沿著芯表面感應(yīng)的約5伏特/米(volt/meter)的電場(chǎng)。該電流需要在10-30安培范圍內(nèi)，從而可使用較少的幾千伏安(KVA)的電功率。磁電位計(jì)，發(fā)明人稱(chēng)其為Chattock線圈38，用于檢測(cè)從內(nèi)疊片絕緣故障中感應(yīng)的短路電流產(chǎn)生在兩相鄰齒間的磁場(chǎng)。
Chattock線圈38(作為麥克斯韋爾螺旋管或磁電位計(jì)也是已知的)用于檢測(cè)由任何感應(yīng)的內(nèi)疊片電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的相位求積向量。對(duì)于4％磁通激勵(lì)電平，與100mA或更大測(cè)試電流產(chǎn)生的電壓相等的Chattock線圈電壓用作嚴(yán)重內(nèi)疊片短路指示器。
Chattock線圈38典型的以圖4和5所示的方式橫跨兩相鄰齒37的寬度，并用手或者用機(jī)動(dòng)托架沿著定子的表面移動(dòng)它。因?yàn)槎搪冯娏髀窂阶枇Υ?，由短路電流建立的磁通與激勵(lì)磁通成90度相位差。來(lái)自于Chattock線圈38的信號(hào)與激勵(lì)電流導(dǎo)出的參考信號(hào)相結(jié)合，使得可采用相位敏感檢測(cè)方法，從背景噪聲中提取故障信號(hào)。
已開(kāi)發(fā)出全數(shù)字EL CID系統(tǒng)。該系統(tǒng)相對(duì)于先前的模擬設(shè)備展示出改善的噪聲抑制。然而，存在多種畸變和失真，其在執(zhí)行EL CID測(cè)試時(shí)發(fā)生，并目應(yīng)當(dāng)采用芯結(jié)構(gòu)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)其解釋。
EL CID測(cè)試包括以與環(huán)形試驗(yàn)相同的形式激勵(lì)芯，但是采用低得多的電壓和電流電平。4-5％的磁通是正常的。EL CID測(cè)試程序展示出以下特征。從可調(diào)變壓器獲得的該磁通所需的電流，由標(biāo)準(zhǔn)電氣出線口提供。來(lái)自于該低磁通的感應(yīng)電壓保持在約5伏/米，所以在EL CID測(cè)試過(guò)程中人員可進(jìn)入芯以作觀察。在該磁通下的感應(yīng)電流足夠低，不會(huì)引起過(guò)多的熱，所以不再關(guān)心由測(cè)試引起的更多的芯損壞。
EL CID測(cè)試能夠更好地發(fā)現(xiàn)內(nèi)疊片的故障，該故障是位于表面以下的。這較環(huán)形試驗(yàn)是一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)，環(huán)形試驗(yàn)依賴(lài)于從內(nèi)部熱斑的熱擴(kuò)散來(lái)提供檢測(cè)。然而，EL CID測(cè)試會(huì)呈現(xiàn)出高的噪聲水平，尤其是當(dāng)在末端步進(jìn)區(qū)域35內(nèi)掃描時(shí)(見(jiàn)圖12)。高噪聲水平是由于Chattock線圈38位于EL CID觸輪的一側(cè)，需要觸輪倒轉(zhuǎn)或精確定位在末端步進(jìn)區(qū)域35。此外，臨時(shí)操作觸輪導(dǎo)致纏繞在Chattock線圈38周?chē)募?xì)線損壞。
因此，期望開(kāi)發(fā)一種不容易因操作而損壞的探測(cè)器，其也不需要在末端步進(jìn)區(qū)域35處倒轉(zhuǎn)。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明的示范性實(shí)施例包括用在探測(cè)電子設(shè)備過(guò)程中的探測(cè)器支撐托架。該探測(cè)器支撐托架包括一個(gè)本體，用于支撐和定位該本體的裝置，多個(gè)磁通傳感器和一個(gè)位置傳感器。該本體具有第一末端和第二末端。多個(gè)磁通傳感器可操作的連接到本體上。每個(gè)磁通傳感器包括具有芯和線圈的探測(cè)器。該芯包括具有高初始磁導(dǎo)率和高阻抗特性的材料。該探測(cè)器適于被支撐，使得芯的傳感部分以無(wú)接觸有間隔的關(guān)系保持在電子設(shè)備的預(yù)定表面和芯的傳感部分之間。該位置傳感器適于確定沿著電子設(shè)備的縱軸的位置。
本發(fā)明的示范性實(shí)施例還包括確定電子設(shè)備中電故障的檢測(cè)方法。該方法包括在觸輪上支撐多個(gè)探測(cè)器，以無(wú)接觸有間隔的關(guān)系將固體芯的傳感部分保持在電子設(shè)備部件的相對(duì)的表面間，其間泄漏磁通通過(guò)，感應(yīng)電子設(shè)備激勵(lì)至預(yù)定電平，在第一位置處采用每個(gè)探測(cè)器檢測(cè)泄漏磁通，移動(dòng)觸輪至相對(duì)于相反表面的第二位置，并檢測(cè)泄漏磁通，監(jiān)測(cè)每個(gè)探測(cè)器輸出的波動(dòng)，并檢測(cè)相應(yīng)于非正常泄漏磁通的故障，并確定電子設(shè)備內(nèi)所述觸輪的軸向位置。每個(gè)探測(cè)器具有一個(gè)固體芯和隨固體芯配置的線圈。預(yù)定電平低于正常操作電平。
由以下結(jié)合附圖的說(shuō)明書(shū)會(huì)明顯看出本發(fā)明的以上及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)，附圖中相似的附圖標(biāo)記代表相同的元件。
附圖簡(jiǎn)述圖1為可應(yīng)用本傳感器裝置的實(shí)施例的傳統(tǒng)定子芯的透視示意圖。
圖2和3分別為定子疊片描述方式的側(cè)視圖和前視圖，其中定子芯由多個(gè)薄絕緣鋼疊片構(gòu)造成，疊片通過(guò)燕尾槽和鍵條連接到定子的框架。
圖4為采用EL CID型傳感器裝置檢查的兩定子齒的示意性前視圖，其描繪了沒(méi)有與齒相關(guān)的故障時(shí)產(chǎn)生的泄漏磁通。
圖5為采用EL CID型傳感器裝置檢查的兩定子齒的示意性前視圖，其描繪了存在與齒相關(guān)的故障時(shí)產(chǎn)生的泄漏磁通。
圖6為本發(fā)明的開(kāi)頭段落中涉及的RU 2082274 C1中示出的在先傳感器裝置的透視圖。
圖7所示為RU 2082274 C1中的裝置使用的兩傳感器沿著與測(cè)試程序相關(guān)的電路在定子芯中配置方式的示意圖。
圖8為與圖7的傳感器相連的在先技術(shù)的托架，其也在RU 2082274 C1的裝置中公開(kāi)。
圖9為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例探測(cè)器或傳感器配置的示意性前視圖，其描繪了在故障發(fā)生時(shí)的泄漏磁通。
圖10為與圖9所示相似的示意性前視圖，但是其描繪了故障已經(jīng)發(fā)生的情況，并且泄漏磁通相應(yīng)的改變。
圖11為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的托架裝置舉例的示意性前視圖，其可用于支撐并移動(dòng)圖9中的傳感器/探測(cè)器裝置。圖12為示出傳感器正在通過(guò)定子向末端步進(jìn)區(qū)域移動(dòng)的示意圖，其中齒長(zhǎng)度被縮短了。
圖13為電路裝置舉例的框圖，該電路裝置可與圖9的傳感器/探測(cè)器裝置相結(jié)合，以測(cè)試泄漏磁通中的波動(dòng)。
圖14和15為定子的示意性描述，其示范了激勵(lì)線圈怎樣相對(duì)于傳感器的位置布置，以減小定子檢查中的噪聲。
圖16為顯示從無(wú)故障或正常芯系統(tǒng)獲得的特性的矢量圖的一個(gè)舉例。
圖17為描繪從正常疊片裝置中獲得的傳感器位置和信號(hào)的組合示意圖。
圖18為當(dāng)檢測(cè)到局部楔(sub-wedge)故障狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的矢量圖的一個(gè)舉例。
圖19為描繪當(dāng)檢測(cè)到局部楔(sub-wedge)故障狀態(tài)時(shí)獲得的傳感器位置和信號(hào)的組合示意圖。
圖20為當(dāng)檢測(cè)到表面故障狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的矢量圖的一個(gè)舉例。
圖21為描繪在存在表面故障狀態(tài)下獲得的傳感器位置和信號(hào)的組合示意圖。
圖22和23分別為托架裝置可選實(shí)施例的平面圖和前視圖，該托架可用于支撐和移動(dòng)傳感器/探測(cè)器裝置。
圖24為與圖11所示的托架裝置相似的和更詳細(xì)的視圖，該托架用于支撐并移動(dòng)傳感器/探測(cè)器裝置。
發(fā)明詳述簡(jiǎn)單的說(shuō)，本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施例包括一個(gè)探測(cè)器，其包括一個(gè)芯和環(huán)繞芯的傳感線圈。該芯以無(wú)接觸有間隔的關(guān)系設(shè)置在被探測(cè)設(shè)備的相對(duì)表面42間。相對(duì)表面42例如為定子芯30的相鄰齒37的內(nèi)壁。小的氣隙謹(jǐn)慎維持在芯的末端和相對(duì)表面42之間。由于網(wǎng)隙是不變的，探測(cè)器位置的影響被最小化。探測(cè)器支撐在托架裝置上，并沿著齒37之間移動(dòng)。監(jiān)測(cè)到隨著定子勵(lì)磁產(chǎn)生的泄漏磁通29的變化。利用勵(lì)磁線圈定子被勵(lì)磁至正常勵(lì)磁電平的百分之幾。檢測(cè)到不正常泄漏磁通說(shuō)明出現(xiàn)了故障。
圖9-13示出本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在這種裝置中，傳感器或探測(cè)器100包含通過(guò)傳感線圈104設(shè)置的鐵磁傳感芯102。傳感線圈104與圖13中示意性描述出的電路裝置106相連。傳感芯102相對(duì)于疊片齒37定位，使得氣隙108，109(最好見(jiàn)圖11)定位在相鄰齒37的相對(duì)表面42之間，探測(cè)器100定位在兩相鄰齒之間，并且各個(gè)相對(duì)末端限定傳感芯102。
探測(cè)器裝置具有提高的通用性和穩(wěn)定性，采用其可檢測(cè)故障，減少掃描時(shí)間，并容易手持。低電平定子芯激勵(lì)的基本原理與以上提及的EL CID原理相似，但用鐵芯探測(cè)器檢測(cè)被探測(cè)裝置的相對(duì)表面42之間的信號(hào)。
采用具有由磁性材料構(gòu)成的芯的探測(cè)器100會(huì)導(dǎo)致信號(hào)電平的有效的提升，因?yàn)樘綔y(cè)器100為磁通提供低磁阻路徑。測(cè)得的探測(cè)器電壓較空氣芯探測(cè)器例如Chattock線圈38測(cè)得的電壓高2-3個(gè)量級(jí)，由于探測(cè)器中的高磁通集中，致使電壓測(cè)量的信噪比改善。探測(cè)器設(shè)在相對(duì)表面42之間，在探測(cè)器100的任一側(cè)整個(gè)氣隙達(dá)到約0.5cm。重要的是維持該氣隙，以使引入到探測(cè)器100輸出端的噪聲最小化。
勵(lì)磁系統(tǒng)如圖13所示，定子芯30可操作的連接到勵(lì)磁系統(tǒng)190。該勵(lì)磁系統(tǒng)190在定子芯的磁軛中為故障電流26勵(lì)磁提供循環(huán)磁通。該勵(lì)磁系統(tǒng)190包括單相可調(diào)自耦變壓器191以及勵(lì)磁線圈31。勵(lì)磁系統(tǒng)190可包括與勵(lì)磁線圈相連的120/240V的單相可調(diào)自耦變壓器?？蛇x擇的是，單相可調(diào)自耦變壓器和具有至少20A電流傳導(dǎo)能力的電纜也可用于勵(lì)磁芯。
個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)中運(yùn)行的軟件程序，其構(gòu)成為電路裝置106的部分，計(jì)算并顯示勵(lì)磁線圈圈數(shù)(2-7)和在芯中產(chǎn)生預(yù)期磁通的勵(lì)磁電壓。為了進(jìn)行實(shí)例檢驗(yàn)，勵(lì)磁磁通28例如可控制在約0.075T(額定磁通的3-4％)，并且勵(lì)磁頻率可控制在約50/60Hz。然而，本發(fā)明的該實(shí)施例不限于這些參數(shù)，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可采用不同的其它參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁繞組圈數(shù)的計(jì)算是基于發(fā)電機(jī)定子芯30的尺寸。用于電壓和圈數(shù)計(jì)算的參數(shù)，其舉例如下列出，是計(jì)算循環(huán)磁通的有效面積所需的參數(shù)。
1)內(nèi)徑/半徑(ID/IR(內(nèi)))2)外直徑半徑(OD/OR(內(nèi)))3)齒長(zhǎng)(TL(內(nèi)))4)芯長(zhǎng)(CL(內(nèi)))所有參數(shù)可從發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)表格中獲得，或容易測(cè)得。因?yàn)閮?nèi)間隔塊和絕緣應(yīng)當(dāng)考慮進(jìn)去，所以除有特殊規(guī)定，可假設(shè)有效的芯長(zhǎng)約為芯長(zhǎng)的10-90％。
在場(chǎng)測(cè)量中已觀察到在勵(lì)磁線圈31附近的槽內(nèi)掃描或當(dāng)采用內(nèi)部照明時(shí)，因干擾噪聲使從探測(cè)器得到信號(hào)失真。因此，推薦移去所有照明(或相似類(lèi)型的電設(shè)備)，并且至少在掃描過(guò)程中，勵(lì)磁繞組31應(yīng)當(dāng)從被掃描的一側(cè)移至定子芯30的相對(duì)側(cè)，如圖14和15所示，使得遠(yuǎn)離探測(cè)器從而利于精確測(cè)量。
探測(cè)器托架系統(tǒng)為了利用掃描，探測(cè)器100支撐在托架系統(tǒng)上。托架系統(tǒng)的舉例如圖11和24所示。在該布置中托架系統(tǒng)為觸輪200，其設(shè)計(jì)為當(dāng)在軸向掃描時(shí)在合適的位置懸掛探測(cè)器100。為獲得精確測(cè)量重要的是對(duì)1)觸輪200相對(duì)于發(fā)電機(jī)齒37以及2)探測(cè)器100相對(duì)于觸輪200進(jìn)行合適定位和調(diào)整。
在信號(hào)電平和易于掃描之間權(quán)衡選擇探測(cè)器100的適合寬度。增加探測(cè)器100的寬度(即減小氣隙108和109)會(huì)增強(qiáng)信號(hào)電平，但也增加了探測(cè)器芯102和之間設(shè)置探測(cè)器的齒37之間接觸的機(jī)會(huì)。當(dāng)然，接觸會(huì)引起信號(hào)噪聲。已經(jīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)顯示為確保有效信號(hào)測(cè)量并簡(jiǎn)化掃描(非接觸)的探測(cè)器寬度約為槽寬減約0.38cm至約0.5cm。例如，如果槽深為3.266cm，探測(cè)器100的大約尺寸可以在約2.8cm至約2.9cm寬之間。
如圖11所示，滾輪213的寬度和角度可通過(guò)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的調(diào)節(jié)螺釘210、212來(lái)調(diào)整，使得觸輪導(dǎo)向板214貼合安裝，并緊貼在之間懸掛探測(cè)器100的齒37的外板側(cè)，以防止觸輪傾斜。探測(cè)器100牢固地安裝到探測(cè)器伸出片216上，以避免傾斜和不合邏輯的測(cè)量數(shù)據(jù)。
一旦探測(cè)器100安裝到探測(cè)器伸出片216上，通過(guò)調(diào)節(jié)兩探測(cè)器定位調(diào)節(jié)螺釘218，探測(cè)器100位于如圖11所示設(shè)備的相對(duì)表面42之間。松開(kāi)探測(cè)器定位調(diào)節(jié)螺釘218就允許在垂直方向調(diào)節(jié)探測(cè)器100。緊上探測(cè)器定位調(diào)節(jié)螺釘218就在選定位置處固定探測(cè)器100。期望的是探測(cè)器100的鋼部件位于相對(duì)表面42之間的中間位置，并在槽楔41的稍上一點(diǎn)。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行的兩種測(cè)量為探測(cè)器電壓和勵(lì)磁電流的測(cè)量?？刹捎蒙虡I(yè)出售的硬件測(cè)得這些參數(shù)，例如標(biāo)有IOTECH的Wavebook516便攜式數(shù)據(jù)采集(DAQ)系統(tǒng)。
軟件程序控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)定，還處理、顯示、以及存儲(chǔ)掃描每個(gè)槽所獲得的數(shù)據(jù)。該軟件具有參數(shù)輸入屏和主程序屏。該參數(shù)輸入屏允許操作者輸入包括測(cè)試參數(shù)和發(fā)電機(jī)尺寸的信息。勵(lì)磁繞組31的圈數(shù)和勵(lì)磁電壓基于輸入到軟件的信息被計(jì)算和顯示。該主程序屏顯示測(cè)得的和處理的信號(hào)。
結(jié)果分析矢量圖用于表明內(nèi)疊片芯故障系統(tǒng)的狀態(tài)。這種矢量圖的舉例在圖16和18中示出。在該系統(tǒng)中，Ve，Ie，和Φe分別代表勵(lì)磁電壓、電流和磁通。Vs，Vse為測(cè)得的探測(cè)器電壓和勵(lì)磁下的探測(cè)器電壓。為了嚴(yán)格制造無(wú)缺陷(正常)疊片，如圖16和18所描述的，Vs和Vse相等。
軟件以均方根形式顯示測(cè)得的探測(cè)器電壓的幅度、Vs以及探測(cè)器電壓和勵(lì)磁電流導(dǎo)數(shù)之間的相位角θ?；跍y(cè)得的探測(cè)器電壓和電流計(jì)算兩信號(hào)，并將兩信號(hào)考慮進(jìn)去以確定故障的存在、嚴(yán)重性和位置。對(duì)于正常疊片，理想的測(cè)量信號(hào)和磁通的分布在圖17中示出。電壓幅度|Vs|的下降是由內(nèi)間隔塊引起的。電壓幅度為常數(shù)除了通過(guò)內(nèi)間隔塊時(shí)，并且角度在整個(gè)掃描過(guò)程都為常數(shù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑信號(hào)時(shí)，可將相應(yīng)于內(nèi)間隔塊的下降計(jì)算在內(nèi)以估計(jì)故障的大約位置。
當(dāng)故障出現(xiàn)在槽內(nèi)，因故障感應(yīng)出的電壓Vf引起故障電流If流動(dòng)，改變磁通分布，其感應(yīng)出附加的故障磁通向量Φf，其改變穿過(guò)探測(cè)器100的磁通。局部楔(sub-wedge)故障狀態(tài)下的矢量圖在圖18中示出，其中Vsf為由故障引起的測(cè)得的探測(cè)器電壓向量，Vs為測(cè)得的探測(cè)器電壓。
測(cè)得的探測(cè)器電壓Vs可假設(shè)為因勵(lì)磁磁通28和故障磁通感應(yīng)的電壓向量的矢量和，如圖18所示，其由局部楔(sub-wedge)故障引起。該故障狀態(tài)下的典型波形和磁通分布如圖19所示。從圖19可以看出該故障條件下，測(cè)得的探測(cè)器電壓Vs的幅度改變(即增加)是值得注意的，但是相位角改變非常小。當(dāng)故障位于槽楔41的燕尾槽和齒37根之間時(shí)，故障特征相似。
表面故障狀態(tài)下(例如齒尖的故障)的矢量圖在圖20中示出。表面故障和局部楔故障之間的主要差異為探測(cè)器內(nèi)的故障磁通與勵(lì)磁磁通28反向，如圖21所示。結(jié)果探測(cè)器電壓幅度減小而相位角發(fā)生重大改變。
從以上舉例中將會(huì)理解，通過(guò)任何正常特征偏離可確定故障的存在?；诜群拖辔唤翘卣鞔_定故障定位。可觀察出幅度和相位角的改變隨故障的嚴(yán)重性而增加。
作為公開(kāi)的探測(cè)器觸輪裝置的替換，能夠設(shè)置觸輪或小機(jī)動(dòng)車(chē)以沿著槽楔41的頂部運(yùn)行，以圖22和23示意性描述的方式。在這種情況下，觸輪或車(chē)300支撐在輥?zhàn)?23上，并也具有側(cè)輥224，其沿著其間設(shè)有探測(cè)器100的齒37的內(nèi)板面滾動(dòng)?？烧{(diào)節(jié)輥?zhàn)?23以適應(yīng)槽寬度的改變。側(cè)輥224可以是彈簧加載以允許不同間隔的齒37的自動(dòng)調(diào)節(jié)?？墒固綔y(cè)器芯的長(zhǎng)度為可調(diào)的。
可使觸輪裝置整體機(jī)動(dòng)，并具有其自己的獨(dú)立電源(例如電池)，具有發(fā)射機(jī)以將感應(yīng)磁通數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)端。通過(guò)在合適的頻率范圍內(nèi)發(fā)射，數(shù)據(jù)可傳送至遠(yuǎn)端，而不受噪聲等影響。
圖24為與圖11中所示的觸輪200相似的以及更詳細(xì)的視圖。參考圖11和24，觸輪200包括本體250，其在示范性實(shí)施例中為管狀體。本體250利于用于探測(cè)器系統(tǒng)的電線(未示出)存儲(chǔ)。可理解本體250可為利于電線存儲(chǔ)的任何形狀。本體250具有第一末端252，其具有第一探測(cè)器延伸片254用于安裝第一探測(cè)器100。本體250還具有第二末端256，其帶有第二探測(cè)器延伸片258用于安裝第二探測(cè)器100。本體250包括柄260以利于觸輪200的手動(dòng)控制。在柄260的末端262，存在應(yīng)變突起(strain relief)264，其存儲(chǔ)探測(cè)器系統(tǒng)的電線，并允許連接到電纜(未示出)。柄260包括開(kāi)關(guān)270，以手動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉探測(cè)器系統(tǒng)。通過(guò)觸輪200上的開(kāi)關(guān)270，一個(gè)技術(shù)人員就能實(shí)現(xiàn)閱讀。本體250還包括指示燈272，當(dāng)探測(cè)器100在備用模式下以及探測(cè)器100在記錄時(shí)指示燈就會(huì)指示。
每個(gè)探測(cè)器延伸片254和258包括探測(cè)器架274和用于在垂直方向278調(diào)節(jié)探測(cè)器100的調(diào)節(jié)螺釘218。鐵芯102定位到架274的槽內(nèi)，并利用例如環(huán)氧樹(shù)脂固定到架274上。以這種方式定位鐵芯102使得探測(cè)器100能牢固的安裝到探測(cè)器延伸片254和258上，其有助于避免傾斜，產(chǎn)生不合邏輯的測(cè)量數(shù)據(jù)。槽尺寸固定，傳感芯102的長(zhǎng)度在約1cm至約7.6cm之間變化。傳感芯102的長(zhǎng)度的選擇取決于被探測(cè)裝置的特征。當(dāng)操作觸輪200僅僅需要一個(gè)探測(cè)器100，該觸輪200包括兩個(gè)探測(cè)器100，使得觸輪200不必倒轉(zhuǎn)或操縱以覆蓋末端步進(jìn)區(qū)域35(見(jiàn)圖12)。
觸輪200包括滾輪213，其通過(guò)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的調(diào)節(jié)螺釘210來(lái)調(diào)節(jié)，使得觸輪導(dǎo)向板214貼合安裝，并緊貼在其間懸掛探測(cè)器100的齒37的內(nèi)板側(cè)，以防止觸輪200傾斜。滾輪213成對(duì)設(shè)置在寬度可調(diào)元件284上。寬度可調(diào)元件284基本垂直于觸輪200的縱向軸設(shè)置，并以基本上平行于其上支撐觸輪200的齒的頂表面的方向從本體250的相對(duì)側(cè)面延伸。滾輪213設(shè)在寬度可調(diào)元件284處，使得每對(duì)輪的輪子位于本體250的相對(duì)側(cè)面。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘210使觸滾輪213以相應(yīng)于所選齒37的間距的預(yù)定寬度彼此間隔定位。當(dāng)緊固調(diào)節(jié)螺釘210時(shí)，觸滾輪213通過(guò)設(shè)在寬度調(diào)節(jié)元件284的上表面的槽口286保持在適當(dāng)位置處。盡管在第一示范性實(shí)施例中采用滾輪213移動(dòng)觸輪200，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到可采用其它傳送和支撐觸輪200的裝置，例如軸承、輥?zhàn)?、磁軌等?br> 觸輪200還包括感應(yīng)傳感器288。感應(yīng)傳感器288的一個(gè)示范性實(shí)施例為渦流型傳感器，盡管使用其它適合的傳感器是可預(yù)見(jiàn)的。感應(yīng)傳感器288能夠區(qū)分空氣和金屬，因此感應(yīng)傳感器288檢測(cè)相鄰齒37之間的通風(fēng)間隙290(見(jiàn)圖22)。感應(yīng)傳感器288計(jì)算通風(fēng)間隙290的數(shù)目以可靠確定探測(cè)器100在定子芯30內(nèi)的軸向位置。因此，在確定觸輪200沿著被測(cè)設(shè)備的軸的位置時(shí)，滾輪213的滑動(dòng)不會(huì)引起累積誤差。
一旦每個(gè)探測(cè)器100安裝到相應(yīng)探測(cè)器延伸片254和258上，通過(guò)調(diào)節(jié)探測(cè)器定位調(diào)節(jié)螺釘218，探測(cè)器100位于如圖11所示的設(shè)備的相對(duì)表面42之間。期望的是探測(cè)器100的鋼部件位于槽的中心，并在槽楔41的稍稍之上。
探測(cè)器100不限于完全被齒37側(cè)壁包圍的結(jié)構(gòu)。線圈104和探測(cè)器100的其它部件可如期望配置并位于齒37的水平之上，而傳感芯102的合適的延伸向下凸出到齒37的側(cè)壁之間限定的間隔，并因此建立氣隙108和109。
固體的探測(cè)器的傳感芯102不同于例如在EL CID傳感器裝置中使用的空氣芯。該傳感芯102優(yōu)選由易于加工的材料構(gòu)成，使得其既不能太硬，又不能太軟，還不能塑形困難，并且其在低磁通下隨同高阻抗特性展示出高初始磁導(dǎo)率。傳感芯102可由組合材料、合適的例如金屬的單材料，或固定在一起的疊片構(gòu)成。為了獲得期望的形狀和耐用性，以及以上提及的低磁通下的高初始磁導(dǎo)率和高阻抗特性，例如，可采用合適的鋼，并且該材料類(lèi)型的板(或者不同材料的板的組合)可結(jié)合到一起。該傳感芯102可配置成任何合適的結(jié)構(gòu)，并不限于為簡(jiǎn)單描述所述的形狀，該形狀被描述為基本的圓筒形。
探測(cè)器100不限于采用單個(gè)芯或單個(gè)線圈，可采用多個(gè)芯和線圈。所有的芯不必通過(guò)一個(gè)線圈，并使得在空氣隙108和109中的磁通具有所需靈敏度的該布置在本發(fā)明的權(quán)限之內(nèi)。探測(cè)器的每個(gè)線圈不必設(shè)在齒37之間，并且芯配置成將傳感部分延伸至相鄰齒37之間的間隙內(nèi)，建立必需的傳感部分與空氣隙的關(guān)系。
應(yīng)當(dāng)注意到，氣隙108和109不必相等，因此探測(cè)器100相對(duì)于齒37壁可作有限量移動(dòng)。假設(shè)氣隙108和109的總量保持在常數(shù)，并且芯的末端和齒37之間不發(fā)生直接接觸，就可能產(chǎn)生精確的磁通測(cè)量結(jié)果。
此外，雖然參考示范性實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解可作不同的改變，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下等價(jià)物可替換其中的元件。此外，在不脫離其實(shí)質(zhì)性范圍的情況下，對(duì)于本發(fā)明的教導(dǎo)可作很多修改以適應(yīng)特殊情況和材料。因此，意味著本發(fā)明不限于公開(kāi)的作為實(shí)施本發(fā)明的最好預(yù)想模式的特定實(shí)施例，但是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。而且術(shù)語(yǔ)第一、第二等的使用不表示任何順序或重要性，而是采用術(shù)語(yǔ)第一、第二等把一個(gè)元件與其它的元件加以區(qū)分。
部件表26循環(huán)故障電流28勵(lì)磁磁通29泄漏磁通30定子芯31繞組32疊片34燕尾槽35末端步進(jìn)區(qū)域36鍵條37齒38Chattock線圈39故障位置41楔42相對(duì)表面100 傳感器或探測(cè)器102 傳感芯104 傳感線圈106 電路裝置108 氣隙109 氣隙190 勵(lì)磁系統(tǒng)191 自耦變壓器200 觸輪210 調(diào)節(jié)螺釘212 調(diào)節(jié)螺釘213 滾輪214 觸輪導(dǎo)向板216 探測(cè)器延伸片218 調(diào)節(jié)螺釘
223輥?zhàn)?24側(cè)輥250本體252第一末端254第一探測(cè)器延伸片256第二末端258第二探測(cè)器延伸片260手柄262末端264應(yīng)變突起270開(kāi)關(guān)272指示燈274探測(cè)器架278垂直方向284寬度可調(diào)元件286槽口288感應(yīng)傳感器290通風(fēng)間隙300觸輪或車(chē)
權(quán)利要求
1.一種用在探測(cè)電子設(shè)備過(guò)程中的探測(cè)器支撐托架，包括一個(gè)具有第一末端(252)和第二末端(256)的本體(250)；用于支撐和定位所述本體(250)的裝置；可操作的連接到所述本體(250)上的多個(gè)磁通傳感器，所述多個(gè)磁通傳感器的每個(gè)磁通傳感器包括具有芯和線圈的探測(cè)器(100)，該芯包括具有高初始磁導(dǎo)率和高阻抗特性的材料；該線圈隨所述芯設(shè)置，所述探測(cè)器(100)適于被支撐，使得所述芯的傳感部分以無(wú)接觸有間隔的關(guān)系保持在電子設(shè)備的預(yù)定表面和所述芯的所述傳感部分之間；以及位置傳感器，適于確定沿著電子設(shè)備縱軸的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的探測(cè)器支撐托架，其中所述每個(gè)磁通傳感器通過(guò)電子設(shè)備移動(dòng)以掃描電子設(shè)備尋找故障，故障使泄漏磁通(29)發(fā)生改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的探測(cè)器支撐托架，其中所述多個(gè)磁通傳感器之一設(shè)在所述本體(250)的所述第一末端(252)上，所述多個(gè)磁通傳感器的另一個(gè)設(shè)在所述本體(250)的所述第二末端(256)上，使得電子設(shè)備的所述預(yù)定表面的整體都被掃描，而不倒轉(zhuǎn)探測(cè)器支撐托架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的探測(cè)器支撐托架，其中所述的每個(gè)磁通傳感器接受垂直調(diào)節(jié)，以將所述的每個(gè)磁通傳感器定位在距離電子設(shè)備的所述預(yù)定表面的預(yù)定間距處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的探測(cè)器支撐托架，其中所述每個(gè)磁通傳感器內(nèi)的所述芯包括一個(gè)鐵芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的探測(cè)器支撐托架，其中所述鐵芯的長(zhǎng)度基于電子設(shè)備的特征在約1cm至約7.6cm之間變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的探測(cè)器支撐托架，其中所述預(yù)定表面包括電子設(shè)備的相對(duì)表面(42)，所述泄漏磁通(29)通過(guò)所述相對(duì)表面(42)之間并通過(guò)由所述相對(duì)表面(42)和所述芯的所述感應(yīng)部分限定的氣隙(108，109)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的探測(cè)器支撐托架，其中用于支撐和定位所述本體(250)的所述裝置包括輪子(213)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的探測(cè)器支撐托架，其中所述輪子(213)設(shè)在所述本體(250)的底部附近，并且所述輪子(213)包括至少一個(gè)設(shè)在所述本體(250)的縱向中心線的每一側(cè)上的輪子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的探測(cè)器支撐托架，其中所述輪子(213)之間的寬度是可調(diào)的。
全文摘要
一種用在探測(cè)電子設(shè)備過(guò)程中的探測(cè)器支撐托架，包括一個(gè)本體(250)、用于支撐和定位本體(250)的裝置、多個(gè)磁通傳感器和一個(gè)位置傳感器。本體(250)具有第一末端(252)和第二末端(256)。多個(gè)磁通傳感器可操作的連接到本體(250)上。每個(gè)磁通傳感器包括具有芯和線圈的探測(cè)器(100)。該芯包括具有高初始磁導(dǎo)率和高阻抗特性的材料。探測(cè)器(100)適于被支撐，使得芯的傳感部分以無(wú)接觸有間隔的關(guān)系保持在電子設(shè)備的預(yù)定表面和芯的傳感部分之間。該位置傳感器適于確定沿著電子設(shè)備縱軸的位置。
文檔編號(hào)G01R1/067GK1818667SQ200610009000
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者S·B·李, D·金, W·T·馬爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司