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電機多功能電刷信號監(jiān)測器的制作方法

文檔序號:5935578閱讀:204來源:國知局
專利名稱:電機多功能電刷信號監(jiān)測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于測量技術(shù),具體涉及與電機軸承安全相關(guān)的軸電流、軸電壓、軸放電、軸電刷可靠性的在線監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)
電樞磁場的不對稱分布將在發(fā)電機大軸產(chǎn)生感應(yīng)電壓即軸電壓。一般汽輪發(fā)電機軸電壓在O. 5-2V之間,水輪發(fā)電機軸電壓在10-30V之間。旋轉(zhuǎn)機械在高速旋轉(zhuǎn)過程中還將產(chǎn)生靜電,為保護帶電的轉(zhuǎn)子和軸承,汽輪機軸在驅(qū)動側(cè)通過滑環(huán)或電刷接地,水輪機發(fā)電機則通過水輪機大軸和水流接地。如果轉(zhuǎn)子一側(cè)的軸承座接地,通過大軸形成的回路阻抗變得很小,軸電壓就主要施加在軸承的油膜上,一旦油膜遭到破壞,將會產(chǎn)生強大的軸電流,從而導(dǎo)致軸承嚴重受損。另外,如果在大軸、油膜、軸承之間出現(xiàn)頻繁的放電現(xiàn)象,也會造成油膜劣化和軸承表面腐蝕,引起軸承潤滑性能下降、溫度升高,甚至導(dǎo)致事故的發(fā) 生。因此,監(jiān)測軸電壓、軸電流是評估發(fā)電機軸承絕緣狀況、防止事故發(fā)生的有效手段。傳統(tǒng)的軸電流互感器是一種特殊的含有鐵芯的電流互感器,為實現(xiàn)精確的監(jiān)測和信號遠傳,需要電流互感器具有較大的輸出阻抗,因而要求鐵芯具有很高的導(dǎo)磁率和較多的線圈繞組匝數(shù),鐵芯疊片的加工和成型工藝更是十分復(fù)雜,因此制造成本很高。此外,軸電流互感器含有較重的鐵芯并具有較大的環(huán)面積,容易受到轉(zhuǎn)子泄漏磁場的干擾,現(xiàn)場安裝選位和檢修也十分困難。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種電機多功能電刷信號監(jiān)測器,用于在線監(jiān)測軸電流、軸電壓、軸放電以及軸電刷脫落,克服現(xiàn)有的監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高。環(huán)面積大,易受干擾、現(xiàn)場安裝選位和檢修不便等不足。本發(fā)明的多功能電刷監(jiān)測器,由軸電流監(jiān)測耦合器、軸電壓監(jiān)測耦合器、前置信號調(diào)理器、軸電刷信號接入端子或接口、接遠端顯示裝置的信號遠傳線連接端子或接口及組裝電氣元件構(gòu)成整體監(jiān)測器的載體組成。其中的軸電流監(jiān)測耦合器包括電流互感器、低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路。其中的軸電壓監(jiān)測耦合器包括電壓互感器、低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路。其中的前置信號調(diào)理器包括中頻激勵源、低通濾波、高通濾波、窄帶濾波、信號調(diào)理單元。為避免過大軸電流、軸電壓超限損壞機組軸承組件或監(jiān)測器電路元件,在軸電流監(jiān)測耦合器中的互感器原邊線圈與軸電刷構(gòu)成的回路中串聯(lián)限流保護組件;在軸電壓監(jiān)測耦合器中的互感器原邊線圈與軸電刷構(gòu)成的回路中串聯(lián)過壓保護組件。本發(fā)明中選用的限流保護組件由一個慢速熔絲和一個靜電泄放電阻并聯(lián)組成。過壓保護組件由一個快速熔絲和一組并聯(lián)的分壓電阻和高頻旁路電容組成。本發(fā)明中選用的高穩(wěn)定性中頻激勵信號源是提供IOOKHz中頻信號的信號源。本發(fā)明的多功能電刷信號監(jiān)測器以圓筒形環(huán)氧玻璃絲絕緣殼體作為載體各元、部件置于殼體內(nèi),殼體上端設(shè)置軸電流信號接線端子和軸電壓信號接線端子,殼體下部設(shè)置軸電流信號遠傳線接口、軸電壓信號遠傳線接口、電刷接觸可靠性信號遠傳線接口、軸放電信號遠傳線接口及電路工作電源接口,殼體內(nèi)充硅膠,殼體下端配置兼作接地的不銹鋼安裝法蘭。絕緣殼體內(nèi)各元件的連接關(guān)系是殼體上端軸電流信號接線端子連接軸電流監(jiān)測電刷,接線端子位于絕緣殼體內(nèi)的下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán),連接環(huán)的下側(cè)連接限流保護組件,限流組件下端連接電流互感器原邊線圈,線圈的另一端作為接地點的底座。電流互感器副邊線圈接阻抗匹配電路。絕緣殼體上端的軸電壓信號接線端子連接軸電壓監(jiān)測電刷,位于絕緣殼體內(nèi)的端子下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán),柔性導(dǎo)線連接環(huán)下側(cè)連接并聯(lián)的分壓電阻和高頻旁路電容組成的過壓保護組件,過壓保護組件另一端連接電壓互感器原邊線圈,電壓互感器原邊線圈的另一端經(jīng)快速熔絲接底座。電壓互感器副邊線圈接阻抗匹配電路。軸電流監(jiān)測耦合器中的阻抗匹配電路和軸電壓監(jiān)測耦合器中的阻抗匹配電路共同接前置信號調(diào)理器。前置信號調(diào)理器的信號輸出對應(yīng)連接絕緣殼體下部的信號遠傳接口。本發(fā)明的積極效果是具有軸電流監(jiān)測、軸電壓監(jiān)測、軸電刷接觸脫落監(jiān)測、軸放電監(jiān)測的多路信號輸出功能。結(jié)構(gòu)緊湊,抗干擾、便于安裝和維修,為電機軸承安全提供了保障。

圖I為本發(fā)明監(jiān)測器主視圖。圖2為本發(fā)明監(jiān)測器俯視圖。圖3為本發(fā)明監(jiān)測器主視剖視圖。圖4為電刷、電機軸位置關(guān)系圖。圖5為本發(fā)明電流監(jiān)測耦合電路原理圖。圖6為本發(fā)明電壓監(jiān)測耦合電路原理圖。圖7為本發(fā)明前置信號調(diào)理器中的中頻激勵及濾波、信號調(diào)理工作框圖。
具體實施方式
參閱圖5、圖6、圖7,組成用于電流監(jiān)測耦合的低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路;用于電壓耦合的低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路;包括低通濾波器28-1、28-2,頻率IOOKHz的中頻信號激勵源27-1、27-2,中頻窄帶濾波器29-1、29-2、高頻寬帶濾波器30。低頻信號調(diào)理電路31-1、31-2,中頻窄帶信號調(diào)理電路32-1、32-2,高頻信號調(diào)理電路33的前置信號調(diào)理器,電源34的中頻激勵及濾波、信號調(diào)理工作電路。參閱圖I、圖2、圖3,在環(huán)氧樹脂玻璃纖維絕緣圓筒25上配置上蓋24和與絕緣圓筒下端配合的法蘭底座8。上蓋24與絕緣圓筒25之間有密封圈11。在上蓋固定軸電流信號接線端子I、軸電壓信號接線端子2。絕緣圓筒下部固定軸電流信號遠傳線接口 3、軸電壓信號遠傳線接口 4、電刷接觸信號遠傳線接口 5-1 (5-2)、軸放電信號遠傳線接口 6、前置信號處理器工作電源接入口 7。法蘭盤上有接地螺釘9、安裝螺桿孔23、安裝螺桿10。參閱圖3、圖4,絕緣筒內(nèi)各元件的連接關(guān)系是上蓋上的軸電流信號接線端子I位于絕緣筒外的上端連接軸電流監(jiān)測電刷34,位于絕緣筒內(nèi)接線端子I的下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán)12,連接環(huán)12的下側(cè)連接由并聯(lián)的慢速熔絲13 (圖5中Fl)和靜電泄放電阻14 (圖5中RI)構(gòu)成的限流保護組件,慢速熔絲13和靜電泄放電阻14的下端連接電流互感器原邊線圈17的一端,線圈17的另一端接底座8。電流互感器副邊線圈19接前置信號調(diào)理器21。上蓋上的軸電壓信號接線端子2位于絕緣筒外的上端連接軸電壓監(jiān)測電刷35,位于絕緣筒內(nèi)接線端子2的下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán),柔性導(dǎo)線連接環(huán)下側(cè)連接并聯(lián)的分壓電阻15 (圖6中RV)和高頻旁路電容16 (圖6中CV)組成的過壓保護組件,分壓電阻15和高頻旁路電容16的另一端連接電壓互感器原邊線圈18的一端,電壓互感器原邊線圈18的另一端經(jīng)快速熔絲22 (圖6中的F2)接底座。電壓互感器副邊線圈20接前置信號調(diào)理器21。殼體內(nèi)填充硅膠26。本實施例的工作過程是I、電刷接觸的可靠性監(jiān)測
參閱圖4、圖5、圖6,當電刷保持良好接觸,折算到互感器副邊19,20的等效阻抗很??;當電刷接觸失效,折算到互感器副邊19,20的等效阻抗很大。前置信號調(diào)理器內(nèi)的中頻信號源27-1、27-2經(jīng)分壓電阻Rc^Rtl2對電流、電壓互感器副邊19,20給定IOOkHz中頻信號至T2 (T5),C3> R1 (及C8、R4)構(gòu)成中頻高通網(wǎng)絡(luò),導(dǎo)通中頻信號,阻斷低頻信號;C3-C4、R2-R3構(gòu)成高頻高通網(wǎng)絡(luò),導(dǎo)通高頻信號(1ΜΗζ-20ΜΗζ),阻斷中、低頻信號。L1-L2 ,C1-C2 ,L3-L4、C6-C7,構(gòu)成低通網(wǎng)絡(luò),旁路低頻信號,阻斷中、高頻信號。電壓、電流互感器副邊19,20的中頻電壓信號通過窄帶中頻濾波器29經(jīng)中頻信號調(diào)理器30解調(diào)出軸電刷接觸可靠性信號,連接到輸出端子5,從而實現(xiàn)對電刷接觸的可靠性監(jiān)測。2、監(jiān)測軸電流信號參閱圖4、圖5、圖7,軸電流信號接入端子I,經(jīng)慢速熔絲F1輸入到電流互感器原邊17,副邊線圈檢測出的交變電流經(jīng)L1-L2 X1-C2構(gòu)成的低通網(wǎng)絡(luò)引出(Tl)連接到標準電阻RMf轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栞斎氲角爸眯盘栒{(diào)理器,通過低通濾波器28-1,經(jīng)低頻信號調(diào)理電路31-1接信號遠傳連線電氣接口 3。一旦軸電流超過2A,慢速熔絲F1將熔斷,切斷軸電流的通路,對機組軸承起到保護作用。熔絲熔斷后,R1充當臨時的靜電泄放電阻,大軸通過R1接地。3、監(jiān)測軸電壓信號參閱圖4、圖6、圖7,軸電壓信號經(jīng)接線端子2,連接到分壓電阻^ (Cv為高頻旁路電容)和電壓互感器原邊18,副邊線圈20檢測出的電壓信號經(jīng)L3-L4、C6-C7構(gòu)成的低通網(wǎng)絡(luò)濾波后輸入到前置信號調(diào)理器,通過低通濾波器28-2,經(jīng)低頻信號調(diào)理電路31-2接信號遠傳連線電氣接口 4。22 (圖6中F2)為快速熔絲,若大軸誤接入高電壓,快速熔絲22瞬時熔斷,切斷電流通路。4、監(jiān)測軸放電信號參閱圖5、圖6、圖7,電流或電壓互感器副邊線圈18,20監(jiān)測出的信號包含軸放電高頻信號,通過c3、C4、C5、R1, R2、R3, C8、C9、C10, R4、R5、R6阻容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的高通濾波電路檢出(T3或T6),連接到前置信號調(diào)理器,經(jīng)寬帶有源濾波器30和高頻信號調(diào)理電路33輸至信號遠傳連線電氣接口 6。
權(quán)利要求1.電機多功能電刷信號監(jiān)測器,其特征是由軸電流監(jiān)測耦合器,軸電壓監(jiān)測耦合器,前置信號調(diào)理器,軸電刷信號接入端子或接口、連接遠端顯示裝置的信號遠傳線連接端子或接口及組裝電氣元件構(gòu)成整體監(jiān)測器的載體組成;其中的軸電流監(jiān)測耦合器包括電流互感器,低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路;其中的軸電壓監(jiān)測耦合器包括電壓互感器,低頻、中頻、高頻阻抗匹配電路;其中的前置信號調(diào)理器包括中頻激勵源、低通濾波、高通濾波、窄帶濾波、信號調(diào)理單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機多功能電刷信號監(jiān)測器,其特征是在軸電流監(jiān)測耦合器中的互感器原邊線圈與軸電刷構(gòu)成的回路中串聯(lián)限流保護組件;在軸電壓監(jiān)測耦合器中的互感器原邊線圈與軸電刷構(gòu)成的回路中串聯(lián)過壓保護組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機多功能電刷信號監(jiān)測器,其特征是限流保護組件由一個慢速熔絲和一個靜電泄放電阻并聯(lián)組成;過壓保護組件由一個快速熔絲和一組并聯(lián)的分壓電阻和高頻旁路電容組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機多功能電刷信號監(jiān)測器,其特征是其中的高穩(wěn)定性中頻激勵信號源是提供IOOKHz中頻信號的信號源。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機多功能電刷信號監(jiān)測器,其特征是其中的各元、部件置于圓筒形環(huán)氧玻璃絲絕緣殼體內(nèi),殼體上端設(shè)置軸電流信號接線端子和軸電壓信號接線端子,殼體下部設(shè)置軸電流信號遠傳線接口、軸電壓信號遠傳線接口、電刷接觸可靠性信號遠傳線接口、軸放電信號遠傳線接口及電路工作電源接口,殼體內(nèi)充硅膠,殼體下端配置兼作接地的不銹鋼安裝法蘭,絕緣殼體內(nèi)各元件的連接關(guān)系是殼體上端軸電流信號接線端子連接軸電流監(jiān)測電刷,接線端子位于絕緣殼體內(nèi)的下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán),連接環(huán)的下側(cè)連接限流保護組件,限流組件下端連接電流互感器原邊線圈,線圈的另一端作為接地點的底座,電流互感器副邊線圈接阻抗匹配電路,絕緣殼體上端的軸電壓信號接線端子連接軸電壓監(jiān)測電刷,位于絕緣殼體內(nèi)的端子下端連接柔性導(dǎo)線連接環(huán),柔性導(dǎo)線連接環(huán)下側(cè)連接并聯(lián)的分壓電阻和高頻旁路電容組成的過壓保護組件,過壓保護組件另一端連接電壓互感器原邊線圈,電壓互感器原邊線圈的另一端經(jīng)快速熔絲接底座,電壓互感器副邊線圈接阻抗匹配電路,軸電流監(jiān)測耦合器中的阻抗匹配電路和軸電壓監(jiān)測耦合器中的阻抗匹配電路共同接前置信號調(diào)理器,前置信號調(diào)理器的信號輸出對應(yīng)連接絕緣殼體下部的信號遠傳線接口。
專利摘要電機多功能電刷信號監(jiān)測器,屬于測量技術(shù),用于在線監(jiān)測軸電流、軸電壓、軸放電以及軸電刷脫落,克服現(xiàn)有的監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、環(huán)面積大、易受干擾、現(xiàn)場安裝選位和檢修不便等不足。由軸電流監(jiān)測耦合器、軸電壓監(jiān)測耦合器、前置信號調(diào)理器、軸電刷信號接入端子或接口、接遠端顯示裝置的信號遠傳線連接端子或接口及組裝電氣元件構(gòu)成整體監(jiān)測器的載體組成。本實用新型的積極效果是具有軸電流監(jiān)測、軸電壓監(jiān)測、軸電刷接觸脫落監(jiān)測、軸放電監(jiān)測的多路信號輸出功能。結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾、便于安裝和維修,為電機軸承安全提供了保障。
文檔編號G01R31/34GK202583419SQ20112054883
公開日2012年12月5日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者林海波 申請人:哈爾濱瑞格大電機技術(shù)有限公司
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