[发明专利]一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机定转子气隙值在线实时分析技术，尤其涉及一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置及其方法。

背景技术

现有的水轮发电机定转子气隙是通过位移传感器将气隙的位移量转换成模拟电信号，再通过数据接口送到A/D数据采集转换单元，由计算机和专用测试分析软件进行数据采集处理、存储和输出。目前的位移传感器全是国外制造厂家垄断，价格昂贵，除此之外，现有技术还存在一些问题：(1)位移传感器是粘在定子铁心表面，会堵塞通风沟，造成定子铁心局部过热；(2)位移传感器是粘在定转子气隙间的铁心表面，检查不方便，随着运行时间变长，会老化，位移传感器有可能脱落，如果脱落会对机组运行造成严重危害，造成机组非正常停机，严重的损害定转子表面。(3)位移传感器位于发电机强磁场中，测量的数据受电磁干扰严重，测量的数据有可能不准确。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，采用通讯方式读取水轮发电机监控系统的定转子的电压电流、有功/无功功率信号，并计算出发电机定转子实时气隙值的水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置及其方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量装置，包括数字信号处理器、LCD显示屏、定转子的电流/电压采样电路和有功/无功功率信号采样电路，所述数字信号处理器通过定转子的电流/电压采样电路和有功/无功功率信号采样电路与水轮发电机监控系统连通，所述数字信号处理器与LCD显示屏电连接；

作为优选，所述数字信号处理器采用TMS320F2407A数字信号处理芯片。

作为优选，所述数字信号处理器与定转子的电流/电压采样电路、有功/无功功率信号采样电路之间通过RS232通讯接口连通。

一种水轮发电机定转子动态气隙在线测量方法，方法步骤如下，

第一步：机组调试过程中升压升流试验时

在机组调试过程中，升压升流试验时，采集定子电流、转子电流和机组的机端电压值，利用公式(1)进行计算，其中δ为定转子气隙值，A为电负荷值，τ为极距，K_C为短路比，B_δ气隙平均磁密，k为系数；

根据升压和升流试验采集的数据，计算气隙值δ和系数k的关系，利用机组安装时的静态气隙值进行校核，初步确定气隙值δ₀和系数k₀的取值范围。

第二步：机组调试过程中升负荷试验时

在机组调试过程中，升负荷试验时，采集定子电流、转子电流和机组的机端电压值，利用公式(1)和公式(2)进行计算，其中A为电负荷值，τ为极距，x_d为同步电抗，B_δ气隙平均磁密，k为系数；

在升负荷过程中，按照额定容量/5的步长采集定子电流、转子电流和机端电压值，利用公式(1)计算出5个不同的气隙值，即δ₁、δ₂、δ₃、δ₄、δ₅和k₁、k₂、k₃、k₄、k₅。同时利用公式(1)计算出5个不同的气隙值，即和

第三步：数据处理

根据第一步和第二步计算的数据δ₀、δ₁、δ₂、δ₃、δ₄、δ₅、k₀、k₁、k₂、k₃、k₄、k₅、和结合水轮发电机设计参数，利用数学算法，计算给出K和K^*。

再利用机组调试过程中升负荷试验时的数据、K和K^*值，利用公式(1)和公式(2)计算动态气隙值δ和δ^*，复核动态气隙值，给出推荐值，由调试人员校验和确认。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

⑴自动在水轮发电机监控系统中提取定子和转子的电流/电压值、无功/有功功率，不需要额外的检测元件或传感器；

⑵采用最新数字信号处理器(DSP)，仪器全数字化，而且远离发电机强磁场，抗外界干扰能力强；

⑶采用通讯接口，并与计算机连接保存数据，LCD显示；

⑷制造成本低，性能好，比进口同类产品价格低。