[发明专利]一种水轮发电机定子铁芯位移在线监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及水轮发电机运行状态监测技术领域，特别是涉及一种水轮发电机定子铁芯位移在线监测系统。

背景技术

水轮发电机组是水电厂核心设备，由水轮机和发电机两部分组成。水轮机是动力设备，是电厂的动力来源，是将水的势能和动能转换成机械能的设备；发电机是将水轮机机械能转换成电能的设备，通过水轮机涡轮转子带动下发电机转子旋转，定子线圈与转子形成切割磁力线，将转子机械能转换成电能，实现发电。水轮发电机由转子、定子、机架、推力轴承、主轴、冷却装置等主要部件组成。定子主要由机座、铁芯和三相绕组等部件组成。大型水轮发电机定子铁芯用冷轧硅钢片叠成，定子铁芯槽部安装线圈绕组，大型水轮发电机绕组采用绝缘线棒。

水电厂水轮发电机在运行过程中，定子槽部硅钢片断裂，在发电机磁场拉力作用下，断裂的硅钢片割穿定子线圈的绝缘层，发电机定子接地、被迫停机的事故时有发生，造成巨大的经济损失。

发电机定子铁心硅钢片在受温度蠕变应力和机组振动联合作用下产生金属疲劳断裂，断裂的铁芯硅钢片摆脱了铁心压指及固定螺栓的限制，在运行磁场的拉力和机组振动力等力矩的作用下发生位移。断裂硅钢片或直接切割定子线棒绝缘子，或被吸入定子和转子间的缝隙，吸附在转子磁极上，对发电机整个定子沿圆周上形成整圈切割，导致绝缘失效，发生定子接地故障，水轮机停机。

水轮发电机安装在密闭的发电机室内，发电机定子检修需拆卸发电机上机架、转子等大型部件后才能进行检修，因此水轮发电机通常采取定期检修，或在发电机发生故障后停机维修。在定期检修间隔内，发电机定子铁芯发生的劣变不能及时发现，直至发电机发生故障运行人员才能感知，此时发电机已发生严重的故障，造成重大经济损失。

为及时发现水轮机定子铁芯故障，在故障发生初期及时发现铁芯故障，避免水轮机运行事故发生，有必要研发一种水轮发电机定子铁芯位移在线监测系统，以实现对大型水轮发现及定子铁芯位移实现在线监测，及时发现水轮机运行中出线的影响机组安全运行的隐患，及时排查、及时检修，避免故障扩大，实现自动监测、自动报警、故障定位，为水轮机运行提供可靠的保障和支撑。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水轮发电机定子铁芯位移在线监测系统，实时监测定子铁芯位移，及时发现定子铁芯故障。

本发明采用如下技术方案：

一种水轮发电机定子铁芯位移在线监测系统，其特征在于，包括：

布设于定子铁芯槽部的传感光纤，该传感光纤包括并列设置的第一光纤芯线和第二光纤芯线，所述传感光纤还包括光纤护套，所述光纤护套将第一光纤芯线和第二光纤芯线一体地保持，所述传感光纤在定子铁芯槽部内被布置为正弦波形，所述传感光纤设于所述定子铁芯槽部内壁；

光功率监测模块，包括：光开关单元、光功率计量单元、光源、远程数据控制单元和告警单元；

其中，所述远程数据控制单元经所述光开关单元与传感光纤的第一光纤芯线的一端相连；所述光源与所述第二光纤芯线的第一端相连、所述光功率计量单元设置在第二光纤芯线的第二端，所述光源产生监测光从所述第二光纤芯线的第一端向第二端发送，由光功率计量单元接收；当发送的监测光的光功率下降至一预设阈值以下时，所述告警单元产生告警信号至远程数据控制单元，远程数据控制单元用测试光对第一光纤芯线进行测试，告警单元分为三级告警，第三级最低，第一级最高，第三级告警为光功率有衰减超过系统第三级告警阈值限值，需启动OTDR 点名测试；第二级告警为光功率有衰减超过系统第二级告警阈值限值，判断传感光纤受严重挤压，控制系统启动OTDR 进行故障扫描，通过对定位光纤反射光进行监测，将监测数据与光功率计监测衰减数据比对，确定光功率是否与光功率计测试数据吻合，系统声光告警，人工介入；第一级告警为光功率计无光信号输入，表示光纤已被切断，系统自动启动系统声光告警，同时控制系统启动OTDR 进行故障部位扫描，实现故障定位，水轮机强制停机检查。

一些实施方式中，所述远程数据控制单元包括光时域反射子单元和控制子单元，所述控制子单元用于接收告警单元的告警信号、并启动光时域反射子单元对第一光纤芯线进行测试。

一些实施方式中，该在线监测系统还包括：

一用于存储监测数据的数据存储模块；

一用于供电的电源模块。

一些实施方式中，在所述光功率计量单元与所述告警单元之间还依次设有：