[发明专利]一种防爆电机转子温度测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及防爆电机，属于防爆电机测试技术领域，可广泛应用于防爆电机转子温度测量、防爆电机温度场测试、防爆电机温度监控及故障诊断。

背景技术

防爆电机工作时内部温度会升高，使其绝缘材料加速老化、效率降低，严重的可引起电机故障。温度是防爆电机的重要参数之一，在防爆电机的设计、研究、测试和运行等多个环节都需要测量其温度。防爆电机温度测量对优化设计、提高性能具有十分重要的意义。防爆电机转子温度测量是其温度测量的难点。

目前国内研究机构对电机转子温度测量提出了一些方法，主要有：哈尔滨电机厂有限责任公司的苟智德等人用测量转子电阻的方式计算转子的温度；上海交通大学电力学院的张镇翰采用Pt100热敏电阻通过R-F变换，将信号通过导电滑环传输，实现转子温度测量；中广核工程有限公司的任鹏辉通过在励磁机定子的磁极之间装设探测线圈，在励磁机转子轴上安装测量滑环。测量转子电压、电流得到转子温度；海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室的易新强等人用Pt100电阻作为温度传感器，在转子的轴上安装温度采集装置，通过无线方式将温度数据发送至附近的接收装置，再通过USB 接口将数据发送至上位机，实现电机转子温度的测量。

上述这些方法无论是直接测量还是间接测量都是采用的电测法，受电机内部强电磁环境的干扰，测量精度不高。

福建水口发电集团有限公司的吴艺辉等人将高速、高精度的红外测温传感器安装在发电机定子上，实现对发电机转子每个磁极的温度测量。但是红外探头的尺寸较大无法应用于中小型电机。另外红外温度探测器的工作温度范围大都小于60℃，无法长期工作于具有较高温度的电机内部。

焦作大学的岳优兰根据砷化镓半导体的光吸收特性, 设计了一种新型的发电机转子温度测量系统，将砷化镓半导体片贴在发电机转子表面，光源通过照射光纤照射砷化镓半导体片，反射的光经过测量光纤引入到测量系统，通过检测边带波长的变化可以测量温度。照射光纤与测量光纤都安装在发电机定子上。半导体吸收式光纤测温虽然不受电磁干扰的影响，但是受与光纤的耦合条件，发光管、接收管的温度特性，半导体材料制备工艺等诸多因素的影响，其测量精度并不高，无法满足电机转子温度测试需求。此外，在实际使用时由于砷化镓片外包有保护性材料，其响应速度慢，不适合在工作状态下的电机转子温度测量。

由于防爆电机具有强电磁干扰、气隙小、空间狭小、转子转动等多种特性，并且需要内外电信号隔离，传统的热敏电阻测温、红外测温等多种方法均无法满足其测量需求，防爆电机内部温度测量特别是防爆电机转子温度测量一直是防爆电机研究领域面临的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防爆电机转子温度测量装置及方法，测量装置用于实现对防爆电机转子温度的测量，测量方法用于解决防爆电机转子温度的高精度测量难题。

本发明的技术方案是： 

一种防爆电机转子温度测量装置，用于测量电机转子的温度，电机转子内为电机转子轴，包括若干个中心频率不同的光纤光栅温度传感器、电机内部传输光纤、开设在电机转子轴内的光纤通道、光纤旋转连接器、电机外部传输光纤、光纤光栅温度测量系统，光纤光栅温度测量系统包括光纤光栅解调仪和计算机，光纤光栅温度传感器安装在防爆电机转子上，光纤光栅温度传感器通过光纤连接在一起并连接到防爆电机内部传输光纤的输入端，防爆电机内部传输光纤的输出端经过电机转子轴上的径向孔和轴向孔引入到光纤旋转连接器的转子端，光纤旋转连接器的定子端通过防爆电机外部传输光纤与基于波分复用方法的光纤光栅温度测量系统相连接；光纤光栅温度传感器之间采用采用串联、并联或串并联混合中的任意一种连接方式。

光纤光栅温度传感器包括外层的光纤包层，光纤包层内为光纤纤芯和光纤光栅，所述光纤光栅位于中间，光纤光栅的两端均为光纤纤芯。

光纤旋转连接器与防爆电机转子轴同轴安装。

光纤通道包括径向小孔和轴向小孔。