[发明专利]非接触式发电机组气隙异物在线检测报警结构及报警方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电机技术领域,具体涉及非接触式发电机组气隙异物在线检测报警结构及报警方法。

背景技术

大型水轮发电机转子在高速运行过程中可能因为离心力导致转子上的附件脱离，脱离的物体可能挂擦到发电机定子，定子线棒外的绝缘材料会因为转子上异物的挂擦而破坏。因为转子离定子间的距离很近，极有可能导致定子线棒绝缘破坏后高压放电，造成人员伤亡和设备损坏。

现有相近技术发电机定子与转子间的气隙在线检测采用AGMS系列传感器。该传感器是一种基于电容原理的非接触式位移传感器,在高磁场、振动和高温等复杂的工业环境下,可准确测量探头表面与被测物体间的距离。

目前广泛运用的AGMS系列传感器仅仅只能检测传感器安装处的气隙，且只能检测导体之间的距离，不能检测转子的非金属附件与定子间的距离，也不能检测整个转子的Z方向的气隙。AGMS系列传感器安装在定子表面，具有一定高压击穿的危险性。该传感器响应较慢，不能反映小截面积物体引起的气隙变化。

现在还没有一种手段能准确检测发电机的气隙衣物并准确发现故障，因此该领域还不能做到在事故发生前进行检测报警，防止事故的发生。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明公开了一种非接触式发电机组气隙异物在线检测报警结构及报警方法，旨在解决目前的检测装置和检测方法只能针对点对点的检测，而不能针对整个气隙面进行线性检测，容易出现检测遗漏的问题。

本发明采用的技术方案是：

非接触式发电机组气隙异物在线检测报警结构，包括发电机本体和检测报警系统。

具体地说，所述的发电机本体包括定子和转子，定子和转子同轴配合且转子与定子之间存在气隙；所述的检测报警系统包括激光传感器、处理器、报警器和主机，激光传感器、处理器、主机和报警器依次连接。

进一步的，所述的激光传感器固定在发电机本体上，激光传感器包括发射端和接收端，发射端和接收端均正对气隙，且发射端的数量至少为一。

发射端和接收端传递光信号，光信号由发射端发出并穿过气隙，当光信号没有遇到异物阻挡将到达接收端。

进一步的，所述的发射端和接收端分别位于气隙的上部和下部，发射端和接收端对齐。此种布置方式为对射式布置，即发射端正对接收端，由发射端发出的光信号直接射往接收端。

进一步的，作为优选的方案，所述的发射端的数量至少为二，接收端的数量与发射端的数量相同，发射端沿转子的圆周周向布置，接收端与发射端对应布置。发射端和接收端优选沿圆周均布，这样设置的意义在于，在一个旋转周期T内进行多次检测，当一个气隙高度在一个检测处出现异物遮挡时，在下一个检测处继续进行检测，若遮挡消失则可判断为误报，若继续检测到遮挡物则可能是存在异物；这样多次检测有利于减少误判。

进一步的，作为另一种优选的方案，所述的发射端的数量至少为二，接收端的数量与发射端的数量相同，发射端沿转子的径向连续布置，接收端与发射端对应布置。这样设置的意义在于，多个发射端和接收端分别传输独立的光信号，根据异物遮挡住的光信号数量可判断异物的突出高度，从而实现高精确度的检测。

进一步的，所述的激光传感器还包反射端，发射端和接收端均位于气隙的上部或者下部，反射端对应位于气隙的下部或者上部，反射端对向发射端，将发射端的光信号反射给接收端。

这种布置方式为反射式布置，即发射端的光信号经过反射端之后回到接收端，光信号在气隙中的行程略大于气隙高度的二倍。这种布置方式也存在多个发射端和接收端的方案，即发射沿转子圆周周向布置或沿转子的径向布置，接收端与发射端对应布置。

正常情况下发射端和接收端的测量距离大于转子的高度，发射端发出的光信号可到达接收端，光信号能够到达的位置距离为固定置；当转子外围有异物时，异物将因为离心力被进入气隙中，异物将遮挡发射端的光信号，这时光信号能够到达的位置距离变短。

作为优选的方案，根据现场安装条件可以用光纤替换激光收发装置的安装位置，使激光收发装置在物理距离上离发电机定子更远，电气隔离更彻底。

具体的方法为：将激光发射头安装在和激光光束直径相适应的光纤的一端，激光通过光纤的传导从光纤的另外一头射出。用另外的一根光纤，将该光纤的一头安装在接收激光光束的位置，另外一头安装在接收头上，当激光照射到光纤接收的那一端后，光束将通过光纤传递到接收头。光纤的长度可以根据现场实际安装需要任取。

进一步的，所述的处理器为MCU。

进一步的，所述的主机上设有显示屏，显示屏能显示检测的脉冲信号图和故障判断详细情况。