估计定子内部温度的非介入的方法技术

技术编号:3358331 阅读:130 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种用于对电机器定子的给定区域的内部温度进行非介入式确定的方法,包括:获得所述定子的内壁和外壁之间的温度梯度;获得所述定子的外部位置上的温度测量值;利用所述温度梯度和所述外部温度测量值,外推所述定子的相应的内部温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及定子线棒,特别涉及到定子线棒的缺陷检测。
技术介绍
一些问题会关系到旋转式机器的定子的运转,这些问题的影响会危害机器的产量和运行寿命。最重要的问题是沉淀物积累造成对定子线棒冷却管道的阻碍,构成定子线棒的基本导体(定子绕组)之间的绝缘性的降低,定子线棒连接质量的降低,以及定子叠片之间绝缘性的降低。缺陷检测,例如定子线棒的冷却管道中的阻碍性沉淀物,可能会有问题。液体循环冷却系统对于旋转机器的寿命起到至关重要的作用。定子线棒的空腔中的一个阻碍,即使是很小的一个,也会造成可观的温度提升,因为其中流动的电流很高。因此,定子线棒必须散出大量的热能。定子线棒要散出的热量与其中流动的电流的平方成比例,它们的关系给出如下(1)Pb→I2*R其中Pb=定子线棒要散出的热负荷(瓦特)I=电流(安培)R=定子线棒的欧姆电阻(欧姆)为了可以散热,在每个定子线棒的中心提供了其中可供液体流动的空腔。在液体和散热器之间的热量传递使热量可以排出。用液体循环冷却的机器的一个主要问题是,这些空腔内壁的沉淀物的积累。这些不良的情况导致了液体流量的降低,使得定子线棒的温度进一步升高,这可能导致由绝缘材料的损坏所带来的机器故障。另一个与具有定子线棒的旋转式机器的运转相关的问题是,定子线棒的导体(例如Robel线棒)之间的绝缘性的降低。每个定子线棒由多个互相绝缘的导体制成(多芯电缆),以减少趋肤效应。趋肤效应(或薄壳效应)是由电流在导体的截面上不均匀流动而主要在其外围部分分布而引起的。将定子线棒分段成为多个导体增加了定子线棒的有效截面积,同时,减小了导体的电阻。将定子线棒再分成多个互相绝缘的导体,如图2所示,可以降低趋肤效应,然而这种降低直接与绝缘体的良好的运行条件相关。如果绝缘物质受损,趋肤效应就会增加,同时电阻和温度也会增加。因为杠杆效应产生的可能的运动,上述绝缘性的降低主要在定子线棒的末端。另一个与定子线棒的运转有关的问题是定子线棒之间的连接质量的下降。定子线棒通过银焊接以互相连接。连接的任何损坏都会造成机器效率的降低。一个受损的连接点会引起导体的电阻的增加,在受损处造成温度升高。最后,定子铁芯叠片的绝缘性下降也是与定子线棒的运转有关的问题。机器的定子核心由大量的通过绝缘物质互相分隔的铁片平板制成。这样的组合可以将由转子的极产生的强磁场感生的傅科(Foucault)电流降低到可以接受的范围。如果绝缘物质在某些地方缺失了,傅科电流将在缺失的区域增强,而该处的局部温度也会增加。这种温度的增加对于机器的运转有害,甚至会因为金属融化而导致故障。只要上述的一种问题发生,定子里面的缺陷处的局部温度就会升高。为了探测出上述问题,人们提出了一种解决方案,即在定子内部安装大量的温度探测器,以制成覆盖整个定子内部的热图。这样的热图使得可以通过探测热表面上的给定的一点或多点的异常的温度升高来确定缺陷可能的原因。然而,这个理论上的解决方案在实际的定子线棒的环境中难以实施。众所周知,在定子线棒中流动的高电流和电磁场会感生很强的电流。因此,由于必须考虑这些探测器的布线,定子内部的温度探测器的数量将受到限制。此外,所需布线的数量可能对机器的操作员的安全构成隐患,也妨碍机器本身的正常运转。有限个数的上述温度探测器可以在制造的时候安装,然而稍后的即使一个探测器的添加都需要高得惊人的花费和巨大的工作量。例如,上述添加需要打开定子,而这可能在某些情况下会产生如取消制造商保证等附加不良效果。因此,需要一种能以高性能低成本的方式检测代表定子缺陷的局部温度上升的系统和方法。此外,还需要一种能够以非介入方式及早发现定子的缺陷的系统和方法,以便执行校正措施。
技术实现思路
本专利技术提供的系统使得通过上百个分布式的探测器穷尽地测量并诊断出所有上述的问题成为可能。这种系统是可行的,因为只需有限数量的布线和材料,即可将其投入运作,且其成本是可接受的。该系统使用户对机器的良好运转更为放心,并且允许在系统运转时随时间对机器的良好运转进行监控。这个连续的监控允许用户在适当的时机介入来进行干涉,从而限制了重大以及昂贵的损失。机器因而拥有更好的产量,人员的安全性也增加了。如图1所示可见,可以在机器的每一个定子线棒上安装至少一个探测器,来探测机器的每个定子线棒的空腔内的障碍物,并且通过在机器运转时测量温度来探测定子线棒的导体之间绝缘体的损坏。这种检测是为正常运转的机器设计的。根据本专利技术的一个大方面,提供了一种用于对电机器定子的给定区域的内部温度进行非介入式确定的方法,包括获得所述定子的内壁和外壁之间的温度梯度;获得所述定子的外部位置上的温度测量值;利用所述温度梯度和所述外部温度测量值,外推所述定子的相应的内部温度。根据本专利技术的另一个大方面,提供了一种用于对电机器定子的给定区域的内部温度进行非介入式确定的系统,包括多个用于安装在所述电机器定子的外壁上以测量外部温度的温度探测器;处理单元,包括存储单元,用于存储温度梯度;分析模块,用于接收所述外部温度数据并利用所述温度梯度来计算所述内部温度;和通信模块,用于接收来自所述多个温度探测器的所述外部温度数据。附图说明通过以下结合附图所作的详细说明,本专利技术的进一步的特点和优势将更为明显,其中图1为根据本专利技术的一个具体实施方式的定子外壁上的探测器的位置示意图;图2为根据现有技术的具有绝缘导体的定子示意图;图3为到根据本专利技术的用于温度图的系统的接口的屏幕截图;图4为根据本专利技术的一个优选实施方式的定子内或定子上的内部探测器和外部探测器的位置示意图;图5示出了冷却管中缺陷探测的温度图,其中,位置Y(%)代表定子壁的高度,位置X(槽)代表槽编号;图6为导体之间绝缘体损失探测的温度图,其中,位置Y(%)代表定子壁的高度,位置X(槽)代表槽编号;图7为定子线棒之间连接质量降低探测的温度图,其中,位置Y(%)代表定子壁的高度,位置X(槽)代表槽编号;图8为根据本专利技术的用于对电机器定子的给定区域的内部温度进行非介入式确定的方法流程图;图9为根据本专利技术的用于对电机器定子的给定区域的内部温度进行非介入式确定的系统框图。具体实施例方式因为定子核心的外壁是可达的,且由高导热性金属制成,本专利技术在于,或在制造定子的过程中,或在制造完成后,在预先设定的位置上,以可接受的成本,设置需要的数量个热量探测器。外壁的易到达性使得对定子的改装只需几个小时,甚至不需要将机器拆开。这些预先设定的位置与我们希望在热量上观察的内部点相“热量对应”。换言之,在定子具有温度探测器的内部点和应用外部探测器的外部点之间要应用的热校正(或梯度)将会被测量。对于需要的内部点的每个温度,就对应一个外部对应点的一个可测量温度。知道了上述温度梯度,就可以反过来对于定子的任意一个其上设置有外部温度探测器的外部点运用相同的梯度,从而推演出定子的相应的点或内部区域的“实际”温度。如果定子线棒的空腔内壁积累了沉淀,或者发生其他种类的阻碍,安装在定子线棒端部的探测器就会在机器运行时检测出温度的升高,以及问题所在的准确位置。当检测到定子线棒的温度升高后,执行一个校正措施,包括注射溶剂来溶解沉淀物。溶剂的功效可以在此后通过检查定子线棒的温度是否恢复正常水平来检验。如果定子线棒的绝缘体受损,安装在定子线棒端部的探测器就会检测出本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于对电机器定子的给定区域的内部温度进行非介入式确定的方法,包括:-获得所述定子的内壁和外壁之间的温度梯度;-获得所述定子的外部位置上的温度测量值;-利用所述温度梯度和所述外部温度测量值来外推所述定子的相应的内部 温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-10-12 60/617,0631.一种用于对电机器定子的给定区域的内部温度进行非介入式确定的方法,包括-获得所述定子的内壁和外壁之间的温度梯度;-获得所述定子的外部位置上的温度测量值;-利用所述温度梯度和所述外部温度测量值来外推所述定子的相应的内部温度。2.根据权利要求1所述的方法,还包括-为所述电机器定子提供一套正常的内部温度值;-比较所述外推的内部温度和所述一套正常的内部温度值来确定其间的偏差;-如果检测到偏差,则为所述电机器定子提供校正措施。3.根据权利要求1所述的方法,其中所述获得温度梯度的步骤包括以下步骤-在所述定子的所述内壁的多个位置上安装温度测量探测器,获得内部温度测量值;-对应于所述内部位置,在所述定子的所述外壁的多个位置上安装温度测量探测器,获得外部温度测量值;-利用所述内部和外部温度测量值来计算所述温度梯度。4.根据权利要求1所述的方法,其中所述获得所述定子的外部位置上的温度测量值的步骤包括-在所述定子的外部位置上提供温度探测器;-在所述外部位置上测量温度;并且-提供所述探测器的外部位置的位置数据和所述温度测量值。5.根据权利要求4所述的方法,还包括-利用所述位置数据和所述外推的内部温度值来生成所述定子的热图;以及-显示所述热图。6.根据权利要求2所述的方法,还包括-当检测到偏差时激...

【专利技术属性】
技术研发人员:琼普罗诺沃斯特马里尤斯克卢捷马克比索内特路易斯皮埃尔拉隆德
申请(专利权)人:维保监测系统公司
类型:发明
国别省市:CA[加拿大]

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