用于确定介质中夹带的物质的存在的器件和方法技术

本发明专利技术的名称是：用于确定介质中夹带的物质的存在的器件和方法。提供了一种用于与电力产生系统(100)一起使用的传感器组件(110)。该传感器组件包括至少一个包括微波发射器(206)的探测器(202)，其中微波发射器配置为从至少一个微波信号产生至少一个电磁场(209)。此外，传感器组件包括耦合到探测器的至少一个信号处理装置(200)。信号处理装置配置为检测介质(111)的介电常数在从微波发射器接收的频率处的改变并将从微波发射器接收的频率的期望功率电平与该频率的实际功率电平比较以确定介质中夹带的至少一个物质的存在。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域通常涉及电カ产生系统，并且更特别地，涉及用于使用微波发射器来确定介质中物质的存在的传感器组件(sensor assembly)和方法。
技术介绍
至少ー些已知的电カ产生系统包括可能随时间变得损坏或磨损的ー个或多个部件。例如，至少ー些已知的电カ产生系统包括电气变压器(electric transformer)。此外，至少ー些已知的电气变压器包括容纳在变压器内的油以冷却变压器并提供电气绝缘。油的质量可能随着时间而改变，并且油可能具有污染物。例如，油可以分解成溶解于油中的各种气体成分。用老化的油的继续操作可能引起变压器(例如变压器中的布线)的损坏和/或可能带来变压器和/或系统的过早失效。因此，对变压器内的油进行定期测试是必要的。 ー种测量油质量的方式是测量介电常数。例如，与新的油样本比较，老的油样本的介电常数的改变可以指示油中夹带的污染物(例如溶解的气体、水或颗粒)的存在或者油的化学性质的改变(例如添加剂耗尽或氧化)。当检测到油样本的介电常数改变时，还可检测该油样本中的污染物的类型。例如，为了检测变压器中溶解的气体的存在，至少可以使用ー些已知的传感器系统。这些传感器系统中的ー些使用在线(in-line)探測器(probe)测量来确定变压器中溶解的气体的存在。例如，在从变压器中获得油样本后，使用光谱仪来分析油。更具体地，光谱仪相对于包括新的、无污染的油样本的标准来分析该样本。这样的传感器系统为识别油中的各种气体成分提供了充足的信息。然而，由于分析通常在远离变压器的位置进行，所以这样的系统可能是冗长的和昂贵的。此外，由于必须将油样本带到另一位置，因此传感器系统不能提供实时数据。
技术实现思路
在一个实施例中，提供了一种用于确定介质中夹带的至少ー个物质的存在的方法。该方法包括发送至少ー个微波信号到微波发射器。由微波发射器从微波信号产生至少ー个电磁场。检测介质的介电常数在从微波发射器接收的频率处的改变。此外，将从微波发射器接收的频率的期望功率电平与该频率的实际功率电平比较以确定介质中夹带的物质的存在。在另ー实施例中，提供了一种用于与电カ产生系统一起使用的传感器组件。该传感器组件包括至少ー个包含微波发射器的探測器，其中微波发射器配置为从至少ー个微波信号产生至少ー个电磁场。此外，传感器组件包括至少ー个耦合到探測器的信号处理装置。信号处理装置配置为检测介质的介电常数在从微波发射器接收的频率处的改变并将从微波发射器接收的频率的期望功率电平与该频率的实际功率电平比较以确定介质中夹带的至少ー个物质的存在。在又一实施例中，提供了ー种电カ产生系统。该电カ产生系统包括包含至少ー个变压器的机器，其中变压器包括容纳于其中的介质。传感器组件邻近变压器放置。传感器组件包括至少ー个包含微波发射器的探測器，其中微波发射器配置为从至少ー个微波信号产生至少ー个电磁场。此外，传感器组件包括至少ー个耦合到探測器的信号处理装置。信号处理装置配置为检测介质的介电常数在从微波发射器接收的频率处的改变并将从微波发射器接收的频率的期望功率电平与该频率的实际功率电平比较以确定介质中夹带的至少ー个物质的存在。附图说明图I是示范性电カ产生系统的框图；图2是可用于与图I所示的电カ产生系统一起使用的示范性传感器组件的框图；图3是可由图2所示的传感器组件产生的示范性功率差响应(power differenceresponse)的图形示图；以及 图4是可用于使用图2所示的传感器组件来确定介质中物质的存在的示范性方法的流程图。具体实施例本文所述的示范性方法、器件和系统克服了与已知的用于变压器的传感器系统关联的至少ー些缺点。特别地，本文所述的实施例提供了ー种传感器组件，其检测介质的介电常数的改变并实时确定引起介电常数的改变的介质中的至少ー个物质的存在。更具体地，传感器组件包括包含微波发射器的探測器、以及至少ー个耦合到探測器的信号处理装置。信号处理装置配置为检测介质的介电常数在从微波发射器接收的频率处的改变并将从微波发射器接收的频率的期望功率电平与该频率的实际功率电平比较以确定介质中夹带的至少ー个物质的存在。该比较使传感器组件能确定在变压器的油中任何气体成分的存在。图I图示了包括机器102的示范性的电カ产生系统100，机器102例如但不限于风カ涡轮机、水电蒸汽涡轮机、燃气涡轮机、和/或压缩机。在示范性实施例中，机器102使耦合到负载106 (例如发电机)的驱动轴(drive shaft) 104旋转。此外，负载106稱合到至少ー个变压器107。在示范性实施例中，变压器107可以是升压或降压变压器。此外，应该注意到，如本文所使用的，术语“耦合”不限于部件之间的直接机械和/或电气连接，而是还可包括多个部件之间的间接机械和/或电气连接。在示范性实施例中，驱动轴104至少部分地由装在机器102内和/或负载106内的一个或多个轴承(未示出)支撑。备选地或此外，轴承可装在单独的支撑结构108中(如齿轮箱中)或者使电カ产生系统100能如本文所述地起作用的任何其他结构。在示范性实施例中，电カ产生系统100包括至少ー个传感器组件110，其測量和/或监测变压器107内所容纳的介质111。在示范性实施例中，介质111为液体介质。更具体地，在示范性实施例中，介质111为油。备选地，介质111可以是使变压器107和系统100能如本文所述地起作用的任何其他类型的介质。此外，在示范性实施例中，传感器组件110放置于紧邻变压器107，使得作为传感器组件110的部件的微波发射器(图I中未示出)至少部分浸在介质111内。在示范性实施例中，传感器组件110測量和/或监测介质111中至少ー个物质(未示出)的存在，该物质例如为气体成分。如以下更详细解释的，在示范性实施例中，传感器组件110使用ー个或多个微波信号来检测介质111的介电常数在从微波发射器接收的频率处的改变并将从微波发射器接收的频率的期望功率电平与该频率的实际功率电平比较以确定介质111中任何气体成分的存在。在示范性实施例中，该比较的结果被称为传感器组件110的“功率差响应”(在图I中未示出)。备选地，传感器组件110可用于测量和/或监测电カ产生系统100的任何其他部件，和/或可以是使系统100能如本文所述地起作用的任何其他传感器或换能器组件。如本文所使用的，术语“微波”是指ー种信号或分量，其接收和/或发送具有频率在约300兆赫兹(MHz)到约300吉赫兹(GHz)之间的信号。此外，在示范性实施例中，电カ产生系统100包括诊断系统112，其耦合到ー个或多个传感器组件110。诊断系统112处理和/或分析由传感器组件110产生的一个或多个信号。如本文所使用的，术语“处理”是指对信号的至少ー个特性进行操作、调整、滤波、缓冲、和/或变更。更具体地，在示范性实施例中，传感器组件110经由数据通道(dataconduit) 113或数据通道115耦合到诊断系统112。备选地，传感器组件110可无线耦合到诊断系统112。在诊断系统112处理和/或分析从传感器组件110产生的信号后，诊断系统112随 后将已处理的信号发送到电カ产生系统100中所包括的显示装置116。显示装置116经由数据通道118耦合到诊断系统112。更具体地，在示范性实施例中，信号经由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于与电力产生系统(100)一起使用的传感器组件(110)，所述传感器组件包括：至少一个包括微波发射器(206)的探测器(202)，所述微波发射器配置为从至少一个微波信号产生至少一个电磁场(209)；以及耦合到所述至少一个探测器的至少一个信号处理装置(200)，其中所述至少一个信号处理装置配置为检测介质(111)的介电常数在从所述微波发射器接收的频率处的改变并将从所述微波发射器接收的所述频率的期望功率电平与所述频率的实际功率电平比较以确定所述介质中夹带的至少一个物质的存在。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·L·谢克曼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：