[发明专利]用于跟踪旋转机器中的绝缘体的劣化的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于跟踪旋转机器中的绝缘体的劣化的方法、一种使用该跟踪对这些机器进行预防性维护的方法以及一种利用该跟踪方法的装置。

背景技术

旋转机器的制造商和用户常常面临在这些设备构件中的定子和转子(当它们被绕线圈时)中存在绝缘体老化问题。该绝缘体老化问题形成促进该绝缘体中或其附近出现局部放电的状态并且可因此加快绝缘体的损坏。所有这些最终会导致电气故障，由此引起操作停机、损失或间接费用、重新卷绕定子和转子的成本或甚至部分或完全更换设备。

目前，存在一些用于监控局部放电现象和/或绝缘体的状态的解决方案。特别是可以列举：

-通过电容式耦合器对局部放电进行电气测量，这是最普遍的。其基于测量绕组中由于局部放电所引起的瞬时电流。通常，该方法使用安装在马达中的耦合器，这些耦合器测量与这些瞬时电流相对应的频率和电荷。该方法可以在不必使机器停机的情况下评估旋转机器的定子中的局部放电水平。通过该方法获得的数据需要进行解析，因此需要充分了解局部放电现象。该方法仅给出对局部放电的次数和振幅的评估，而未给出它们对绝缘的影响的指示。

-称为绝缘电阻测量的测量：该测量在马达停机的情况下进行。其在于在导体绕组与定子或转子的金属接地物之间施加直流电压并测量这两个元件之间的电绝缘电阻。理想地，该电阻为无穷大，但在实践中并非如此。绝缘电阻越弱，存在绝缘问题的可能性就越大。该测量不能在马达操作时进行且对温度极为敏感。

-极化指数的测量：该测量为绝缘电阻的测量的变型，其在于计算已对绝缘体施加电压十分钟之后的绝缘电阻与对绝缘体施加电压一分钟之后所获得的电阻之间的比值。低极化指数通常标志着绝缘体的污染(油、脂等)。该测量与绝缘电阻测量相比对温度不敏感。

-高压测试：其在于对绕组施加高直流电压。如果绝缘体存在缺陷，则它将由于所施加的电压而导致在该点的绝缘中断。该测试只能在马达停机的情况下执行并且可为破坏性的。

-检测通过由电晕或表面放电使空气电离所形成的特定类型的气体。这些方法主要涉及臭氧和NOx。

-欧姆定律差的测量。

-delta的正切的测量。

-Terase标准。

所有这些方法具有一定值，但它们需要马达的系统性停机，或者需要对局部放电现象对绝缘体的影响进行十分困难的解释。该解释通常是有风险的，因为局部放电的特征仅与绝缘体的状态存在间接联系。

也可以列举可以确定局部放电特征的其它方法，但它们看上去并不适合于旋转机器的情形：

-热波测量，该测量利用由各种现象(电离、极化等)所产生的被捕捉在绝缘体中的空间电荷。该方法在于施加温差，该温差感生出依赖于源自这些空间电荷的电场的电流。该方法通常应用于绝缘电缆。

-声学测量，其检测在放电时所产生的超声波排放。该方法特别适合于变压器。

发明内容

本发明的目的在于减少上面列举的现有技术的所有或部分缺点。

首先，本发明涉及一种用于跟踪旋转机器中的绝缘体的劣化的方法，该旋转机器至少包括置于封壳内的转子和定子，该封壳限定出包括至少90％的体积(体积百分比)的空气的内部气氛，并且该旋转机器可选地包括用于冷却该气氛的冷却系统，其特征在于，该方法包含以下步骤：

(a)测量位于形成所述旋转机器的内部气氛的气体中或与其接触的一个或多个随机位置处的CO(一氧化碳)的浓度和NO₂(二氧化氮)和/或O₃(臭氧)的浓度，以及

(b)观察、用信号告知和/或存储所述测量的结果。

根据本发明，所述旋转机器可为产生由转子所施加的扭矩形式的机械能的耗电设备，和从传输至其转子的机械能生成电能的设备。所述设备最常见地在至少3kV的电压下操作。转子和定子通常覆盖有需要对其劣化进行跟踪的绝缘材料。根据一个特别的方面，该旋转机器为压缩机或增压机。

该旋转机器本身置于保护性封壳例如外壳内。该封壳通常具有许多孔口，以便允许特定电缆、气体等通过。然而，该封壳使得存在于转子和定子周围的气体根本不会或极少与封壳外部的气氛混合。该旋转机器的内部气氛通常通过通风口或通过较复杂的系统来冷却，所述系统可包括用于使该气氛运动的装置以及形成该气氛的气体在其中循环的热交换器。