[发明专利]电机气隙三参数监测器

说明书

技术领域

本发明属于测量技术，具体涉及电机定、转子之间气隙温度、位移和磁场强度的在线监测装置。

背景技术

电机定、转子气隙的温度、位移、磁场强度监测是保证机组安全运行的必要手段。对于长期运行的老旧机组，转子铁芯、定子铁芯叠片的松动、变形和绝缘老化，将会引起铁芯温度过高、磁场畸变、甚至导致转子“扫堂”的恶性事故发生，造成不可估量的损失。配置有效的监测器对相关参数进行在线监测，对实现早期预警、避免恶性事故发生具有重要意义。  

在转子气隙内配置气隙位移传感器，可以监测气隙位移的动态变化，监视转子磁极轮廓的形变，评估定子铁芯圆度；在转子气隙内配置气隙磁场强度传感器，可以监测气隙磁场的动态变化，监视气隙磁场强度的波形和频谱，评估转子磁极和定子铁心叠片的绝缘以及发生的形变；在转子气隙内配置气隙温度传感器，可以直接监测气隙温度的动态变化，间接监测转子绕组、铁芯和定子绕组、铁芯的运行温度，有效评估电机运行状况。  

现有的比较成熟的与位移、温度、磁场监测相关的产品有电涡流或光电型位移传感器、红外线型温度传感器、霍尔型磁场强度传感器，多为单一的监测功能， 欲对温度、位移、磁场强度同时进行在线监测，涉及多套监测装置，给安装、监测操作及观察带来诸多不便。而且，前述的监测装置在结构和性能上不能适应电机狭窄的气隙、高温、强交变磁场、污染等苛刻的安装环境条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机气隙三参数监测器，用于对运行中的电机定、转子气隙的温度、位移、磁场强度在线监测，克服使用现有的监测装置进行同时在线检测时存在的监测装置分散、安装繁琐，监测操作、观察不够方便，及监测装置本身不适应电机狭窄的气隙、高温、强交变磁场等苛刻安装条件的不足。

本发明的监测器由集合成一体的温度、位移、磁场强度三参数传感器，温度传感信号前置适配器，位移传感信号前置适配器，磁场强度传感信号前置适配器，一个温度、位移、磁场强度多功能信号变送器及传感器、变送器、变送器之间的连线组成；其中的三参数传感器由集合在同一绝缘薄片载体内的薄型化的电阻式温度传感元件、电容式气隙位移传感元件、感应式气隙磁场强度传感元件组成    

本发明的温度传感信号前置适配器包括温度传感信号屏蔽电缆驱动器、差动放大器、交流信号激励源、信号输出电器接口；位移传感信号前置适配器包括位移传感信号屏蔽电缆驱动器、缓冲放大器、交流信号激励源、位移信号输出电气接口；磁场强度信号前置适配器包括阻抗匹配器、高频积分网络、低频积分网络、超低频增益抑制器、信号输出调理器、信号输出电器接口。

本发明的多功能信号变送器有温度信号处理单元、位移信号处理单元、磁场信号处理单元及信号远传接口；温度信号处理单元依次由窄带滤波器，包络解调、线性化校正、幅值检测、V/I转换组成；位移信号处理单元依次由窄带滤波器，包络解调、线性化校正、幅值检测、V/I转换组成；磁场信号处理单元依次由信号调理、幅值检测、V/I转换组成。

为在当前技术条件下，为获得最薄的传感器，本发明以印刷电路式双绕非标准无感铜丝电阻作为温度传感元件，铜丝电阻连接三根同轴电缆信号传输线。以印刷电路式梳状电容器作为位移传感元件，印刷电路衬板背面对应电容电极区域布设梳状屏蔽层，电极四周环绕与背面屏蔽层连通的不封闭矩形导体环，传感电容器连接双屏蔽同轴电缆信号传输线。以印刷电路式矩形多匝空心线圈作为磁场强度传感元件，矩形多匝空心线圈连接同轴屏蔽电缆信号传输线。

 本发明的积极效果是：首先给出薄形化监测电机气隙温度、位移、磁场强度的传感元件，其后又将薄形化传感元件集合在一个适合电机狭窄气隙安装的绝缘薄片载体内，配置相应的信号处理电路，取得了一体化的电机气隙三参数监测器，降低了监测装置的制造成本，简化了安装工艺，为实现多参数同时在线监测，评估电机老化趋势和事故发生、维系电机安全运行提供有效的综合监测信息。

附图说明

图1是本发明监测器传感器、适配器、变送器组合结构图。

图2是本发明监测器中传感器引线图。

图3是本发明监测器中传感器引线端剖面图。

图4是本发明中传感器传感元件布局图。

图5是本发明中传感器传感元件位置横剖面(A-A)图。

图6是本发明中传感器传感元件引线焊接图。

图7是本发明中温度传感信号前置适配器原理图。

图8是本发明中位移传感信号前置适配器原理图。

图9是本发明中磁场强度信号前置适配器原理图。