[发明专利]大型发电机碳刷集电环故障智能检测报警系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型发电机碳刷集电环故障智能检测报警系统。

背景技术

碳刷和集电环是大型发电机动静接触和能量交换的重要设备，是励磁系统的重要部分。但是运行中由于很多原因，时常出现发热现象，甚至引发集电环环火，对发电机励磁系统设备造成严重损伤。环火会造成集电环、碳刷、刷架、风扇烧损，严重时烧损发电机大轴，形成永久性损伤，是引起发电机非计划停运的重要原因之一，严重危及发电机的安全运行。

碳刷正常运行温度一般是50℃-80℃(比环境温度高出40℃左右)，碳刷电流分布整体比较平衡，每块碳刷工作电流在20-100A。刷握弹簧压力比较均匀，碳刷活动自如且无震动卡涩现象。碳刷与集电环运行中产生的热量由通风系统带走，即发热与散热基本达到平衡。正常运行状态下，当负荷增加电流增大或个别碳刷工况变差时，温度会有短时微量增加，系统能够维持平衡或达到新的平衡状态。但是如果碳刷变短、刷握弹簧压力变小、接触电阻变大、碳刷运行工况变差，当工作电流增加、温度变化时，系统的平衡能力降低，部分碳刷温度将升高，从而导致整个系统温度升高，有时甚至达到无法控制状态。发热时碳刷和集电环温度高达100℃以上，最严重时高达200℃--300℃。此时碳刷工作状态越来越差，碳刷电流分布很不均匀，少数碳刷电流达到300A，而另一些碳刷电流接近于0。大量碳刷出现不正常的跳动或卡涩，并出现大量的火花，刷辫烧断或脱辫；碳刷与集电环摩擦声音变得尖锐刺耳，直至引发集电环环火。

常规的碳刷集电环运行维护对策是：1.定期人工测量每个碳刷和集电环的表面温度，80℃以下为正常；2.定期人工测量每个碳刷的运行电流，各碳刷的分担电流应较为均衡，且在10-90A之间为正常；3.定期人工检查刷架罩内温度，以不大于50℃为宜。不能实时检测报警，而把故障消灭在萌芽状态，易引起发电机非计划停运，严重危及发电机的安全运行。

发明内容

本发明的目的是公开一种大型发电机碳刷集电环故障智能检测报警系统，用于大型发电机碳刷集电环在工作中的实时检测报警，从而把故障消灭在萌芽状态，减少发电机非计划停运，保障发电机安全运行。

本发明所采用的技术如下：

一种大型发电机碳刷集电环故障智能检测报警系统，包括内集电环红外测温探头、外集电环红外测温探头、刷架罩内测温铂电阻、刷架罩外测温铂电阻、多个直流电流变送器、多个特种碳刷、端子箱和小型DCS系统，其特征在于：内集电环红外测温探头和外集电环红外测温探头安装在刷架上，刷架罩内测温铂电阻安装在刷架内，刷架罩外测温铂电阻安装在刷架罩外侧，内集电环红外测温探头和外集电环红外测温探头分别对准内集电环和外集电环；

所述的特种碳刷为一个常规发电机碳刷里面压铸有一个碳刷测温热电偶，所述的碳刷测温热电偶为K型热电偶正极与K型热电偶负极点焊在一起安装在两片耐高温云母片之间与碳刷绝缘，K型热电偶正极与K型热电偶负极分别与两个导线连接；每个直流电流变送器穿在一个特种碳刷的碳刷刷辫上；

所述的小型DCS系统包括多个K型热电偶模拟量输入模板、多个直流电流变送器(4-20mA)模拟量输入模板、测温铂电阻(PT100)模拟量输入模板、红外测温探头(4-20mA)模拟量输入模板、主控制器板、工业计算机和打印机；多个K型热电偶模拟量输入模板、多个直流电流变送器(4-20mA)模拟量输入模板、测温铂电阻(PT100)模拟量输入模板、红外测温探头(4-20mA)模拟量输入模板分别通过小型DCS系统内部现场总线网与主控制器板联接，主控制器板通过工业以太网与工业计算机联接，工业计算机通过USB口与打印机联接；每个K型热电偶模拟量输入模板通过端子箱连接有8个碳刷测温热电偶，测温铂电阻(PT100)模拟量输入模板通过端子箱分别与刷架罩内测温铂电阻、刷架罩外测温铂电阻连接，每个直流电流变送器(4-20mA)模拟量输入模板通过端子箱连接有8个直流电流变送器；红外测温探头(4-20mA)模拟量输入模板通过端子箱分别与内集电环红外测温探头、外集电环红外测温探头连接。

本发明还具有如下特征：

1、所述的碳刷测温热电偶的厚度为0.2mm。

2、所述的工业计算机安装有报警软件能够提供碳刷温度报警、碳刷电流报警、集电环温度报警和刷架罩内温度报警；并根据以上各种报警或各种报警组合，判断出以下各种故障或各种故障组合：碳刷电阻值增大、碳刷震动卡涩、刷弹簧压力不均、碳刷接触面形成气膜、碳刷电流平衡破坏、集电环磨损严重、碳粉堆积太多、碳刷长度小于2/3和冷却风道堵塞。