[发明专利]一种大型发电机定子绕组端部机械故障检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及大型发电机故障检测技术领域，具体涉及一种大型发电机定子绕组端部机械故障检测方法及装置。

背景技术

随着发电机制造水平的提高及电网运行稳定性的提高，发电机单机容量逐渐增加。大型发电机的安全运行对整个电网的安全、稳定运行将起到越来越重要的作用。单机容量的增大使得发电机定子绕组端部所受电动力、机械力越来越大。因发电机定子端部所受电磁力是电网频率的两倍，因此当端部绕组的固有频率接近100Hz时，定子端部绕组将发生谐振，电机运行中就可能因其振动幅值增大而发生端部绕组和结构件松动、磨损、绝缘损坏，进而造成事故。因而分析汽轮发电机定子端部绕组振动特性并探索故障监测方法显得尤为重要。

公开号为CN103033745A的中国专利文献公开了一种根据电流特征分析来检测发电机故障的方法。该方法通过获取表示发电机运行状态的电信号，并将其归一化以提取频谱信息，最终根据频谱信息分析来检测故障。然而大多数发电机机械故障是一个长期累积发展的过程，这一故障发展过程可通过探测机械裂纹发现；该发明只可在线检测发电机机械故障，未涉及机械裂纹探伤这一内容。公开号为CN202562433U的中国专利文献公开了一种涡流检测探头，该涡流检测探头能够克服涡流检测探头对材质为40Cr的回转支承表面淬火层识别不敏感、容易漏检的技术问题。然而该发明的涡流检测探头形状规则，不适用于大型发电机定子绕组端部的探伤检测。但是，目前尚未见到基于在线监测振动和离线电磁探伤的大型发电机定子绕组端部机械故障检测方法及装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述技术问题，提供一种能够分别基于待检测大型发电机的不同工作状态实现定子绕组端部的机械振动和机械裂纹故障检测，能够排除在线检测的信号干扰，抗干扰能力强、检测准确度高的大型发电机定子绕组端部机械故障检测方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种大型发电机定子绕组端部机械故障检测方法，其步骤包括：

1）预先在待检测大型发电机的定子绕组端部的振幅最大区域埋设位移传感器；在所述定子绕组端部的应力最大区域埋设由相互耦合的激励线圈和接收线圈组成的电磁探伤线圈；

2）检测检测大型发电机运行状态，如果待检测大型发电机处于运行状态，则通过位移传感器采集所述定子绕组端部的振幅最大区域的位移数据，根据位移数据判断所述定子绕组端部是否发生故障振动；否则如果待检测大型发电机处于停止状态，则向所述激励线圈产生激励脉冲电流信号，采集接收线圈响应激励脉冲电流信号所产生的感应电流信号，基于激励脉冲电流信号、感应电流信号判断定子绕组端部是否产生机械裂纹。

优选地，所述应力最大区域是指定子绕组端部位于定子绕组从定子槽引出部位的转角处A。

优选地，所述步骤2）中根据位移数据判断所述定子绕组端部是否发生故障振动的步骤包括：判断所述位移数据是否超出标定位移数据的一倍，如果所述位移数据超出标定位移数据的一倍，则判定定子绕组端部发生故障振动，否则如果所述位移数据未超出标定位移数据的一倍，则判定定子绕组端部未发生故障振动；所述标定位移数据是指预先通过位移传感器采集定子绕组端部的振幅最大区域在大型发电机正常运行时的位移数据。

优选地，所述步骤2）中基于激励脉冲电流信号、感应电流信号判断定子绕组端部是否产生机械裂纹的步骤包括：获取感应电流信号中与激励脉冲电流信号同频率的感应电流分量，判断所述感应电流分量是否超出标定感应电流分量的150%，如果所述感应电流分量超出标定感应电流分量的150%，则判定定子绕组端部已产生机械裂纹，否则所述感应电流分量未超出标定感应电流分量的150%，则判定定子绕组端部未产生机械裂纹；所述标定感应电流分量是指预先在大型发电机正常停止时向激励线圈产生激励脉冲电流信号，采集接收线圈响应激励脉冲电流信号所产生的感应电流信号中与激励脉冲电流信号同频率的感应电流分量。

一种大型发电机定子绕组端部机械故障检测装置，包括传感器单元、脉冲电源和数据采集单元，所述传感器单元包括位移传感器和电磁探伤线圈，所述位移传感器埋设于待检测大型发电机的定子绕组端部的振幅最大区域，所述电磁探伤线圈由相互耦合的激励线圈和接收线圈组成，所述激励线圈和接收线圈均埋设于大型发电机的定子绕组端部的应力最大区域，所述脉冲电源的输出端与激励线圈相连，所述位移传感器、接收线圈的输出端分别与数据采集单元相连。

优选地，所述应力最大区域是指定子绕组端部位于定子绕组从定子槽引出部位的转角处A。