【技术实现步骤摘要】
本技术涉及水轮发电机组故障监测，具体涉及一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统。
技术介绍
1、集电环碳刷系统是水轮发电机组的重要组成部分之一。碳刷与集电环接触，将励磁电流导入转子形成磁场。碳刷与集电环在滑动摩擦中承载较大电流，并受到复杂的电、热及机械等作用，容易发生过热、打火等异常情况；同时，集电环在长期运行过程中可能出现磨损或烧蚀等故障。碳刷及集电环故障会严重威胁机组安全运行，严重时将导致机组停机事故。
2、目前，受限于监测技术的发展水平，水轮发电机集电环碳刷的监测主要是通过人工方式来实现，集电环碳刷温度一般采用手持式红外热成像仪检测，碳刷电流采用钳式电流表进行检测，碳刷长度则一般在机组检修时采用测量工具进行测量，其一方面，运维工作量非常大，而且都是很多繁复、单一的操作；另一方面，带电操作，存在一定的安全隐患。这种人工方式运维人员无法实时掌握集电环碳刷的运行情况，难以提前发现设备运行过程中的问题。
3、机组集电环碳刷的在线监测及故障诊断一直是行业内公认的技术难题。目前，已有少量针对水轮发电机组集电环、碳刷的在线监测技术，但大部分都为对集电环温度、碳刷温度等物理量的单独监测，鲜有涉及集电环碳刷系统的综合在线监测及故障诊断技术及方法。如何实现集电环碳刷的全面监测及故障诊断，保证全方位地掌握集电环碳刷的运行状态，尤其是针对高转速大容量的抽水蓄能机组，发电电动机集电环碳刷监测要求更高，如何保证在新技术应用的同时，兼顾现有技术水轮发电机组的稳定性及可靠性，是需要考虑重点，也是用户关注的重中之重，但目前尚无
4、公开号为cn208847344u，公开日为2019年5月10日的中国专利文献公开了一种用于热电发电机中碳刷室及轴承的在线监测系统，包括网络摄像装置及监测单元，网络摄像装置进行监测视区的监测；监测单元包括磨损量检测元件和铂电阻，磨损量检测元件前端设有探头，后端连有信号传送单元，信号传送单元连有信号处理单元，信号处理单元与服务器连接，服务器连有显示器；铂电阻后端与信号传送单元连接。该技术通过对碳刷室内碳刷磨损量、集电环温度以及轴承漏油等运行状态的在线监测，监测系统能及时反映发电机工况，提供报警信号等信息通知运行维护人员处理，减少机组运行故障发生的概率，提高发电机无故障运行周期，进而有效提高发电机工作效率。
5、但是上述技术方案一方面无法对碳刷的电流进行监测，另一方面，水轮发电机组在运行时，集电环室处于关闭状态，工作人员无法进入发电机机罩内部查看集电环碳刷运行情况。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本技术提出了一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，能够实现集电环和碳刷的全面综合监测，在发电机机罩内壁的现地显示存储装置和发电机机罩外的采集柜中同步显示监测数据，大大提高集电环和碳刷的运行可靠性和运维便利性。
2、本技术是采用如下技术方案实现的：
3、一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，包括发电机机罩、碳刷运行状态传感器、集电环温度监测装置、用于实时采集碳刷运行状态传感器运行数据的数据采集装置、用于接收数据采集装置输出信号的数据接收装置、用于储存并显示集电环上环和集电环下环的温度监测数据以及碳刷的运行状态监测数据的现地显示存储装置和用于水轮发电机组运行状态下存储、分析和显示集电环上环和集电环下环的温度监测数据以及碳刷的运行状态监测数据的采集柜；所述现地显示存储装置与采集柜通过通讯线缆连接；
4、所述碳刷运行状态传感器包括嵌入安装在碳刷内的碳刷温度传感器、碳刷电流传感器和碳刷磨损量传感器；
5、所述集电环温度监测装置包括设置在集电环上环上方和集电环下环下方的非接触式测温传感器；
6、所述数据采集装置嵌入安装在刷握中；所述数据接收装置设置在发电机机罩内壁；
7、所述现地显示存储装置安装在发电机机罩内壁，并通过通讯线缆分别与数据接收装置和集电环温度监测装置连接；
8、所述采集柜设置在发电机机罩外部。
9、所述现地显示存储装置包括工业交换机一、显示屏一、网络模块和用于为工业交换机一、显示屏一和网络模块提供电力的电源模块一，所述显示屏一和网络模块均与工业交换机连接。
10、所述采集柜包括工业交换机二、电源模块二以及与工业交换机二连接的显示屏二、plc、工控机和通讯管理机，所述工业交换机二通过通讯线缆与工业交换机一连接。
11、所述采集柜还包括报警模块，所述报警模块与plc连接。
12、所述报警模块为声光报警器。
13、所述非接触式测温传感器为红外热成像仪。
14、所述通讯线缆为单模光纤。
15、所述现地显示存储装置中安装有用于监测发电机机罩内部的温度和湿度的环境参数监测传感器。
16、所述电源模块一至少设置有两个，在主电源模块发生故障时，自动切换至备用电源模块，确保系统持续稳定运行，并且不影响数据采集、处理和显示。
17、所述电源模块二至少设置有两个，在主电源模块发生故障时，自动切换至备用电源模块，确保系统持续稳定运行，并且不影响数据采集、处理和显示。
18、本技术中plc为可编程逻辑控制器。
19、与现有技术相比，本技术的优点表现在：
20、1、本技术，能够对水轮发电机组碳刷与集电环在滑动摩擦中产生的电流、集电环温度、碳刷温度和碳刷磨损量进行监测，并且在实现集电环和碳刷全面综合监测以及故障诊断的基础上，为保证机组运行时监测界面操作便利性和安全性，在发电机机罩内壁的现地显示柜中安装监测界面的同时在发电机机罩外的显示柜中同步安装监测界面，同步显示监测数据，大大提高集电环和碳刷的运行可靠性和运维便利性。
21、2、本技术，发电机机罩内的现地显示存储装置可直接显示集电环上环、集电环下环的温度监测数据和碳刷的综合监测数据，在监测设备安装期间，安装人员可在集电环室内快速便捷地进行系统调试，在机组停机检修期间，运维人员能够直接在室内查看监测数据，也可以针对数据异常快速定位故障测点，及时对机组集电环、碳刷进行故障处理；但在机组运行时，集电环室处于关闭状态，运维人员无法进入发电机机罩内查看集电环碳刷运行情况，为此，通讯线缆将监测数据从现地显示存储装置引出至采集柜中存储、分析、显示，同步显示集电环和碳刷的监测数据，以及查看历史监测数据、故障报警，通过在发电机机罩内的现地显示存储装置中显示监测结果以及在发电机机罩外采集柜中安装监测界面的方式，同步显示集电环和碳刷的监测数据，保证在机组停机时，设备安装及检修运维的便利性，在机组运行时保证人员安全性以及机组运维便利性，随时查看集电环和碳刷的运行情况，提高集电环和碳刷系统的运维便利性以及机组运行安全性。
22、3、本技术，现地显示存储装置中安装有用于监测发电机机罩内部的温度和湿度的环境参数监测传感器，能够及时掌握发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，包括发电机机罩（1）、集电环温度监测装置（9）、碳刷运行状态传感器（7）、用于实时采集碳刷运行状态传感器（7）运行数据的数据采集装置（8）和用于接收数据采集装置输出信号的数据接收装置（2），其特征在于：还包括用于储存并显示集电环上环（4）和集电环下环（5）的温度监测数据以及碳刷（6）的运行状态监测数据的现地显示存储装置（3）和用于水轮发电机组运行状态下存储、分析和显示集电环上环（4）和集电环下环（5）的温度监测数据以及碳刷（6）的运行状态监测数据的采集柜（10），所述现地显示存储装置（3）与采集柜（10）通过通讯线缆（12）连接；所述碳刷运行状态传感器（7）包括嵌入安装在碳刷（6）内的碳刷温度传感器、碳刷电流传感器及碳刷磨损量传感器；所述集电环温度监测装置（9）包括设置在集电环上环（4）上方和集电环下环（5）下方的非接触式测温传感器；所述数据采集装置（8）嵌入安装在刷握（11）中；所述数据接收装置（2）设置在发电机机罩（1）内壁；所述现地显示存储装置（3）安装在发电机机罩（1）内壁，并通过通讯线缆（12）分别与数据接收装置（2）和
2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，其特征在于：所述现地显示存储装置（3）包括工业交换机一、显示屏一、网络模块和用于为工业交换机一、显示屏一和网络模块提供电力的电源模块一，所述显示屏一和网络模块均与工业交换机连接。
3.根据权利要求2所述的一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，其特征在于：所述采集柜（10）包括工业交换机二、电源模块二以及与工业交换机二连接的显示屏二、PLC、工控机和通讯管理机，所述工业交换机二通过通讯线缆（12）与工业交换机一连接。
4.根据权利要求3所述的一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，其特征在于：所述采集柜（10）还包括报警模块，所述报警模块与PLC连接。
5.根据权利要求4所述的一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，其特征在于：所述报警模块为声光报警器。
6.根据权利要求3-5任一项所述的一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，其特征在于：所述非接触式测温传感器为红外热成像仪。
7.根据权利要求6所述的一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，其特征在于：所述通讯线缆（12）为单模光纤。
8.根据权利要求7所述的一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，其特征在于：所述现地显示存储装置（3）中有用于监测发电机机罩（1）内部的温度和湿度的环境参数监测传感器。
9.根据权利要求8所述的一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，其特征在于：所述电源模块一至少设置有两个，在主电源模块发生故障时，自动切换至备用电源模块。
10.根据权利要求9所述的一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，其特征在于：所述电源模块二至少设置有两个，在主电源模块发生故障时，自动切换至备用电源模块。
...【技术特征摘要】
1.一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，包括发电机机罩（1）、集电环温度监测装置（9）、碳刷运行状态传感器（7）、用于实时采集碳刷运行状态传感器（7）运行数据的数据采集装置（8）和用于接收数据采集装置输出信号的数据接收装置（2），其特征在于：还包括用于储存并显示集电环上环（4）和集电环下环（5）的温度监测数据以及碳刷（6）的运行状态监测数据的现地显示存储装置（3）和用于水轮发电机组运行状态下存储、分析和显示集电环上环（4）和集电环下环（5）的温度监测数据以及碳刷（6）的运行状态监测数据的采集柜（10），所述现地显示存储装置（3）与采集柜（10）通过通讯线缆（12）连接；所述碳刷运行状态传感器（7）包括嵌入安装在碳刷（6）内的碳刷温度传感器、碳刷电流传感器及碳刷磨损量传感器；所述集电环温度监测装置（9）包括设置在集电环上环（4）上方和集电环下环（5）下方的非接触式测温传感器；所述数据采集装置（8）嵌入安装在刷握（11）中；所述数据接收装置（2）设置在发电机机罩（1）内壁；所述现地显示存储装置（3）安装在发电机机罩（1）内壁，并通过通讯线缆（12）分别与数据接收装置（2）和集电环温度监测装置（9）连接；所述采集柜（10）设置在发电机机罩（1）外部。
2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机集电环碳刷运行状态在线监测系统，其特征在于：所述现地显示存储装置（3）包括工业交换机一、显示屏一、网络模块和用于为工业交换机一、显示屏一和网络模块提供电力的电源模块一，所述显示屏一和网络模块均与工业交换机连接。
...【专利技术属性】
技术研发人员：张林，侯佩佩，王海涛，刘云平，田鹏，高涛，夏昊天，韩刘山，娄腾升，王振亚，熊炘彬，侯晓宇，顾鑫名，
申请(专利权)人：东方电气集团东方电机有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。