专利名称：自动监控发电机运行的方法
自动监控发电mii行的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自动监控发电机运行的方法以及涉及相应的监控系统。
发电机、也即从动能产生电能的设备在现有技术中通常是己知的。施加于 发电机轴上的转矩在发电机内部使线圈在可通过电动原理所激励的磁场中旋
转，并且M感应产生电压。如果负载连接在发电ai:，则电流流动。
大型发电机基本包括定子、转子以及容纳转子的轴承座。fflil其轴将例如 来自涡轮机或者内燃机的机械功率提供给转子，由此4吏转子保持在工作转速，
并且在定子内旋转，由itkii过感应在三极定子绕组的每一相中产生交变电压。
M使定子线圈分别偏置120。来产生相应的三相交流电。
发电机可以被实施成同步发电机或者异步发电机。在同步发电机的情况 下，转子具有/A^卜部m滑动接触供应直流电的励磁绕组。而在异步发电机的 情况下，转子被实施成鼠笼式转子。
当此数电丰腿转时，发电机的运行数据可能发生变化。但在此并不育拉 即识别出变化是归因于为变化了的边界条件还是归因于发电机自身中的故障， 因为发电机运行数据和许多边界条件有关，例如负荷、电网数据、y賴卩剂数据 诸如此类。
在发电机运行数据剧烈变化时，通常情况下运行方首先会转向发电机供应 商，其中发电机供应商使通过专家对发生变化的发电机运行数据进行分析，以
便确定是否发电机本身受损。如果确系如此，贝U必须关闭发电机用于检查，并 且必要时进行修理。相反如果分析得出，发电机自身并没有故障，则可以继续 运行该发电机。这种实施方式的缺点在于这种专家分析费时并且昂贵。
因此，本发明的任务在于提供措施，所述措施保证只有当发电机运行数据 的剧烈变化确实归因于发电机本身中的故障时，才须由专家来分析发电机。
为了解决该任务，本发明提供一种权利要求i所述的用于自动监控发电机
运4亍的方法、以及禾又利要求7所述的相应系统。从属权利要求涉及本发明方法
以及本发明系统的单独的扩展方案。在根据本发明所述的用于自动监控发电机运行的方法中，首先借助于适当
的传繊系统检观拨电机输入M。
"发电机输入體"当前被理解为定义 边界斜牛的发电机运行 ，其中在所3^i^(牛下运行发电机。属于此的例 如有定子电压、定子电流、电网频率、定子绕组温度、冷却水入口温度、密封 油入口、鹏等等。因此，发电机输入变量囊括了可能,从卜部对发电机施加影响 的所有影响。
基于所检测的这些发电机输入a^计^l员定发电机输出变量。描述发电 机部件载荷的那些发电t腿行值落入概念'发电机输出变量'之下，例如定子绕 组^Jt、轴承纟鹏、轴振动幅度、绕组端部振动幅度等等。因此，发电机输出 变量囊括了可能对发电机本身具有影响且有时在发电机中引起故障的那些影 响。
有利地借助于例如根据数学方程式描述发电机输入变量和发动机输出变量
之间的逻辑连接的适当软件来计^^页定发电机输出变量。可以或者MOT论研 究、或者fflil相应测量来确定这些逻辑连接(Verkntlpfimg)。为此在完好无损 的发电机的情况下，改变发电机输入变量，并EJ1察发电机输出变量。以这种 方式可以计算额定发电机输出变量，优选地具有相应的容差范围。
此外，根据本发明方法，借助于适当的传感器系统检测实际发电机输出变 量，并且与所计算的额定发电机输出变量进行比较。如飘比较结果的分析得 出，实际发电机输出变量处在额定发电机输出变量的容差范围之内，则在发电 机自身中显然没有故障。而如果实际发电机输出变量与额定发电机输出M相 偏差，贝拨电机有缺陷并且必须经受相应的检查。
用于自动监控发电机运行的本发明方法的重要优点在于可以在发电机的 所有工作点自动化地检查所述发电机的功能是否完全正常。i力验已经表明在 一些额定发电机输出变量中可以允许非常大的容差范围，而不危及发电机本身 的功能。相应地，甚至强烈波动的发电mit行数据仍可能处在允许的范围内， 其中按照迄今的实施方式已经对发电机进行了检查。因而在许多情况下，基于 本发明方法可以放弃由相应的专家对变化了的发电机运行数据的分析，由此节 约时间和成本。
此外，本发明还涉及一种用于自动监控发电机运行的系统，所述系统在执 行本发明方法时可被使用。该系统包括用来检测发电机输入 的传感器、被设置用以基于借助传感器所检测至啲发电机输入體来计算额定发电机输出变 量的计算机单元、用来检测实际发电机输出变量的传感器、被设置用以将所检 测的实际发电机输出变量与所计算的额定发电机输出变量进行比较的比较单
元、以朋来评价(auswerten)比较结果的刑介单元。计^t几单元、比较单元 和评价单元m地被构造为一体，例如以传统PC的形式，所淑C包括相应的 计算、比较和评价程序。
以下将参照附图
对本发明的示例性扩展方^iS行更详细说明，所述附图示 意性地示出本发明系统的示例性扩展方案。
系统10具有发电机12、计算机单元14、比较单元16以及i刊介单元18。 发电机12包括(在附图中并未详细绘出的)坚固的固定部分、即在原理上表 示具有铁心的大感应线圈的定子、保持在转子轴上的转子、以及两Wft承座， 其中所述轴承座用作转子轴用的轴承。通过同样没有绘出的内燃机给转子供应 机械功率，由此使设置在定子内的转子达到预先确定的工作转速。发电机12 被构造为异步发电机，并且包括鼠笼式转子。M31感应在三极定子绕组的每一 相中产生交变电压。ffl51使定子线圈分别偏置120°，由在定子内旋转的转子产 生三相交流电。
发电机输入MiSA发电机12，所述发电机输入变量以组合的方式标为 带有附图标记20的箭头。这些输入变量是定义运行发电机的边H^^牛的发电
丰;Ui行值。当前发电机输入M: 20包括定子电压、定子电流、电网频率、定 子绕组温度、^i口7K入口纟鹏以及密封油入口、鹏。fflM3S当的传SI检测这 些发电机输入变量20，其中M带有附图标记22的箭头概括表示所确定的发 电机输入體。将所检测的发电机输入变量22供应纟^i十^m单元14。根据 所检测的发电机输入变量22，在计^D1单元14中借助于适当的计嶽几禾將来 计算额定发电机输出变量，其在附图中M带有附图标记24的箭头概括表示 所计算的额定发电机输出变量。当前所计算的额定发电机输出变量24是额定 定子绕组温度、额定轴承温度、额定轴振动幅度以及额定绕组端部振动幅度。在 计算单元14中用来计^l员定发电机输出iK使用的软fHS述发电机输入变量 与发电机输出变量之间的逻辑连接。可以或者ffiil理论研究或者ffl51测4^确 定所,辑连接。例如在完整无损的发电机盼瞎况下改变其输入变量并且观察
输出变量，以便^:所，辑连接。以这种方式可以针对每一发电机输入M组合来确定额定发电机输出变量容差范围，在所述额定发电机输出M容差范
围内可确定发电机12无故障。
可以通过相应的传感器在发电机12处检测发电机输出变量，所述发电机 输出M:ffl51标有附图标记26的箭头 示。在附图中fflil标有附图标记28
的箭头来表示以这种方^ff检观啲实际发电机输出变量。发电机输出M这里
应该被理解为描述发电机部件载荷的发电机运行值，所述载荷有时会导致发电
机12故障。当前所检测的实际发电机输出體28是实际定子绕赴鹏、实 际轴承M^、实际轴振动幅度以及实际绕组端部振动幅度。
将所计算的额定发电机输出变量24以及所检测的实际发电机输出变量 28供应给比较单元16，并且在该比较单元16中进行相互比较。然后将ilil 标有附图标记30的箭头所表示的比较结果供应纟^i平价单元18，在所述i刊介单 元中确定所检测的实际发电机输出变量28与所计算的额定发电机输出变量 24之差是否仍处于所定义的容差范围之内。如果确系如此，则不存在发电机 12故障，发电机12可以毫无问题地继续运行。而如果所检测的实际发电机输 出变量28与所计算的额定发电机输出变量24不符，则可以认为发电机12以 某种方式受损，据此促使检查发电机。
为了便于在附图中更好船见看，计算机单元14、比较单元16和评价单元 18被标成相互3拉的单元。当然可以将其集鹏共同的单元之中。
应该清楚的是，在附图中所示的本发明系统10的示例性扩展方式以及根 据所述示例性系统10戶厢 释的方法不受限制。更确切地说，在不偏离M31所 附权利要求所限定的本发明保护范围的情况下，也可进行修改和改变。
权利要求
1.一种用于自动监控发电机运行的方法，所述方法包括下列步骤-检测发电机输入变量，-根据所检测的发电机输入变量来计算额定发电机输出变量，-检测实际发电机输出变量，-将所检测的实际发电机输出变量与所计算的额定发电机输出变量进行比较，并且-评价比较结果。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述发电机输入M包括定子电压和/或者定子电流和/或者电网频率和/或者定子绕组^J^和/或教物水鹏和/或者密封油入口温度。
3. 根据J^权利要求中任一项所述的方法，其中所述发电机输出^S:包括定 子绕组驗和/或者轴衝驢和/或者轴振动幅度和/或#^组端部振动幅度。
4. 根据，丰又利要求中任一项所述的方法，其中借助于适当的软件计算额定 发电机输出體。
5. 根据±^权利要求中任一项所述的方法，其中额定发电机输出錢至少部分地具有容差范围。
6. 用来自动监控发电纟脆行的系统，包括 -用来^t测发电机输入变量的传SI，-计^m单元，其如此被體，使得根据借助于传感器所检测的发电机输入M:来计^I页定发电机输出M，-用来检测实际发电机输出M的传感器，-比较单元，其如此被设置，使得将所检测的实际发电机输出变量和所计算的额定发电机输出变量进行比较，以及 隱用来i刊介比较结果的评价单元。
7.根据权利要求7所述的系统，其中计^m单元、比较单元和评价单元被 构成整体。
全文摘要
本发明涉及一种用于自动监控发电机运行的方法，所述方法包括下列步骤检测发电机输入变量，根据所检测的发电机输入变量来计算额定发电机输出变量，检测实际发电机输出变量，将所检测的实际发电机输出变量与额定发电机输出变量进行比较，并且评价比较结果。
文档编号G01K1/00GK101300726SQ200680040715
公开日2008年11月5日 申请日期2006年10月24日 优先权日2005年10月31日
发明者C·莱曼 申请人:西门子公司