一种发电机健康管理方法及设备与流程

本发明涉及发电机领域，具体而言，涉及一种发电机健康管理方法及设备。

背景技术：

发电机是机组的关键组成部件，发电机的好坏将直接影响到电站的可靠性、性能水平等。影响发电机正常工作的主要性能参数包括绝缘电阻值、绕组温度、轴承温度等。

在发电机的使用过程中，故障检测是必不可少的环节。传统的故障检测技术往往只停留在故障检测和诊断阶段，并没有故障预测以及故障维修方式的提醒，缺乏维修性。其中应用的互联网技术仅局限于进行数据传输，并没有进行现场的实时数据采集以及对比。

因此，实现对发电机性能参数的实时监测，并根据监测结果给出相应的故障指示是发电机健康管理所要解决的重要问题。

技术实现要素：

本发明的目的包括提供一种发电机健康管理方法，能够实现对发电机性能的实时监测，并根据监测结果给出相应的健康管理指示，能够准确、及时的对发电机故障进行排查，高效率地完成对发电机的维护。

本发明的目的还包括提供一种发电机健康管理设备，设备结构简单，且能准确实时的对发电机性能进行监测，实现对发电机的健康管理。

本发明提供的第一种技术方案：

一种发电机健康管理方法，用于对发电机的绕组温度、轴承温度、绝缘电阻以及输出电压进行实时监测，并根据监测结果对所述发电机进行健康管理；所述发电机健康管理方法主要包括以下步骤：

参数预设，确定所述发电机处于不同工作状态时各监测参数的预设数值范围；

数据采集，采集所述监测参数的实时数据值；

数据对比，将所述实时数据值与所述预设数值范围进行对比；

管理指示，根据所述实时数据值所处的不同所述预设数值范围，给出不同的健康管理指示。

进一步地，所述管理指示包括以下步骤：

当所述实时数据值处于所述发电机正常工作状态下的所述预设数值范围时，输出一切正常指示；

当所述实时数据值处于所述发电机预警工作状态下的所述预设数值范围时，输出预警指示；

当所述实时数据值处于所述发电机报警工作状态下的所述预设数值范围时，输出报警指示和故障诊断流程指示。

进一步地，当对所述绕组温度进行监测时，所述故障诊断流程指示包括以下检查步骤：

检查所述发电机的负载情况；

检查所述发电机的风道堵塞情况；

检查绕组温度监测器的损坏情况。

进一步地，当对所述轴承温度进行监测时，所述故障诊断流程指示包括以下检查步骤：

检查所述轴承润滑脂的用量情况；

检查所述轴承的磨损情况；

检查轴承温度监测器的损坏情况。

进一步地，当对所述绝缘电阻进行监测时，所述故障诊断流程指示包括以下检查步骤：

检查所述发电机的绕组表面清洁情况；

检查所述发电机各分绕组的绝缘情况；

检查绝缘监测器的损坏情况。

进一步地，当对所述输出电压进行监测时，所述故障诊断流程指示包括以下检查步骤：

检查电压采样线的松动情况；

检查电压调节器是否正常；

检查电机旋转整流模块是否正常。

本发明提供的第二种技术方案：

一种发电机健康管理设备，采用第一种技术方案中所述的发电机健康管理方法；包括监测单元、机组控制器以及工控机；所述机组控制器分别与所述监测单元和所述工控机连接；所述监测单元用于对所述发电机的所述绕组温度、所述轴承温度、所述绝缘电阻以及所述输出电压进行监测，并将监测的各所述实时数据值传输给所述机组控制器；所述机组控制器采集所述绕组温度、所述轴承温度、所述绝缘电阻以及所述输出电压的所述实时数据值，并将所述实时数据值传输给所述工控机；所述工控机接收所述实时数据值，并将所述实时数据值与所述预设数值范围进行对比分析，给出所述健康管理指示。

进一步地，所述监测单元包括绕组温度监测器、轴承温度监测器、绝缘监测器以及电压采样线；所述机组控制器分别与所述绕组温度监测器、所述轴承温度监测器、所述绝缘监测器以及所述电压采样线连接；所述绕组温度监测器用于监测所述绕组温度；所述轴承温度监测器用于监测所述轴承温度；所述绝缘监测器用于监测所述绝缘电阻；所述电压采样线用于监测所述输出电压。

进一步地，所述绕组温度监测器为多个，多个所述温度监测器分别设置于所述发电机的各相线圈上；所述轴承温度监测器设置于所述发电机的轴承座上；所述绝缘监测器以及所述电压采样线均设置于所述发电机的输出端上。

进一步地，所述工控机包括处理器和显示器；所述处理器分别与所述机组控制器以及所述显示器连接；所述机组控制器将所述实时数据值传输给所述处理器，由所述处理器将所述实时数据值与所述预设数值范围进行对比，并根据对比结果做出所述健康管理指示，再将所述健康管理指示发送给所述显示器，由所述显示器显示出所述健康管理指示信号。

进一步地，所述显示器包括显示屏和指示灯；所述处理器分别于所述显示屏和所述指示灯连接；

当所述实时数据值处于所述发电机的正常工作状态下的所述预设数值范围时，所述指示灯呈绿色；

当所述实时数据值处于所述发电机的预警工作状态下的所述预设数值范围时，所述指示灯呈黄色；

当所述实时数据值处于所述发电机的报警工作状态下的所述预设数值范围时，所述指示灯呈红色，并输出故障诊断流程图。

相比现有的发电机健康管理方法及设备，本发明提供的一种发电机健康管理方法及设备的有益效果是：

所采用的发电机健康管理方法能够实现对发电机各项性能参数的实时监测，并且能根据监测的结果给出相应的健康管理指示，相比于现有的健康管理方法，实现了从监测到故障排查的整个健康管理流程的一体化，提高了工作人员对于发电机故障维护的效率。

发电机健康管理设备的组成简单，但实现健康管理的效率高，能给予工作人员清楚的健康管理指示，操作也方便、简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的发电机健康管理方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的发电机健康管理方法中监测绕组温度时给出的故障诊断流程图；

图3为本发明实施例提供的发电机健康管理方法中监测轴承温度时给出的故障诊断流程图；

图4为本发明实施例提供的发电机健康管理方法中监测绝缘电阻时给出的故障诊断流程图；

图5为本发明实施例提供的发电机健康管理方法中监测输出电压时给出的故障诊断流程图；

图6为本发明实施例提供的发电机健康管理设备的系统框图；

图7为本发明实施例提供的发电机健康管理设备中绕组温度监测器的安装位置示意图；

图8为本发明实施例提供的发电机健康管理设备中轴承温度监测器的安装位置示意图。

图标：100-发电机健康管理设备；01-监测单元；11-绕组温度监测器；12-轴承温度监测器；13-绝缘监测器；14-电压采样线；02-机组控制器；03-工控机；31-处理器；32-显示器；41-热敏电阻；42-线圈；51-轴承座；52-轴承；53-温度传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种发电机健康管理方法，该健康管理方法用于监测发电机的绕组温度参数、轴承温度参数、绝缘电阻参数以及输出电压参数，根据检测到的各参数数值进行对比分析，并作出相应的健康管理指示。

该健康管理方法主要包括以下几个步骤：

第一步s1：参数预设，确定发电机处于不同工作状态时各监测参数的预设数值范围；

发电机的工作状态设置为三种不同的工作状态，即正常工作状态、预警工作状态以及报警工作状态。不同的工作状态下，分别确定绕组温度参数、轴承温度参数、绝缘电阻参数以及输出电压参数的各预设值范围。

各个参数在发电机的不同工作状态下参数的预设值范围主要根据发电机的类型、用途以及环境等因素确定。本实施例中针对为雷达设备供电的发电机，确定的各性能参数的预设数值范围如下：

对于发电机的绕组温度参数，在正常工作状态下，绕组温度不大于125k；在预警状态下，绕组温度处于125k～125k+t(t表示环境温度)之间；在报警工作状态下，绕组温度不小于125k+t。

对于发电机的轴承温度，在正常工作状态下，轴承温度不大于85℃；在预警工作状态下，轴承温度处于85℃～90℃之间；在报警工作状态下，轴承温度不小于90℃。

对于发电机绝缘电阻，在正常工作状态下，绝缘电阻阻值不小于0.5mω；在预警工作状态下，绝缘电阻阻值处于0.33mω～0.5mω之间；在报警工作状态下，绝缘电阻阻值不大于0.33mω。

对于发电机输出电压，在正常工作状态下，输出电压值un(额定输出电压)处于-10％un～10％un之间；在预警工作状态下，输出电压值un处于-15％un～-10％un以及10％un～15％un之间；在报警工作状态下，输出电压值un不大于-15％un或不小于15％un。

第二步s2：数据采集，采集监测参数的实时数据值；

在发电机的工作过程中，对发电机的绕组温度参数、轴承温度参数、绝缘电阻参数以及输出电压参数进行实时监测，采集各项参数的实时数据值。

第三步s3：数据对比，将实时数据值与预设数值范围进行对比；

将发电机在工作状态下采集到的各项参数的实时数据值，同第一步中确定的各项参数在发电机处于不同工作状态下的预设参数值进行对比。

第四步s4：管理指示，根据实时数据值所处的不同预设数值范围，给出不同的健康管理指示。

根据对比结果中，不同的参数的实时数据值所处的不同预设数值的范围，给出相应的健康管理指示，从而实现对发电机的实时监测和健康管理。

所监测的发电机各项性能参数处于不同的预设数值时，所给出的健康管理指示是不同的。本实施例中给出的健康管理指示主要包括以下几点内容：

当所监测的参数的实时数据值处于发电机正常工作状态下的预设数值范围时，给出一切正常指示；

当所监测的参数的实时数据值处于发电机预警工作状态下的预设数值范围时，给出预警指示；

当所监测的参数的实时数据值处于发电机报警工作状态下的预设数值范围时，给出报警指示，并进一步提供故障诊断流程指示。

对于所监测的参数的实时数据值处于发电机报警工作状态下的预设数值范围时，针对不同的监测参数，所给出的故障诊断流程指示是不同的。下面，具体介绍针对不同监测参数的实时数据值处于发电机报警工作状态下的预设数值范围时，给出的不同故障诊断流程指示的具体内容。

请参阅图2，对于所监测的发电机绕组温度的实时数据值处于发电机报警工作状态下的预设数值范围时，给出的故障诊断流程指示的具体步骤如下：

检查发电机的负载情况；

工作人员根据指示对发电机的负载情况进行检查，如果发电机的负载出现过载，则需要工作人员降低发电机后端的负载；如果发电机的负载并未出现过载，则进行下一步指示。

检查所述发电机的风道堵塞情况；

工作人员对发电机的风道堵塞情况进行检查，如果发电机的风道发生堵塞，则需要工作人员对发电机风道中存在的异物进行清理；如果发电机的风道并未堵塞，则进行下一步指示。

检查绕组温度监测器的损坏情况。

工作人员对绕组温度监测器进行检查，如果绕组温度监测器发生损坏，则需要工作人员更换绕组温度监测器；如果绕组温度监测器正常，则需要工作人员联系厂家对发电机进行维修。

请参阅图3，对于所监测的发电机轴承温度的实时数据值处于发电机报警工作状态下的预设数值范围时，给出的故障诊断流程指示的具体步骤如下：

检查所述轴承润滑脂的用量情况；

工作人员根据指示对轴承润滑脂的用量情况进行检查，如果轴承润滑脂的用量较少，则需要工作人员添加轴承润滑脂的用量；如果轴承润滑脂的用量正常，则进行下一步指示。

检查所述轴承的磨损情况；

工作人员对轴承的磨损情况进行检查，如果轴承磨损，则需要工作人员更换轴承；如果轴承正常，则进行下一步指示。

检查轴承温度监测器的损坏情况。

工作人员对轴承温度监测器进行检查，如果轴承温度监测器发生损坏，则需要工作人员更换轴承温度监测器；如果轴承温度监测器正常，则需要工作人员联系厂家对发电机进行维修。

请参阅图4，对于所监测的发电机绝缘电阻的实时数据值处于发电机报警工作状态下的预设数值范围时，给出的故障诊断流程指示的具体步骤如下：

检查所述发电机的绕组表面清洁情况；

工作人员根据指示对发电机的绕组表面清洁情况进行检查，如果发电机的绕组表面不干净，则需要工作人员清理发电机绕组表面的异物；如果发电机的绕组表面干净无异物，则进行下一步指示。

检查所述发电机各分绕组的绝缘情况；

工作人员对发电机各分绕组的绝缘情况进行检查，如果发电机各分绕组的绝缘电阻阻值下降，则需要工作人员对发电机内的水气进行烘干处理；如果发电机各分绕组的绝缘电阻阻值正常，则进行下一步指示。

检查绝缘监测器的损坏情况。

工作人员对绝缘监测器进行检查，如果绝缘监测器发生损坏，则需要工作人员更换绝缘监测器；如果绝缘监测器正常，则需要工作人员联系厂家对发电机进行维修。

请参阅图5，对于所监测的发电机输出电压的实时数据值处于发电机报警工作状态下的预设数值范围时，给出的故障诊断流程指示的具体步骤如下：

检查电压采样线的松动情况；

工作人员根据指示对发电机电压采样线的松动情况进行检查，如果发电机的电压采样线发生松动，则需要工作人员重新紧固电压采样线；如果发电机的电压采样线未发生松动，则进行下一步指示。

检查电压调节器是否正常；

工作人员对发电机的电压调节器进行检查，如果发电机的电压调节器故障，则需要工作人员更换电压调节器；如果发电机的电压调节器正常，则进行下一步指示。

检查电机旋转整流模块是否正常。

工作人员对电机旋转整流模块进行检查，如果电机旋转整流模块发生故障，则需要工作人员更换电机旋转整流模块；如果电机旋转整流模块正常，则需要工作人员联系厂家对发电机进行维修。

请参阅图6，本实施例还提供了一种发电机健康管理设备100，该发电机健康管理设备100可采用本实施例中提供的发电机健康管理方法，对发电机的性能参数进行实时监测，并根据监测结果给出相应的健康管理指示。

该发电机健康管理设备100包括监测单元01、机组控制器02以及工控机03。监测单元01用于对发电机的所要进行健康管理的性能参数进行监测，本实施例中，监测单元01主要监测发电机的绕组温度参数、轴承温度参数、绝缘电阻参数以及输出电压参数。

为了完成对这几项性能参数的监测，监测单元01包括了绕组温度监测器11、轴承温度监测器12、绝缘监测器13以及电压采样线14。绕组温度监测器11用于监测绕组温度，轴承温度监测器12用于监测轴承温度，绝缘监测器13用于监测绝缘电阻，电压采样线14用于监测输出电压。

请参阅图7和图8，优选地，本实施例中，绕组温度监测器11采用热敏电阻41，热敏电阻41为多个，并且分别嵌设在发电机不同相的线圈42中。轴承温度监测器12采用温度传感器53，并在轴承座51上开设安装孔，将温度传感器53设置于安装孔中对轴承52温度进行监测。

机组控制器02分别与绕组温度监测器11、轴承温度监测器12、绝缘监测器13、电压采样线14以及工控机03连接，主要用于收集绕组温度监测器11、轴承温度监测器12、绝缘监测器13以及电压采样线14监测到的实时数据值，并将收集的实时数据值传输给工控机03。

工控机03主要用于将采集的实时数据值与参数预设值进行对比分析，并根据分析结果给出健康管理指示。工控机03的种类和形式多种，优选地，本实施例中，工控机03包括处理器31和显示器32。处理器31分别与机组控制器02以及显示器32连接。具体地，本实施例中，工控机03选用贝加莱esp1120系列触摸屏装置，并采用modbus485协议实现与机组控制器02的通讯连接。

机组控制器02将实时数据值传输给处理器31，由处理器31将实施数控值与预设数值范围进行对比，并根据对比结果做出健康管理指示，再将健康管理指示发送给显示器32，由显示器32显示出健康管理指示信号。

为了清楚准确的给出健康管理指示，显示器32包括了显示屏和指示灯，指示灯可设置于显示屏上，也可以单独设置。显示屏和指示灯具体给出的健康管理指示根据数据对比分析结果而定。具体的健康管理指示包括以下三种情况：

当实时数据值处于发电机的正常工作状态下的预设数值范围时，指示灯呈绿色，指示一切正常；

当实时数据值处于发电机的预警工作状态下的预设数值范围时，指示灯呈黄色，指示需要工作人员注意发电机的工作状态和工作环境情况；

当实时数据值处于发电机的报警工作状态下的预设数值范围时，指示灯呈红色，并输出故障诊断流程图。提醒工作人员根据提供的故障诊断流程图对发电机进行维护。显示屏上输出的故障诊断流程图的内容为本实施例提供的发电机健康管理方法中提出的关于各性能参数的故障诊断流程指示的内容。

本实施例提供的一种发电机健康管理方法和一种发电机健康管理设备100，具有以下几点有益效果：

所采用的发电机健康管理方法能够实现对发电机各项性能参数的实时监测，并且能根据监测的结果给出相应的健康管理指示，相比于现有的健康管理方法，实现了从监测到故障排查的整个健康管理流程的一体化，提高了工作人员对于发电机故障维护的效率。

发电机健康管理设备100的组成简单，但实现健康管理的效率高，能给予工作人员清楚的健康管理指示，操作也方便、简单。

需要说明的是，所有附图中带箭头的附图标记是指代步骤流程方向，不带箭头的附图标记是指代实体结构或步骤内容。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。