专利名称：水轮发电机转子非接触式测温装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电厂水轮发电机检测装置，即水轮发电机转子非接触式测
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背景技术：
在现有技术中，水轮发电机的转子由于施加较大的励磁功率，因此就变成了一个大的发热体，其温度的升高，直接影响发电机的安全运行，必需对其温度的变化进行实时监控。多年来发电机转子温度的的测量是困扰水力发电系统专业技术人员的一大难题，传统的测温方法(伏安法)只能测量转子绕组的平均温度，不能测量每个磁极的各部温度，用传统的方法检测转子的温度费时费力，而且，此温度值是整个绕组的平均温度，无法知道每个磁极绕组的温度、每个绕组各部的温度、磁极铁心的温度等等。事实上每个绕组和绕组各部的温度是不完全一样的，每个磁极铁心的温度和铁芯各部的温度也是不一样的。要想更确切地了解转子各部详细的温度值，传统的检测方法是不能满足需要的。还有一种方法就是在转子本体上安装测温装置，然后在转子旋转的过程中用光电的方法传递给固定部分，这种方法对转子的动平衡会产生影响，使转子在运行中出现震动。
实用新型内容本实用新型的目的是针对上述不足而提供一种对转子全方位，测量各部温度的水轮发电机转子非接触式测温装置。本实用新型的技术解决方案是水轮发电机转子非接触式测温装置其控制电路包括多部位设置的红外线光电探测传感器，信号输入及调理电路、信号处理及运算电路和上位计算机系统依次连接；现地显示及报警输出电路与信号处理及运算电路连接。信号处理及运算电路为AT89C51嵌入式单片机。红外线光电探测传感器为一个光电传感器和六个红外传感器。六个红外传感器分别置于转子的上端，对准磁极绕组的上端边，用来测量磁极绕组上端的温度，距离被测体20cm ；置于转子的下端，对准磁极绕组的下端边，用来测量磁极绕组下端的温度，距离被测体20cm ；置于转子的下端，斜对准磁极绕组的一个侧边，用来测量磁极绕组侧边的温度，距离被测体1200cm ；置于转子的下端，斜对准磁极绕组的另一个侧边，用来测量磁极绕组侧边的温度，距离被测体1200cm ；置于转子的上端，对准磁极铁芯的正面，用来测量磁极铁芯的温度，距离被测体40cm ；置于转子的上端，对准磁轭上平面，用来测量磁极轭的温度，距离被测体20cm。在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，红外测温系统是通过接收目标物体发射、反射和传导的能量来测量其表面温度。测温装置的探测元件将采集的能量信息输送到微处理器中进行处理，然后转换成温度读数显示。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温系统的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。本实用新型的优点是本发明采用非接触红外线测温技术，在转子旋转的过程中完成了转子绕组和铁芯各部温度的测量，很好地解决了测温问题。测温系统在线检测发热点的温度，通过扫描，还可以绘出每个磁极温度分布图，而且灵敏度高，不受电磁场干扰，便于现场使用。它可以在-20°C 2000°C的宽量程内以0. 050C的高分辨率检测电气设备的热致故障和电气设备中的局部过热点等等。下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。
图1是传感器在发电机转子周围设置结构简图。图2是本实用新型电路原理框图。图3是信号输入及调理电路原理图。
具体实施方式
参见图1，水轮发电机转子非接触式测温装置包括一个光电传感器7、反光体8和红外传感器一 1、红外传感器二 2、红外传感器三3、红外传感器四4、红外传感器五5、红外传感器六6，红外传感器一 1置于转子7的上端，对准磁极绕组10的上端边，用来测量磁极绕组10上端的温度，距离被测体20cm ；红外传感器二 2置于转子9的下端，对准磁极绕组10的下端边，用来测量磁极绕组10下端的温度，距离被测体20cm ；红外传感器三3置于转子9的下端，斜对准磁极绕组10的一个侧边，用来测量磁极绕组10侧边的温度，距离被测体1200cm ；红外传感器四4置于转子9的下端，斜对准磁极绕组10的另一个侧边，用来测量磁极绕组10侧边的温度，距离被测体1200cm ；红外传感器五5置于转子9的上端，对准磁极铁芯11的正面，用来测量磁极铁芯 11的温度，距离被测体40cm;红外传感器六6置于转子9的上端，对准磁轭12上平面，用来测量磁轭12的温度， 距离被测体20cm。光电传感器7置于定子上，反光体置于磁极绕组10上正面，整体用于转子磁极定位。参见图2，水轮发电机转子非接触式测温装置其控制电路包括红外线光电探测传感器、信号调理电路(信号放大及转换、数字滤波及抗干扰)、信号处理及运算电路、现地显示及报警输出电路和上位计算机系统。参见图3，信号输入及调理电路的六个红外线传感器输出的模拟信号，分别由 CZ2，和以3输入到此电路。经处理后的信号输入到单片机系统的A/D转换单元，将模拟信号转换为数字信号，供单片机处理和运算。信号处理及运算电路为AT89C51嵌入式单片机，速度快，功能强大。经调理后的温度信号，有ADC0809熟/模转换芯片进行转换后，由CPU进行数字滤波、标度变换、运算、补
4偿和处理等，最后信号由显示器进行显示和报警，也可通过串行通信口转送到上位计算机。 还有常规的键盘及显示电路。通过键盘和显示器可对装置进行设置和调整以便方便地进行转子温度的测量，也可进行通信方式的设置，同时能进行显示参数的切换等。显示器为六位八段红色LED数码显示器。供电电源系统提供测温系统的工作电源，由整流、滤波和稳压部分组成，分别为3组DC5V电源，供给不同的单元。容量为两组2A和一组2A的配
置。[0021]系统达到的指标[0022]光纤探头可在160°C的环境长期工作；[0023]测温范围:-32 0C —400 0C ；[0024]基本误差:0· 5(士0. 5% )；[0025]测头尺寸Φ 14 X 80mm ；[0026]距离系数50 1 ；[0027]测量距离:0. 2m_3m ；[0028]可测最小目标Φ 6 ；[0029]响应时间小于IOms ；[0030]温度分辨率:0. 5°C ；[0031]测量精度满量程的士0. 5% ；[0032]重复精度士 0. 2 ；[0033]光纤长度最长IOm ；[0034]模拟输出:0-5VDC,4-20mA ；[0035]工作电源士 12VDC ；[0036]工作环境探头小于160°C ；信号处理单元小于60°C[0037]重量0. 7kg ；[0038]相对湿度:30°C 时 10-95% ；[0039]响应光谱:7-18micron ；[0040]发射率0_.95Preset。
权利要求1.一种水轮发电机转子非接触式测温装置，其特征在于其控制电路包括多部位设置的红外线光电探测传感器，信号输入及调理电路、信号处理及运算电路和上位计算机系统依次连接；现地显示及报警输出电路与信号处理及运算电路连接。
2.按照权利要求1所述的水轮发电机转子非接触式测温装置，其特征在于信号处理及运算电路为AT89C51嵌入式单片机。
3.按照权利要求1或2所述的水轮发电机转子非接触式测温装置，其特征在于红外线光电探测传感器为一个光电传感器(7)和红外传感器一(1)、红外传感器二 O)、红外传感器三(3)、红外传感器四0)、红外传感器五(5)、红外传感器六(6)，红外传感器布置如下红外传感器一(1)置于转子(9)的上端，对准磁极绕组(10)的上端边，用来测量磁极绕组(10)上端的温度，距离被测体20cm;红外传感器二( 置于转子(9)的下端，对准磁极绕组(10)的下端边，用来测量磁极绕组(10)下端的温度，距离被测体20cm;红外传感器三C3)置于转子(9)的下端，斜对准磁极绕组(10)的一个侧边，用来测量磁极绕组(10)侧边的温度，距离被测体1200cm;红外传感器四⑷置于转子(9)的下端，斜对准磁极绕组(10)的另一个侧边，用来测量磁极绕组(10)侧边的温度，距离被测体1200cm ；红外传感器五( 置于转子(9)的上端，对准磁极铁芯(11)的正面，用来测量磁极铁芯(11)的温度，距离被测体40cm;红外传感器六(6)置于转子(9)的上端，对准磁轭(12)上平面，用来测量磁轭(12)的温度，距离被测体20cm;光电传感器(7)置于定子上，反光体置于磁极绕组(10)上正面，整体用于转子(9)磁极定位。
专利摘要本实用新型涉及一种发电厂水轮发电机检测装置，即水轮发电机转子非接触式测温装置。其控制电路包括多部位设置的红外线光电探测传感器、信号输入及调理电路、信号处理及运算电路、现地显示及报警输出电路和上位计算机系统。信号处理及运算电路为AT89C51嵌入式单片机。红外线光电探测传感器为一个光电传感器和六个红外传感器。六个红外传感器分别置于转子各部位，用来测量磁极绕组各部位的温度。采用非接触红外线测温技术，在转子旋转的过程中完成了转子绕组和铁芯各部温度的测量，很好地解决了测温问题。它可以在-20℃～2000℃的宽量程内以0.05℃的高分辨率检测电气设备的热致故障和电气设备中的局部过热点等等。
文档编号G01J5/10GK202057420SQ20112010195
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者赵万清, 赵小丹 申请人:云峰发电厂