一种发电机组轴承绝缘监测方法及装置与流程

1.本发明涉及发电机轴承状态监测与故障诊断领域，具体涉及一种发电机组轴承绝缘监测方法及装置。


背景技术：

2.轴承是发电机支承系统的关键部件，用于支承转子的高速旋转。在发电机运行期间，由于流体冲刷、摩擦以及此路的不对称、漏磁等原因，转子大轴上会产生几伏甚至几十伏的电压，此电压即轴电压。由于轴电压的存在，当大轴支承轴承绝缘失效时，轴电压会通过支承轴承形成回路，产生很大的短路电流，容易造成大轴及轴瓦烧伤、发热，使大轴失去润滑，甚至会发生抱轴现象。因此，为保证机组安全运行，国际规定火电机组用1000v绝缘摇表测得的绝缘电阻大于1mω。
3.为保证发电机轴承绝缘在合理水平，电厂一般会定期或在检修后利用绝缘摇表对发电机轴承绝缘进行测量，但缺少在线监测手段；专利“cn201710113075.4”公布了一种利用监测轴电流和轴电压相互配合进行绝缘水平预判的方法，但该方法为间接判断，属于事后判断，仍无法在线获取轴承绝缘的实时值，且报警阈值的选取也没有相关标准，其实际是一种轴电流检测设备。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种发电机组轴承绝缘监测方法及装置，以改善现有的发电机轴承绝缘的在线监测方法的缺失的技术问题。
5.本发明提供一种发电机组轴承绝缘监测方法，其中，所述发电机组包括有至少一个发电机，所述发电机包括发电机轴承、环绕所述发电机轴承的外侧面的内层绝缘层、环绕所述内层绝缘层的外侧面的中间导电层、环绕所述中间导电层的外侧面的外层绝缘层，所述方法包括：
6.获取所述发电机组内的各个所述发电机的所述中间导电层的对地绝缘阻值；
7.根据所述对地绝缘阻值和预设的绝缘电阻报警阈值的比较结果，判定所述发电机的所述内层绝缘层和所述外层绝缘层中是否存在失效层。
8.在本发明的一些实施例中，若所述对地绝缘阻值小于所述绝缘电阻报警阈值，则判定所述对地绝缘值所对应的所述发电机的所述内层绝缘层和所述外层绝缘层中存在失效层。
9.在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：
10.获取所述发电机组内的各个所述发电机的所述中间导电层的电压值；
11.根据所述电压值与预设的第一电压阈值的比较结果和所述电压值与预设的第二电压阈值的比较结果，判定所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层是否为所述失效层，其中，所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值。
12.在本发明的一些实施例中，根据所述电压值与预设的第一电压阈值的比较结果和
所述电压值与预设的第二电压阈值的比较结果，判定所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层是否为所述失效层的步骤，包括有：
13.当所述电压值大于所述第一电压阈值，则判定所述电压值所对应的所述发电机的所述外层绝缘层为所述失效层；
14.当所述电压值小于所述预设的第二电压阈值，则判定所述电压值所对应的所述发电机的所述内层绝缘层为所述失效层。
15.在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：
16.获取所述发电机组内的各个所述发电机的轴电流；
17.当所述轴电流大于预设的轴电流报警阈值，且所述中间导电层的电压值小于所述第二电压阈值，则判定所述轴电流所对应的所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层均为所述失效层。
18.在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：
19.若所述对地绝缘值大于或等于所述预设的绝缘电阻报警阈值，则判定所述对地绝缘值所对应的所述发电机的所述发电机轴承的绝缘阻值正常。
20.本发明还提供有一种发电机组轴承绝缘监测装置，用于监测发电机组内的多个发电机，所述发电机包括发电机轴承、环绕所述发电机轴承的外侧面的内层绝缘层、环绕所述内层绝缘层的外侧面的中间导电层、环绕所述中间导电层的外侧面的外侧绝缘层，其中，所述发电机组轴承绝缘监测装置包括：
21.检测模块，用于获取所述发电机组内的各个所述发电机的所述中间导电层的对地绝缘阻值；以及
22.处理模块，用于根据所述对地绝缘阻值和预设的绝缘电阻报警阈值的比较结果，判定所述内层绝缘层和所述外层绝缘层中是否存在失效层。
23.在本发明的一些实施例中，还包括用于电性连接于所述检测模块和所述中间导电层之间的选通模块，所述选通模块包括多条选通支路，所述发电机组内的多个所述发电机的所述中间导电层通过多条所述选通支路与所述检测模块电连接，多条所述选通支路用于控制所述检测模块与多个所述发电机的所述中间导电层之间的通断以使所述检测模块依次检测多个所述发电机的所述对地绝缘阻值。
24.在本发明的一些实施例中，所述检测模块用于获取所述发电机组内的各个所述发电机的所述中间导电层的电压值，所述处理模块用于根据所述电压值与预设的第一电压阈值的比较结果和所述电压值与预设的第二电压阈值的比较结果，判定所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层是否为所述失效层，其中，所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值。
25.在本发明的一些实施例中，所述处理模块用于获取所述发电机组内的各个所述发电机的轴电流，当所述轴电流大于预设的轴电流报警阈值，且所述中间导电层的电压值小于所述第二电压阈值，判定所述轴电流所对应的所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层均为所述失效层。
26.在本发明实施例提供的发电机组轴承绝缘监测方法，通过直接监测所述发电机的所述中间导电层的对地绝缘阻值，而非现有技术中的通过监测轴电流和轴电压来对所述发电机轴承的绝缘水平进行预判，实现了所述发电机轴承绝缘水平的实时监测，从而为电厂
分析绝缘劣化趋势、进行预防维护提供了有力的依据，保障了电力企业的安全生产，同时，通过对包括有多个所述发电机的所述发电机组进行实时在线监测，提升了对多个所述发电机的监测效率，同样有利于电力企业的安全生产。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。
28.图1是本发明提供的发电机组轴承绝缘监测方法的流程示意图；
29.图2是本发明提供的发电机组轴承绝缘监测方法的另一流程示意图；
30.图3是本发明提供的发电机组轴承绝缘监测方法的另一流程示意图；
31.图4是本发明提供的发电机组轴承绝缘监测方法的另一流程示意图；
32.图5是本发明提供的发电机组轴承绝缘监测装置的结构示意图；
33.图6是本发明提供的发电机组轴承绝缘监测装置的另一结构示意图。
具体实施方式
34.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
35.为解决现有的发电机轴承绝缘的在线监测方法缺失的技术问题，本发明提供一种发电机组轴承绝缘监测方法，其中，所述发电机组包括有至少一个发电机，所述发电机包括发电机轴承、环绕所述发电机轴承的外侧面的内层绝缘层、环绕所述内层绝缘层的外侧面的中间导电层、环绕所述中间导电层的外侧面的外层绝缘层，如图1所示，所述发电机组轴承绝缘监测方法包括：
36.步骤s1、获取所述发电机组内的各个所述发电机的所述中间导电层的对地绝缘阻值；
37.步骤s2、根据所述对地绝缘阻值和预设的绝缘电阻报警阈值的比较结果，判定所述发电机的所述内层绝缘层和所述外层绝缘层中是否存在失效层。
38.本实施例中，是直接监测所述发电机的所述中间导电层的对地绝缘阻值，而非现有技术中的通过监测轴电流和轴电压来对所述发电机轴承的绝缘水平进行预判，实现了所述发电机轴承绝缘水平的实时监测，从而为电厂分析绝缘劣化趋势、进行预防维护提供了有力的依据，保障了电力企业的安全生产。
39.同时，在本实施例中，通过对包括有多个所述发电机的所述发电机组进行实时在线监测，提升了对多个所述发电机的监测效率，同样有利于电力企业的安全生产。
40.可理解的是，本实施例中将所述对地绝缘阻值和预设的所述绝缘电阻报警阈值进行比较，仅能判定所述发电机轴承的绝缘水平，即所述外层绝缘层和所述内层绝缘层中存在有所述失效层或所述外层绝缘层和所述内层绝缘层中不存在有所述失效层，而当判定所述外层绝缘层和所述内层绝缘层中存在有所述失效层时，无法进一步地判定所述外层绝缘层为所述失效层，或是所述内层绝缘层为所述失效层，或是所述内层绝缘层和所述外层绝缘层均为所述失效层。
41.具体地，在本实施例中，若所述对地绝缘阻值小于所述绝缘电阻报警阈值，则判定所述对地绝缘值所对应的所述发电机的所述内层绝缘层和所述外层绝缘层中存在失效层。
42.可理解地，若所述对地绝缘值大于或等于所述绝缘电阻报警阈值，则判定所述对地绝缘值所对应的所述发电机的所述发电机轴承的绝缘阻值正常。
43.在本实施例中，所述对地绝缘阻值的大小代表了所述发电机轴承的绝缘水平，所述对地绝缘阻值越大，则表示所述发电机轴承的绝缘水平越高，反之，所述对地绝缘阻值越小，则表示所述发电机轴承的绝缘水平越差，其中，所述绝缘电阻报警阈值通常设置为1mω。
44.进一步地，如图2所示，所述发电机组轴承绝缘监测方法还包括：
45.步骤s3、获取所述发电机组内的各个所述发电机的所述中间导电层的电压值；
46.步骤s4、根据所述电压值与预设的第一电压阈值的比较结果和所述电压值与预设的第二电压阈值的比较结果，判定所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层是否为所述失效层，其中，所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值。
47.在本实施例中，当监测到所述对地绝缘阻值小于预设的所述绝缘电阻报警阈值，即所述发电机的所述内层绝缘层和所述外层绝缘层中存在有失效层时，通过获取所述发电机的所述中间导电层的电压值，并根据所述电压值与所述第一电压阈值的比较结果和所述电压值与所述第二电压阈值的比较结果，可判定所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层是否为所述失效层，即可进一步地判定所述发电机轴承的绝缘失效是因所述内层绝缘层为所述失效层引起或是因所述外层绝缘层为所述失效层引起，从而对所述失效层的位置进行进一步地定位，有利于后续对所述发电机的维修和养护。
48.其中，根据所述电压值与所述预设的第一电压阈值的比较结果和所述电压值与所述预设的第二电压阈值的比较结果，判定所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层是否为所述失效层的步骤s4，包括有：
49.当所述电压值大于所述第一电压阈值，则判定所述电压值所对应的所述发电机的所述外层绝缘层为所述失效层；
50.当所述电压值小于所述第二电压阈值，则判定所述电压值所对应的所述发电机的所述内层绝缘层为所述失效层。
51.其中，所述第一电压阈值是以所述发电机的轴电压为基准修正设定，所述第二电压阈值是以所述发电机的零电压为基准修正设定。
52.进一步地，如图3所示，所述发电机组轴承绝缘监测方法还包括：
53.步骤s5、获取所述发电机组内的各个所述发电机的轴电流；
54.步骤s6、当所述轴电流大于预设的轴电流报警阈值，且所述中间导电层的电压值小于所述第二电压阈值，则判定所述轴电流所对应的所述发电机的所述外层绝缘层和所述
内层绝缘层均为所述失效层。
55.其中，在本实施例中，不再额外针对所述发电机的轴电流进行监测，所获取的所述发电机的轴电流为引入的外部轴电流监测装置已测得的数据。
56.请继续参考图4，在图4中，rs为所述发电机的所述中间导电层的对地绝缘阻值，r
l
为预设的所述绝缘电阻报警阈值，vs为所述电压值，vh为预设的所述第一电压阈值，v
l
为预设的第二电压阈值，iz为所述发电机的轴电流，i
max
为预设的轴电流报警阈值，其中，当rs《r
l
且vs》vh时，可判定所述发电机的所述内层绝缘层为所述失效层，当rs《r
l
且v
s《vl
时，可判定所述发电机的所述外层绝缘层为所述失效层，而当iz》imax且rs《r
l
以及v
s《vl
时，可判定所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层均为所述失效层。
57.更近一步地，本发明还提供有一种发电机组轴承绝缘监测装置，用于监测发电机组内的多个发电机，所述发电机包括发电机轴承、环绕所述发电机轴承的外侧面的内层绝缘层、环绕所述内层绝缘层的外侧面的中间导电层、环绕所述中间导电层的外侧面的外侧绝缘层，其中，所述发电机组轴承绝缘监测装置包括：检测模块100和处理模块200，其中，检测模块100用于获取所述发电机组内的各个所述发电机的所述中间导电层的对地绝缘阻值，处理模块200用于根据所述对地绝缘阻值和预设的绝缘电阻报警阈值的比较结果，判定所述内层绝缘层和所述外层绝缘层中是否存在失效层。
58.可选地，如图5所示，所述发电机阻轴承绝缘监测装置还包括用于电性连接于所述检测模块100和所述中间导电层之间的选通模块300，所述选通模块300包括多条选通支路，所述发电机组内的多个所述发电机的所述中间导电层通过多条所述选通支路与所述检测模块100电连接，多条所述选通支路用于控制所述检测模块100与多个所述发电机的所述中间导电层之间的通断以使所述检测模块依次检测多个所述发电机的所述对地绝缘阻值。
59.可理解的是，所述发电机的所述中间导电层是由两块或多块弧形导电层拼接而成一个环形的所述中间导电层，因此，单个的所述发电机的所述中间导电层需要多条选通支路控制，其中，所述选通支路的数量与环形的所述中间导电层的拼接结构的数量一致。
60.在本实施例中，在所述选通模块300内另设置有控制多条所述选通支路的开闭的控制单元，通过所述控制单元控制多条所述选通支路的开闭，从而有序地完成对所述发电机组内的多个所述发电机的所述发电机轴承的绝缘性能进行监测，从而判定所述内层绝缘层和所述外层绝缘层中是否存在失效层。所述内层绝缘层和所述外层绝缘层中是否存在失效层。
61.可选地，在一些实施例中，所述检测模块100用于获取所述发电机组内的各个所述发电机的所述中间导电层的电压值，所述处理模块200用于根据所述电压值与预设的第一电压阈值的比较结果和所述电压值与预设的第二电压阈值的比较结果，判定所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层是否为所述失效层，其中，所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值。
62.在本实施例中，所述检测模块100用于获取所述发电机组内的各个所述发电机的所述中间导电层的电压值，所述处理模块200根据所述电压值与预设的第一电压阈值的比较结果和所述电压值与预设的第二电压阈值的比较结果，判定所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层是否为所述失效层，其中，当所述电压值大于所述第一电压阈值，则判定所述电压值所对应的所述发电机的所述外层绝缘层为所述失效层；而当所述电压值小于
所述第二电压阈值，则判定所述电压值所对应的所述发电机的所述内层绝缘层为所述失效层。
63.可选地，在一些实施例中，所述处理模块200用于获取所述发电机组内的各个所述发电机的轴电流，当所述轴电流大于预设的轴电流报警阈值，且所述中间导电层的电压值小于所述第二电压阈值，判定所述轴电流所对应的所述发电机的所述外层绝缘层和所述内层绝缘层均为所述失效层。
64.需要说明的是，在本实施例中，所述处理模块200获取的所述发电机组内的各个所述发电机的轴电流为引入的外部轴电流监测装置已测得的数据。
65.具体地，如图6所示，在本实施例中，所述选通模块300内的所述选通支路可设置为由熔断器、限流电阻和选通开关串联形成的电路，其中，熔断器和限流电阻可起到过电流和过电压保护功能，而所述检测模块100可由采样电路、信号放大电路、数据转换器以及微控制单元(mcu)构成，所述处理模块200内可配置大容量磁盘工控机、数据库及网关设备等，其中，配置的大容量磁盘工控机可便于历史数据的存储，同时，便于实现所述发电机的绝缘劣化趋势分析，而设置的数据库及网关设备，可为实现数字化电阻打下基础，便于与机组智慧诊断平台对接。
66.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。