一种用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置及方法与流程

本专业涉及水轮发电机状态监测领域，特别涉及一种用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置及方法。

背景技术：

1、水轮发电机转子磁极在运行过程中因振动、电磁损耗、安装等原因都会导致磁极温升异常，因生产过程中处于密闭环境且检修周期较长给安全生产带来隐患。如果出现磁极异常升温不能及时发现，极容易引起短路、火灾、设备停运、甚至人员伤亡等安全事故，造成巨大的直接或间接经济损失。

2、针对水轮发电机转子磁极传统的测温方法大致有以下两种：间接测量法、红外测温。

3、其中，间接测量法，即利用电阻与温度的关系、电阻与电压、电流关系，通过测量其他的参数通过系列公式计算出连接线温度，此类方式由于接触电阻的存在精度不高的问题。

4、红外测温技术是在定子部位加装红外探头，红外扫描仪无法进行红外成像，只能对一个面或一个点进行扫描，在水轮发电机转子高速旋转时，红外扫描仪往往每个磁极只能捕捉到一个测温点，这种方法很难有效捕捉到磁极上异常发热点，因此测温数值参考价值不大，更无法针对性的对磁极线圈、磁极铁芯、极间连接线进行针对性的监测。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置，解决了现有水轮发电机转子测温方法中测类精度低、测量稳定性低的技术问题。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一种用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置，包括：测温传感器、阅读器天线、功分器、阅读器和上位机系统；

4、其中，测温传感器设置于水轮发电机转子的磁极引出线上，采用功分器将阅读器天线并联，将阅读器天线接入到阅读器中，并将功分器、阅读器固定于水轮发电机的静止部件上，上位机系统向阅读器发送工作指令。

5、优选地，测温传感器采用rfid无源无线测温芯片。

6、优选地，测温传感器采用pcb封装，包括螺栓把合区域和有效传感器区域；且螺栓把合区域与磁极引出线的结构相配合。

7、优选地，阅读器天线采用平板天线的结构形式，固定于水轮发电机的上挡风板或吊装在水轮发电机的上机架上，且阅读器天线的固定位置满足在发电子转子的旋转过程中测温传感器能够经过阅读器天线的信号覆盖范围内。

8、优选地，并联的各阅读器天线完全相同，且采用拼接的方式呈扇形排列，阅读器天线的数量m满足：

9、m≥≥k*v*t/l

10、其中，v为发电机转子线速度；t为阅读器单次采样通讯周期；l为阅读器天线的长度，参考挡风板弧长度；k为裕度系数，且k的取值为1.2以上。

11、优选地，该装置还包括射频线缆，通过射频线缆将并联的各个阅读器天线连接到阅读器上，延路在上机架桥架上固定，且射频线缆的长度为10m以内。

12、优选地，将功分器和阅读器封装在一起后固定在水轮发电机的上机架靠近风洞处。

13、优选地，上位机系统通过网络通讯的方式向阅读器发出启动或停止指令，并实时获取磁极的温度值。

14、本发明还提供了一种用于水轮发电机转子的无线无源温度监测方法，包括如下步骤：

15、步骤1，水轮发电机机组运行过程中，由上位机系统发送指令启动阅读器工作；

16、步骤2，当测温传感器随水轮发电机的转子旋转至阅读器天线覆盖范围内时，阅读器天线持续发射的电磁波激活测温传感器；

17、步骤3，测温传感器在激活时间段内完成温度的采集，并将测温传感器的标签信息和采集的温度信号调制成射频信号返回给阅读器天线；

18、步骤4，阅读器解调阅读器天线收到的射频信号，将标签信息和温度信号以网络通讯的方式发送给上位机系统，完成一次磁极温度的采集过程。

19、本发明还提供了一种终端，包括处理器及存储介质；

20、所述存储介质用于存储指令；

21、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行所述用于水轮发电机转子的无线无源温度监测方法的步骤。

22、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述用于水轮发电机转子的无线无源温度监测方法的步骤。

23、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明所提出的水轮发电机转子的无线无源温度监测装置，通过将测温传感器安装在磁极引出线上，采用功分器的方式扩展阅读器天线信号周向覆盖范围，确保在阅读器单次通讯时间内稳定读取到高速旋转的测温传感器温度值，实现了水轮发电机转子温度的无源无线监测，填补了传统水轮发电机转子温度测温方式的不足，为水电站的监测系统提供了数据支撑，提高了水轮发电机转子系统同的稳定性，减少了电厂的检修及维护频率，保障机组安全稳定运行。本发明至少包括如下的有益效果：

24、1.本发明实现了水轮发电机转子磁极温度的直接测量，且为无源无线方式；

25、2.测温传感器结构简单，方便布置，安全性高，不影响原发电机组结构；

26、3.通过功分器的方式，有效解决了阅读器天线信号周向覆盖问题，从而使该项技术能够应用到水轮发电机转子温度监测领域。

技术特征：

1.一种用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置，其特征在于，包括：测温传感器(1)、阅读器天线(2)、功分器(4)、阅读器(5)和上位机系统(8)；

2.根据权利要求1所述的用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置，其特征在于，

9.一种基于权利要求1～9任一项权利要求所述无线无源温度监测装置的用于水轮发电机转子的无线无源温度监测方法，其特征在于，

10.一种终端，包括处理器及存储介质；其特征在于：

11.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求9所述方法的步骤。

技术总结
一种用于水轮发电机转子的无线无源温度监测装置及方法，包括：测温传感器、阅读器天线、功分器、阅读器和上位机系统；其中，测温传感器设置于水轮发电机转子的磁极引出线上，采用功分器将阅读器天线并联，将阅读器天线接入到阅读器中，并将功分器、阅读器固定于水轮发电机的静止部件上，上位机系统向阅读器发送工作指令。本发明提供了一种易于设置的监测装置，通过扩展阅读器天线信号周向覆盖范围，确保在阅读器单次通讯时间内稳定读取到高速旋转的测温传感器温度值，实现了水轮发电机转子温度的无源无线监测，为水电站的监测系统提供了数据支撑，提高了水轮发电机转子系统同的稳定性，减少了电厂的检修及维护频率，保障机组安全稳定运行。

技术研发人员：毕扬,李峰,熊治富,孙宏宇,李佳文,邓正海,彭爽,周鹏达,惠大杰,康剑,羊莉
受保护的技术使用者：国网新源集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16