火力发电机碳刷温度电流和磨损在线监测仪的制作方法

本实用新型涉及一种火力发电机的碳刷，具体涉及一种火力发电机碳刷温度电流和磨损在线监测仪。

背景技术：

传统的发电机都是利用线圈切割磁场产生感应电动势的原理来发电的。火力或水轮发电机中，集电装置是其重要部件，它主要由滑环和碳刷装置两部分组成，当机组运行时，励磁电流经碳刷装置、滑环传递到转子上的励磁绕组上产生磁场，线圈设在定子上；当转子带着励磁绕组围绕定子转动时，定子上的线圈切割磁力线而得到电流。

在机组运行过程中，由于滑环始终处于高速旋转运动，而碳刷装置属于静止部件，两者之间必然产生摩擦，该种摩擦必然导致碳刷磨损，碳刷磨损长度超过工艺许可范围后就要更换。另外，如果集电环表面不光滑，碳刷与集电环接触不好，容易引起碳刷与集电环接触面打火等不良现象。而且刷盒与刷座之间接触不好，造成电流分布不均，使碳刷温度升高。

发电机碳刷属于易耗品，根据工况不同平均半年到一年换一次。但是对于碳刷的磨损目前都是依靠巡检人员肉眼观察，这样一方面增加了巡检人员的工作量，另一方面如果巡检人员观察不仔细有可能漏看已经磨损的碳刷，由于碳刷尾部预埋了导电刷辫，如果碳刷磨损到刷辫位置，铜线直接和集电环表面接触会造成集电环的损耗，而集电环表面损耗又会导致与碳刷的接触电阻变大从而导致温度上升，温度上升以后又会导致集电环进一步损耗，这样就会形成一个恶性循环。

而且，火力发电机组转速很高，所以集电环转速快，集电环与碳刷接触面的线速度非常大，线速度太大就导致碳刷磨损快、产生碳粉多，引起一系列安全事故，为降低线速度，集电环的直径就比较小，导致了集电环圆周布置碳刷的位置少；然而机组容量决定了碳刷的数量，为解决碳刷数量问题，火电用刷握就采用了多孔式刷握，例如常见的有3孔、4孔、5孔、6孔。

特别是多孔刷握中间的碳刷散热不好，更容易出现温度过高。发电机运行时，碳刷的温度和电流是发电机正常运行的两大重要参数，现有的发电设备不能实时对电流和碳刷温度进行监测，不能将故障排除在萌芽阶段。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种能够在正常工作状态下，实时监控火力发电机碳刷的温度、电流和磨损状况的火力发电机碳刷温度电流和磨损在线监测仪。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：一种火力发电机碳刷温度电流和磨损在线监测仪，包括刷握，在刷握上设置有手柄、刷盒，刷盒为两个以上，每个刷盒内设置有碳刷，碳刷后端设置有弹簧，刷辫的前端设置在碳刷内，其特征在于，在每个碳刷的刷辫上设置电流强度传感器，采集每个碳刷的刷辫的电流强度；电流强度传感器经电流信号线与数据收集处理器连接，将电流强度信号传输入数据收集处理器内进行计算处理；

在刷盒上，对应每个碳刷，设置温度传感器，温度传感器位于碳刷的前端，温度传感器通过温度信号线与数据收集处理器连接，将碳刷前端的温度信号传输入数据收集处理器内进行计算处理；

在每个碳刷内，设置磨损监测线，磨损监测线与碳刷之间绝缘；磨损监测线前端到碳刷前端的距离，小于刷辫前端到碳刷前端的距离；磨损监测线经磨损信号线与数据收集处理器连接，数据收集处理器通过有线连接或无线发送的方式，与数据接收及报警装置连接。

进一步的特征在于，磨损监测线前端埋设在碳刷内形成一体结构，从碳刷的后端或者侧面伸出。

设置一个温度信号采集器与每个刷盒内的全部温度传感器连接，温度信号采集器再与温度信号线连接，通过温度信号线与数据收集处理器连接。

与现有技术相比，本实用新型火力发电机碳刷温度电流和磨损在线监测仪具有如下优点：

1、可以检测每一个碳刷的运行温度、电流的时时数据，对数据异常的碳刷进行报警，提醒电厂工作人员进行处理，避免对发电机滑环造成损伤。

2、可以生成碳刷运行的历史数据记录，通过对历史数据的分析可以反映出滑环以及碳刷的工作状况。

3、可以检测碳刷是否已经磨损到最大允许磨损长度，一旦监测到碳刷被磨损到最大允许磨损长度将会发出报警，提醒电厂工作人员进行更换碳刷。

4、碳刷在使用过程中被磨损后，有效防止铜质的导电刷辫直接和集电环表面接触造成集电环的损耗，进一步防止集电环表面损耗后形成的接触电阻变大导致的温度上升现象。

附图说明

图1为本实用新型碳刷及数据处理报警装置结构示意图；

图2为本实用新型碳刷结构示意图；

图3为碳刷结构剖视图。

图中：1—手柄、2—刷盒、3—碳刷、4—弹簧、5—刷辫、6—电流强度传感器、7—电流信号线、8—温度传感器、9—温度信号线、10—磨损监测线、11—磨损信号线、12—数据收集处理器、13—数据接收及报警装置、14—温度信号采集器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1、2、3所示，本实施例提供了一种火力发电机碳刷温度电流和磨损在线监测仪，包括刷握，在刷握上设置有手柄1、刷盒2，刷盒2为两个以上，每个刷盒2内设置有碳刷3，碳刷3前端与发电机的集电环接触，后端设置有弹簧4，弹簧4通常为恒压弹簧，刷辫5的前端设置在碳刷3内，后端从碳刷3的尾端或侧边伸出，所述手柄1为绝缘手柄；刷辨5一般为编织软铜线，刷辨5末端设置固定块，安装碳刷3时，将碳刷3前端放入刷盒内，刷辨5通过固定块固定（用螺栓压紧）在刷握上，其后端与导电环连接使导电环上的电流通过刷辨5传送到碳刷3上。作为现有技术，在此不做进一步说明。

本实用新型的改进，是在每个碳刷的刷辫5上设置电流强度传感器6，采集每个碳刷的刷辫5的电流强度；电流强度传感器6经电流信号线7与数据收集处理器12连接，将电流强度信号传输入数据收集处理器12内进行计算处理；在刷盒2上，对应每个碳刷3，设置温度传感器8，温度传感器8位于碳刷3的前端，温度传感器8通过温度信号线9与数据收集处理器12连接，将碳刷前端的温度信号传输入数据收集处理器12内进行计算处理。

在每个碳刷3内，设置磨损监测线10，磨损监测线10与碳刷3之间绝缘；具体可以是在制作碳刷3时将导线预埋在其内，其前端埋设在碳刷3内形成一体结构，磨损监测线10从碳刷3的后端或者侧面伸出；磨损监测线10前端到碳刷3前端（与集电环接触的哪一端）的距离，小于刷辫5前端到碳刷3前端的距离；即磨损监测线10前端比刷辫5前端更靠近集电环，碳刷3在使用中磨损时，先磨损到磨损监测线10前端。磨损监测线10经磨损信号线11与数据收集处理器12连接，数据收集处理器12通过有线连接或无线发送的方式，与数据接收及报警装置13连接，通过数据收集处理器12采集的温度、电流密度、碳刷磨损状况等信号，计算处理后发出控制信号，控制数据接收及报警装置13发出报警信号，通常是声光信号，提醒操作者注意。碳刷3在使用中磨损时，先磨损到磨损监测线10前端，破坏磨损监测线10前端的绝缘层，使磨损检测线10与碳刷3导通，数据收集处理装置12就会检测到磨损检测线10与碳刷3的绝缘降低，然后将信号输入数据接收及报警装置13，及时报警。

磨损监测线10前端的绝缘层如果被旋转的集电环接触而磨损，则磨损检测线10与碳刷3之间导通，即就会产生电信号，通过磨损信号线11将该电信号输入数据收集处理器12计算处理，然后输入数据接收及报警装置13，如果数据异常就会及时报警。图3中，D表示碳刷3可以磨损的最大长度，碳刷3在使用中磨损时，先磨损到磨损监测线10前端。

每个刷盒2内设置了两个以上的碳刷3，每个碳刷3对应一个温度传感器8，可以设置一个温度信号采集器14与每个刷盒2内的全部温度传感器8连接，温度信号采集器14再与温度信号线9连接，通过温度信号线9与数据收集处理器12连接，将碳刷前端的温度信号传输入数据收集处理器12内进行计算处理。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。