[发明专利]一种电机流体场与温度场一体化测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机测试技术领域，尤其涉及一种电机流体场与温度场一体化测量装置及方法。

背景技术

电机工作时，内部温度会升高，使其绝缘材料加速老化，导致效率降低，严重的可引起电机故障。温度和风压风速等参数是电机工作时的重要参数，在电机的设计、研究、测试和运行等多个环节中都需要测量其温度和风压风速。电机温度和风压风速测量对优化设计、提高性能具有十分重要的意义。

目前，国内研究机构对电机温度测量提出了一些方法，主要有上海交通大学电力学院的张镇翰、海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室的易新强等人，采用Pt100热敏电阻实现电机温度测量；上述方法无论是直接测量还是间接测量都是采用的电测法，容易受电机内部强电磁环境的干扰，测量精度不高。

福建水口发电集团有限公司的吴艺辉等人，采用高速、高精度的红外测温传感器实现发电机的温度测量。但是，由于红外探头的尺寸较大，所以无法应用于中小型电机。另外，红外温度探测器的工作温度范围一般都小于60℃，无法长期工作于具有较高温度的电机内部。

对于电机流体场测试，重庆大学的任松和浙江大学的丁力建立了电机局部通风散热试验模型，并采用主要由皮托管和压力传感器构成的测量系统进行测试；东方电气东方电机有限公司的钱锋对大功率发电机建立了通风模型，同样采用了主要由皮托管和压力传感器构成的测量系统进行测试。但是，这些模拟军不是针对真实电机进行的流体场测试，仅仅能给出设计参考，并不能达到实际应用。

目前，现有电机具有强电磁干扰、气隙小、空间狭小、转子转动等多种特性，针对防爆电机来说，还需要内外电信号隔离，传统的热敏电阻测温、红外测温等多种方法均无法满足其测量需求，电机温度场与流体场测试一直是电机测试的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机流体场与温度场一体化测量装置及方法，能够精准测量电机内部的流体场与温度场参数。

本发明采用的技术方案为：

一种电机流体场与温度场一体化测量装置，包括定子铁芯、安装于定子铁芯内的转子和外壳，外壳和定子铁芯、定子铁芯和转子之间的间隙形成电机轴向通风道，定子铁芯内的间隙形成电机径向通风道，还包括多路流体场光纤采集模块、多路温度场光纤采集模块、解调仪和计算机，多个流体场光纤采集模块和多个温度场光纤采集模块均匀分布在电机轴向通风道和电机径向通风道内，多个流体场光纤采集模块和多个温度场光纤采集模块的信号输出端连接解调仪，解调仪的信号输出端连接计算机的信号输入端，计算机内安装有JPFBGTest测试系统。

每路流体场光纤采集模块包括多个压力光纤光栅传感器，多个压力光纤光栅传感器采用串联连接解调仪或者并联后通过光纤耦合器连接解调仪；每路温度场光纤采集模块包括多个温度光纤光栅传感器，多个压力光纤光栅传感器采用串联连接解调仪或者并联后通过光纤耦合器连接解调仪。

所述的每路流体场光纤采集模块中包含的每个压力光纤光栅传感器的中心频率不同；每路温度场光纤采集模块中包含的每个温度光纤光栅传感器的中心频率不同。

所述的解调仪采用光纤光栅传感分析仪。

一种基于电机流体场与温度场一体化测量装置的测量方法，包括以下步骤：

A：在电机的每路电机轴向通风道和每路电机径向通风道上预设多个采集点，在每个采集点处安装一个压力光纤光栅传感器和一个温度光纤光栅传感器；

B：将每路电机轴向通风道或者每路电机径向通风道上设置的所有压力光纤光栅传感器连接到解调仪的一个通道接口上，且将每路电电机轴向通风道或者每路电机径向通风道上设置的所有温度光纤光栅传感器连接到解调仪的一个通道接口上；

C：解调仪发送光信号，经过光纤传输到达每个压力光纤光栅传感器和温度光纤光栅传感器；

D：每个压力光纤光栅传感器和温度光纤光栅传感器接收到光信号后，将反射信息原路反馈给解调仪；

E：解调仪接收到每路电机轴向通风道或者每路电机径向通风道上压力光纤光栅传感器和温度光纤光栅传感器反射回来的光信号，并对信号进行转换、解调，测量出每个压力光纤光栅传感器和温度光纤光栅传感器反射光信号的中心频率，并将测量结果传输给计算机；

F：计算机通过JPFBGTest测量软件对光谱进行分析与计算，得到每一个压力光纤光栅传感器和温度光纤光栅传感器所在位置的温度和压力物理量。