[实用新型]利用光纤光栅传感技术的发电机定子绕组热水流试验装置

说明书

本实用新型公开了一种利用光纤光栅传感技术的发电机定子绕组热水流试验装置，包括光纤光栅温度传感器、光纤光栅主机、分析仪，所述光纤光栅温度传感器安装在绝缘引水管上，光纤光栅温度传感器通过光纤与光纤光栅主机相连，光纤光栅主机连至分析仪，每根光纤连接至少一个光纤光栅温度传感器，每根光纤上刻写多个不同布喇格波长的光栅。本实用新型相比现有技术具有以下优点：该装置采用光纤光栅传感技术，可以不利用DCS系统直接对热水流试验数据直接进行实时采集，并能够自主对所采集到的数据进行分析处理，可实现对发电机定子绕组水系统流通性状况的准确检测。

技术领域

本发明属于电气设备试验检测领域，具体的说，涉及一种发电机定子绕组水系统流通性的检测装置。

背景技术

目前大型汽轮发电机多采用水—氢—氢的冷却方式：即发电机定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，定子铁心氢气表面式冷却。在运行状态下，发电机将机械能转变为电能的同时，由于转子与定子线圈内有电流流过而产生铜损，定子铁芯及其边端结构件在交变磁场作用下产生铁损，转子与定子表面因切割磁场局部产生涡流损耗。此外，冷却介质还会产生摩擦损耗、轴承与油膜间的摩擦损耗等。这些损耗都是以热量的形式表现出来的，为避免发电机线圈因温度升高而降低绝缘强度，甚至于引起绝缘损坏，必须设置发电机的冷却设备，及时排出由损耗产生的热量，以保证发电机在允许温度下正常运行。电机定子冷却水系统用于冷却发电机定子绕组及出线侧的高压套管。该系统为闭式循环系统。其水质一般为除盐水，来自化学补给水系统。在进入发电机闭式循环冷却水系统之前，冷却水先去离子装置进行离子交换，然后储存在定子冷却水箱，再由定子冷却水泵注入定子绕组。通常定子冷却水进水的温度在35～46℃范围内。其主要作用是：用以保证向定子线圈不间断地供水，使定子线圈温度保持在允许范围内。

由于发电机定子线棒流过的电流较大，其发热量相当可观，一旦有因铜腐蚀或者异物进入发电机冷却水回路引起堵塞，严重时内冷水系统会停止流动，数分钟内冷却水局部温度就会达到沸点汽化产生气堵，并在几分钟内大声严重故障，如线棒烧损、烧融、烧断、绝缘破坏等，损坏发电机造成跳机故障。可见，对发电机定冷水系统流通性的检查是非常重要的。

目前在电力行业中，针对大型汽轮发电机定子绕组水系统流通性试验，主要的方法有以下两种：

(1)超声波测水流量法

超声波水流量法是使用超声波传感器夹在待测绝缘引水管的外面，利用传感器测量绝缘引水管内液体流速。根据对信号检测原理，超声波法可以分为传播速度差法、波束偏移法、多普勒法等，国内产品技术主要采用时差法。时差法利用两个传感器进行测量，每个传感器都有接收和发射的功能。两个传感器分别为上游传感器和下游传感器，从传感器发射的声脉冲通过管壁和液体在两个传感器之间传播，其传播时间受液体的流速影响。从上游传感器发向下游传感器的声速度由于液体流动而加速，相反，从下游传感器发向上游传感器的声速度由于液体流动而减速。上游和下游传播时间的净时间差直接与液体流动速度成正比。时差法要求管径较直。

超声检测法无需拆卸被测管道，不接触被测液体，只要定子绕组水冷系统达到发电机正常运行时的标准压力和流量即可进行测试，并能够真实地反映水冷系统的运行状况，不影响检修工期。但也存在以下缺点：(1)测试点两侧应保留相应的直管段，测试点上游直管段需大于10D(D为被测管道直径)，下游需大于5D，同时要避开泵、阀和节流孔。现场条件往往不能满足测试要求的直管距离，应多次测量，取相对稳定的平均值；(2)测试时需要冷却水系统正常运行状态的压力、流量为准，且水质合格、不含有大量气泡；(3)定子绕组冷却水管直径一般较小，在测量时夹具难以固定；(4)测试时确保附近无强电磁干扰和振动，如无线电、电焊、大流量的汽车或电车等。(5)在不抽转子状态下难以实现测量。

(2)传统热水流法