一种水轮发电机机组大轴轴颈绝缘状态的监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种水轮发电机机组大轴轴颈绝缘状态的监测装置。当水轮机轴承中的油膜绝缘被破坏后，因为转子另一侧的轴承座接地，轴电压通过电机两端轴承支架形成电流回路，当轴电压施加在轴承油膜上，一旦油膜破坏，就会产生很大的轴电流，将在轴承内表面烧出小凹坑，轴承会因机械磨损加速而破损,严重时会烧坏轴瓦。本实用新型在大轴的机架和导瓦之间安装两块绝缘板，两块绝缘板之间引出电极；在两路绝缘板上搭建有用于同时测量Rx1和Rx2的电阻测量电路，检测Rx1和Rx2的绝缘值。本实用新型令上游侧保持良好的绝缘状态，可切断轴电压产生轴电流的通道，从而保护轴瓦不被侵蚀，能对机组运行状态做出精确的事前预警，预报准确性高。
【专利说明】一种水轮发电机机组大轴轴颈绝缘状态的监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水轮机组中的状态监测装置，具体涉及一种水轮发电机机组大轴轴颈绝缘状态的监测装置。
【背景技术】
[0002]因发定子铁芯所采用的扇形冲压片、转子偏心率、扇形片的导磁率均不同，冷却和夹紧用的轴向导槽等发电机制造磁不对称，电机因定、转子之间的气隙不均匀，导致大轴中心与磁场中心不在同一线上，或是大轴部分被磁化，从而不可避免地产生了感应电压。
[0003]当水轮机轴承中的油膜绝缘被破坏后，由于转子另一侧的轴承座接地，轴电压通过电机两端轴承支架形成电流回路,其放电回路为:发电机大轴——轴颈——轴瓦——轴承一支架一机组底座。
[0004]威胁最大的轴电流常发生在轴颈，当轴电压施加在轴承油膜上时，一旦油膜破坏，就会产生很大的轴电流，将在轴承内表面烧出小凹坑，轴承会因机械磨损加速而破损，严重时会烧坏轴瓦，传统的轴瓦绝缘多为单块绝缘板，无法正确连线测出轴瓦的绝缘状态。

【发明内容】

[0005]本实用新型的目的是提供一种能准确判断轴颈是否绝缘的水轮发电机机组大轴轴颈绝缘状态的监测装置。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是:
[0007]一种水轮发电机机组大轴轴颈绝缘状态的监测装置，其特征在于:
[0008]在大轴的机架和导瓦之间安装两块绝缘板，两块绝缘板之间引出电极；
[0009]电极对大轴的电阻为Rxl，电极对机架的电阻为Rx2，在两路绝缘板上搭建有用于同时测量Rxl和Rx2的电阻测量电路。
[0010]所述的电阻测量电路中，电阻Rxl和Rx2同时接有分压电阻Rl和R2以及限流电阻RS，并各自接有精密采样电阻网络R31、R32、R33和R34，电子开关AQW214H根据单片机C8051F580的控制信号，在精密采样电阻网络中选择适时采样电阻，采样电压通过运算放大器BB5873AM送入模数转换器MAX197，输出后送入单片机C8051F580 ；
[0011]单片机C8051F580的接收的数据经计算，送入数模转换器DAC7513，数模转换器DAC7513输出的电压值送入模数转换器AD694，输出用于表征绝缘值的电流值。
[0012]所述的单片机C8051F580上接有用于给上位机提供通讯的模数转换器MAX485，以及用于对单片机C8051F580进行驱动放大的达林顿晶体管ULN2003，达林顿晶体管ULN2003接入用于干节点报警的输出继电器RELAY。
[0013]本实用新型具有以下优点:
[0014]本实用新型提供的一种在线监测轴瓦绝缘的装置，对水轮发电机组上游侧(转子以前)轴瓦做绝缘处理，下游侧设接地碳刷，上游侧保持良好的绝缘状态，可切断轴电压产生轴电流的通道，从而保护轴瓦不被侵蚀，本实用新型能对机组运行状态做出精确的事前预警，预报准确性高。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1为本实用新型结构组成图。
[0016]图2为测量绝缘电阻的基本原理图。
[0017]图3为测量装置的实现电路原理图。
[0018]图中，1-大轴，2-导瓦，3-第一绝缘板，4-电极，5-第二绝缘板，6_机架。
【具体实施方式】
[0019]下面结合【具体实施方式】对本实用新型进行详细的说明。
[0020]本实用新型所涉及的一种水轮发电机机组大轴轴颈绝缘状态的监测装置，在轴瓦上增添一有两侧绝缘板包裹的绝缘电极，采用双通道的测量方式分别测量电极到大轴和电极到机架的绝缘值，在轴瓦上绝缘电阻变化时，自动选择采样电阻值，以便精密测量，测量方式为在线实时测量。具体结构是，在大轴I的机架6和导瓦2之间安装两块绝缘板，参见图1，分别为第一绝缘板3和第二绝缘板5，两块绝缘板之间引出电极4 ；电极4对大轴I的电阻为Rxl，电极4对机架6的电阻为Rx2，在两路绝缘板上搭建有用于同时测量Rxl和Rx2的电阻测量电路。
[0021]传统的轴瓦绝缘多为单块绝缘板，无法正确连线测出轴瓦的绝缘状态，本实用新型特征是将轴瓦的绝缘板分成两块，中间夹有绝缘电极引出，分别测出电极对大轴，电极对机架的绝缘值，从而判断出整体的绝缘状态。以Rxl为例，搭建如图2中的电路模型，图2中，RS为限流电阻，Rl、R2为分压电阻，通过测量R2上的电压Ur来确定绝缘电阻支路的电压值，Rxl为一路绝缘板的等效电阻。R3为待测绝缘电阻支路的采样电阻。根据下式可获得Rxl的值:
[0022]Ur*(Rl+R2)/R2=Ui*(Rxl+R3)/R3 — Rxl=UrR3*(R1+R2)/UiR2 - R3
[0023]Ur和Ui采用同步采样，测量精度高。绝缘阻值测量范围考虑为10ΚΩ?5ΜΩ。
[0024]参见图3，图中RS、Rl、R2、Rxl、Rx2与图2—致。R31、R32、R33、R34为精密采样电子网络，AQW214H为电子开关，它根据单片机MCU (新华龙C8051F580)发出的控制信号，在精密电阻网络中选择适宜的电阻作为适时采样电阻。BB5873AM为运算放大器，用于变换采样电压送入MAX197，MAX197为8通道的模数转换器，用于测量基准电压和两路采样电阻的电压。MAX485用于给上位机提供通讯，协议采用MODBUS RTU0 ULN2003为达林顿晶体管用于MCU的驱动放大功能，保证输出继电器RELAY的可靠动作，继电器触点用于干节点报警。DAC7513是一个数模转换器，将数字量转换为模拟电压值，再经AD694将电压量转为4-20mA电流值。此电流值表征绝缘值。
[0025]本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种水轮发电机机组大轴轴颈绝缘状态的监测装置，其特征在于: 在大轴(I)的机架(6)和导瓦(2)之间安装两块绝缘板，两块绝缘板之间引出电极(4); 电极(4)对大轴(I)的电阻为Rxl，电极(4)对机架(6)的电阻为Rx2，在两路绝缘板上搭建有用于同时测量Rxl和Rx2的电阻测量电路。
2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机机组大轴轴颈绝缘状态的监测装置，其特征在于: 所述的电阻测量电路中，电阻Rxl和Rx2同时接有分压电阻Rl和R2以及限流电阻RS，并各自接有精密采样电阻网络R31、R32、R33和R34，电子开关AQW214H根据单片机C8051F580的控制信号，在精密采样电阻网络中选择适时采样电阻，采样电压通过运算放大器BB5873AM送入模数转换器MAX197，输出后送入单片机C8051F580 ； 单片机C8051F580的接收的数据经计算，送入数模转换器DAC7513，数模转换器DAC7513输出的电压值送入模数转换器AD694，输出用于表征绝缘值的电流值。
3.根据权利要求2所述的一种水轮发电机机组大轴轴颈绝缘状态的监测装置，其特征在于: 所述的单片机C8051F580上接有用于给上位机提供通讯的模数转换器MAX485，以及用于对单片机C8051F580进行驱动放大的达林顿晶体管ULN2003，达林顿晶体管ULN2003接入用于干节点报警的输出继电器RELAY。
【文档编号】G01R31/12GK203414565SQ201320503489
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】伊震, 苏光明, 孙学军 申请人:西安江河电站技术开发有限责任公司