專利名稱：電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)在線監(jiān)測，特別適合電機(jī)鐵芯、繞組溫度、振動和局部放電的在線監(jiān)測。
背景技術(shù)：
電機(jī)繞組的溫度監(jiān)測是保證機(jī)組正常運(yùn)行的重要手段。通常是用鉬絲繞制成薄片式傳感器永久裝入電機(jī)繞組中。電機(jī)繞組的冷卻失效、絕緣破壞、振動過大等問題都將導(dǎo)致電機(jī)繞組溫度過高。但是溫度的升高具有明顯的滯后性，監(jiān)測到溫度過高，往往電機(jī)事故已 經(jīng)發(fā)生，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。由于電機(jī)內(nèi)部狹小的空間和強(qiáng)電磁場環(huán)境，在電機(jī)制造階段，通常在鐵芯和繞組中只埋入足夠數(shù)量的溫度傳感器，不預(yù)埋振動傳感器和局部放電傳感器。一般情況下，局部放電的監(jiān)測是采用電容式局放耦合器，安裝于電機(jī)內(nèi)部的過橋母線或電機(jī)出口母線上。由于受到耦合器尺寸的限制，安裝數(shù)量和監(jiān)測的點(diǎn)位十分有限，繞組局部放電信號傳輸?shù)奖O(jiān)測點(diǎn)的路徑較遠(yuǎn)，識別干擾和真實(shí)的局部放電信號存在一定的難度，其有效性一直不能令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測器，用于對繞組或鐵芯溫度、振動和局部放電進(jìn)行在線監(jiān)測。克服現(xiàn)有的監(jiān)測裝置存在的溫度升高傳感滯后，無振動監(jiān)測，局部放電信號傳輸?shù)奖O(jiān)測點(diǎn)的路徑較遠(yuǎn)難識別干擾等不足。本發(fā)明監(jiān)測器由溫度、振動、局部放電三參數(shù)傳感器，前置信號放大器，連接前置信號放大器的傳感器振動傳感信號輸出引線和溫度傳感信號輸出引線組成；其中的三參數(shù)傳感器包括溫度傳感元件、振動傳感元件、薄片狀傳感元件絕緣載體；前置信號放大器中含振動傳感器信號監(jiān)測單元，前置信號放大器上有傳感信號輸入接口和連接遠(yuǎn)端顯示儀表的輸出信號遠(yuǎn)傳接口。本發(fā)明選用由電荷放大器、連接電荷放大器的一個(gè)低通濾波器和一個(gè)高通濾波器、連接濾波器和遠(yuǎn)傳接口的電纜組成振動傳感器信號監(jiān)測單元。為適應(yīng)傳感器載體的薄片化和較高的監(jiān)測精度，本發(fā)明的溫度傳感原件為PtlOOO薄膜鉬電阻構(gòu)成并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并配置補(bǔ)償引線，以三線制方式傳輸，輸出信號與標(biāo)準(zhǔn)高精度PT100兼容。振動傳感元件使用壓電薄膜，且其形狀為一個(gè)長η形。為使傳感器趨于薄形化及傳感元件的合理布局，本發(fā)明的傳感元件絕緣載體為一個(gè)三層疊加粘接結(jié)構(gòu)的絕緣材料薄片，按水平放置成形描述，下層為傳感器布置層，中層為傳感器限位抗壓槽架，上層為絕緣蓋板。為利用局部放電過程產(chǎn)生的射頻信號對局部放電進(jìn)行監(jiān)測，溫度傳感器信號引出電纜采用無屏蔽電纜，作為局部放電射頻接收天線；在前置信號放大器中設(shè)置由無源LC高通、低通、RC高阻濾波器、緩沖放大器組成的溫度傳感信號與放電射頻信號監(jiān)測單元；溫度傳感信號與放電射頻信號監(jiān)測單元中LC電路的三個(gè)電感器分別接在前置信號放大器的溫度傳感信號輸入接口和溫度信號遠(yuǎn)傳接口之間，三個(gè)電容器接傳感信號輸入端，阻容型高通濾波器接LC電路，RC高阻濾波器輸出接緩沖放大器，緩沖放大器輸出端和遠(yuǎn)傳接口間連接電纜線。本發(fā)明的積極效果是把監(jiān)測電機(jī)繞組或鐵芯溫度、振動及局部放電所需的傳感器集成在一個(gè)絕緣薄板式結(jié)構(gòu)內(nèi)，消除了傳感器在電機(jī)內(nèi)安裝的技術(shù)障礙，同時(shí)用高靈敏度兩種傳感元件實(shí)現(xiàn)對溫度、振動、局部放電的多參數(shù)高精度監(jiān)測，通過鉬電阻并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)熱膠實(shí)現(xiàn)接近于連續(xù)監(jiān)測，克服單個(gè)鉬電阻點(diǎn)測量的不足。所給出的傳感器和相應(yīng)的檢測單元組合，為評判繞組老化趨勢、保證電機(jī)安全運(yùn)行，為預(yù)防性維護(hù)提供準(zhǔn)確的綜合監(jiān)測信息和可靠的技術(shù)參數(shù)依據(jù)。


圖I為本發(fā)明三參數(shù)傳感器外觀圖。 圖2為本發(fā)明前置信號放大器外觀圖。圖3本發(fā)明電機(jī)繞組三參數(shù)傳感器上端面圖。圖4為本發(fā)明三參數(shù)傳感器內(nèi)部傳感元件布置圖。圖5為本發(fā)明三參數(shù)傳感器傳感元件絕緣載體中的槽架層結(jié)構(gòu)圖。圖6為本發(fā)明前置信號放大器中振動傳感元件信號監(jiān)測單元原理圖。圖7為本發(fā)明前置信號放大器的溫度傳感信號及放電射頻信號監(jiān)測單元原理圖 具體的實(shí)施方式
參閱圖I、圖2，本發(fā)明電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測器包括由包含在薄片絕緣載體中的溫度傳感元件、振動傳感元件組成的溫度、振動、局部放電三參數(shù)傳感器A，前置信號放大器B，傳感器振動傳感信號輸出引線LI和三根溫度傳感信號輸出引線L2。其中的三參數(shù)傳感器安裝在電機(jī)繞組表面或鐵芯疊片內(nèi)。其中的前置信號放大器包括溫度傳感器信號及放電射頻信號監(jiān)測單元和壓電傳感器信號監(jiān)測單元。前置放大器殼體上有溫度傳感信號輸入三個(gè)接口 19、振動傳感信號輸入接口 13、溫度信號輸出遠(yuǎn)傳三個(gè)接口 20、振動輸出信號輸出遠(yuǎn)傳接口 17、局部放電振動信號輸出遠(yuǎn)傳接口 18、局部放電射頻信號輸出遠(yuǎn)傳接口 24。溫度傳感信號輸出引線L2接前置信號放大器輸入接口 19。接口 19與溫度信號輸出接口 20及局部放電射頻信號輸出接口 24之間有溫度傳感器信號及放電射頻信號監(jiān)測單兀。振動傳感信號輸出引線LI接前置信號放大器輸入接口 13。接口 13與振動輸出信號輸出接口 17及接口 18之間設(shè)置振動傳感器信號監(jiān)測單元。接口 17、接口 18、接口 20、接口24接與遠(yuǎn)端儀表等顯示裝置相連的的遠(yuǎn)傳信號線。參閱圖3、圖4，傳感器絕緣載體分上(a)、中(b)、下(C)三層，采用耐高溫絕緣膠粘接、疊裝而成。在下層(C)橫向布置10個(gè)PtlOOO薄膜鉬電阻并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的高精度PT100表面溫度傳感元件3 ;由于元件較長，并聯(lián)的溫度電阻之間的連線電阻存在累計(jì)誤差，經(jīng)理論計(jì)算，以相應(yīng)寬度的印刷電路2和5構(gòu)成三線制信號傳輸，實(shí)現(xiàn)引線誤差的精確補(bǔ)償。溫度傳感信號輸出引線L2為耐高溫?zé)o屏蔽電纜。在溫度傳感元件外圍布置η形纜式壓電薄膜I，通過數(shù)個(gè)定位焊盤4將壓電薄膜I固定。纜式壓電薄膜I的信號輸出電纜為50歐同軸屏蔽電纜，溫度傳感器信號引出采用非屏蔽電纜，通過焊盤組6和7引出。
參閱圖3、圖5,傳感元件絕緣載體的中層(c)為傳感元件槽架,包括襯板10、η型槽8、矩形槽9、引線焊接槽11、12。η型槽8用來定位壓電薄膜I，矩形槽9作為溫度傳感元件3的抗壓槽。槽架的高度略小于壓電薄膜直徑，寬度略大于壓電薄膜直徑，保證壓力可以通過蓋板和膠層傳遞。槽架設(shè)有傳感器引線焊接槽11、12，焊接槽的設(shè)置充分考慮了傳輸電纜焊接可靠性和抗拉性。傳感器引線連接到前置器實(shí)現(xiàn)多參數(shù)分路遠(yuǎn)傳。參閱圖6，前置信號放大器中壓電傳感器信號監(jiān)測單元包括與接口 13連接的一級電荷放大器14，連接電荷放大器的一路低通濾波器15和一路帶通濾波器16、分別連接濾波器15、16的兩根50歐姆同軸電纜，電纜輸出端連振動信號遠(yuǎn)傳接口 17、18。參閱圖7，溫度傳感器信號及放電射頻信號監(jiān)測單元包括連接溫度傳感信號輸入接口 19的三個(gè)并聯(lián)電容C和三個(gè)并聯(lián)電感L參數(shù)匹配電路21，阻容型高通濾波器22、緩沖放大器23。電感L輸出端接溫度信號輸出接口 20，緩沖放大器23輸出接局部放電信號遠(yuǎn)傳接口 24。本實(shí)施例的工作過程
機(jī)械因素低頻振動監(jiān)測
參閱圖I、圖2、圖4、圖5，基于三參數(shù)傳感器A中的壓電薄膜I的縱向變形對較低頻振動加速度信號敏感，壓電薄膜縱向振動輸出的電信號經(jīng)引線LI接入壓電傳感器信號監(jiān)測單元中第一級電荷放大器14放大后，經(jīng)低通濾波器15監(jiān)出低頻加速度信號(1ΗΖ-1ΚΗΖ)經(jīng)50歐姆同軸電纜輸至前置信號放大器信號遠(yuǎn)傳接口 17。溫度監(jiān)測
參閱圖I、圖2、圖4、圖6，三參數(shù)傳感器A中的PtlOOO薄膜鉬電阻構(gòu)成并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輸出的溫度信號經(jīng)引線L2接入前置信號放大器的溫度傳感器信號監(jiān)測單元，分別經(jīng)三個(gè)電感器L輸至前置信號放大器溫度信號遠(yuǎn)傳接口 20。局部放電測量
I、參閱圖4、圖6,基于三參數(shù)傳感器A中的壓電薄膜I的橫向變形對局部放電產(chǎn)生的高頻機(jī)械聲發(fā)射信號敏感，輸出振動加速度信號的同時(shí)，在傳感信號帶寬內(nèi)，還包含局部放電的機(jī)械聲發(fā)射信號。壓電薄膜輸出的高、低頻信號經(jīng)第一級電荷放大器14放大后，再經(jīng)帶通濾波器16監(jiān)出局部放電產(chǎn)生的高頻聲發(fā)射信號(100ΚΗΖ-1ΜΗΖ)，通過50歐姆同軸電纜輸至接口 18。2、參閱圖I、圖4、圖7，溫度傳感元件3和傳感器溫度信號無屏蔽引線接收的局部 放電射頻信號，接入溫度傳感器信號監(jiān)測單元后，其中的電感L阻塞了高頻信號，僅對測量溫度使用的低頻信號形成通路，分離出的射頻信號經(jīng)后一級阻容型高通濾波器22和緩沖放大器23輸至遠(yuǎn)傳同軸電纜接口 24，以最終的信號顯示作為局部放電機(jī)械聲發(fā)射監(jiān)測的補(bǔ)充。
權(quán)利要求
1.電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測器，其特征是由溫度、振動、局部放電三參數(shù)傳感器，前置信號放大器，連接前置信號放大器的傳感器振動傳感信號輸出引線和溫度傳感信號輸出引線組成；其中的三參數(shù)傳感器包括溫度傳感元件、振動傳感元件、薄片狀傳感元件絕緣載體；前置信號放大器中含振動傳感器信號監(jiān)測單元，前置信號放大器上有傳感信號輸入接口和連接遠(yuǎn)端顯示儀表的輸出信號遠(yuǎn)傳接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測器，其特征是由電荷放大器、連接電荷放大器的一個(gè)低通濾波器和一個(gè)高通濾波器、連接濾波器和遠(yuǎn)傳接口的電纜組成振動傳感器信號監(jiān)測單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測器，其特征是溫度傳感原件為PtlOOO薄膜鉬電阻構(gòu)成并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并配置補(bǔ)償引線，以三線制方式傳輸，輸出信號與標(biāo)準(zhǔn)高精度PTlOO兼容；振動傳感元件使用壓電薄膜，且其形狀為一個(gè)長η形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測器，其特征是傳感元件絕緣載體為一個(gè)三 層疊加粘接結(jié)構(gòu)的絕緣材料薄片，按水平放置成形描述，下層為傳感器布置層，中層為傳感器限位抗壓槽架，上層為絕緣蓋板。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測器，其特征是溫度傳感器信號引出電纜采用無屏蔽電纜，作為局部放電射頻接收天線；在前置信號放大器中設(shè)置由無源LC高通、低通、RC高阻濾波器、緩沖放大器組成的溫度傳感信號與放電射頻信號監(jiān)測單元；溫度傳感信號與放電射頻信號監(jiān)測單元中LC電路的三個(gè)電感器分別接在前置信號放大器的溫度傳感信號輸入接口和溫度信號遠(yuǎn)傳接口之間，三個(gè)電容器接傳感信號輸入，RC型高通濾波器接LC，RC輸出接緩沖放大器，緩沖放大器輸出端和遠(yuǎn)傳接口間連接電纜線。
全文摘要
電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測器，屬于監(jiān)測儀器，用于對繞組或鐵芯溫度、振動和局部放電進(jìn)行在線監(jiān)測?？朔F(xiàn)有的監(jiān)測裝置溫度升高傳感滯后，無振動監(jiān)測，局部放電信號難識別干擾等不足。由溫度、振動、局部放電三參數(shù)傳感器，前置信號放大器組成；其中的三參數(shù)傳感器包括溫度傳感元件、振動傳感元件、薄片狀傳感元件絕緣載體；前置信號放大器中含振動傳感器信號監(jiān)測單元，溫度傳感信號與放電射頻信號監(jiān)測單元；本發(fā)明的積極效果是傳感元件集成在一個(gè)絕緣薄板式結(jié)構(gòu)內(nèi)，便于在電機(jī)內(nèi)安裝，本發(fā)明的傳感元件與相應(yīng)的信號監(jiān)測單元相組合，為評判繞組老化趨勢、保證電機(jī)安全運(yùn)行，提供準(zhǔn)確的綜合監(jiān)測信息和可靠的技術(shù)參數(shù)依據(jù)。
文檔編號G01R31/12GK102654564SQ201110361728
公開日2012年9月5日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者林海波 申請人:哈爾濱瑞格大電機(jī)技術(shù)有限公司