專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及電機(jī)的無損檢測，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動檢測方法。
對于使用波紋板的槽部固定結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的槽楔松動檢測方法為人工檢測法。該方法通過槽楔上事先打好的測量孔量取槽楔下波紋板的波峰與波谷之間的高度差，也即波紋板的形變量來估計槽楔的松動程度?？紤]到槽楔的機(jī)械強(qiáng)度要求以及人力資源的限制，大電機(jī)內(nèi)部只有部分槽楔帶有測量孔，也就是說，槽楔松動的人工檢測法只能針對有孔的槽楔進(jìn)行，而不是大電機(jī)內(nèi)部所有的槽楔。因此，人工檢測法無法對大電機(jī)內(nèi)槽楔松動的狀態(tài)進(jìn)行整體檢測，而且檢測結(jié)果受人為因素影響較大，檢測過程也費(fèi)時費(fèi)力。
針對上述檢測方法存在的缺陷或不足，申請人在研究檢測大型發(fā)電機(jī)主絕緣老化狀態(tài)的課題時，發(fā)明了應(yīng)用聲學(xué)技術(shù)對大型發(fā)電機(jī)的主絕緣老化狀態(tài)進(jìn)行檢測的基于小波變換的電機(jī)絕緣老化診斷方法及其裝置，并申請了中國專利，專利申請?zhí)?213942503，申請日2002年9月13日；本發(fā)明的目的就是利用上述專利的發(fā)明思想，提出一種采用聲學(xué)技術(shù)檢測大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動的檢測方法，并根據(jù)上述的檢測方法，研制開發(fā)出一套數(shù)字化槽楔松動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)即針對使用波紋板的槽部固定結(jié)構(gòu)進(jìn)行槽楔松動的檢測。
本發(fā)明的檢測大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動的檢測方法，包括以下各步驟1)由沖擊源產(chǎn)生沖擊力敲擊大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子槽楔；2)采用聲傳感器接收槽楔在沖擊力作用下輻射的聲波，并對產(chǎn)生的聲波進(jìn)行采樣；3)對采集到的信號進(jìn)行保持，數(shù)字化后再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對得到的聲信號進(jìn)行頻譜分析，求取聲信號的主頻率值，與設(shè)定好的閾值相比較，判斷槽楔的松動狀態(tài)。
上述頻譜分析是，采用快速傅里葉變換(FFT)對聲信號進(jìn)行頻譜分析，求取頻譜中幅值最大處對應(yīng)的頻率值，即為聲信號的主頻率值fM；閾值是預(yù)先根據(jù)需要檢測的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的類型設(shè)定，包括松動槽楔閾值A(chǔ)L和緊固槽楔閾值A(chǔ)T，當(dāng)由某一槽楔檢測到的聲信號主頻率值fM≥AL時，該槽楔即可判定為松動槽楔；fM≤AT時，該槽楔即可判定為緊固槽楔；AT＜fM＜AL時，該槽楔處于松動和緊固的中間狀態(tài)，可判定為觀察槽楔，此時對該槽楔應(yīng)給予一定的注意。
由于本發(fā)明的檢測系統(tǒng)采用微機(jī)控制沖擊錘，每次敲擊的力度基本一致；采用聲傳感器接收信號，所接收到的信號經(jīng)過預(yù)處理后輸入計算機(jī)，由測試軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，因此整個測試過程都與檢測人員的狀態(tài)無關(guān)。聲傳感器安裝在一個空氣耦合腔內(nèi)，該耦合腔體對外界噪聲具有屏蔽效果，避免了現(xiàn)場環(huán)境對本系統(tǒng)檢測結(jié)果的影響。另外，該檢測系統(tǒng)可以對整個大電機(jī)內(nèi)所有的槽楔進(jìn)行檢測，而不僅僅局限于帶有測量孔的槽楔，所有檢測結(jié)果均實時顯示在液晶屏幕上，并由一語音芯片直接說出檢測結(jié)果，為大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的槽楔松動狀態(tài)提供全面而又直觀的信息?？偠灾?，該檢測系統(tǒng)避免了人工檢測法的諸多缺點，給出了可以反復(fù)查詢的數(shù)據(jù)記錄，以便隨時跟蹤各個槽楔松動的規(guī)律，為大電機(jī)的正常運(yùn)行及故障診斷提供更加豐富且全面的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)為便攜式，操作界面簡單，顯示、存儲、處理、分析功能強(qiáng)，可方便地應(yīng)用于現(xiàn)場檢測。
對槽楔施加一定沖擊力后，槽楔產(chǎn)生振動，向外輻射聲波。根據(jù)板的振動特性可以看出，該聲波的頻率與槽楔的邊界條件密切相關(guān)。當(dāng)槽楔在槽內(nèi)松動后，波紋板基本無任何形變，槽楔在受到?jīng)_擊力后產(chǎn)生振動并輻射具有一定頻率的聲波，此時波紋板施加在槽楔上的作用力可以忽略不計；當(dāng)定子槽楔固定稍緊，也即槽楔下的波紋板發(fā)生一定量的形變時，槽楔受到垂直向上的彈性力作用，其在沖擊力作用下產(chǎn)生振動的邊界條件發(fā)生變化，導(dǎo)致槽楔振動時輻射的聲波頻率也發(fā)生變化；隨著槽楔進(jìn)一步緊固，槽楔下波紋板的形變量繼續(xù)加大，波紋板對槽楔底部施加的彈性力也加大，因而槽楔在沖擊力作用下振動輻射的聲波頻率進(jìn)一步發(fā)生變化。
圖5是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動檢測系統(tǒng)的軟件主界面也是本發(fā)明的一個實施例的演示圖。
根據(jù)上述方法設(shè)計出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如附

圖1所示。
研制的旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動檢測系統(tǒng)包括沖擊源，信號檢測電路，數(shù)據(jù)處理和顯示部件以及與各部分相連的數(shù)控板和相應(yīng)的控制軟件所組成。沖擊源由直流線圈，腔體，沖擊小球和聲傳感器組成；聲信號檢測電路由脈沖放大器、采樣脈沖源、采樣保持電路和濾波器構(gòu)成；數(shù)據(jù)處理和顯示部件包括微型計算機(jī)、鍵盤、D/A、A/D接口板和顯示器。
下面對本檢測系統(tǒng)的組成作一個說明。
圖2是本檢測系統(tǒng)的組成。
本檢測系統(tǒng)由沖擊源和聲檢測儀組成。
沖擊源利用直流線圈通電時產(chǎn)生的電磁力來敲擊旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子槽楔表面。聲傳感器以空氣耦合的方式接收槽楔在沖擊力作用下輻射的聲信號，沖擊源結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，下面是對此結(jié)構(gòu)中各部分的說明1是直流線圈，通電后可以產(chǎn)生電磁吸力，使得沖擊小球3敲擊槽楔表面。由于流過直流線圈的電流可調(diào)，所產(chǎn)生的電磁吸力隨該電流的改變而改變，因而沖擊小球敲擊槽楔表面時所產(chǎn)生的沖擊力也可以調(diào)節(jié)。
2是腔體，用于屏蔽外界噪音。
3是沖擊小球，用于敲擊槽楔表面，該小球在敲擊前的高度可以上下垂直調(diào)節(jié)。
4是聲傳感器，用于接收槽楔輻射的聲波，該聲傳感器的高度也可以上下垂直調(diào)節(jié)。
聲檢測儀包括了信號檢測電路、數(shù)據(jù)處理和顯示部件以及與各部分相連的數(shù)控板和相應(yīng)的控制軟件。該檢測儀實現(xiàn)了對沖擊源的控制、聲信號的采集以及模數(shù)轉(zhuǎn)換，并對采集到的聲信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，將檢測結(jié)果直接顯示于屏幕上。
該控制軟件的流程如圖4所示。當(dāng)進(jìn)行電機(jī)槽楔松動的檢測時，控制軟件首先進(jìn)行硬件和軟件的初始化，然后對采集的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行頻域、時域和小波分析，其中頻域分析采用快速傅里葉變換(FFT)；時域分析采用短時能量分析；小波分析采用離散二進(jìn)小波變換，并將結(jié)果進(jìn)行顯示。當(dāng)需要繼續(xù)檢測時，重復(fù)上述過程。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動檢測系統(tǒng)可以快速實現(xiàn)對大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動的檢測，大大節(jié)省了人工檢測時所耗費(fèi)的時間和人力，并為大電機(jī)的狀態(tài)維修提供更為豐富的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)采用全中文菜單設(shè)計，所有硬件均由軟件控制調(diào)節(jié)，操作簡便直觀，可以使沒有經(jīng)驗的操作人員也能現(xiàn)場進(jìn)行大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動的檢測。該系統(tǒng)具有以下特點(1)智能化，整個檢測系統(tǒng)操作簡便，操作人員只需從PC輸入檢測指令，整個系統(tǒng)即可完成檢測，并將結(jié)果實時顯示到液晶屏幕上，同時由一語音芯片直接說出檢測結(jié)果。
(2)數(shù)據(jù)可長久保存，歷次的檢測結(jié)果均可存盤，并可隨時調(diào)用查看，以方便技術(shù)人員進(jìn)行分析。
(3)便攜式，考慮到現(xiàn)場應(yīng)用的需要，本系統(tǒng)重量輕，易于攜帶。
(4)檢測結(jié)果準(zhǔn)確，系統(tǒng)在應(yīng)用前，均需在現(xiàn)場進(jìn)行校準(zhǔn)，以達(dá)到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，該系統(tǒng)從檢測開始到結(jié)果輸出均由計算機(jī)控制完成，其檢測結(jié)果客觀，可信度高。
(5)抗干擾性，考慮到現(xiàn)場噪音的干擾，系統(tǒng)在信號接收處設(shè)計了抑制噪音的結(jié)構(gòu)，并且該系統(tǒng)可以實現(xiàn)軟件濾波和硬件濾波，兩者結(jié)合起來即可以有效的濾除現(xiàn)場干擾，保證檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
權(quán)利要求
1.一種能檢測大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動的檢測方法，包括以下各步驟1)采用由沖擊源產(chǎn)生沖擊力敲擊大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子槽楔；2)采用聲傳感器接收槽楔在沖擊力作用下輻射的聲波，并對產(chǎn)生的聲波進(jìn)行采樣；3)對采集到的信號進(jìn)行保持，數(shù)字化后再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對得到的聲信號進(jìn)行頻譜分析，求取聲信號的主頻率值，與設(shè)定好的閾值相比較，判斷槽楔的松動狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動的檢測方法，其特征在于，所述頻譜分析是，采用快速傅里葉變換(FFT)對聲信號進(jìn)行頻譜分析，求取頻譜中幅值最大處對應(yīng)的頻率值，即為聲信號的主頻率值fM；閾值是預(yù)先根據(jù)需要檢測的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的類型設(shè)定，包括松動槽楔閾值A(chǔ)L和緊固槽楔閾值A(chǔ)T，當(dāng)由某一槽楔檢測到的聲信號主頻率值fM≥AL時，該槽楔即可判定為松動槽楔；fM≤AT時，該槽楔即可判定為緊固槽楔；AT＜fM＜AL時，該槽楔處于松動和緊固的中間狀態(tài)，可判定為觀察槽楔，此時對該槽楔應(yīng)給予一定的注意。
全文摘要
本發(fā)明公開了能檢測大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動的檢測方法，包括以下各步驟1)采用由沖擊源產(chǎn)生沖擊力敲擊大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子槽楔；2)采用聲傳感器接收槽楔在沖擊力作用下輻射的聲波，并對產(chǎn)生的聲波進(jìn)行采樣；3)對采集到的信號進(jìn)行保持，數(shù)字化后再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對得到的聲信號進(jìn)行頻譜分析，求取聲信號的主頻率值，與設(shè)定好的閾值相比較，判斷槽楔的松動狀態(tài)。本發(fā)明可以快速實現(xiàn)對大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動的檢測，大大節(jié)省了人工檢測時所耗費(fèi)的時間和人力，并為大電機(jī)的狀態(tài)維修提供更為豐富的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)采用全中文菜單設(shè)計，所有硬件均由軟件控制調(diào)節(jié)，操作簡便直觀，可以使沒有經(jīng)驗的操作人員也能現(xiàn)場進(jìn)行大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)槽楔松動的檢測。
文檔編號H02K3/487GK1403793SQ02139480
公開日2003年3月19日 申請日期2002年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月22日
發(fā)明者謝恒堃, 馬小芹, 項添春 申請人:西安交通大學(xué)