專利名稱：電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測(cè)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(cè)，特別適合電機(jī)鐵芯、繞組溫度、振動(dòng)和局部放電的在線監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
電機(jī)繞組的溫度監(jiān)測(cè)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(dòng)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(cè)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(chǎng)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(dòng)傳感器和局部放電傳感器。一般情況下，局部放電的監(jiān)測(cè)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)出ロ母線上。由于受到耦合器尺寸的限制，安裝數(shù)量和監(jiān)測(cè)的點(diǎn)位十分有限，繞組局部·放電信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)點(diǎn)的路徑較遠(yuǎn)，識(shí)別干擾和真實(shí)的局部放電信號(hào)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)是提供ー種電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測(cè)器，用于對(duì)繞組或鐵芯溫度、振動(dòng)和局部放電進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)?？朔F(xiàn)有的監(jiān)測(cè)裝置存在的溫度升高傳感滯后，無振動(dòng)監(jiān)測(cè)，局部放電信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)點(diǎn)的路徑較遠(yuǎn)難識(shí)別干擾等不足。本發(fā)明監(jiān)測(cè)器由溫度、振動(dòng)、局部放電三參數(shù)傳感器，前置信號(hào)放大器，連接前置信號(hào)放大器的傳感器振動(dòng)傳感信號(hào)輸出引線和溫度傳感信號(hào)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(dòng)傳感元件、薄片狀傳感元件絕緣載體；前置信號(hào)放大器中含振動(dòng)傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)單元，前置信號(hào)放大器上有傳感信號(hào)輸入接口和連接遠(yuǎn)端顯示儀表的輸出信號(hào)遠(yuǎn)傳接ロ。本發(fā)明選用由電荷放大器、連接電荷放大器的一個(gè)低通濾波器和ー個(gè)高通濾波器、連接濾波器和遠(yuǎn)傳接ロ的電纜組成振動(dòng)傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)單元。為適應(yīng)傳感器載體的薄片化和較高的監(jiān)測(cè)精度，本發(fā)明的溫度傳感元件為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(hào)與標(biāo)準(zhǔn)高精度PT100兼容。振動(dòng)傳感元件使用壓電薄膜，且其形狀為ー個(gè)長(zhǎng)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ー個(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(hào)對(duì)局部放電進(jìn)行監(jiān)測(cè)，溫度傳感器信號(hào)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(hào)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(hào)與放電射頻信號(hào)監(jiān)測(cè)單元 ，溫度傳感信號(hào)與放電射頻信號(hào)監(jiān)測(cè)單元中LC電路的三個(gè)電感器分別接在前置信號(hào)放大器的溫度傳感信號(hào)輸入接口和溫度信號(hào)遠(yuǎn)傳接ロ之間，三個(gè)電容器接傳感信號(hào)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)傳接ロ間連接電纜線。本發(fā)明的積極效果是把監(jiān)測(cè)電機(jī)繞組或鐵芯溫度、振動(dòng)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(duì)溫度、振動(dòng)、局部放電的多參數(shù)高精度監(jiān)測(cè)，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(cè)，克服單個(gè)鉬電阻點(diǎn)測(cè)量的不足。所給出的傳感器和相應(yīng)的檢 測(cè)單元組合，為評(píng)判繞組老化趨勢(shì)、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(cè)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(hào)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(hào)放大器中振動(dòng)傳感元件信號(hào)監(jiān)測(cè)單元原理圖。圖7為本發(fā)明前置信號(hào)放大器的溫度傳感信號(hào)及放電射頻信號(hào)監(jiān)測(cè)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(cè)器包括由包含在薄片絕緣載體中的溫度傳感元件、振動(dòng)傳感元件組成的溫度、振動(dòng)、局部放電三參數(shù)傳感器A，前置信號(hào)放大器B,傳感器振動(dòng)傳感信號(hào)輸出引線LI和三根溫度傳感信號(hào)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(hào)放大器包括溫度傳感器信號(hào)及放電射頻信號(hào)監(jiān)測(cè)單元和壓電傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)單元。前置放大器殼體上有溫度傳感信號(hào)輸入三個(gè)接ロ 19、振動(dòng)傳感信號(hào)輸入接ロ 13、溫度信號(hào)輸出遠(yuǎn)傳三個(gè)接ロ 20、振動(dòng)輸出信號(hào)輸出遠(yuǎn)傳接ロ 17、局部放電振動(dòng)信號(hào)輸出遠(yuǎn)傳接ロ 18、局部放電射頻信號(hào)輸出遠(yuǎn)傳接ロ 24。溫度傳感信號(hào)輸出引線L2接前置信號(hào)放大器輸入接ロ 19。接ロ 19與溫度信號(hào)輸出接ロ 20及局部放電射頻信號(hào)輸出接ロ 24之間有溫度傳感器信號(hào)及放電射頻信號(hào)監(jiān)測(cè)單兀。振動(dòng)傳感信號(hào)輸出引線LI接前置信號(hào)放大器輸入接ロ 13。接ロ 13與振動(dòng)輸出信號(hào)輸出接ロ 17及接ロ 18之間設(shè)置振動(dòng)傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)單元。接ロ 17、接ロ 18、接ロ 20、接ロ24接與遠(yuǎn)端儀表等顯示裝置相連的的遠(yuǎn)傳信號(hào)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(zhǎng)，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(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)引線誤差的精確補(bǔ)償。溫度傳感信號(hào)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(hào)輸出電纜為50歐同軸屏蔽電纜，溫度傳感器信號(hào)引出采用非屏蔽電纜，通過焊盤組6和7引出。[0022]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，保證壓カ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(hào)放大器中壓電傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)單元包括與接ロ 13連接的ー級(jí)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(dòng)信號(hào)遠(yuǎn)傳接ロ 17、18。參閱圖7，溫度傳感器信號(hào)及放電射頻信號(hào)監(jiān)測(cè)單元包括連接溫度傳感信號(hào)輸入接ロ 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(hào)輸出接ロ 20，緩沖放大器23輸出接局部放電信號(hào)遠(yuǎn)傳接ロ 24。 本實(shí)施例的工作過程機(jī)械因素低頻振動(dòng)監(jiān)測(cè)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(duì)較低頻振動(dòng)加速度信號(hào)敏感，壓電薄膜縱向振動(dòng)輸出的電信號(hào)經(jīng)引線LI接入壓電傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)單元中第一級(jí)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(hào)(1ΗΖ-1ΚΗΖ)經(jīng)50歐姆同軸電纜輸至前置信號(hào)放大器信號(hào)遠(yuǎn)傳接ロ 17。溫度監(jiān)測(cè)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(hào)經(jīng)引線L2接入前置信號(hào)放大器的溫度傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)單元，分別經(jīng)三個(gè)電感器L輸至前置信號(hào)放大器溫度信號(hào)遠(yuǎn)傳接ロ 20。局部放電測(cè)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(duì)局部放電產(chǎn)生的高頻機(jī)械聲發(fā)射信號(hào)敏感，輸出振動(dòng)加速度信號(hào)的同時(shí)，在傳感信號(hào)帶寬內(nèi)，還包含局部放電的機(jī)械聲發(fā)射信號(hào)。壓電薄膜輸出的高、低頻信號(hào)經(jīng)第一級(jí)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(hào)(100ΚΗΖ-1ΜΗΖ)，通過50歐姆同軸電纜輸至接ロ 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(hào)無屏蔽引線接收的局部放電射頻信號(hào)，接入溫度傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)單元后，其中的電感L阻塞了高頻信號(hào)，僅對(duì)測(cè)量溫度使用的低頻信號(hào)形成通路，分離出的射頻信號(hào)經(jīng)后ー級(jí)阻容型高通濾波器22和緩沖放大器23輸至遠(yuǎn)傳同軸電纜接ロ 24，以最終的信號(hào)顯示作為局部放電機(jī)械聲發(fā)射監(jiān)測(cè)的補(bǔ)充。
權(quán)利要求1.電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測(cè)器，其特征是由溫度、振動(dòng)、局部放電三參數(shù)傳感器，前置信號(hào)放大器，連接前置信號(hào)放大器的傳感器振動(dòng)傳感信號(hào)輸出引線和溫度傳感信號(hào)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(dòng)傳感元件、薄片狀傳感元件絕緣載體；前置信號(hào)放大器中含振動(dòng)傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)單元，前置信號(hào)放大器上有傳感信號(hào)輸入接口和連接遠(yuǎn)端顯示儀表的輸出信號(hào)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(cè)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(dòng)傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)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(cè)器，其特征是溫度傳感元件為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(hào)與標(biāo)準(zhǔn)高精度PT100兼容；振動(dòng)傳感元件使用壓電薄膜，且其形狀為一個(gè)長(zhǎng)n形。
4、根據(jù)權(quán)利要求I的電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測(cè)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(cè)器，其特征是溫度傳感器信號(hào)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(hào)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(hào)與放電射頻信號(hào)監(jiān)測(cè)單元；溫度傳感信號(hào)與放電射頻信號(hào)監(jiān)測(cè)單元中LC電路的三個(gè)電感器分別接在前置信號(hào)放大器的溫度傳感信號(hào)輸入接口和溫度信號(hào)遠(yuǎn)傳接口之間，三個(gè)電容器接溫度傳感信號(hào)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。
專利摘要電機(jī)線棒三參數(shù)監(jiān)測(cè)器，屬于監(jiān)測(cè)儀器，用于對(duì)繞組或鐵芯溫度、振動(dòng)和局部放電進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)?？朔F(xiàn)有的監(jiān)測(cè)裝置溫度升高傳感滯后，無振動(dòng)監(jiān)測(cè)，局部放電信號(hào)難識(shí)別干擾等不足。由溫度、振動(dòng)、局部放電三參數(shù)傳感器，前置信號(hào)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(dòng)傳感元件、薄片狀傳感元件絕緣載體；前置信號(hào)放大器中含振動(dòng)傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)單元，溫度傳感信號(hào)與放電射頻信號(hào)監(jiān)測(cè)單元；本實(shí)用新型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，本實(shí)用新型的傳感元件與相應(yīng)的信號(hào)監(jiān)測(cè)單元相組合，為評(píng)判繞組老化趨勢(shì)、保證電機(jī)安全運(yùn)行，提供準(zhǔn)確的綜合監(jiān)測(cè)信息和可靠的技術(shù)參數(shù)依據(jù)。
文檔編號(hào)G01K7/18GK202421456SQ20112045213
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)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(qǐng)人:哈爾濱瑞格大電機(jī)技術(shù)有限公司