一种余热发电机组静电实时检测系统及方法

技术领域

本发明涉及电力设备状态检测领域，尤其涉及一种余热发电机组静电实时检测系统及方法。

背景技术

发电机组运行中由于某些原因，可能在发电机轴上产生静电电压。当静电电压足以击穿轴与轴承之间的油膜时会产生放电现象，使润滑和冷却用油的品质加速劣化，严重时会导致轴瓦烧坏，被迫停机，因此检查和测量发电机轴和轴承间的电压十分必要。

发电机轴静电电压是由于环绕发电机轴的磁路不对称、转子运转不同心、感生脉动磁通等原因，它会在发电机转子轴两端、轴与轴承之间、轴与轴承支座之间形成电压。当静电电压超过轴承所允许的值，会通过油膜放电或者导电形成轴电流，该放电现象或轴电流将在轴瓦和轴承处产生点状微孔，甚至烧坏瓦面，严重时可能造成轴颈和轴承的损坏的运行事故。因此需要对静电电压进行检测，但是传统发电机轴系静电测量采用手持式测试仪不能做到实时检测，从而具有风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种余热发电机组静电实时检测系统及方法，旨在解决传统手持式测试仪不能实施检测而有安全风险的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种余热发电机组静电实时检测系统，包括检测组件、显示组件和矫正控制组件，所述检测组件包括信号输入接口、高阻抗分压网络、静电放大器模块、光隔离模拟量转化器模块和信号输出接口，所述高阻抗分压网络的一端与所述信号输入接口电连接，所述高阻抗分压网络的另一端与所述静电放大器模块的输入端电连接，所述静电放大器模块的输出端与所述光隔离模拟量转化器模块电连接，所述信号输出接口与所述光隔离模拟量转化器模块电连接，所述矫正控制组件包括量程切换控制模块、湿度传感器和功率信号接口，所述量程切换控制模块的一端与所述高阻抗分压网络电连接，所述量程切换控制模块的另一端与所述静电放大器模块电连接，所述湿度传感器与所述量程切换控制模块电连接，所述功率信号接口与所述量程切换控制模块电连接，所述显示组件和所述静电放大器模块的输出端电连接。

其中，所述检测组件还包括无感电阻，所述无感电阻与所述信号输入接口电连接。

其中，所述显示组件还包括系统存储器，所述系统存储器与所述静电放大器模块的输出端电连接。

其中，所述矫正控制组件还包括振动信号接口，所述振动信号接口与所述量程切换控制模块电连接。

第二方面，本发明还提供一种余热发电机组静电实时检测方法，包括:调整到不同负荷状态对轴系静电进行测量；通过转子轴上电刷提取电压信号；基于系统参数选择电压量程；引入辅助信号进行矫正；放大输入信号得到输出信号；通过光隔离模拟量转化器转换，使转换后的输出信号至远程DCS控制系统。

其中，所述调整到不同负荷状态对轴系静电进行测量的负荷状态可选择额定负载、0.5倍额定负载和空载中任意一种。

其中，所述通过转子轴上电刷提取电压信号的采样频率大于1MHz。

本发明的一种余热发电机组静电实时检测系统及方法，所述信号输入接口用于和发电机的电刷连接，从而可以输入电刷处的电压信号，所述高阻抗分压网络是由于静电电压源通常具有较高的电压，较少的电荷数，高内阻，不能形成连续的电流,难以直接引入放大器进行放大。高阻分压网络为后级放大器提供合适的输入偏置，所述静电放大器模块是由一款fA级(10-15A)超低输入偏置电流静电计运算放大器构成，同时集成了保护环缓冲器，集成式保护环缓冲器用于隔离输入引脚以防受到印刷电路板(PCB)漏电流的影响，而且能减少电路板元件数，简化系统设计。ADA4530-1采用工业标准8引脚SOIC表贴封装，独特的引脚排列经过优化，可防止敏感输入引脚、电源和输出引脚之间的信号耦合，同时简化保护环走线的布线。所述静电放大器模块可以对输入的信号进行放大，所述光隔离模拟量转换器可以提供经光电隔离的4～20mA静电电压信号，从而可以通过所述信号输出接口输出到远程DCS控制系统进行监控处理。另外还设置了所述量程切换控制模块，用于保护放大器输入端避免高电压击毁，并以最高精度测量，通过所述湿度传感器可以检测外部湿度变化。同时测量湿度和静电，可以更为直观地掌握静电发生的环境影响因素。一般来说，60％相对湿度以下为易产生静电的环境。通过所述功率输入接口可以接入入发电机的空载或带不同负载信号，用以辅助判断机组轴系静电的产生与机组负荷的对应关系，从而可以实时地对发电机组的状态进行检测，提高设备运行的安全性，从而解决传统手持式测试仪不能实施检测而有安全风险的问题。所述显示组件可以是数显模块和LED显示屏等，可以提供数字量静电电压显示。本系统也可用于评估电机的电磁状况及静电起电与表面电位研究，确定静电隐患等级、检验静电预防措施效能的手段，同时本系统还可用于汽轮机叶片磁化、叶片结垢等现象的辅助分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种余热发电机组静电实时检测系统的结构图；

图2是本发明的一种余热发电机组静电实时检测方法的流程图；

图3是本发明的引入辅助信号进行矫正的流程图。

1-检测组件、2-显示组件、3-矫正控制组件、11-信号输入接口、12-高阻抗分压网络、13-静电放大器模块、14-光隔离模拟量转化器模块、15-信号输出接口、16-无感电阻、21-系统存储器、31-量程切换控制模块、32-湿度传感器、33-功率信号接口、34-振动信号接口、35-光电隔离转换模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

第一方面，请参阅图1，本发明提供一种余热发电机组静电实时检测系统，包括：

检测组件1、显示组件2和矫正控制组件3，所述检测组件1包括信号输入接口11、高阻抗分压网络12、静电放大器模块13、光隔离模拟量转化器模块14和信号输出接口15，所述高阻抗分压网络12的一端与所述信号输入接口11电连接，所述高阻抗分压网络12的另一端与所述静电放大器模块13的输入端电连接，所述静电放大器模块13的输出端与所述光隔离模拟量转化器模块14电连接，所述信号输出接口15与所述光隔离模拟量转化器模块14电连接，所述矫正控制组件3包括量程切换控制模块31、湿度传感器32和功率信号接口33，所述量程切换控制模块31的一端与所述高阻抗分压网络12电连接，所述量程切换控制模块31的另一端与所述静电放大器模块13电连接，所述湿度传感器32与所述量程切换控制模块31电连接，所述功率信号接口33与所述量程切换控制模块31电连接，所述显示组件2和所述静电放大器模块13的输出端电连接。

在本实施方式中，所述信号输入接口11用于和发电机的电刷连接，从而可以输入电刷处的电压信号，所述高阻抗分压网络12是由于静电电压源通常具有较高的电压，较少的电荷数，高内阻，不能形成连续的电流,难以直接引入放大器进行放大。高阻分压网络为后级放大器提供合适的输入偏置，所述静电放大器模块13是由一款fA级(10-15A)超低输入偏置电流静电计运算放大器构成，同时集成了保护环缓冲器，集成式保护环缓冲器用于隔离输入引脚以防受到印刷电路板(PCB)漏电流的影响，而且能减少电路板元件数，简化系统设计。ADA4530-1采用工业标准8引脚SOIC表贴封装，独特的引脚排列经过优化，可防止敏感输入引脚、电源和输出引脚之间的信号耦合，同时简化保护环走线的布线。所述静电放大器模块13可以对输入的信号进行放大，所述光隔离模拟量转换器可以提供经光电隔离的4～20mA静电电压信号，从而可以通过所述信号输出接口15输出到远程DCS控制系统进行监控处理。另外还设置了所述量程切换控制模块31，用于保护放大器输入端避免高电压击毁，并以最高精度测量，通过所述湿度传感器32可以检测外部湿度变化。同时测量湿度和静电，可以更为直观地掌握静电发生的环境影响因素。一般来说，60％相对湿度以下为易产生静电的环境。通过所述功率输入接口可以接入入发电机的空载或带不同负载信号，用以辅助判断机组轴系静电的产生与机组负荷的对应关系，从而可以实时地对发电机组的状态进行检测，提高设备运行的安全性，从而解决传统手持式测试仪不能实施检测而有安全风险的问题。所述显示组件2可以是数显模块和LED显示屏等，可以提供数字量静电电压显示。

进一步的，所述检测组件1还包括无感电阻16，所述无感电阻16与所述信号输入接口11电连接。

在本实施方式中，通过1Ω的无感电阻16接入本系统，用以判断机组的轴系静电、发电机轴瓦绝缘监控、轴系剩磁情况、机组定转子是否存在位置不对中和摩擦现象等。

进一步的，所述显示组件2还包括系统存储器21，所述系统存储器21与所述静电放大器模块13的输出端电连接。

在本实施方式中，所述系统存储器21中包括转换单元可以将电压转换为数据进行存储，可记录1000个测量异常数据，方便查阅历史数据。

进一步的，所述矫正控制组件3还包括振动信号接口34，所述振动信号接口34与所述量程切换控制模块31电连接。

在本实施中，通过所述振动信号接口34可以输入机组轴系振动信号，用以分析静电产生与机组振动特征的关联研究。

进一步的，所述矫正控制组件3还包括光电隔离转换模块35，所述光电隔离转换模块35与所述量程切换控制模块31电连接。

在本实施方式中，通过所述光电隔离转换模块35可以接入其他需要的信号，从而可以扩展本系统的功能。

第二方面，请参阅图2～图3，本发明还提供一种余热发电机组静电实时检测方法，包括：

S101调整到不同负荷状态对轴系静电进行测量；

其中负荷状态可以是额定负载、0.5倍额定负载和空载中任意一种。

S102通过转子轴上电刷提取电压信号；

通过高压引线和发电机的电刷连接，高压引线采用同轴电缆可防止环境电磁干扰，引线必须尽可能短且不要缠绕，从轴刷到检测装置，尽量减少可能导致接地失效和附加的导线电抗的产生。

S103基于系统参数选择电压量程；

测装置的输入阻抗应大于10

S104引入辅助信号进行矫正；

具体步骤是：

S201接入机组轴系振动信号分析静电产生与机组振动特征的关联研究；

S202接入汽侧和励侧大轴电压信号分析轴电压与静电电压的相关性；

S203进行频谱分析，分析其谐波分量。

S105放大输入信号得到输出信号；

S106采用数显模块对输出信号进行显示；

数显模块可以是LCD显示屏等，可以进行信号显示，方便查看。

S107通过光隔离模拟量转化器转换，使转换后的输出信号至远程DCS控制系统。

检测装置的输入阻抗应大于10

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。