水轮发电机磁化试验发热点智能定位平台的制作方法

1.本实用新型属于水轮发电机电气试验装备领域，特别涉及一种水轮发电机磁化试验发热点智能定位平台。


背景技术：

2.在水轮发电机组的安装过程中，磁化试验是检验定子安装质量的关键步骤。定子是由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成的。其中，硅钢片上有孔洞，定子拉紧螺杆穿过孔洞对叠装好的硅钢片进行固定。考虑磁场端部的分散特性，定子上下端部的硅钢片叠装采用梯形结构，可以有效减少磁振动。在定子的安装过程中，硅钢片绝缘涂层的磨损会在局部形成短路，机组运行中短路部分将出现过热情况。为了避免这种情况的发生，定子安装后必须进行磁化试验，排除存在的局部过热情况。
3.现有的磁化试验方法存在两点弊病：其一试验电源容量大、电压等级高，尤其是大容量机组，试验前的准备工作较为复杂；其二局部过热点的人工排查困难，磁化试验会产生强磁场高噪音，通过手持式红外线热成像仪进行逐步排查，需要工作人员长时间在这种恶劣环境中工作，非常不利于人员健康。目前弊病一可以采用elcid试验法有效解决，弊病二依然没有较好的解决方案。


技术实现要素：

4.鉴于背景技术所存在的技术问题，本实用新型所提供的水轮发电机磁化试验发热点智能定位平台，可以在磁化试验中实现无人化排查发热点位置。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采取了如下技术方案来实现：
6.一种水轮发电机磁化试验发热点智能定位平台，包括测温元器件、显示器、引线、信号收集器、信号分析器、汇控柜和接线端子，多个测温元器件用于安装在定子上并形成了测温点，所述的测温点包括上压板测温点、下压板测温点、铁芯上部测温点、铁芯中部测温点、铁芯下部测温点和机座测温点；显示器、信号收集器、信号分析器和接线端子设置在汇控柜上，测温元器件通过引线和接线端子与信号收集器连接，信号收集器与信号分析器电性连接，信号分析器处理的数据用于在显示器上显示。
7.优选的方案中，所述的测温元器件为热电阻或热电偶测温仪。
8.优选的方案中，所述的信号分析器用于将发热点的位置显示在显示器上。
9.优选的方案中，所述的信号收集器采用mcs-51单片机。
10.优选的方案中，所述的信号分析器采用stm32系列的芯片。
11.本专利可达到以下有益效果：
12.本装置通过一圈安装在定子上的测温元器件形成一个定子的测温矩阵，每一个测温元器件对应的布置位置输入到信号分析器中，信号分析器通过信号收集器收集的实时温度数据，根据热传导方程可以计算中对应的发热点位置及发热点温度，信号分析器计算出的结果显示在显示器上，可以在磁化试验中实现无人化排查发热点位置。
附图说明
13.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
14.图1为本实用新型测温点布置剖面图；
15.图2为本实用新型汇控柜接线示意图;
16.图3为本实用新型定子铁心测温点布置图；
17.图4为本实用新型定子上、下齿压板测温点布置方位图；
18.图5为本实用新型定子机座测温点布置图；
19.图6为本实用新型定子机座测温点布置图；
20.图7为本实用新型定子机座测温点布置图；
21.图8为本实用新型定子机座磁化试验热源模拟图。
22.图中：上压板测温点101、下压板测温点102、铁芯上部测温点103、铁芯中部测温点104、铁芯下部测温点105、机座测温点106、显示器2、引线3、信号收集器4、信号分析器5、汇控柜6、接线端子7。
具体实施方式
23.优选的方案如图1至图2所示，一种水轮发电机磁化试验发热点智能定位平台，包括包括测温元器件、显示器2、引线3、信号收集器4、信号分析器5、汇控柜6和接线端子7，多个测温元器件用于安装在定子上并形成了测温点，所述的测温点包括上压板测温点101、下压板测温点102、铁芯上部测温点103、铁芯中部测温点104、铁芯下部测温点105和机座测温点106；显示器2、信号收集器4、信号分析器5和接线端子7设置在汇控柜6上，测温元器件通过引线3和接线端子7与信号收集器4连接，信号收集器4与信号分析器5电性连接，信号分析器5处理的数据用于在显示器2上显示。 测温元器件为热电阻或热电偶测温仪。信号分析器5用于将发热点的位置显示在显示器2上。
24.本技术方案，通过一圈安装在定子上的测温元器件形成一个定子的测温矩阵，每一个测温元器件的引线3接入汇控柜6上的接线端子7内。每一个测温元器件对应的布置位置输入到信号分析器5中。信号分析器5通过信号收集器4收集的实时温度数据，根据热传导方程可以计算中对应的发热点位置及发热点温度。信号分析器5计算出的结果显示在显示器2上。
25.所述的信号收集器4采用mcs-51单片机。mcs-51单片机是一种集成的电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、a/d转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
26.所述的信号分析器5采用stm32系列的芯片。stm32系列芯片具有高性能、低成本、低功耗的优点，主流产品(stm32f0、stm32f1、stm32f3)、超低功耗产品(stm32l0、stm32l1、stm32l4、stm32l4+)、高性能产品(stm32f2、stm32f4、stm32f7、stm32h7)。
27.工作原理如下：
28.根据gb/t20835-2016，磁化试验电阻测温法难以快速找到发热点具体位置，需要用红外线成像仪手动排查，耗时长，存在安全风险。标准附录c中elcid的测量方法非热效应
检测，操纵相对复杂，不易实施。为此，本技术方案在传统的电阻测温法上进行优化，借用热传导方程，在电阻温度矩阵中计算出发热点位置。具体步骤如下：
29.1、分别建立定子铁心测温点布置图、定子上、下齿压板测温点布置方位图、定子机座测温点布置图；
30.2、如图6所示，采用七横九纵的温度矩阵来对发热源进行定位。通过网格化，对发热源的定位问题就转换成了四点对热源定位的问题。四点定位如图7所示；
31.3、根据热传导方程和四点的温升变化，可以反向计算出多个热源的等效热区f的具体位置，具体模型如下：
32.uf=u(t,xf,yf,zf)
33.ua=u(t,xf+xa,yf+xa,zf+xa)
34.ub=u(t,xf+xb,yf+xb,zf+xb)
35.uc=u(t,xf+xc,yf+xc,zf+xc)
36.ud=u(t,xf+xd,yf+xd,zf+xd)
37.t为时间，u为t时间的温度，(xf,yf,zf)为效热区f的坐标，(xf+xa-d,yf+xa-d,zf+xa-d)为a到d的四点坐标。已知(xf+xa-d,yf+xa-d,zf+xa-d)四点坐标，ua-d（t）四点温度随时间t的变化值，即可求出(xf,yf,zf)。其结果的图像化表示，如图8所示：
38.4、通过模型计算把七横九纵的温升数据转化成等效热区的具体位置，可以缩短手动确定热源的时间，提高检测效率，减少排查过程的安全风险。
39.上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。