一种大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统的制作方法

本发明属于水轮发电机，特别是涉及一种大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统。

背景技术：

1、水轮发电机转子磁极引线连接片（又称“软连接片”“连接片”）是励磁电流从滑环经引线至磁极线圈的唯一主通道。它一端固定在磁极线圈出口，另一端与极间连线或滑环引下线相连，是转子内部承受离心力、振动和电流的关键部件，长期承受数千安培大电流、离心力、热循环以及振动四重应力，容易出现疲劳裂纹、接触电阻升高、螺栓松动、氧化腐蚀等问题，因此成为转子故障最高发部位之一。通过在线监测，可以在故障萌芽阶段发现异常，防止因断线、短路或绝缘失效导致的失磁、失步、设备烧毁等重大事故，确保水轮发电机组的安全、可靠运行，并符合国家安全规范的要求。然而，现有技术无法实现长期可靠的应力监测。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提出一种大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，包括：

4、多个多栅柔性光纤光栅应力传感器，将多个多栅柔性光纤光栅应力传感器在转子磁极引线连接片上按同心排列方式粘贴到转子磁极引线连接片的表面；

5、轻质绝缘垫块，轻质绝缘垫块设置于两个转子磁极引线连接片之间；

6、两个采集通讯套件，两个采集通讯套件均安装在转子支架上，两个采集通讯套件以轴为对称中心，在轴两侧对称布置；

7、两个安装卡盒套，两个安装卡盒套分别套装在两个采集通讯套件上，且用锁紧片焊接固定在转子支架上；

8、分析模组，分析模组安装在风洞的墙体上，分析模组与采集通讯套件进行充电与数据传输。

9、作为上述大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统的一种优选方案，所述轻质绝缘垫块的一端带有软胶，将轻质绝缘垫块含胶一面朝向多栅柔性光纤光栅应力传感器压紧，并用锁紧卡件和卡装固定螺母固定。

10、作为上述大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统的一种优选方案，所述锁紧卡件和卡装固定螺母采用非金属材质制成。

11、作为上述大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统的一种优选方案，所述多栅柔性光纤光栅应力传感器呈环形。

12、作为上述大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统的一种优选方案，所述多栅柔性光纤光栅应力传感器的个数为三个。

13、作为上述大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统的一种优选方案，所述的采集通讯套件包括解调模块、无线充放电模块、无线通讯传输模块和轻质采集箱，解调模块、无线充放电模块、无线通讯传输模块均固定在轻质采集箱里，无线充放电模块的天线端头方向朝外且安装在轻质采集箱的壳体上的第一安装孔内，无线充放电模块的输出线接入解调模块的电源端，无线通讯传输模块的的天线端头方向朝外且安装在轻质采集箱的壳体上的第二安装孔内，无线通讯传输模块的接口线插入解调模块的网口。

14、作为上述大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统的一种优选方案，所述轻质采集箱采用铝合金材料制成。

15、作为上述大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统的一种优选方案，所述轻质采集箱的底部灌有软质绝缘胶。

16、作为上述大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统的一种优选方案，所述的分析模组包括无线供能模块、通讯接收模块、嵌入式工控机、工况参数采集模块、电源模块、断路器、触摸显示屏、端子排、安装板和壁挂壳体，壁挂壳体的前面板开槽安装触摸显示屏，安装板安装在壁挂壳体内的后背板上，无线供能模块、通讯接收模块、嵌入式工控机、工况参数采集模块、电源模块、断路器、端子排固定在安装板上，断路器的输出端接入电源模块的输入端，电源模块的直流输出端接入端子排，无线供能模块的电源引线接入端子排上电源端子，无线供能模块控制通讯线缆接入嵌入式工控机的串口，通讯接收模块的电源引线接入端子排上电源端子，通讯接收模块的通讯线缆接入嵌入式工控机的网口，工况参数采集模块的电源引线接入端子排上电源端子，工况参数采集模块的通讯线缆接入嵌入式工控机的另一个网口，工况参数采集线缆接入端子排，再转接入工况参数采集模块的输入端形成整体。

17、作为上述大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统的一种优选方案，所述多栅柔性光纤光栅应力传感器上还设有防护膜。

18、与现有技术相比，本发明提供的一种大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统的有益效果是：

19、本发明提供的一种大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，该大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统中，光纤本质安全、抗电磁干扰，光纤本身不导电，适用于易燃易爆、强磁场环境，传感器具备零漂、免现场标定、分辨率<1με的特性，能够实现长期可靠的应力监测，同一根光纤上可串接数十甚至上百个传感点，解调仪多通道复用，满足大型转子上密集布点的需求。

20、该大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，通过光纤光栅传感技术，实现对关键部位的高精度、实时应变与温度监测；能够在疲劳裂纹萌生、局部过热等风险出现前发出预警，防止失磁失步等严重故障；同时为机组寿命评估、检修计划制定和数字化运维提供可靠数据支撑，显著提升机组的安全性、可靠性和经济性。

1.一种大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，其特征在于：所述轻质绝缘垫块(5)的一端带有软胶，将轻质绝缘垫块(5)含胶一面朝向多栅柔性光纤光栅应力传感器(1)压紧，并用锁紧卡件(2)和卡装固定螺母(3)固定。

3.根据权利要求2所述的大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，其特征在于：所述锁紧卡件(2)和卡装固定螺母(3)采用非金属材质制成。

4.根据权利要求1所述的大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，其特征在于：所述多栅柔性光纤光栅应力传感器(1)呈环形。

5.根据权利要求1所述的大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，其特征在于：所述多栅柔性光纤光栅应力传感器(1)的个数为三个。

6.根据权利要求1所述的大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，其特征在于：所述采集通讯套件(6)包括解调模块(9)、无线充放电模块(10)、无线通讯传输模块(11)和轻质采集箱(15)，解调模块(9)、无线充放电模块(10)、无线通讯传输模块(11)均固定在轻质采集箱(15)里，无线充放电模块的天线端头(16)方向朝外且安装在轻质采集箱(15)的壳体上的第一安装孔内，无线充放电模块(10)的输出线(17)接入解调模块(9)的电源端，无线通讯传输模块的天线端头(18)方向朝外且安装在轻质采集箱(15)的壳体上的第二安装孔内，无线通讯传输模块(11)的接口线(19)插入解调模块(9)的网口。

7.根据权利要求6所述的大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，其特征在于：所述轻质采集箱(15)采用铝合金材料制成。

8.根据权利要求6所述的大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，其特征在于：所述轻质采集箱(15)的底部灌有软质绝缘胶。

9.根据权利要求1所述的大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，其特征在于：所述的分析模组(12)包括无线供能模块(21)、通讯接收模块(22)、嵌入式工控机(23)、工况参数采集模块(24)、电源模块(25)、断路器(26)、触摸显示屏(27)、端子排(28)、安装板(29)和壁挂壳体(30)，壁挂壳体(30)的前面板(31)开槽安装触摸显示屏(27)，安装板(29)安装在壁挂壳体(30)内的后背板上，无线供能模块(21)、通讯接收模块(22)、嵌入式工控机(23)、工况参数采集模块(24)、电源模块(25)、断路器(26)、端子排(28)固定在安装板(29)上，断路器(26)的输出端接入电源模块(25)的输入端，电源模块(25)的直流输出端接入端子排(28)，无线供能模块(21)的电源引线接入端子排(28)上电源端子，无线供能模块(21)的通讯线缆接入嵌入式工控机(23)的串口，通讯接收模块(22)的电源引线接入端子排(28)上电源端子，通讯接收模块(22)的通讯线缆接入嵌入式工控机(23)的网口，工况参数采集模块(24)的电源引线接入端子排(28)上电源端子，工况参数采集模块(24)的通讯线缆接入嵌入式工控机(23)的另一个网口，工况参数采集线缆接入端子排(28)，再转接入工况参数采集模块(24)的输入端形成整体。

10.根据权利要求1所述的大型水轮发电机转子磁极引线连接片应力光学监测系统，其特征在于：所述多栅柔性光纤光栅应力传感器(1)上还设有防护膜(4)。