发电机轴电流的检测方法及装置与流程

1.本公开总体说来涉及发电机技术领域，更具体地讲，涉及一种发电机轴电流的检测方法及装置。


背景技术：

2.发电机在旋转过程中，脉动磁通在轴、轴承和机壳形成的回路中感生的电压即轴电压。当发电机的轴两端产生了轴电压，如果轴两侧的轴承与机壳直接接触形成了闭合回路，就会产生电流，这个电流即轴电流。正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜存在，起到了绝缘作用。对于较低的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但当轴电压增大到一定数值时，尤其在发电机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将会击穿油膜而放电，构成回路，进而产生各类危害事故。轴电流的危害主要是将会在轴颈和轴瓦之间产生小电弧侵蚀，破坏油膜，使轴承温度升高，润滑油碳化变质等；如果轴电流超过一定数值，发电机转轴轴颈的滑动表面和轴瓦就可能被损坏，导致轴承不能使用或寿命大大缩短。因此，对轴电流的快速准确检测是非常必要的。


技术实现要素：

3.本公开的示例性实施例在于提供一种发电机轴电流的检测方法及装置，其能够便捷、实时、准确地检测发电机是否产生了轴电流。
4.根据本公开的示例性实施例，提供一种发电机轴电流的检测方法，所述检测方法包括：检测发电机的轴承周围是否存在满足预设条件的磁场；当存在满足预设条件的磁场时，确定发电机产生了轴电流；其中，所述预设条件包括：磁场信号的频率处于特定频率范围内。
5.可选地，所述预设条件还包括：磁场出现的频率为发电机转速的频率的整数倍。
6.可选地，所述检测发电机的轴承周围是否存在满足预设条件的磁场，包括：从近场感应设备接收采集的发电机的轴承周围的高频磁场信号的频谱信号；对所述频谱信号进行分析，以得到所述高频磁场信号的频率；确定所述高频磁场信号的频率是否处于特定频率范围内；当所述高频磁场信号的频率处于特定频率范围内时，确定存在满足预设条件的磁场。
7.可选地，所述检测发电机的轴承周围是否存在满足预设条件的磁场，包括：从近场感应设备接收采集的发电机的轴承周围的高频磁场信号的频谱信号；对所述频谱信号进行分析，以得到所述高频磁场信号的频率和所述高频磁场信号出现的频率；从近场感应设备接收采集的发电机转速信号的转速频谱信号；对所述转速频谱信号进行分析，以得到所述发电机转速信号的频率；确定所述高频磁场信号的频率是否处于特定频率范围内、以及所述高频磁场信号出现的频率是否为所述发电机转速信号的频率的整数倍；当所述高频磁场信号的频率处于特定频率范围内，且所述高频磁场信号出现的频率为所述发电机转速信号的频率的整数倍时，确定存在满足预设条件的磁场。
8.可选地，所述特定频率范围为1mhz～500mhz。
9.根据本公开的示例性实施例，提供一种发电机轴电流的检测装置，所述检测装置包括：测试设备，被配置为执行以下操作：检测发电机的轴承周围是否存在满足预设条件的磁场；当存在满足预设条件的磁场时，确定发电机产生了轴电流；其中，所述预设条件包括：磁场信号的频率处于特定频率范围内。
10.可选地，所述预设条件还包括：磁场出现的频率为发电机转速的频率的整数倍。
11.可选地，所述检测装置还包括：近场感应设备，用于采集发电机的轴承周围的高频磁场信号，并生成采集得到的高频磁场信号的频谱信号；其中，测试设备被配置为执行以下操作：从近场感应设备接收所述高频磁场信号的频谱信号；对所述频谱信号进行分析，以得到所述高频磁场信号的频率；确定所述高频磁场信号的频率是否处于特定频率范围内；当所述高频磁场信号的频率处于特定频率范围内时，确定存在满足预设条件的磁场。
12.可选地，所述检测装置还包括：近场感应设备，用于采集发电机的轴承周围的高频磁场信号，并生成采集得到的高频磁场信号的频谱信号；并且，用于采集发电机转速信号，并生成采集得到的发电机转速信号的转速频谱信号；其中，测试设备被配置为执行以下操作：从近场感应设备接收所述高频磁场信号的频谱信号；对所述频谱信号进行分析，以得到所述高频磁场信号的频率和所述高频磁场信号出现的频率；从近场感应设备接收所述发电机转速信号的转速频谱信号；对所述转速频谱信号进行分析，以得到所述发电机转速信号的频率；确定所述高频磁场信号的频率是否处于特定频率范围内、以及所述高频磁场信号出现的频率是否为所述发电机转速信号的频率的整数倍；当所述高频磁场信号的频率处于特定频率范围内，且所述高频磁场信号出现的频率为所述发电机转速信号的频率的整数倍时，确定存在满足预设条件的磁场。
13.可选地，所述近场感应设备以非接触式设置在发电机的轴承周围。
14.可选地，所述近场感应设备包括：磁场信号采集电路，其中，所述磁场信号采集电路包括：高频感应线圈或天线，用于探测高频磁场信号；信号放大电路，用于对探测到的高频磁场信号进行放大处理；滤波电路，用于对放大处理后的高频磁场信号进行滤波处理；频谱信号生成电路，用于生成滤波处理后的高频磁场信号的频谱信号。
15.可选地，所述近场感应设备包括：磁场信号采集电路和速度信号采集电路；其中，所述磁场信号采集电路包括：高频感应线圈或天线，用于探测高频磁场信号；信号放大电路，用于对探测到的高频磁场信号进行放大处理；滤波电路，用于对放大处理后的高频磁场信号进行滤波处理；频谱信号生成电路，用于生成滤波处理后的高频磁场信号的频谱信号；其中，所述速度信号采集电路包括：速度传感器，用于采集发电机转速信号；脉冲信号生成电路，用于生成采集的发电机转速信号的速度脉冲信号；速度频谱信号生成电路，用于生成所述速度脉冲信号的速度频谱信号。
16.可选地，所述特定频率范围为1mhz～500mhz。
17.根据本公开的示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的发电机轴电流的检测方法。
18.根据本公开的示例性实施例，提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的发电机轴电流的检测方法。
19.根据本公开示例性实施例的发电机轴电流的检测方法及装置，能够便捷、实时、准确地检测发电机是否存在轴电流。
20.本公开的实施例提供的技术方案还可至少带来以下有益效果：
21.在检测轴电流时，无需停机就可以随时检测，方便快捷；
22.在检测轴电流时，无需对发电机进行改造或增加设备，方便快捷；
23.采用非接触的方式检测轴电流，可使用高频探头以近场探测的方式感应空间高频磁场来检测轴电流。
24.将在接下来的描述中部分阐述本公开总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开总体构思的实施而得知。
附图说明
25.通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本公开示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
26.图1示出根据本公开的示例性实施例的发电机轴电流的检测方法的流程图；
27.图2示出根据本公开的示例性实施例的检测发电机的轴承周围是否存在满足预设条件的磁场的方法的流程图；
28.图3示出根据本公开的另一示例性实施例的检测发电机的轴承周围是否存在满足预设条件的磁场的方法的流程图；
29.图4示出根据本公开的示例性实施例的发电机转速信号的转速频谱；
30.图5示出根据本公开的示例性实施例的发电机轴电流的检测装置的结构框图；
31.图6示出根据本公开的另一示例性实施例的发电机轴电流的检测装置的结构框图；
32.图7示出根据本公开的示例性实施例的测试设备的结构框图；
33.图8示出根据本公开的示例性实施例的近场感应设备的结构框图；
34.图9示出根据本公开的另一示例性实施例的近场感应设备的结构框图；
35.图10示出根据本公开的示例性实施例的发电机轴电流的检测装置的示意图。
具体实施方式
36.现将详细参照本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本公开。
37.图1示出根据本公开的示例性实施例的发电机轴电流的检测方法的流程图。
38.参照图1，在步骤s10，检测发电机的轴承周围是否存在满足预设条件的磁场。
39.作为示例，所述预设条件可包括：磁场信号的频率处于特定频率范围内。
40.作为示例，所述特定频率范围可为1mhz～500mhz。应该理解，1mhz～500mhz这一频率范围仅作为示例，所述特定频率范围也可被设置为其他适合的数值范围。
41.作为示例，所述预设条件还可包括：磁场出现的频率为发电机转速的频率的整数倍。
42.当在步骤s10确定存在满足预设条件的磁场时，执行步骤s20，确定发电机产生了轴电流。
43.本公开考虑到轴电流由转轴经轴承放电，因接触面积小，会在瞬间产生高温，使轴承局部烧熔，这时产生的电弧受到轴承滚动的挤压会向两侧扩散，形成条状的弧伤。本公开通过对轴电流对轴承的破坏过程进行分析，得出：当轴电流存在时，一定会出现点状的放电现象，并产生电弧；那么电弧在产生的过程中，必然会产生一个高频磁场，例如，频率范围在l～500mhz的高频磁场。因此，本公开提出通过在发电机的轴承周围去检测该高频磁场是否存在，来确定轴电流是否产生。
44.此外，本公开考虑到发电机在工作时也会产生干扰磁场，但干扰磁场不规则出现，即，不具备周期性，与发电机转速无关。因此，本公开进一步提出同步测量发电机转速情况，利用发电机转速信号与电弧产生的高频磁场之间的关系，即，电弧产生的高频磁场出现的频率与发电机转速相关，区别是电弧产生的高频磁场还是发电机工作时产生的磁场。并且，发电机工作时产生的磁场多为低频磁场，一般不会达到1mhz以上频率。因此，根据本公开的实施例利用电弧产生的磁场的高频特性及与发电机转速相关特性对轴电流在发电机轴端放电进行监测，进而确定发电机是否产生了轴电流。即，当检测到发电机的轴承周围存在高频磁场，并且这个高频磁场出现的频率是发电机转速的频率的整数倍，则可确定这个高频磁场是来自于轴电流产生的放电现象，如果存在放电现象必然存在轴电流。
45.图2示出根据本公开的示例性实施例的检测发电机的轴承周围是否存在满足预设条件的磁场的方法的流程图。
46.参照图2，在步骤s101，从近场感应设备接收采集的发电机的轴承周围的高频磁场信号的频谱信号。
47.作为示例，可将频率大于预设阈值称为高频。
48.在步骤s102，对所述频谱信号进行分析，以得到所述高频磁场信号的频率。
49.在步骤s103，确定所述高频磁场信号的频率是否处于特定频率范围内。
50.当在步骤s103确定所述高频磁场信号的频率处于特定频率范围内时，执行步骤s104，确定存在满足预设条件的磁场。
51.应该理解，当近场感应设备在发电机的轴承周围采集到多个高频磁场信号时，如果在步骤s103确定任意一个高频磁场信号的频率处于特定频率范围内，则确定存在满足预设条件的磁场。换言之，只要在发电机的轴承周围检测到频率处于特定频率范围内的高频磁场信号，即可确定存在满足预设条件的磁场。
52.图3示出根据本公开的另一示例性实施例的检测发电机的轴承周围是否存在满足预设条件的磁场的方法的流程图。
53.参照图3，在步骤s201，从近场感应设备接收采集的发电机的轴承周围的高频磁场信号的频谱信号。
54.在步骤s202，对所述频谱信号进行分析，以得到所述高频磁场信号的频率和所述高频磁场信号出现的频率。
55.在步骤s203，从近场感应设备接收采集的发电机转速信号的转速频谱信号。
56.例如，图4示出了发电机转速信号的转速频谱。其横坐标表示频率，纵坐标表示幅值能量。
57.在步骤s204，对所述转速频谱信号进行分析，以得到所述发电机转速信号的频率。
58.应该理解，步骤s202需在步骤s201之后执行，步骤s204需在步骤s203之后执行，除
此之外，对于步骤s201、步骤s202、步骤s203、以及步骤s204的执行顺序不作限定。例如，步骤s201和步骤s203可同时执行，即从近场感应设备一起接收所述频谱信号和所述转速频谱信号。
59.在步骤s205，确定所述高频磁场信号的频率是否处于特定频率范围内、以及所述高频磁场信号出现的频率是否为所述发电机转速信号的频率的整数倍。
60.例如，可先确定所述高频磁场信号的频率是否处于特定频率范围内，当确定所述高频磁场信号的频率处于特定频率范围内时，再确定所述高频磁场信号出现的频率是否为所述发电机转速信号的频率的整数倍。
61.当在步骤s205确定所述高频磁场信号的频率处于特定频率范围内，且所述高频磁场信号出现的频率为所述发电机转速信号的频率的整数倍时，执行步骤s206，确定存在满足预设条件的磁场。
62.图5示出根据本公开的示例性实施例的发电机轴电流的检测装置的结构框图。
63.根据本公开的示例性实施例的发电机轴电流的检测装置包括：测试设备10。
64.具体说来，测试设备10被配置为执行以下操作：检测发电机的轴承周围是否存在满足预设条件的磁场；并当存在满足预设条件的磁场时，确定发电机产生了轴电流。
65.作为示例，所述预设条件可包括：磁场信号的频率处于特定频率范围内。
66.作为示例，所述预设条件还可包括：磁场出现的频率为发电机转速的频率的整数倍。
67.作为示例，所述特定频率范围可为1mhz～500mhz。
68.图6示出根据本公开的另一示例性实施例的发电机轴电流的检测装置的结构框图。
69.根据本公开的另一示例性实施例的发电机轴电流的检测装置除了包括处测试设备10，还包括近场感应设备20。
70.具体说来，近场感应设备20用于采集发电机的轴承周围的高频磁场信号，并生成采集得到的高频磁场信号的频谱信号。
71.此外，作为示例，近场感应设备20还可用于采集发电机转速信号，并生成采集得到的发电机转速信号的转速频谱信号。
72.作为示例，近场感应设备20可以非接触式设置在发电机的轴承周围。例如，以非接触式固定设置在发电机的轴承周围或通过使用者手持设置在发电机的轴承周围。
73.作为示例，近场感应设备20可被构造为探头的形式。
74.在一个实施例中，测试设备10可被配置为执行以下操作：
75.从近场感应设备20接收所述高频磁场信号的频谱信号；
76.对所述频谱信号进行分析，以得到所述高频磁场信号的频率；
77.确定所述高频磁场信号的频率是否处于特定频率范围内；
78.当所述高频磁场信号的频率处于特定频率范围内时，确定存在满足预设条件的磁场。
79.在另一个实施例中，测试设备10可被配置为执行以下操作：
80.从近场感应设备20接收所述高频磁场信号的频谱信号；
81.对所述频谱信号进行分析，以得到所述高频磁场信号的频率和所述高频磁场信号
出现的频率；
82.从近场感应设备20接收所述发电机转速信号的转速频谱信号；
83.对所述转速频谱信号进行分析，以得到所述发电机转速信号的频率；
84.确定所述高频磁场信号的频率是否处于特定频率范围内、以及所述高频磁场信号出现的频率是否为所述发电机转速信号的频率的整数倍；
85.当所述高频磁场信号的频率处于特定频率范围内，且所述高频磁场信号出现的频率为所述发电机转速信号的频率的整数倍时，确定存在满足预设条件的磁场。
86.图7示出根据本公开的示例性实施例的测试设备的结构框图。
87.如图7所示，根据本公开的示例性实施例的测试设备10包括：信号输入回路101、信号采集回路102、处理单元103、显示单元104、以及保存单元105。
88.具体说来，信号输入回路101用于从近场感应设备20接收高频磁场信号的频谱信号和发电机转速信号的转速频谱信号。
89.信号采集回路102用于对信号输入回路101接收到的信号进行高速a/d采集(即，将模拟信号转换为数字信号)，并将采集得到的数据发送给处理单元103。
90.处理单元103用于对接收到的数据进行数据分析，以得到发电机是否产生了轴电流的处理结果。作为示例，当处理单元103接收到信号采集回路102发送的数据后，可对所述数据做前级的数据处理后再进行数据分析，例如，滤波操作。
91.显示单元104用于显示处理单元103的处理结果。
92.保存单元105用于保存处理单元103的处理结果。
93.图8示出根据本公开的示例性实施例的近场感应设备的结构框图。
94.参照图8，根据本公开的示例性实施例的近场感应设备20包括：磁场信号采集电路201。磁场信号采集电路201用于采集发电机的轴承周围的高频磁场信号，并生成采集得到的高频磁场信号的频谱信号。
95.磁场信号采集电路201包括：高频感应线圈或天线2011、信号放大电路2012、滤波电路2013、频谱信号生成电路2014。
96.具体说来，高频感应线圈或天线2011用于探测高频磁场信号。
97.信号放大电路2012用于对探测到的高频磁场信号进行放大处理。
98.滤波电路2013用于对放大处理后的高频磁场信号进行滤波处理。
99.频谱信号生成电路2014用于生成滤波处理后的高频磁场信号的频谱信号。
100.此外，作为示例，根据本公开的示例性实施例的近场感应设备20还可包括：电源电路，以为近场感应设备20中的其他器件提供电源。
101.图9示出根据本公开的另一示例性实施例的近场感应设备的结构框图。
102.参照图9，根据本公开的示例性实施例的近场感应设备20除包括磁场信号采集电路201之外，还包括速度信号采集电路202。速度信号采集电路202用于采集发电机转速信号，并生成采集得到的发电机转速信号的转速频谱信号。
103.速度信号采集电路202包括：速度传感器2021、脉冲信号生成电路2022、以及速度频谱信号生成电路2023。
104.具体说来，速度传感器2021用于采集发电机转速信号。
105.脉冲信号生成电路2022用于生成采集的发电机转速信号的速度脉冲信号。
106.速度频谱信号生成电路2023用于生成所述速度脉冲信号的速度频谱信号。
107.图10示出根据本公开的示例性实施例的发电机轴电流的检测装置的示意图。
108.如图10所示，根据本公开的示例性实施例的发电机轴电流的检测装置除了包括测试设备10和近场感应设备20之外，还可包括手柄30和用于连接近场感应设备20和测试设备10的导线40。
109.应该理解，根据本公开示例性实施例的发电机轴电流的检测装置所执行的具体处理已经参照图1至图4进行了详细描述，这里将不再赘述相关细节。
110.应该理解，根据本公开示例性实施例的发电机轴电流的检测装置中的各个设备可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个设备所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(fpga)或专用集成电路(asic)来实现各个设备。
111.本公开的示例性实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上述示例性实施例所述的发电机轴电流的检测方法。该计算机可读存储介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输)。
112.根据本公开的示例性实施例的电子设备包括：处理器(未示出)和存储器(未示出)，其中，存储器存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述示例性实施例所述的发电机轴电流的检测方法。
113.虽然已表示和描述了本公开的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。