一种发电机碳刷与集电环故障监测系统的制作方法

1.本技术涉及发电机故障监测技术领域，尤其涉及一种发电机碳刷与集电环故障监测系统。


背景技术：

2.碳刷和集电环是发电机进行正常发电和传导电流的重要部件，碳刷和集电环的运行状态直接影响着发电机的稳定运行。由于发电机运行过程中，碳刷与集电环接触，两者间始终存在滑动摩擦现象，因此长期运行过程中容易造成碳刷与集电环接触部位温度过高，在温度过高的条件下，会加速绝缘材料的老化，进而引起弧光故障，甚至发生环火。
3.目前，对于碳刷和集电环的状态监测，依赖于人工巡检的方式，这种监测方式不仅耗费人力、效率低下，而且其无法实现连续实时在线监测，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

4.基于上述背景技术的问题，本技术旨在提供一种发电机碳刷与集电环故障监测系统，能够实现碳刷与集电环周围温度、弧光信号的实时在线监测，保证发电机系统的安全性。
5.一种发电机碳刷与集电环故障监测系统，包括：
6.热成像仪，设置于发电机碳刷室的内壁，用于对碳刷和集电环周围的温度进行采样并生成热成像画面；
7.第一弧光传感器，设置于发电机碳刷室的内壁，所述第一弧光传感器朝向所述碳刷与集电环接触面的上方；
8.第二弧光传感器，设置于发电机的碳刷架上，所述第二弧光传感器朝向所述碳刷与集电环接触面的下方；以及
9.故障监测模块，连接所述热成像仪、第一弧光传感器和第二弧光传感器，用于确定碳刷和集电环的运行状态。
10.可选地，所述发电机碳刷室的内壁上设置有第一支架，所述第一弧光传感器设置于所述第一支架上；
11.所述发电机的碳刷架上设置有第二支架，所述第二弧光传感器设置于所述第二支架上。
12.可选地，所述碳刷包括多组碳刷组，所述热成像仪、第一支架以及第二支架的数量与所述碳刷组相同，且一一对应。
13.可选地，所述第一支架包括设置于所述发电机碳刷室内壁的第一底座以及与连接于所述第一底座上的第一支杆，所述第一支杆的端部开设有第一安装孔，所述第一弧光传感器设置于所述第一安装孔内。
14.可选地，所述第一安装孔在所述第一支杆上并排设置有多个。
15.可选地，所述第一支杆与所述第一底座铰接。
16.可选地，所述第二支架包括设置于所述发电机的碳刷架上的第二底座以及连接于所述第二底座上的第二支杆，所述第二支杆的端部开设有第二安装孔，所述第二弧光传感器设置于所述第二安装孔内。
17.可选地，所述第二安装孔在所述第二支杆上并排设置有多个。
18.可选地，所述第二支杆与所述第二底座铰接。
19.如上，发电机运行过程中，热成像仪的采样数据通过网络交换机传输至故障监测模块，第一弧光传感器、第二弧光传感器的采样数据通过弧光采集单元传输至故障监测模块，故障监测模块接收采集数据并对采样数据进行处理和分析，根据分析结果确定碳刷和集电环的运行状态，当监测到温度超过设定值时或弧光信号强度大于设定值时发出报警信号。
20.本技术中通过在碳刷与集电环的周围布置热成像仪、第一弧光传感器和第二弧光传感器，热成像仪监测温度信号并实时传输至故障监测模块，第一弧光传感器和第二弧光传感器分别对碳刷与集电环接触面的上下方区域的弧光信号进行监测，并实时传输至故障监测模块，能够实现碳刷与集电环周围温度、弧光信号的实时在线监测，相对于人工巡检的方式来讲，不仅节省了人力物力，而且安全性更强。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本技术要求保护的范围。
22.图1是本技术实施例给出的发电机碳刷与集电环故障监测系统的一种整体结构示意图；
23.图2是体现碳刷和集电环周围结构的示意图；
24.图3是第一支架的一种示意图；
25.图4是第二支架的一种示意图。
26.图中，附图标记指代如下：
27.1、碳刷室；11、碳刷架；2、热成像仪；3、第一弧光传感器；4、第二弧光传感器；5、第一支架；51、第一底座；52、第一支杆；53、第一安装孔；6、第二支架；61、第二底座；62、第二支杆；63、第二安装孔。
具体实施方式
28.下面结合本技术实施例中的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.参照图1和图2，为本技术实施例公开的一种发电机碳刷与集电环故障监测系统，其包括数据采集单元、数据传输单元以及故障监测模块。
30.其中，发电机转子轴的端部设置有碳刷室1，碳刷室1内部设置有碳刷架11，用于安
装碳刷。将彼此紧密相邻的多个刷握称为一个碳刷组，碳刷架11上于集电环的正负极各设置有2个碳刷组。
31.数据采集单元包括热成像仪2、第一弧光传感器3以及第二弧光传感器4。热成像仪2固定安装于碳刷室1内壁的上部，热成像仪的采样端朝向碳刷组和集电环，用于对碳刷和集电环周围的温度进行采样并生成热成像画面。第一弧光传感器3固定安装于碳刷室1内壁的上部，第一弧光传感器3朝向碳刷与集电环接触面的上方，用于检测碳刷和集电环接触面上方区域是否产生弧光信号。第二弧光传感器4固定安装于碳刷架11的下部，第二弧光传感器4朝向碳刷与集电环接触面的下方，用于检测碳刷和集电环接触面下方区域是否产生弧光信号。
32.数据传输单元包括网络交换机和弧光采集单元。网络交换机的输入端通过信号电缆与热成像仪2相连，网络交换机的输出端通过信号电缆与故障监测模块中的热成像数据输入端相连。弧光采集单元的输入端通过信号电缆与第一弧光传感器3和第二弧光传感器4相连，弧光采集单元的输出端通过信号光缆与故障监测模块中的弧光数据输入端相连。
33.发电机运行过程中，热成像仪2的采样数据通过网络交换机传输至故障监测模块，第一弧光传感器3、第二弧光传感器4的采样数据通过弧光采集单元传输至故障监测模块，故障监测模块接收采集数据并对采样数据进行处理和分析，根据分析结果确定碳刷和集电环的运行状态，当监测到温度超过设定值时或弧光信号强度大于设定值时发出报警信号。
34.本技术中通过在碳刷与集电环的周围布置热成像仪2、第一弧光传感器3和第二弧光传感器4，热成像仪2监测温度信号并实时传输至故障监测模块，第一弧光传感器3和第二弧光传感器4分别对碳刷与集电环接触面的上下方区域的弧光信号进行监测，并实时传输至故障监测模块，能够实现碳刷与集电环周围温度、弧光信号的实时在线监测，相对于人工巡检的方式来讲，不仅节省了人力物力，而且安全性更强。
35.可选地，热成像仪2与网络交换机以及网络交换机与故障监测模块之间的数据传输采用tcp/ip协议，弧光采集单元与故障监测模块之间的数据传输采用iec61850-9-2协议。
36.作为本技术实施例一种可选的技术方案，碳刷室1的内壁上固定设置有第一支架5，第一弧光传感器3可拆卸连接于第一支架5的端部。碳刷架11上设置有第二支架6，第二弧光传感器4可拆卸连接于第二支架6的端部。
37.可选地，热成像仪2、第一支架5、第二支架6的数量与碳刷组的数量相同，而且一一对应设置。
38.采用多个热成像仪2对每个碳刷组的温度进行单独采集，同时将热成像仪2的热成像画面进行分区，每个刷握对应一个区域，故障监测模块提取各分区的最高温度，当任一分区的最高温度超过设定温度值时即发出报警信号，进一步提高了发电机的安全性。采用多个第一弧光传感器3、第二弧光传感器4对每个碳刷组周围的温度进行监测，当任一第一弧光传感器3或第二弧光传感器4采集的弧光信号超过设定值时，故障监测模块即发出报警信号，进一步提高了发电机的安全性。
39.参照图3，作为本技术实施例一种可选的技术方案，第一支架5包括第一底座51和第一支杆52，第一底座51固定设置于碳刷室1的内壁，第一支杆52与第一底座51相连，第一支杆52的端部开设有第一安装孔53，第一弧光传感器3可拆卸连接于第一安装孔53内。
40.可选地，第一安装孔53在第一支杆52的端部并排开设有多个，第一弧光传感器3可安装于任一第一安装孔53内，可调节第一弧光传感器3与碳刷组之间的位置，使第一弧光传感器3处在最合适的采集位置。
41.可选地，第一支杆52与第一底座51铰接，通过转动第一支杆52，方便调节第一弧光传感器3采集端口的朝向，使第一弧光传感器3处于最合适的采集角度。
42.参照图4，作为本技术实施例一种可选的技术方案，第二支架6包括第二底座61和第二支杆62，第二底座61固定设置于碳刷架11的下部，第二支杆62与第二底座61相连，第二支杆62的端部开设有第二安装孔63，第二弧光传感器4可拆卸连接于第二安装孔63内。
43.可选地，第二安装孔63在第二支杆62的端部并排开设有多个，第二弧光传感器4可安装于任一第二安装孔63内，可调节第二弧光传感器4与碳刷组之间的位置，使第二弧光传感器4处在最合适的采集位置。而且，考虑到第二弧光传感器4与碳刷组之间距离较近，根据需要可在第二支杆62上安装多个第二弧光传感器4，对碳刷组下方区域进行全方位采集。
44.可选地，第二支杆62与第二底座61铰接，通过转动第二支杆62，方便调节第二弧光传感器4采集端口的朝向，使第二弧光传感器4处于最合适的采集角度。
45.以上对本技术实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本技术的技术方案及其核心思想。因此，本领域技术人员依据本技术的思想，基于本技术的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本技术保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。