181 8093 6090 181 8093 6090
一、系統(tǒng)概述
1.1研發(fā)背景
水輪發(fā)電機(jī)組中使用的碳刷是關(guān)鍵部件之一，不僅數(shù)量多且長(zhǎng)期處于工作于高電壓、大電流、強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)振動(dòng)等的惡劣環(huán)境中，功率密度高，散熱條件差。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流是通過(guò)碳刷、滑環(huán)輸送到勵(lì)磁繞組的，由于發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)導(dǎo)致電刷和滑環(huán)瞬間產(chǎn)生電火花，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起滑環(huán)燒蝕、碳刷超溫燃燒、發(fā)電機(jī)停機(jī)等重大事故。
目前碳刷溫度的測(cè)量主要是靠巡檢人員定期使用紅外測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)量，具有測(cè)量不便，誤差大、不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)碳刷工作狀態(tài)，給運(yùn)維人員帶來(lái)極大的困擾；
有些地方雖然采用了RTD、光纖測(cè)溫、紅外測(cè)溫等方式，但從安裝方式、使用效果、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性等層面講并未達(dá)到理想狀態(tài)，無(wú)法監(jiān)測(cè)到集電環(huán)和碳刷的溫度和磨損量。
1.2系統(tǒng)原理
單臺(tái)機(jī)組碳刷在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由若干碳刷傳感器、通訊管理器、數(shù)據(jù)采集器和控制主機(jī)（前置工作站或人機(jī)界面）等組成。
碳刷傳感器將檢測(cè)到的多種物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)通過(guò)射頻方式傳送至數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器負(fù)責(zé)將所收集到的碳刷信息進(jìn)行匯總，經(jīng)通訊管理器一面將數(shù)據(jù)傳送給控制主機(jī)，另一面發(fā)送至遠(yuǎn)方服務(wù)器或控制中心?？刂浦鳈C(jī)是HMI(人機(jī)界面)或工作站，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)碳刷數(shù)據(jù)的顯示和設(shè)置，后者可運(yùn)行“數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)”，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、管理、分析、記錄等，功能更強(qiáng)大。
1.3傳感器優(yōu)勢(shì)
優(yōu)勢(shì)一：
·數(shù)字式高精度溫度傳感器；
·線性數(shù)字測(cè)量技術(shù)檢測(cè)碳刷磨損度；
·射頻免申請(qǐng)頻段
優(yōu)勢(shì)二：
·數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性
系統(tǒng)可以全天候24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)碳刷運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警，便于用戶準(zhǔn)確及時(shí)排除碳刷故障隱患，大量減少人工巡檢強(qiáng)度。
·參數(shù)采集多樣性
系統(tǒng)可以精確采集碳刷磨損量、工作溫度、內(nèi)置電池電壓等主要參數(shù)。準(zhǔn)確反映每個(gè)碳刷的工作狀態(tài)，便于用戶及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)情況。
·安全及穩(wěn)定性
安裝支架采用高絕緣度環(huán)氧樹脂板加工制造，與刷架絕緣；殼體采用優(yōu)質(zhì)PVC工程塑料制造，不會(huì)有漏電、放電等電氣安全問(wèn)題，更不會(huì)將碳刷上的高電壓引出。系統(tǒng)采用了規(guī)模IC電路方案，使得整套裝置集成度高，可靠性、穩(wěn)定性都有保證。
·免維護(hù)性
采用內(nèi)置高能耐高溫電池供電和超低功耗的工作方式，保證在一個(gè)檢修周期內(nèi)免維護(hù)傳感器本體。內(nèi)置電池可反復(fù)充電使用300次以上，更加環(huán)保節(jié)能。
1.4系統(tǒng)特點(diǎn)
·性能特點(diǎn)；抗電磁干擾、高絕緣強(qiáng)度、高可靠性/穩(wěn)定性
·使用特點(diǎn)：高靈敏度、高精度、微小尺寸
·維護(hù)特點(diǎn)：免維護(hù)、長(zhǎng)壽命、可充電
1.5系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
二、碳刷傳感器安裝位置與方式
碳刷傳感器安裝方式可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)碳刷的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行定制，一種是采用在原有碳刷握把處固定方式，在無(wú)碳刷握把時(shí)，可采用平臺(tái)鉆盲孔,傳感器內(nèi)部固定方式。
三、應(yīng)用案例
大渡河流域大崗山水電站4#機(jī)組采用了大匯物聯(lián)碳刷檢測(cè)裝置方案，已經(jīng)安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地運(yùn)行1年多時(shí)間，標(biāo)志著該技術(shù)在水電行業(yè)應(yīng)用成熟，可以在國(guó)內(nèi)各水電站大規(guī)模推廣應(yīng)用。
