汽轮发电机轴电压测量方法及测量装置与流程

测量装置的制造及其应用技术1.本发明属于汽轮发电机技术领域，具体涉及一种汽轮发电机轴电压测量方法及装置。背景技术：2.大型汽轮发电机在设计、制造、安装、运行等过程中，由于各种不同的原因，会在发电机大轴两端之间或者大轴与轴瓦之间产生一定幅值的电压，称之为轴电压。由于汽轮发电机大轴普遍采用汽端接地，因此大轴励磁端对地电压即为轴电压。轴电压是发电机运行过程中普遍存在的一种电气现象，大型、高速发电机尤为严重。正常情况下轴电压较低，发电机大轴与轴承间存在的润滑油膜能起到较好的绝缘作用，如果由于某些原因使得轴电压升高到一定数值，或者轴瓦表面有缺陷，润滑油油质或流量不达标以及发电机异常振动等都可能造成油膜击穿，在轴承对地绝缘不良的情况下，轴电压由轴颈，油膜，轴承，基座及基础底层构成通路，可能在回路内产生很大的电流，构成轴电流放电回路产生极大的危害。因此在运行中，测量检查发电机的轴电压是十分必要的，对于检修机组判定轴瓦绝缘是否良好、接地电刷是否可靠接地具有重要意义。3.针对上述问题，有必要提出一种设计合理且有效解决上述问题的汽轮发电机轴电压测量方法及装置。技术实现要素：4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种汽轮发电机轴电压测量方法及装置。5.本发明提供一种汽轮发电机轴电压测量方法，所述发电机的大轴具有励端和汽端，所述励端设置有励端轴承，所述励端轴承封闭设置在轴承箱中，所述励端轴承通过垫片组件与轴承座连接，所述汽端接地，所述励端轴承油膜开路，所述方法包括：6.控制所述发电机在预设条件下运行；7.获取所述发电机大轴两端的第一轴电压值；8.获取所述发电机大轴的励端对地的第二轴电压值；9.根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值，确定所述发电机轴电压的状态。10.可选的，所述根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值，确定所述发电机轴电压的状态，包括：11.根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值之间的大小关系，确定所述发电机轴电压的状态。12.可选的，所述根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值之间的大小关系，确定所述发电机轴电压的状态，包括：13.若所述第一轴电压值约等于所述第二轴电压值，且所述第一轴电压值和所述第二轴电压值均小于第一预设电压阈值，则确定所述发电机的轴电压正常。14.可选的，所述根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值之间的大小关系，确定所述发电机轴电压的状态，还包括：15.若所述第二轴电压值远小于所述第一轴电压值，则确定所述发电机轴电压异常。16.可选的，所述垫片组件包括依次设置的第一绝缘垫片、金属垫片和第二绝缘垫片，所述金属垫片设置有引出所述轴承箱外侧的励端轴承绝缘测量引出点；17.所述获取所述发电机大轴的励端对地的第二轴电压值，还包括：18.获取所述发电机大轴的励端对所述励端轴承绝缘测量引出点的第一中间轴电压值；19.获取所述励端轴承绝缘测量引出点对地的第二中间轴电压值；20.根据所述第一中间轴电压值和所述第二轴电压值，得到所述第二轴电压值。21.可选的，所述根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值，确定所述发电机轴电压的状态，包括：22.根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值之间的大小关系，确定所述发电机轴电压的状态。23.可选的，所述根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值之间的大小关系，确定所述发电机轴电压的状态，包括：24.若所述第一轴电压值约等于所述第二轴电压值，且所述第一轴电压值和所述第二轴电压值均小于第一预设电压阈值，且所述第一中间轴电压值约等于所述第二中间轴电压值，且所述第一中间轴电压值略大于所述第二中间轴电压值，则确定所述发电机轴电压正常。25.可选的，所述根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值之间的大小关系，确定所述发电机轴电压的状态，还包括：26.若所述第二轴电压值远小于所述第一轴电压值，和/或，所述第一中间轴电压值远小于所述第二中间轴电压值，则确定所述发电机轴电压异常。27.可选的，所述汽端通过接地碳刷接地，所述方法还包括：28.获取所述接地碳刷对所述发电机大轴的汽端的第三轴电压值；29.若所述第三轴电压值大于第二预设电压阈值，则确定所述发电机轴电压异常。30.本发明的另一方面提供一种汽轮发电机轴电压测量装置，采用前文所述的汽轮发电机轴电压测量方法对所述汽轮发电机进行轴电压测量，所述装置包括：31.第一轴电压测量器，用于获取所述发电机大轴两端的第一轴电压值；32.第二轴电压测量器，用于获取所述发电机大轴的励端对地的第二轴电压值；33.控制模块，用于根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值，确定所述发电机轴电压的状态。34.本发明的汽轮发电机轴电压测量方法及装置，发电机的大轴具有励端和汽端，励端设置有励端轴承，励端轴承封闭设置在轴承箱中，励端轴承通过垫片组件与轴承座连接，汽端接地，所励端轴承油膜开路，该方法包括：控制发电机在预设条件下运行；获取发电机大轴两端的第一轴电压值；获取发电机大轴的励端对地的第二轴电压值；根据第一轴电压值和第二轴电压值，确定发电机轴电压的状态。通过本发明汽轮发电机轴电压的测量方法，既可以满足发电机额定空载运行测量，也可以用于发电机负载运行下测量，既保证设备的实际结构布置，保证安全又能避免出现人为不利局面，能根据该方法的测试数据实现分析判断并得出准确结论。本发明的测量方法已在高温气冷堆汽轮发电机的轴电压测量中得到了广泛的应用。附图说明35.图1为本发明中一实施例的汽轮发电机轴电压测量方法中汽轮电机及部分测量装置的结构示意图；36.图2为本发明中另一实施例的汽轮发电机轴电压测量方法中汽轮电机及部分测量装置的结构示意图；37.图3为本发明中另一实施例的汽轮发电机轴电压测量方法的流程示意图；38.图4为本发明中另一实施例的汽轮发电机轴电压测量装置的结构示意图。具体实施方式39.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。40.如图1和图2所示，汽轮发电机100包括发电机本体110、发电机的大轴，发电机的大轴具有励端121和汽端122，大轴的励端121朝向发电机本体110的一端设置有励端轴承130，励端轴承 130通过垫片组件与轴承座连接，具体地，励端轴承130通过依次连接的第一绝缘垫片131、金属垫片132和第二绝缘垫片133与轴承座135连接，金属垫片132设置有引出轴承箱外侧的励端轴承绝缘测量引出点134，大轴的汽端122朝向发电机本体110的一端设置有汽端轴承140，其中，励端轴承130和汽端轴承140均全封闭设置在轴承箱内。汽端122接地，汽端122设置有接地刷辫150，也就是说，接地刷辫150接地。励端轴承130的油膜开路，也就是说，励端轴承130的油膜一端没有进行短接。41.如图3所示，本发明的一方面提出一种汽轮发电机轴电压测量方法s100，该方法s100包括：42.s110、控制所述发电机在预设条件下运行。43.具体地，首先，控制发电机在额定电压、额定转速下空载运行或者在负载运行中。44.其次，测量过程中始终保证发电机接汽端122可靠接地。也就是说，在发电机轴电压测量过程中始终保持汽端122的接地刷辫是接地状态，不能使接地辫抬起。在本实施例中，接地刷辫可以是接地铜辫或者接地碳刷，本实施例不做具体限定。45.s120、获取所述发电机大轴两端的第一轴电压值。46.如图1所示和图2所示，将第一轴电压测量器210的两端分别与大轴的励端121和大轴的汽端122连接，获取发电机大轴两端的第一轴电压u1。也就是说，在发电机运行中接地刷辫接地的条件下测量发电机大轴两侧的第一轴电压u1。47.在本实施例中，第一轴电压测量器210采用高内阻交流电压表，也可以采用其他的装置，本实施例不做具体限定。48.s130、获取所述发电机大轴的励端对地的第二轴电压值。49.获取发电机大轴的励端对地的第二轴电压值，可以有两种方式，一种是直接测量发电机大轴的励端对地的第二轴电压值，另一种是间接测量发电机大轴的励端对地的第二轴电压值。现一一进行描述。50.如图1所示，直接获取发电机大轴的励端121对地的第二轴电压值。具体地，将第二轴电压测量器220的第一端与大轴的励端121连接，将第二轴电压测量器220的第二端与接地端连接，直接获取发电机大轴的励端121对地的第二轴电压值u2。在本实施例中，第二轴电压测量器220采用高内阻交流电压表，也可以采用其他的装置，本实施例不做具体限定。51.如图2所示，间接获取发电机大轴的励端121对地的第二轴电压值。具体地，首先，将第一中间轴电压测量器221的第一端与大轴的励端121连接，将第一中间轴电压测量器221的第二端与励端轴承绝缘测量引出点134连接，获取发电机大轴的励端121 对励端轴承绝缘测量引出点134的第一中间轴电压值u21。52.其次，将第二中间轴电压测量器222的第一端与励端轴承绝缘测量引出点134连接，将第二中间轴电压测量器222的第二端与接地端连接，获取励端轴承绝缘测量引出点134对地的第二中间轴电压值u22。53.根据上述测量的第一中间轴电压值u21和第二轴电压值u22，得到第二轴电压值u2。在本实施例中，第二轴电压值u2等于第一中间轴电压值u21和第二轴电压值u22之和，当然第二轴电压值u2与第一中间轴电压值u21和第二轴电压值u22之间也可以是其他的对应关系，可根据实际的情况进行确定。54.s140、根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值，确定所述发电机轴电压的状态。55.进一步地，根据所述第一轴电压值和所述第二轴电压值之间的大小关系，确定所述发电机轴电压的状态。56.具体地，如图1和图3所示，在直接获取发电机大轴的励端对地的第二轴电压值的步骤中，若第一轴电压值u1约等于第二轴电压值u2，且第一轴电压值u1和第二轴电压值u2均小于第一预设电压阈值，则确定发电机的轴电压正常。在本实施例中，第一预设电压阈值的范围为9v～11v，优选地，第一预设电压阈值为 10v。57.也是就是说，在汽轮发电机接地刷辫150接地良好的测量情况下，如果u1≈u2，且u1＜10v，u2＜10v，则说明汽轮发电机的轴电压正常。58.若第二轴电压值u2远小于第一轴电压值u1，则确定发电机轴电压异常。59.具体地，u2如果远小于u1时，发电机励磁端轴承可能存在放电回路，或者油质不好，绝缘不良等情况，确认发电机轴电压异常。60.在本实施例中，如图4所示，采用控制模块240来根据第一轴电压值u1、第二轴电压值u2，确定发电机轴电压的状态。控制模块240的输入端分别与第一轴电压测量器210、第二轴电压测量器220电连接，第一轴电压测量器210和第二轴电压测量器220 分别获取的第一轴电压值u1和第二轴电压值u2均输入控制模块 230，控制模块230根据他们之间的大小关系，确定发电机轴电压的状态。控制模块230可以采用cpu、plc或者mcu，本实施例不做具体限定。61.如图2和图3所示，在间接获取发电机大轴的励端对地的第二轴电压值的步骤中，根据第一轴电压值和第二轴电压值之间的大小关系，确定发电机轴电压的状态。62.具体地，若第一轴电压值u1约等于第二轴电压值u2，且第一轴电压值u1和第二轴电压值u2均小于第一预设电压阈值，且第一中间轴电压值u21约等于第二中间轴电压值u22，且第一中间轴电压值u21略大于第二中间轴电压值u22，则确定发电机轴电压正常。63.在本实施例中，在本实施例中，第二轴电压值u2等于第一中间轴电压值u21和第二轴电压值u22之和，即u2＝u21+u22。因此，在本实施例中，在汽轮发电机接地刷辫150接地良好的测量情况下，u1≈(u21+u22)＜10v，且u21≈u22，u21＞u22，则说明汽轮发电机的轴电压正常。64.若第二轴电压值u2远小于第一轴电压值u1，也就是 (u21+u22)远小于第一轴电压值u1时，说明发电机励磁端轴承绝缘不好或有放电回路存在，和/或，第一中间轴电压值u21远小于第二中间轴电压值u22，说明上层绝缘不良，或者有放电回路存在，当u22降低很多，远小于u21时，说明下层绝缘不良。则确定发电机轴电压异常。以上情况，只要出现一种情况就可以确定发电机轴电压异常。65.需要说明的是，在本实施例中，通过对第一中间轴电压值u21 和第二轴电压值u22的比较，同时能评估双层绝缘垫片的好坏。66.在本实施例中，如图4所示，采用控制模块230来根据第一轴电压值u1、第一中间轴电压值u21和第二中间轴电压值u22，确定发电机轴电压的状态。控制模块230的输入端分别与第一轴电压测量器210、第一中间轴电压测量器221和第二中间轴电压测量器222电连接，第一中间轴电压测量器221和第二中间轴电压测量器222分别获取的第一中间轴电压值u21和第二中间轴电压值u22均输入控制模块230，控制模块230根据他们之间的大小关系，确定发电机轴电压的状态。控制模块230可以采用cpu、 plc或者mcu，本实施例不做具体限定。67.示例性的，所述汽端通过接地碳刷接地时，所述方法还包括：68.获取所述接地碳刷对所述发电机大轴的汽端的第三轴电压值。69.具体地，如图1和图2所示，将第三电压测量器250的第一端与发电机大轴的汽端122连接，将第三电压测量器250的第一端分别与接地碳刷和接地端连接，获取接地碳刷对发电机大轴的汽端的第三轴电压值u3。70.若所述第三轴电压值大于第二预设电压阈值，则确定所述发电机轴电压异常。71.具体地，若第三轴电压值u3大于第二预设电压阈值，则确定发电机轴电压异常。在本实施例中，第二预设电压阈值的范围为0.5v～1.5v，优选地，第一预设电压阈值为1v。也就是说，若第三轴电压值u3＞1v，则表明发电机气测接地碳刷可能因转子油污、碳刷磨损等原因导致碳刷与大轴接触不良，进而确定发电机轴电压异常。72.需要说明的是，因为碳刷比较脏，可能接触不良，因此，如果发电机的气端的接地刷辫是碳刷时，需要测量接地碳刷对所述发电机大轴的汽端的第三轴电压值，判断接地碳刷是否接地良好，进而判断发电机轴电压的状态。73.需要说明的时，若第三轴电压值u3＜1v，不能直接确定发电机轴电压正常，需要结合前文所述的根据第一轴电压值u1和第二轴电压值u2的情况进一步判断。74.具体地，汽轮发电机的汽端122通过接地碳刷接地时，在直接获取发电机大轴的励端对地的第二轴电压值的步骤中，在汽轮发电机接地刷辫接地良好的测量情况下，如果u1≈u2，且u1＜ 10v，u2＜10v，且u3＜1v，则说明汽轮发电机的轴电压正常。75.在间接获取发电机大轴的励端对地的第二轴电压值的步骤中，在汽轮发电机接地刷辫接地良好的测量情况下，如果u1≈ (u21+u22)＜10v，且u21≈u22，u21＞u22，且u3＜1v，则说明汽轮发电机的轴电压正常。76.如图4所示，在确定发电机轴电压异常后，报警模块240则输出报警。报警模块240与控制模块230电连接，报警模块240 可以由继电器和蜂鸣器组成，也可以由继电器和指示灯组成，当控制模块230发出轴电压异常的信号时，则报警模块240的继电器常开触头闭合，使得蜂鸣器发声或指示灯发光。此时应立即对接地碳刷接地状况进行检查和处理，保证发电机的安全又能避免出现危险情况。77.如图4所示，本发明的另一方面提供一种汽轮发电机轴电压测量装置200，采用前文所述的轴电压测量方法s100对汽轮发电机进行轴电压测量，轴电压测量方法s100的具体测量步骤前文以详细描述，在此不再赘述。轴电压测量装置200包括第一轴电压测量器210、第二轴电压测量器220和控制模块230。78.第一轴电压测量器210的两端分别与大轴的励端121和大轴的汽端122连接，获取发电机大轴两端的第一轴电压u1。也就是说，在发电机运行中接地刷辫接地的条件下测量发电机大轴两侧的第一轴电压u1。79.第二轴电压测量器220的第一端与大轴的励端121连接，将第二轴电压测量器220的第二端与接地端连接，获取发电机大轴的励端121对地的第二轴电压值u2。80.进一步地，间接获取发电机大轴的励端121对地的第二轴电压值u2时，汽轮发电机轴电压测量装置200还包括第一中间轴电压测量器221和第二中间轴电压测量器222，第一中间轴电压测量器221的第一端与大轴的励端121连接，第一中间轴电压测量器 221的第二端与励端轴承绝缘测量引出点134连接，获取发电机大轴的励端121对励端轴承绝缘测量引出点134的第一中间轴电压值u21。81.第二中间轴电压测量器222的第一端与励端轴承绝缘测量引出点134连接，第二中间轴电压测量器222的第二端与接地端连接，获取励端轴承绝缘测量引出点134对地的第二中间轴电压值 u22。根据上述测量的第一中间轴电压值u21和第二轴电压值u22，得到第二轴电压值u2。在本实施例中，第二轴电压值u2等于第一中间轴电压值u21和第二轴电压值u22之和，当然第二轴电压值u2与第一中间轴电压值u21和第二轴电压值u22之间也可以是其他的对应关系，可根据实际的情况进行确定。82.在本实施例中，第一轴电压测量器210、第二轴电压测量器 220、第一中间轴电压测量器221和第二中间轴电压测量器222均采用高内阻交流电压表，也可以采用其他的装置，本实施例不做具体限定。83.控制模块230，用于根据第一轴电压值u1和第二轴电压值 u2，确定发电机轴电压的状态。84.具体地，直接获取发电机大轴的励端121对地的第二轴电压值u2时，在本实施例中，如图4所示，采用控制模块240来根据第一轴电压值u1、第二轴电压值u2，确定发电机轴电压的状态。控制模块240的输入端分别与第一轴电压测量器210、第二轴电压测量器220电连接，第一轴电压测量器210和第二轴电压测量器 220分别获取的第一轴电压值u1和第二轴电压值u2均输入控制模块230，控制模块230根据他们之间的大小关系，确定发电机轴电压的状态。控制模块230可以采用cpu、plc或者mcu，本实施例不做具体限定。85.进一步具体地，直接获取发电机大轴的励端121对地的第二轴电压值u2时，在本实施例中，如图4所示，采用控制模块230 来根据第一轴电压值u1、第一中间轴电压值u21和第二中间轴电压值u22，确定发电机轴电压的状态。控制模块230的输入端分别与第一轴电压测量器210、第一中间轴电压测量器221和第二中间轴电压测量器222电连接，第一中间轴电压测量器221和第二中间轴电压测量器222分别获取的第一中间轴电压值u21和第二中间轴电压值u22均输入控制模块230，控制模块230根据他们之间的大小关系，确定发电机轴电压的状态。控制模块230可以采用cpu、plc或者mcu，本实施例不做具体限定。86.如图4所示，汽轮发电机轴电压测量装置200还包括报警模块240则输出报警。报警模块240与控制模块230电连接，报警模块240可以由继电器和蜂鸣器组成，也可以由继电器和指示灯组成，当控制模块230发出轴电压异常的信号时，则报警模块240 的继电器常开触头闭合，使得蜂鸣器发声或指示灯发光。此时应立即对接地碳刷接地状况进行检查和处理，保证发电机的安全又能避免出现危险情况。87.本发明的汽轮发电机轴电压的测量装置，既可以满足发电机额定空载运行测量，也可以用于发电机负载运行下测量，既保证设备的实际结构布置，保证安全又能避免出现人为不利局面，能根据该装置的测试数据实现分析判断并得出准确结论。88.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。









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