СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗАТЯЖКИ СЕРДЕЧНИКА СТАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Российский патент 2015 года по МПК G01M7/02 G01N3/30 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для проверки затяжки сердечника статора электрической машины.

Уровень техники

В общем, известно, что электрические машины содержат кольцевой статор и внутренний ротор и уже внедрены и выпускаются конструкции с различной топологией.

Статор содержит стальной сердечник, снабженный пазами, в которых помещается обмотка статора.

Сердечник статора изготавливается из пакетов электрически изолированных стальных листов, соединенных между собой тонкими распорками, которые образуют охлаждающие каналы между пакетами для соответствующего потока охлаждающего газа.

Все пакеты статора и распорки сжаты вместе под давлением с помощью нажимных пластин с обоих концов сердечника и дополнительных стяжных стержней, в общем, приваренных к спинке сердечника и обеим нажимным пластинам.

Во время работы затяжка сердечника статора может ослабнуть вследствие электромагнитных, механических и термических напряжений и изнашивания. В частности, может начаться разделение стальных листов друг с другом и их вибрация, что в итоге может привести к возникновению локальным горячих пятен в результате замыкания накоротко стальных листов и/или разрушению обмотки статора, т.е. выходу из строя электрической машины.

Кроме того, если предусматривается модернизация (для повышения номинальной мощности) или перемотка обмотки электрической машины, должно быть проверено состояние сердечника статора, чтобы оценить, сможет ли он выдерживать новые условия эксплуатации или, соответственно, сможет ли он функционировать в течение предусматриваемого увеличенного срока эксплуатации. Затяжка сердечника статора является одним из параметров электрической машины, которые должны быть проверены перед выполнением каких-либо ремонтных работ.

Как правило, для проверки затяжки сердечника статора ротор должен быть извлечен для обеспечения достаточного пространства в статоре и выполнения требуемых проверок.

Однако извлечение ротора занимает очень много времени, и полное выполнение как перемотки обмотки, так и модернизации, имеет строгое ограничение по времени.

Кроме того, извлечение ротора связано с риском повреждения статора и/или ротора.

Раскрытие изобретения

Техническая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ и устройство, с помощью которых можно устранить вышеуказанные проблемы существующего уровня техники.

В пределах объема указанной технической задачи аспект изобретения состоит в том, чтобы предложить способ и устройство, которые позволяют выполнять проверки для определения затяжки сердечника статора без необходимости извлечения ротора.

Другой аспект изобретения состоит в том, чтобы предложить способ и устройство, которые позволяют легко и быстро выполнять проверки.

Еще один аспект изобретения состоит в том, чтобы предложить способ и устройство, которые уменьшают риск повреждения сердечника статора и/или ротора в результате проверки затяжки.

Техническая задача совместно с этими и другими аспектами решается по изобретению с помощью способа и устройства по приложенной формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

Другие характеристики и преимущества изобретения станут более понятными из описания предпочтительного, но неисключительного варианта выполнения способа и устройства, представленного с помощью неограничивающего примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематичный вид устройства, соединенного с сердечником статора и ротором (показаны пунктиром) электрической машины, например, электрического генератора;

Фиг.2 и 3 - частичный вид по первому варианту выполнения изобретения; и

Фиг.4-6 - другие варианты выполнения изобретения.

Осуществление изобретения

Со ссылкой на фигуры ссылочный номер 1, в общем, обозначает электрическую машину, такую как электрический генератор, имеющий сердечник статора и ротор 3.

Сердечник 2 статора изготовлен из некоторого количества пакетов 4 стальных листов 5, которые расположены на определенном расстоянии друг от друга с помощью вентиляционных распорок (таких как непоказанные ребра) для образования охлаждающих каналов сердечника статора.

Устройство для проверки затяжки сердечника 2 статора содержит подвижную опору 10, которую можно вводить в воздушный зазор И между сердечником 2 статора и ротором 3.

На опоре установлен контрольно-измерительный прибор 12, который локально размещается в зазоре 11 и локально определенных зонах проверки сердечника 2 статора генератора.

Предпочтительно опора 10 предназначена для размещения контрольно-измерительных приборов 12, по меньшей мере, на половине осевой длины воздушного зазора (т.е. длины воздушного зазора 11 вдоль продольной оси 13 электрической машины, такой как генератор).

В частности, опора 10 может размещать контрольно-измерительный прибор 12 по всей осевой длине воздушного зазора для проверки всего сердечника 2 статора посредством однократной установки устройства 1 или на половине осевой длины воздушного зазора для проверки всего сердечника статора посредством двукратной установки устройства 1 (т.е. с обоих концов сердечника статора).

Опора 10 содержит направляющую 15, которая может быть соединена в направлении по окружности с электрической машиной, такой как генератор 1, вдоль воздушного зазора 11 (например, она может быть соединена со стопорным кольцом генератора); предпочтительно направляющая 15 продолжается по всей окружной длине воздушного зазора, так чтобы весь сердечник 2 статора можно было проверять посредством однократной установки устройства 1, однако в любом случае в различных вариантах выполнения направляющая 15 может перемещаться по окружности только на части длины воздушного зазора 11.

Направляющая 15 содержит тележку 16, которая перемещается по направляющей в различные положения по окружности сердечника 2 статора.

Тележка 16 содержит выдвижную штангу 17, которая содержит контрольно-измерительный прибор 12.

Кроме того, выдвижная штанга может быть снабжена колесами 18 для обеспечения надежного соединения с сердечником 2 статора и/или ротором 3 во время проверки.

Ниже приводится описание конкретных вариантов выполнения изобретения с различными контрольно-измерительными приборами.

На Фиг.2 и 3 показан вариант выполнения, в котором контрольно-измерительный прибор 12 содержит механический датчик.

Как показано на Фиг.2 и 3, штанга 17 имеет индикаторную головку 20, которая снабжена поворотным механическим датчиком, таким как эллиптическая пластина 21, который может вращаться вокруг оси G между положением вставления (как показано на Фиг.2 и 3) и положением проверки, как указано стрелкой F.

Проверка с помощью механического датчика выполняется посредством размещения пластины 21 в проверяемой зоне сердечника 2 статора и последующего вращения пластины 21 как показано стрелкой F; усилие, которое прикладывается к пластине 21 для ее введения в пакет 4 между металлическими листами 5, пропорционально сохраненной жесткости измеряемого пакета 4.

На Фиг.4 и 5 показаны два различных варианта выполнения, в которых контрольно-измерительный прибор содержит электрический датчик.

В этих вариантах выполнения индикаторная головка 20, соединенная со штангой 17, содержит датчик, такой как катушка 23, предназначенный для наведения магнитного потока в пакете 4 с целью создания вибрации пакета.

Сигнал, генерируемый вибрирующим пакетом, может направляться с помощью той же самой катушки 23 (как показано на Фиг.4) или с помощью другого датчика 24 (вариант выполнения, показанный на Фиг.5).

В частности, датчик 24 может быть электрическим датчиком, таким как вторая катушка, или акустическим датчиком, таким как микрофон, или механическим датчиком, таким как датчик ускорения, который должен устанавливаться на проверяемом пакете 4 (например, в этом случае датчик 24 может поддерживаться вспомогательной штангой, которая будет перемещаться к сердечнику статора и наоборот).

Как вариант, датчик 23 может быть акустическим датчиком, который генерирует акустический сигнал, вынуждающий пакет 4 вибрировать, а также обнаруживает сигнал, генерируемый вибрирующим пакетом.

Кроме того, в этом случае также может быть предусмотрен второй датчик 24, и как уже было указано, он может быть электрическим датчиком, таким как катушка, акустическим датчиком, таким как микрофон, или механическим датчиком, таким как датчик ускорения, который должен устанавливаться на проверяемом пакете 4.

На Фиг.6 представлен другой вариант выполнения, в котором контрольно-измерительный прибор 12 содержит механический датчик. В этом варианте выполнения индикаторная головка 20, соединенная со штангой 17, содержит механическое устройство с электроприводом, такое как ударник 25 (микроударник), которое ударяет по пакету 4 и вынуждает его вибрировать. Сигнал, генерируемый вибрирующим пакетом, может обнаруживаться другим датчиком 26. В частности, датчик 26 может быть механическим датчиком, таким как датчик ускорения, или акустическим датчиком, таким как микрофон.

Также возможна комбинация вариантов выполнения, показанных Фиг.2-6. Способ проверки затяжки сердечника статора электрической машины с ротором 3, вставленным в сердечник 2 статора, содержит:

- введение контрольно-измерительного прибора 12, который соединен с подвижной опорой 10, в воздушный зазор 11 между сердечником 2 статора и ротором 3;

- локальное размещение контрольно-измерительного прибора 12, т.е. размещение контрольно-измерительного прибора 12 соответственно в зоне сердечника 2 статора, подвергаемой проверке. Это может выполняться посредством регулирования осевого положения и положения по окружности контрольно-измерительного прибора 12 в зазоре 11;

- локальную проверку определенных зон сердечника 2 статора генератора.

Поскольку проверка выполняется в определенных зонах сердечника 2 статора и поскольку контрольно-измерительный прибор 12 может быть перемещен в любую зону сердечника 2 статора, имеется возможность выполнять проверку только тех пакетов 4, которые более подвержены ослаблению.

Кроме того, поскольку проверки выполняются локально, точное положение ослабленных пакетов 4 выявляется автоматически (поскольку известны осевое положение и положение по окружности, в которых выполняются проверки).

Преимущественно, проверки повторяются некоторое число раз в различных осевых и/или угловых положениях.

В различных вариантах выполнения проверки проводятся за счет введения пластины между стальными листами 5 сердечника статора или оказания давления на стальные листы 5 сердечника статора с целью создания вибраций этих листов и обнаружения вибраций. Предпочтительно вибрации обнаруживаются посредством измерения сигнала, генерируемого вибрирующими стальными листами 5.

Разумеется, что описанные отличительные характеристики могут предусматриваться независимо друг от друга.

На практике используемые материалы и размеры могут выбираться по усмотрению согласно требованиям и уровню техники.

Способ проверки затяжки сердечника статора электрической машины, содержащей сердечник (2) статора и ротор (3), образующие воздушный зазор (5) между собой, причем способ включает в себя этапы, на которых вводят контрольно-измерительный прибор (12), который соединен с подвижной опорой (10), в воздушный зазор (11), вводят пластину (21) между стальными листами (5) сердечника статора и приводят пластину (21) во вращение, располагают локально контрольно-измерительный прибор (12) и осуществляют локальную проверку определенных зон сердечника (2) статора генератора. Устройство для реализации способа, содержащее подвижную опору (10), вводимую в воздушный зазор (11) между сердечником (2) статора и ротором (3), приводимую во вращение пластину (21) между стальными листами (5) сердечника, и контрольно-измерительный прибор (12), установленный на подвижной опоре (10). Техническая задача - выполнение проверки для определения затяжки сердечника статора без необходимости извлечения ротора с помощью предложенного способа и устройства, а также уменьшение риска повреждения сердечника статора и/или ротора в результате проверки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ проверки затяжки сердечника статора электрической машины, содержащей сердечник (2) статора и ротор (3), образующие воздушный зазор (5) между собой, причем способ включает в себя этапы, на которых вводят контрольно-измерительный прибор (12), который соединен с подвижной опорой (10), в воздушный зазор (11), вводят пластину (21) между стальными листами (5) сердечника статора и приводят пластину (21) во вращение, располагают локально контрольно-измерительный прибор (12) и осуществляют локальную проверку определенных зон сердечника (2) статора генератора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проверку повторяют некоторое количество раз в различных осевых и/или угловых положениях.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проверка включает в себя этап, на котором нажимают на стальные листы (5) сердечника статора с целью создания вибраций этих листов и обнаружения вибраций.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что вибрации обнаруживают посредством обнаружения сигнала, генерируемого вибрирующими стальными листами (5) сердечника статора.

5. Устройство для проверки затяжки сердечника статора электрической машины, содержащее подвижную опору (10), вводимую в воздушный зазор (11) между сердечником (2) статора электрического генератора и ротором (3), приводимую во вращение пластину (21) между стальными листами (5) сердечника статора, и контрольно-измерительный прибор (12), установленный на подвижной опоре (10) и локально размещаемый в определенных локальных зонах проверки сердечника (2) статора генератора.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что вышеуказанная опора (10) предназначена для размещения контрольно-измерительного прибора (12), по меньшей мере, на половине осевой длины воздушного зазора.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что вышеуказанная опора (10) содержит направляющую (15), соединяемую по окружности с генератором вдоль, по меньшей мере, участка зазора (11), тележку (16), которая перемещается по направляющей (15), и штангу (17), которая соединена с тележкой (16) и на которой установлен контрольно-измерительный прибор (12).

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что вышеуказанная штанга (17) является выдвижной штангой.