[發明專利]一種電機流體場與溫度場一體化測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201611166285.1
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106597280A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 趙強;郭俊杰;吳宣東;劉雅娣;蔡合超;王曉俊;曲振業;張運生
• 申請（專利權）人: 臥龍電氣集團股份有限公司;臥龍電氣南陽防爆集團股份有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙)41104
• 代理人: 劉建芳

技術領域

本發明涉及電機測試技術領域，尤其涉及一種電機流體場與溫度場一體化測量裝置及方法。

背景技術

電機工作時，內部溫度會升高，使其絕緣材料加速老化，導致效率降低，嚴重的可引起電機故障。溫度和風壓風速等參數是電機工作時的重要參數，在電機的設計、研究、測試和運行等多個環節中都需要測量其溫度和風壓風速。電機溫度和風壓風速測量對優化設計、提高性能具有十分重要的意義。

目前，國內研究機構對電機溫度測量提出了一些方法，主要有上海交通大學電力學院的張鎮翰、海軍工程大學艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室的易新強等人，采用Pt100熱敏電阻實現電機溫度測量；上述方法無論是直接測量還是間接測量都是采用的電測法，容易受電機內部強電磁環境的干擾，測量精度不高。

福建水口發電集團有限公司的吳藝輝等人，采用高速、高精度的紅外測溫傳感器實現發電機的溫度測量。但是，由于紅外探頭的尺寸較大，所以無法應用于中小型電機。另外，紅外溫度探測器的工作溫度范圍一般都小于60℃，無法長期工作于具有較高溫度的電機內部。

對于電機流體場測試，重慶大學的任松和浙江大學的丁力建立了電機局部通風散熱試驗模型，并采用主要由皮托管和壓力傳感器構成的測量系統進行測試；東方電氣東方電機有限公司的錢鋒對大功率發電機建立了通風模型，同樣采用了主要由皮托管和壓力傳感器構成的測量系統進行測試。但是，這些模擬軍不是針對真實電機進行的流體場測試，僅僅能給出設計參考，并不能達到實際應用。

目前，現有電機具有強電磁干擾、氣隙小、空間狹小、轉子轉動等多種特性，針對防爆電機來說，還需要內外電信號隔離，傳統的熱敏電阻測溫、紅外測溫等多種方法均無法滿足其測量需求，電機溫度場與流體場測試一直是電機測試的難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種電機流體場與溫度場一體化測量裝置及方法，能夠精準測量電機內部的流體場與溫度場參數。

本發明采用的技術方案為：

一種電機流體場與溫度場一體化測量裝置，包括定子鐵芯、安裝于定子鐵芯內的轉子和外殼，外殼和定子鐵芯、定子鐵芯和轉子之間的間隙形成電機軸向通風道，定子鐵芯內的間隙形成電機徑向通風道，還包括多路流體場光纖采集模塊、多路溫度場光纖采集模塊、解調儀和計算機，多個流體場光纖采集模塊和多個溫度場光纖采集模塊均勻分布在電機軸向通風道和電機徑向通風道內，多個流體場光纖采集模塊和多個溫度場光纖采集模塊的信號輸出端連接解調儀，解調儀的信號輸出端連接計算機的信號輸入端，計算機內安裝有JPFBGTest測試系統。

每路流體場光纖采集模塊包括多個壓力光纖光柵傳感器，多個壓力光纖光柵傳感器采用串聯連接解調儀或者并聯后通過光纖耦合器連接解調儀；每路溫度場光纖采集模塊包括多個溫度光纖光柵傳感器，多個壓力光纖光柵傳感器采用串聯連接解調儀或者并聯后通過光纖耦合器連接解調儀。

所述的每路流體場光纖采集模塊中包含的每個壓力光纖光柵傳感器的中心頻率不同；每路溫度場光纖采集模塊中包含的每個溫度光纖光柵傳感器的中心頻率不同。

所述的解調儀采用光纖光柵傳感分析儀。

一種基于電機流體場與溫度場一體化測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

A：在電機的每路電機軸向通風道和每路電機徑向通風道上預設多個采集點，在每個采集點處安裝一個壓力光纖光柵傳感器和一個溫度光纖光柵傳感器；

B：將每路電機軸向通風道或者每路電機徑向通風道上設置的所有壓力光纖光柵傳感器連接到解調儀的一個通道接口上，且將每路電電機軸向通風道或者每路電機徑向通風道上設置的所有溫度光纖光柵傳感器連接到解調儀的一個通道接口上；

C：解調儀發送光信號，經過光纖傳輸到達每個壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器；

D：每個壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器接收到光信號后，將反射信息原路反饋給解調儀；

E：解調儀接收到每路電機軸向通風道或者每路電機徑向通風道上壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器反射回來的光信號，并對信號進行轉換、解調，測量出每個壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器反射光信號的中心頻率，并將測量結果傳輸給計算機；

F：計算機通過JPFBGTest測量軟件對光譜進行分析與計算，得到每一個壓力光纖光柵傳感器和溫度光纖光柵傳感器所在位置的溫度和壓力物理量。