基于多个热成像探头传感器的滑环装置碳刷温度监测与分析

文章设计了一款基于多个热成像探头传感器的滑环装置碳刷温度监测系统,该系统利用热成像探头传感器来获取碳刷的温度数据,并通过数据处理和分析,实现对碳刷温度的监测和报警。系统采用热成像视频监测,增加现地显示装置,通过对系统进行设计,实现了历史数据查询、故障预警等多种功能,可更好地保障水利发电的安全运行。

水轮发电机组碳刷/集电环摩擦副接触电阻计算及仿真验证

碳刷/集电环组件作为水轮发电机组励磁系统的重要组成部分,常因界面接触状态变化而出现碳刷过热、打火、电弧侵蚀等问题.其界面间的接触状态目前无法直接监测,间接监测则成为解决该问题的关键.载流摩擦副间的接触状态常用接触电阻进行表征,因此,本文中基于电接触和传热学的相关理论,建立了接触电阻的数学模型,该模型旨在根据碳刷温度估算接触电阻值.通过碳刷/集电环载流摩擦试验确定模型中的相关参数,计算并分析不同额定电流、转速、弹簧压力条件下,接触电阻的动态变化及关键影响因素.将计算结果代入COMSOL Multiphysics有限元分析软件中,基于其内置的物理场控制方程,仿真模拟碳刷的温度并与试验得到的碳刷的温度作比较,以验证该模型的有效性.计算结果表明:当界面接触压力一定时,接触电阻值随着额定电流的增大而减小;当额定电流一定时,界面接触压力大的碳刷接触电阻值小;当集电环转速增大时,弹簧压力对接触电阻的影响进一步增大.

发电机碳刷和集电环温度过高的原因分析及处理方法

碳刷和集电环是发电机动静接触和交换能量的设备。发电机组运行时,碳刷和集电环在长期的摩擦中,经常发生过热现象,若不及时处理,很可能发生高温烧损事件,严重威胁发电机组的安全运行。从碳刷、刷握、集电环、通风、刷架等主要方面对某发电机组运行中出现的碳刷和集电环摩擦高温现象展开原因分析,并制订了相应的技术措施,对碳刷及集电环表面温降有显著效果。

某电站水轮发电机组碳刷烧毁原因分析及处理方法

水轮发电机组碳刷-滑环装置能否正常运转直接影响着励磁系统的运行,从而对发电机组的安全稳定运行产生影响。基于因碳刷打火使部分碳刷烧毁造成停机事故,认真深入分析、总结碳刷打火原因及对实际案例处理方法,以提升水电站安全稳定运行水平为目标,为励磁系统卓有成效的维护和检修提供了参考。

双馈风力发电机滑环碳刷稳态温度场分析与试验验证

双馈风力发电机作为陆上风力发电机组的主要机型,除定子、转子绕组温度外,滑环、碳刷的温度亦作为主要考量指标之一,随着机组功率越来越大,出现了7 MW级以上机组,损耗亦随之增大,需要在设计阶段对滑环碳刷的冷却方案进行评估及计算滑环碳刷的温度。现主要介绍了滑环、碳刷的损耗计算及损耗分配比例,采用有限元分析方法对滑环室三维建模,运用Fluent计算软件进行流场、温度场仿真计算时的难点进行分析及解决方案,同时结合样机机型的试验数据结果与仿真数据进行对比,其误差在可接受范围之内。

基于高温区检测的滑环箱故障诊断方法研究

在滑环箱运行过程中,滑环与碳刷发生摩擦易导致碳刷的磨损,影响滑环箱正常运行,从而引发电气事故。介绍了滑环箱工作机制和常见红外诊断方法,探讨了高温区检测算法的可行性,并利用红外温度数据提出了基于高温区检测的滑环箱故障诊断算法。通过检测区域内部的高温区,并采用高温区平均温升以及相邻高温区平均温度差进行故障诊断,实现滑环箱故障的及时发现并安排检修。经现场验证,该方案可有效识别具有高温现象的滑环箱故障。

水轮发电机集电环跳火故障机理分析及处理技术

水轮发电机集电环跳火现象是电力系统中一种常见的故障,若未能及时处理,可能会导致集电环损坏,从而对水轮发电机组的安全运行构成严重威胁。本文主要在于深入探讨和分析水轮发电机集电环跳火的常见成因,并结合某水电厂的实际案例,提出针对性的故障诊断与处理策略,以确保水轮发电机组的安全与稳定运行。旨在为相关技术人员提供理论支持与实践指导,从而有效预防和解决此类故障问题。

大朝山水电站6号发电机滑环室碳粉吸收装置设计

发电机滑环装置在运行过程中会产生大量碳粉,因碳粉堆积可能导致碳刷打火、转子接地、极间短路等故障,危及机组的安全稳定运行。为解决这些问题,提高供电的可靠性,文章从多角度对滑环系统进行分析,最终得出加装一套碳粉吸收装置的设计方案,主要用来减少碳粉堆积,从而达到降低机组停机清扫次数及故障概率的目标。

基于有限元法的导电滑环刷丝成型特性分析

导电滑环刷丝的工作性能对卫星的整体能源安全与在轨寿命有着至关重要的影响。为了保证信号和电流的实时传递,需要对刷丝角度进行控制。本研究通过有限元法的理论分析,建立了电刷板和刷丝的三维模型;结合显式动力学和隐式静力学的有限元模拟方法,确定了刷丝最佳的角度成型方式,完成了刷丝角度成型与回弹的有限元模拟;提出了一种基于有限元针对刷丝角度回弹过程的测量方法,并对刷丝回弹角的仿真值与理论值进行了对比分析。结果表明:与单侧偏转板和双侧短夹持板相比,双侧长夹持板对刷丝角度成型的作用方式最佳;刷丝的回弹角度与成型角度呈正相关,刷丝的成型角度越大,刷丝成型后的回弹变形值越大;刷丝成型角度在120°以上时,由于残余应力过大,所以刷丝材料很可能发生破坏。为了防止刷丝在发生弹塑性变形时其材料左侧根部发生破坏,应将夹持板左侧夹紧面尽量贴近刷丝左侧根部位置,对刷丝根部增加约束,以保证刷丝角度成型的质量;刷丝回弹角度的最大相对误差约为2°,但平均误差值在1°左右,总体回弹趋势基本一致,可以很好地表示出刷丝回弹角度的变化规律。

运行工况对碳刷/集电环摩擦副表面膜形成的影响

目的解决水轮发电机组碳刷/集电环组件接触界面表面膜形成困难和容易破损的问题。方法在分析载流摩擦表面膜层成因的基础上,采用某水轮发电机组所用的碳刷及集电环配副,在同尺寸水轮发电机组碳刷/集电环模拟试验台进行相似性试验,用四探针方阻仪表征表面膜层的氧化情况,研究电流密度、速度、温度、载荷对集电环表面膜生成的影响。结果碳刷与集电环形貌磨合大约需要200 min,随后表面膜逐渐形成。在4、8 m/s转速下,正极集电环表面方阻的最大值可达到0.6 mΩ,在12 m/s转速下正极集电环表面方阻的最大值可达到25 mΩ。电流提高了摩擦副的温度,有利于氧化反应的进行,但过高的温度会导致摩擦表面水分子脱附,从而严重磨损表面膜。负极碳刷的温度普遍高于正极碳刷。弹簧压力分布不均会导致碳刷载流分配不均,更易引发负极碳刷出现高温,损坏表面膜。在12 m/s转速、800 A电流工况下,表面膜的生成速度相对最快。结论表面膜主要由石墨层和氧化物层组成,在表面膜的形成过程中,碳刷与集电环间的接触电阻在前期以收缩电阻为主,在后期以膜层电阻为主。膜层电阻主要受到膜层厚度的影响。转速是影响表面膜生成速率的主要因素。高温是造成表面膜破坏的直接原因。

光纤布拉格光栅碳刷温度在线监测系统及应用

集电环系统是发电机励磁系统的重要组成部分,其碳刷和滑环之间存在相对位移和滑动摩擦,是整个励磁系统中最薄弱的环节,故障率高。对碳刷或滑环进行在线温度监测能够及时发现发电机组运行中存在的问题,然而碳刷和滑环的在线温度监测存在测点多且有强电压的难题。采用光纤布拉格光栅温度传感器对碳刷温度进行监测,提出了一种基于碳刷架恒压簧的传感器安装方法,实现了富春江水力发电厂某机组碳刷在线温度监测。该技术可同时应用到发电机组风冷器等场景的在线监测。

离子液体润滑碳刷/集电环载流摩擦学特性及其适配度研究

水轮发电机组碳刷/集电环装置常因摩擦界面接触问题出现过热、打火等问题,而离子液体在载流情况下具有优异的润滑性能且不会破坏接触面之间的电连续性,可提高机组运行的安全性和可靠性。为进一步探讨离子液体作为碳刷/集电环组件润滑剂的适配性、可靠性以及相关作用机制,选择咪唑类、季膦类、功能化等三大类离子液体,对其载流摩擦条件下的摩擦学性能进行评价。结果表明:功能化离子液体润滑性能最佳,可以最大程度地降低摩擦因数和接触电阻,使其界面接触更加稳定;咪唑类离子液体烷基侧链的长度强烈影响载流界面的润滑性,烷基侧链较长的咪唑类离子液体的摩擦学性能更好;离子液体在载流摩擦条件下的载流和润滑性能与润滑剂的性质及其和磨损表面形成的双层保护复合膜有关,且引入特殊官能的功能化离子液体更易于吸附在碳刷表面形成牢固的润滑膜。研究结果为碳刷-集电环组件润滑介质的选取提供理论依据和技术指导。

基于多状态感知的转子集电环碳刷故障监测系统研究

发电机转子集电环和碳刷的运行状态影响着发电机组的安全稳定运行,在集电环和碳刷出现异常和故障时需及时发现和处理,以免扩大事故。目前,集电环和碳刷的状态监测主要采用人工巡检或单一传感器监测的方式,效率较低,可靠性差。为此研究了一种基于多状态感知的转子集电环碳刷故障监测系统,通过对弧光、温度、电气量数据的实时采集和综合分析,及时辨识集电环碳刷的异常状态,保障发电机安全可靠的运行。

某大型水电站集电装置打火原因分析及优化改进方法研究

集电环是发电机的重要组成部分,其主要功能是将励磁电流提供给旋转的发电机转子。碳刷是集电环装置的重要组成部分,是发电机动静接触和交换能量的设备。集电环和碳刷的运行状况直接关系到发电机组能否安全稳定运行。然而,在某水电站日常检查中,发现2号发电机碳刷出现打火故障,如不及时消除,可能导致碳刷碎裂,集电环高温运行环火,严重时造成集电环烧毁,严重威胁机组安全稳定运行。本文简单分析了发电机集电环碳刷打火原因,并提出相应优化改进方法。

大型水轮发电机组集电环摆度测量工具的研制与应用

基于鲁地拉水电厂水轮发电机带螺旋状通风槽的集电环无法通过传统的直接架设百分表读取集电环摆度与主轴同心度数据,同时水轮发电机组无法与集电环同步参与机组盘车,使得集电环运行摆度较大,造成了集电环及碳刷运行温度较高,详细介绍了一种集电环摆度测量工具制作过程及原理,大大改善了集电环的运行摆度,优化了集电环及碳刷运行工况,降低了集电环及碳刷运行温度,为水轮发电机碳刷集电环运行中温度过高分析原因提供坚实有力的依据,提高水轮发电机组的安全稳定性。

风力发电机电刷滑环系统三维温度场分析与计算

电刷和滑环系统是风力发电机励磁系统的重要组成部分,但运行中时常出现过热现象,危害发电机安全运行,准确的热分析是电刷滑环系统结构优化、防止过热的前提。该文基于热电耦合方法对电刷滑环系统进行三维温度场分析。根据电刷滑环系统的运行特性,建立了同时考虑旋转摩擦生热、励磁电流生热和系统对流散热的热电耦合三维模型。在给出基本假设和边界条件的基础上,采用有限元法对三维热电场控制方程进行耦合计算,分析了电刷滑环系统的传热性能及各部件的温升分布,同时给出系统的电流密度矢量分布。然后,根据热电类比法,从"路"的角度建立了热分析模型,提出了运用基于复频域的拉普拉斯变换法求解热路方程组,并与仿真值进行对比分析,验证了热路法分析电刷滑环系统温度场的准确性和可行性。最后,给出相关结论,对电刷滑环系统结构优化和安全运行具有指导意义。

银基电刷材料组织及性能的研究

研究了一系列银基电刷材料 ,通过对电性能和摩擦、磨损性能的研究 ,筛选出最佳电刷材料 ;并对电刷的对偶材料货币银进行了分析。试验表明 ,以 Ag Ta Mo S2 G为电刷 ,货币银为滑环材料 ,具有优良的电性能和摩擦磨损性能。

星载长寿命导电滑环的传输可靠性评估

国内导电滑环在轨寿命在10万转量级,为验证某型号星载柱式滑环(汇流环)在轨100万转需求下寿命期内的可靠性,地面对导电滑环进行200万转寿命试验考核,并测试了寿命试验末期刷丝和刷丝束两种不同刷丝结构形式摩擦副下功率环及信号环的传输可靠性。在真空高低温环境中,根据在轨不同工况,模拟星上特定功率以及500 kb/s的CAN,RS422信号,测试导电滑环功率环供电稳定性及常用信号经过信号环后传输误码,为导电滑环正样产品配对摩擦副的结构设计提供依据。刷丝束多触点结构形式的导电滑环电平波动率为0.6%,信号传输误码率为0;单刷丝结构形式导电滑环电平波动率超过100%,信号传输误码率为16.1%;验证了空间应用环境下,刷丝束结构形式信号环性能优于传统单刷丝的导电滑环。

螺旋CT的滑环故障及维修

滑环是螺旋CT最基本的部件之一,承担着扫描架中固定与旋转部件之间的供电、接地及信息传递等功能,并介绍了滑环的基本结构、故障检修及维护。

基于振动信号的双馈异步发电机滑环装置故障诊断方法研究

电枢滑环系统是双馈异步发电机励磁系统的重要组成部分,但运行中时常出现因滑环面损伤而导致的电刷滑环接触不良现象,严重影响电机励磁稳定性。针对这一问题,提出了基于振动信号的滑环面损伤故障诊断新方法。简要分析了电刷滑环系统振动法原理、振动传播途径及故障机理。搭建电刷滑环仿真运行实验平台,实时采集系统故障运行前后的振动信号。应用小波能量谱法进行滑环接触面故障诊断。通过对比分析故障前后振动信号的小波能量谱分布及占比情况,找出发生振动异常的频带,为电枢滑环接触面的故障诊断提供依据。