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.

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。

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。

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。

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。

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。

双馈异步发电机电刷滑环电阻变化理论与仿真研究

电刷与滑环间良好的电接触是双馈异步发电机稳定运行的前提,电刷滑环电阻是衡量电接触系统可靠性的重要指标。以1.5 MW实际双馈风力发电机电刷滑环系统为研究对象,在计及周期性变化的滑环电阻的基础上,对运行过程中电刷滑环动态电阻进行定量分析和计算。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,建立正常运行和故障运行下电刷滑环动态电阻数值模型和电路模型,并对电刷电流的间谐波进行理论分析和计算。通过对故障前后的电刷电流傅里叶变换值进行对比分析,得出结论:故障后电刷电流间谐波分量下降率远小于基波分量下降率,且故障下间谐波畸变率远大于正常时间谐波畸变率。该结论可作为双馈异步发电机电刷滑环运行稳定性的判据,对其状态监测和故障诊断具有实际指导意义。

基于铭牌数据结合PSO的异步电机参数辨识研究

提出基于电机铭牌参数结合粒子群优化算法(PSO)对电机等效电路参数辨识的新方法,有效解决了目前等效电路参数辨识法中存在的问题。在电机等效电路中引入杂散损耗等效电阻、机械损耗、滑环碳刷接触损耗,建立精确的电机等效电路;基于等效电路计算的电机参数和铭牌参数建立等效电路参数辨识优化模型,用PSO对优化模型求解,以较高的概率达到了优化目标。用辨识出的等效电路参数计算电机在不同转速下的电参数,并与实测值比较,验证了基于电机铭牌参数通过PSO优化方法辨识等效电路参数的有效性。

汇流环关键材料选用探讨

随着现代雷达技术的发展,汇流环在雷达系统中的应用越来越广泛,汇流环关键材料的特性决定了汇流环的整体性能。本文介绍了汇流环设计中关键材料的选用原则,讨论了各种电刷材料、导电环材料和绝缘环材料的特性,并根据雷达使用要求和环境条件来选用合适的汇流环关键材料。

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。

双馈异步发电机电刷滑环系统状态监测技术研究现状与发展

电刷和滑环系统对双馈异步发电机的稳定运行至关重要,然而其运行故障时有发生,维修工作需耗费大量的人力和物力。与传统发电机类似,双馈异步风力发电机电刷滑环系统的故障机理相对简单,而对其进行实时、精确、高效的状态监测是一大难点,故本文先简单介绍了发电机电刷滑环系统常见故障类型和故障产生机理,再对当前已有的电刷滑环系统状态监测方法做重点阐述和分析,最后对未来双馈异步风力发电机电刷和滑环系统状态监测的发展趋势和方向做了展望。

环刷刷丝接触压力检测系统设计

环刷是导电滑环的重要组成部件,其接触压力是滑环使刷丝变形后产生的刷丝对滑环的作用力。环刷刷丝接触压力值微小,影响因素较多,但环刷刷丝接触压力的大小将直接关系着导电滑环的技术性能和使用寿命。本文针对环刷的特点详细研究了环刷刷丝接触压力的测量方法和技术,并设计了一套环刷刷丝接触压力检测系统,实现了对环刷刷丝接触压力的自动精密测量。

发电机集电环电刷故障实例及分析

针对近期发电机集电环、电刷故障屡有发生的现状,通过几起实例,提出了电刷表面氧化膜的润滑作用和形成条件,并对发电机集电环、电刷过热故障和各种异常情况进行了分析,说明其异常表现、发生原因及处理过程。

大电流旋转电滑环的研制

利用旋转电滑环可以实现在转动状态下传输信号和电源动力,并使传输信号和电源动力的电缆不会发生扭绞性损坏,既保证了电缆的收放,又保证了系统的电气连接。介绍了这种新型旋转电滑环的结构、技术指标,重点对产品的设计方案、材料选择、电气参数等进行了分析。

大型水轮发电机集电环装置环面损蚀探究

对大型水轮发电机组集电环装置环面损蚀现象进行分析,指出其主要由机械磨损、电火花腐蚀和电化学腐蚀所致。对此提出了防治和减缓集电环环面损蚀的措施:1选择天然石墨碳刷;2及时消除碳刷打火现象;3加强停运保护;4改善集电环室运行环境;5保持集电环环面平整。这些措施在葛洲坝水电站125 MW机组得到应用,水轮发电机滑环运行状况有所改善,因集电环环面损蚀所引起的打火及过热情况明显减少。