在電磁鐵芯缺陷測試或el-cid測試之前對發(fā)電機(jī)組件去磁的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種用于確定和用于降低發(fā)電機(jī)定子鐵芯（20）中的磁性的方法和設(shè)備。所述方法包括延伸一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線（38）接近發(fā)電機(jī)定子鐵芯，向所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線施加極性反轉(zhuǎn)的勵(lì)磁電壓，和隨時(shí)間降低電壓的幅值，其中所述電壓導(dǎo)致電流在所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線中流動(dòng)，電流產(chǎn)生將定子鐵芯去磁的磁場。該方法和設(shè)備對于確定鐵芯中的過熱點(diǎn)是有用的。
【專利說明】在電磁鐵芯缺陷測試或EL-CID測試之前對發(fā)電機(jī)組件去磁的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)施方式一般地涉及一種用于識(shí)別發(fā)電機(jī)鐵芯短路和其他的鐵芯缺陷的方法和設(shè)備，更具體地說，涉及用于在測試這樣的短路和其他缺陷之前對發(fā)電機(jī)鐵芯去磁的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)電機(jī)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)動(dòng)作原理將旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換為電能。轉(zhuǎn)動(dòng)力矩由燃?xì)饣蛘羝麥u輪機(jī)施加到正旋轉(zhuǎn)的并且被磁化的轉(zhuǎn)子并且轉(zhuǎn)換為在靜止的殼形圓柱體定子中的交流電(AC)，典型地是三相AC。轉(zhuǎn)子在定子的軸向孔內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)在由定子鐵芯支撐的定子繞組內(nèi)部產(chǎn)生交流電。
[0003]發(fā)電機(jī)是一種在機(jī)械上笨重的并且在電氣上復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，以高達(dá)27千伏的電壓提供高達(dá)2.222MVA的輸出功率。大型發(fā)電機(jī)，例如500兆瓦發(fā)電機(jī)，重大約200噸，長大約6米和直徑2.6米，孔直徑大約1.3米并且氣隙(即在轉(zhuǎn)子和定子之間)大約0.75至2.0英寸。電氣發(fā)電機(jī)是供電系統(tǒng)的主要電力生產(chǎn)者。
[0004]定子鐵芯包括上千的薄的高導(dǎo)磁性(例如鋼)沿圓周開槽的疊片(在一種實(shí)施方式中大約200000疊片)，這些疊片水平堆疊并且壓緊在一起。每個(gè)疊片定義了一個(gè)中央的開口并且由此當(dāng)被堆疊時(shí)多個(gè)開口定義了軸向孔，所述軸向孔延伸鐵芯的軸向長度。多個(gè)疊片定義了定子鐵芯。每個(gè)疊片大約0.3_厚并且以絕緣材料例如清漆鍍層以使得每個(gè)疊片與接觸到的相鄰的疊片電氣絕緣并且由此降低渦流損耗。鐵芯疊片由沿著鐵芯圓周分布并且軸向延伸通過每個(gè)疊片的條或棒保持在一起。
[0005]每個(gè)疊片(并且由此定子鐵芯)還包括多個(gè)面向內(nèi)部(即面向鐵芯的中心線)的齒。典型地包括電氣絕緣的銅條的定子繞組被安置在平行的槽內(nèi)部，所述槽在連續(xù)的齒之間定義。銅條沿著鐵芯的長度軸向地延伸。發(fā)電機(jī)輸出電流在這些銅條內(nèi)部被產(chǎn)生。
[0006]定子由旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)并且攜帶軸向勵(lì)磁繞組(也稱為轉(zhuǎn)子繞組)，通過從勵(lì)磁機(jī)提供的直流電流向所述勵(lì)磁繞組提供能量。由轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的(關(guān)于時(shí)間)恒定的磁通在定子鐵芯內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，其切割定子繞組并且在這些繞組內(nèi)部產(chǎn)生交流電流。鋼疊片保證，定子鐵芯對于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的磁通呈現(xiàn)低磁阻的路徑。
[0007]定子和轉(zhuǎn)子被封裝在框架內(nèi)部。每個(gè)轉(zhuǎn)子末端包括支承軸頸，其與附著于框架的軸承協(xié)作，以提供在轉(zhuǎn)子和框架之間的低摩擦界面。
[0008]通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場的動(dòng)作而在定子繞組中感應(yīng)的AC電流，流到發(fā)電機(jī)框架上的用于連接到外部電氣負(fù)載的外部端子。三相交流電流由包括了圍繞定子鐵芯以120°分隔的三個(gè)獨(dú)立的定子繞組的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。單相交流電流從單定子繞組提供。
[0009]防止定子鐵芯中不期望的電流(與定子繞組中期望的電流相反)的產(chǎn)生是至關(guān)重要的，如果沒有被探測和修復(fù)可能導(dǎo)致嚴(yán)重的鐵芯過熱、爆炸或起火。在相鄰的疊片之間的絕緣旨在防止這些電流的形成和流動(dòng)。然而，如果在疊片之間的絕緣，特別是沿著齒邊緣突出于孔開口的絕緣，在安裝、操作或維修期間被損壞，則可能形成導(dǎo)電電路。在這些電路內(nèi)部旋轉(zhuǎn)流通會(huì)感應(yīng)電流；這些電流的流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致被損壞的區(qū)域中的過熱點(diǎn)(導(dǎo)致過熱的高電流密度區(qū)域)。如果允許繼續(xù)，則在過熱點(diǎn)周圍區(qū)域中的高溫也會(huì)損壞或可能導(dǎo)致圍繞定子導(dǎo)線的電氣絕緣故障，使得必須更換這些定子導(dǎo)線。已經(jīng)出現(xiàn)過這樣的情形，即過熱點(diǎn)已經(jīng)發(fā)展到大到以至于整個(gè)鐵芯不得不被重建。
[0010]一種現(xiàn)有技術(shù)的過熱點(diǎn)探測器，也稱為回路測試，使用暫時(shí)的高功率環(huán)形磁通回路將鐵芯激勵(lì)至接近其運(yùn)行磁通密度的磁通密度(例如大約運(yùn)行磁通密度的85%)。該技術(shù)采用大尺寸導(dǎo)線，其延伸通過定子孔，圍繞發(fā)電機(jī)框架的外部，然后返回通過孔。通常需要
三至十匝(turn)的該導(dǎo)線。以高壓向回路提供能量并且技術(shù)人員位于孔內(nèi)部以手動(dòng)檢查定子表面以查找過熱點(diǎn)。
[0011]熱圖像探傷技術(shù)是執(zhí)行手動(dòng)觀察的一種替換。該技術(shù)也采用大尺寸導(dǎo)線以激勵(lì)鐵芯到其運(yùn)行(或接近運(yùn)行)磁通密度。然后利用紅外探測儀掃描鐵芯的整個(gè)表面。掃描處理從鐵芯的一端到另一端執(zhí)行，其中探測器軸向地并且圓周地移動(dòng)以查找揭示了鐵芯過熱點(diǎn)的紅外輻射。
[0012]回路測試典型地在新的或新纏繞的定子上執(zhí)行，因?yàn)樵跍y試能夠被執(zhí)行之前轉(zhuǎn)子必須被移除。測試提供用于與在那個(gè)鐵芯上執(zhí)行的后續(xù)的回路測試(或其他的過熱點(diǎn)探測測試)相比的基線(baseline)結(jié)果。這些后來的測試可以揭示潛在的過熱點(diǎn)。通過與基線測試結(jié)果比較，可以確定特定的過熱點(diǎn)是在最近發(fā)展起來的還是在基線測試期間出現(xiàn)的。
[0013]最近，電磁探測器，諸如像在美國專利號(hào)5321362中描述的電磁鐵芯缺陷探測器(EL-CID),已經(jīng)被采用來識(shí)別鐵芯過熱點(diǎn)。該技術(shù)在一種實(shí)施方式中采用安裝在定子鐵芯的孔中的N0.10AWG300伏電線的勵(lì)磁電流回路(通常6匝)。該電線一般沿著孔中心線懸垂并且以類似于在上述的高功率回路測試技術(shù)中使用的導(dǎo)線的路徑的方式圍繞框架。
[0014]導(dǎo)線回路連接到恒定頻率振幅可調(diào)AC電壓源(例如240伏可調(diào)變壓器)。單獨(dú)的單次搜索線圈確定何時(shí)已經(jīng)達(dá)到鐵芯激勵(lì)的合適水平。典型地，電壓被調(diào)節(jié)以產(chǎn)生發(fā)電機(jī)鐵芯的運(yùn)行磁通密度的大約4%的磁通密度。在這樣的低磁通密度，技術(shù)人員能夠帶著探測器拾波線圈(即，Chattock線圈或傳感器)安全地進(jìn)入孔中，以通過探測當(dāng)電流流過短路的疊片時(shí)從那些電流發(fā)射的磁場來探測疊片中的軸向電流。替換地，拾波線圈被遠(yuǎn)程地控制以在孔內(nèi)部移動(dòng)，特別地在一種當(dāng)EL-CID測試被執(zhí)行時(shí)轉(zhuǎn)子準(zhǔn)備就緒的應(yīng)用中。
[0015]對于在轉(zhuǎn)子準(zhǔn)備就緒的情況下執(zhí)行測試，本發(fā)明的受托人已經(jīng)開發(fā)了一種(商業(yè)上稱為FAST GENSM測試)處理，其中將攜帶了 EL-CID傳感器的機(jī)器人小車饋入到在轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙中。對于FAST GEN探傷，勵(lì)磁電流回路包括也穿過氣隙的平導(dǎo)線電纜的大約6或7匝。
[0016]不管EL-CID測試是在轉(zhuǎn)子準(zhǔn)備就緒還是被移除的情況下執(zhí)行，EL-CID拾波線圈或傳感器在定義了孔的整個(gè)面向內(nèi)部的表面上移動(dòng)。傳感器按照一系列重疊的圓周模式移動(dòng)以測試圍繞整個(gè)360度圓周并且在鐵芯的整個(gè)軸向長度上的所有的線圈槽和齒。輸出信號(hào)在輸出設(shè)備上被觀察或繪圖。疊片中升高的軸向電流的任何區(qū)域，不管是沿著定義了孔的、鐵芯的表面或在表面以下一些距離處，作為輸出信號(hào)中的尖峰被指出。可以通過分析這些尖峰來確定對于校正動(dòng)作的需求。
[0017]EL-CID勵(lì)磁電壓的期望值是一些包括了定子線電壓、每相繞組的匝數(shù)、線圈節(jié)距、轉(zhuǎn)子極數(shù)和定子繞組槽的數(shù)量在內(nèi)的鐵芯和定子參數(shù)的函數(shù)。得到的勵(lì)磁電壓產(chǎn)生磁通的期望水平，其反過來產(chǎn)生拾波線圈中的期望電壓。該磁通值產(chǎn)生沿著鐵芯的軸向長度在定子鐵芯的相鄰齒之間一致的標(biāo)量磁勢降。鐵芯中的過熱點(diǎn)既軸向地又圓周地干擾該一致的磁勢，產(chǎn)生可以由傳感器線圈探測的磁勢差值。
[0018]來自于探測器拾波線圈的輸出信號(hào)可以通過將輸出信號(hào)與(例如基于相同鐵芯的更早的掃描，諸如基線掃描的)已知的參考值進(jìn)行比較而被進(jìn)一步處理和分析以輔助表征已經(jīng)被識(shí)別到的任何過熱點(diǎn)或缺陷。
[0019]強(qiáng)的實(shí)時(shí)磁場在發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間和在回路測試(其在發(fā)電機(jī)的額定磁通的大約85%處被執(zhí)行)期間被創(chuàng)建；殘余的磁場是在發(fā)電機(jī)已經(jīng)被關(guān)閉或回路測試結(jié)束之后余下的那些磁場。這些殘余場的性質(zhì)和強(qiáng)度是關(guān)于鐵芯材料的磁特性、鐵芯材料的熱處理、殘余應(yīng)力和鐵芯被關(guān)閉的方式的函數(shù)。
[0020]在(或者通過執(zhí)行回路測試或者EL-CID測試)識(shí)別鐵芯過熱點(diǎn)方面，期望的是，當(dāng)殘磁是零或接近零時(shí)(例如在新的、重新堆疊或重新纏繞的鐵芯上)執(zhí)行過熱點(diǎn)測試。這樣的測試的結(jié)果稱為基線結(jié)果或平線結(jié)果(例如最小或零殘磁，在測試輸出中沒有由殘磁引起的噪聲)。當(dāng)測試新制造的鐵芯時(shí)，對于每個(gè)測試的鐵芯槽創(chuàng)建“平線”軌跡圖。該圖提供理想的基線，由于殘磁為零?；€可以在后面被用于與所有將來的測試結(jié)果的比較和對于發(fā)電機(jī)的趨勢分析。
[0021]在鐵芯被關(guān)閉之后余下的殘磁的量既不可精確確定也不可精確控制。其從對于特定的鐵芯的BH曲線(磁通(B)和磁場密度(H)曲線)和當(dāng)發(fā)電機(jī)被關(guān)閉時(shí)磁場密度的水平來確定。在回路測試之后保留的殘磁的量也從對于鐵芯的BH曲線來確定。
[0022]為了理解殘磁的原因和效應(yīng)，可以將EL-CID勵(lì)磁回路作為變壓器初級線圈并且將EL-CID傳感器作為(降壓)變壓器次級線圈考慮。定子作為變壓器鐵芯工作并且由此是變壓器效率的主要決定因素。去磁的鐵芯(其具有高導(dǎo)磁率和低磁阻，因?yàn)榇抛韬蛯?dǎo)磁率是相反相關(guān)的)更有效和均勻；功率被干凈地(即幾乎沒有噪聲地)和容易地從初級電路被傳輸?shù)酱渭夒娐?，因?yàn)榇艌鋈菀椎赝ㄟ^定子鐵芯。鐵芯中的殘磁降低鐵芯的導(dǎo)磁率(并且由此增加對磁場的磁阻或阻力)，增加鐵芯中的電損耗并且導(dǎo)致在初級和次級線圈之間功率傳輸?shù)牟▌?dòng)。作為該殘磁的結(jié)果，在初級線圈電壓中的小的變化導(dǎo)致次級線圈電壓中的大的變化。這些大的電壓模擬信號(hào)由定子“短路”產(chǎn)生，其是EL-CID測試所計(jì)劃要測試的。因此定子中(即變壓器鐵芯中)的殘磁通過干擾在EL-CID激勵(lì)機(jī)和探測器之間的功率傳輸而遮蔽或惡化EL-CID信號(hào)。
[0023]不利地，產(chǎn)生的帶噪聲的EL-CID測試結(jié)果(不管是按照數(shù)值的或圖形的形式)需要冗長的解釋和趨勢分析以從真實(shí)的測試結(jié)果中消除由于殘磁引起的效應(yīng)。在回路測試之后執(zhí)行的EL-CID測試的結(jié)果典型地顯示出由于在回路測試之后保留的殘磁引起的高的噪聲水平。在發(fā)電機(jī)關(guān)閉之后執(zhí)行的E1-CID測試的結(jié)果也再次顯示出由于從發(fā)電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的殘磁引起的高的噪聲水平。在回路測試之前進(jìn)行的EL-CID測試典型地顯示低得多的噪聲信號(hào)水平，但是仍然是有問題的水平。
[0024]殘磁的量也取決于發(fā)電機(jī)關(guān)閉的方式，S卩，正常關(guān)閉還是強(qiáng)制關(guān)閉。正常關(guān)閉典型地產(chǎn)生最小的殘磁。緊急關(guān)閉或快速卸載(即強(qiáng)制關(guān)閉)可能導(dǎo)致在定子中出現(xiàn)顯著的殘余磁場。[0025]由于新的鐵芯還沒有處于有效工作也沒有被執(zhí)行在先的回路測試，可以對新的鐵芯在接近理想測試條件，即，沒有殘磁的影響的情況下進(jìn)行EL-CID測試。新的鐵芯的EL-CID測試結(jié)果與在鐵芯已經(jīng)被使用之后的結(jié)果的比較由于在每個(gè)測試時(shí)殘磁量方面的可能差別而是困難的。如果出現(xiàn)，殘磁使得測試結(jié)果錯(cuò)誤，使得難以精確比較結(jié)果、執(zhí)行趨勢分析和通過與在先的測試結(jié)果進(jìn)行比較來識(shí)別過熱點(diǎn)的進(jìn)一步惡化。
[0026]在先的EL-CID測試結(jié)果不僅顯示出了差的信噪比，而且它們還展示了被稱為“條帶”的現(xiàn)象。條帶指在整個(gè)軌跡的一部分期間高于和/或低于零電平的EL-CID軌跡圖的移動(dòng)或振動(dòng)。看起來該“條帶”是由于在沿著定子鐵芯的長度的導(dǎo)磁率方面的差別。“條帶”通過鐵芯中的殘余磁場的存在而被惡化。
[0027]為了防止放電損壞而對旋轉(zhuǎn)機(jī)器去磁或消磁是技術(shù)上公知的。在磁性顆粒NDE(nondestructive evaluation,無損鑒定)之后對機(jī)器組件去磁也是通常的工業(yè)實(shí)踐。然而在執(zhí)行過熱點(diǎn)測試之前對發(fā)電機(jī)鐵芯的去磁迄今為止還沒有成功地完成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]關(guān)于附圖在以下的描述中解釋本發(fā)明。
[0029]圖1是用于對定子鐵芯去磁的本發(fā)明實(shí)施方式的局部頂視圖和局部示意圖，
[0030]圖2是示出與本發(fā)明實(shí)施方式相關(guān)聯(lián)的步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本實(shí)施方式描述了一種新的和非顯而易見的技術(shù)，其降低或可能消除鐵芯中的殘余磁場和作為結(jié)果的“條帶”現(xiàn)象和在EL-CID測試結(jié)果中出現(xiàn)的噪聲。這一殘磁可能由近期的回路過熱點(diǎn)測試或在發(fā)電機(jī)從有效工作關(guān)閉(特別是強(qiáng)制關(guān)閉)之后引起。此外，實(shí)施方式描述了一種新的和非顯而易見的技術(shù)，用于定量地測量通過使用實(shí)際的EL-CID勵(lì)磁電流，與基于恒定的計(jì)算的勵(lì)磁電壓水平的、預(yù)計(jì)的勵(lì)磁電流相比，在殘余磁場方面的降低量。
[0032]發(fā)明人意識(shí)到在噪聲、條帶、EL-CID測試結(jié)果(例如測試結(jié)果的圖)和定子鐵芯中存在的殘磁之間的聯(lián)系。不同的發(fā)電機(jī)尺寸和運(yùn)行參數(shù)被輸入到本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方程，以確定要被施加到EL-CID勵(lì)磁/導(dǎo)線回路的電壓以產(chǎn)生期望的4%磁通水平。該電壓產(chǎn)生在勵(lì)磁/導(dǎo)線回路中的電流，其電流值也可以被計(jì)算。然而，如果回路中的實(shí)際的電流高于計(jì)算的值(有時(shí)候比額定的計(jì)算的值高三或四安培)，這典型地提示了在鐵芯中保留了殘磁。
[0033]比預(yù)計(jì)高的電流和伴隨的殘磁是具有較低導(dǎo)磁率和對磁場的較高磁阻的鐵芯的證明。這些條件導(dǎo)致磁損耗，其需要更多的電流以被吸引通過勵(lì)磁/導(dǎo)線回路。附加的電流導(dǎo)致更多的電噪聲的產(chǎn)生。在執(zhí)行EL-CID測試之前將鐵芯去磁使得鐵芯恢復(fù)到幾乎未磁化的狀態(tài)，導(dǎo)致更少電流被導(dǎo)線回路吸引和由此在得到的EL-CID測試信號(hào)中的更少噪聲。
[0034]同樣，理論上，如通過本發(fā)明的實(shí)施方式所實(shí)現(xiàn)的在鐵芯中殘磁的降低，增加了鐵芯的相對導(dǎo)磁率(更低的磁阻)和由此需要更少的勵(lì)磁電流以建立用于EL-CID測試所需的場。此外，更低的EL-CID勵(lì)磁電路提供在來自于探測器的輸出信號(hào)中的更好的信噪比和由此更精確的EL-CID測試結(jié)果。[0035]相反地，展示了高的殘磁的值的鐵芯需要更高的勵(lì)磁電流。如上所討論的，在EL-CID測試期間，相對低的電流被提供到鐵芯中。但是如果鐵芯展示高的殘磁，則在由提供的電流產(chǎn)生的磁場可能被殘余磁場壓倒，或至少被影響。因此更難以將殘余磁場從在EL-CID測試期間提供的電流(由鐵芯短路導(dǎo)致的電流，其反過來導(dǎo)致過熱點(diǎn))所產(chǎn)生的磁場中分離。為了克服該情形，在EL-CID測試期間需要?jiǎng)?lì)磁電流的更高值。
[0036]鐵磁性材料包含磁域，即，其中原子或分子磁矩平行對齊的局部區(qū)域。在沒有磁化的材料中磁域隨機(jī)取向并且磁矩(其是矢量)相加為零。當(dāng)材料暴露于磁場密度H中時(shí)，磁域傾向于對齊施加的場并且相加到該場。
[0037]通常，去磁處理將對象暴露于反向磁化的場，其隨時(shí)間在密度方面逐漸減小。所述場通過攪亂對象中的磁域?qū)е孪鄳?yīng)的反轉(zhuǎn)和在殘余磁場密度方面的降低。通過將電壓施加到置于與待被磁化的對象最近關(guān)系的導(dǎo)線，完成去磁。電壓導(dǎo)致電流在導(dǎo)線中流動(dòng)并且電流產(chǎn)生磁場。通過交換場極性和降低電壓，其反過來降低電流，磁場在密度方面被相應(yīng)降低并且在反向上被反轉(zhuǎn)。磁場中的這些變化使得對象去磁。
[0038]按照本實(shí)施方式，鐵芯的去磁利用包括了導(dǎo)線的設(shè)備完成，所述導(dǎo)線通過定子鐵芯的軸向孔或通過在定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙。在一種實(shí)施方式中，導(dǎo)線包括4/0 口徑(直徑為12mm或0.45英寸)多股導(dǎo)線的兩個(gè)回路。
[0039]由電源提供到導(dǎo)線的電流包括AC電流，或大約每三到五秒反轉(zhuǎn)極性的DC電流。初始向?qū)Ь€提供高值的電流(例如在大約500和20000A之間)，其中電流隨時(shí)間降低以減少磁場密度(H)并且由此BH磁滯曲線下降直到達(dá)到磁通密度(B)的零或接近零值。
[0040]如果采用AC電流，則其可以通過使用具有手動(dòng)或自動(dòng)控制到大約零的次級輸出的可調(diào)變壓器被降低。替換地，輸出電流可以通過使用連接到分接變壓器次級繞組的降壓開關(guān)被降低。如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的某些固態(tài)系統(tǒng)也可以被用來將輸出電流衰減到大約零。典型地，AC電流在大約500和2000A之間的值開始。輸出電壓典型地在大約18和60V之間，其對于去磁處理是無關(guān)緊要的，因?yàn)殡娏鞫x了去磁功率。
[0041]如果采用DC電流，則設(shè)備需要用于既降低DC電壓(線性地、按照固定增量、或按照可變增量)又反轉(zhuǎn)DC電壓極性的技術(shù)。極性反轉(zhuǎn)可以通過例如以每秒大約5至10個(gè)循環(huán)(即極性反轉(zhuǎn)頻率)交替正和負(fù)極性的脈沖來完成。使用DC電流來將鐵芯去磁可以是優(yōu)選的。AC電流傾向于在導(dǎo)線表面附近流動(dòng)；DC電流傾向于滲透到表面內(nèi)部更深處，高達(dá)I英寸之多。因此DC電流的使用提供在鐵芯中更大距離處的去磁。
[0042]用于提供去磁電流的設(shè)備提供從零安培至非常高的最大電流值的電流，具有在零和最大值之間多個(gè)可調(diào)的電流值。最大電流輸出值可以例如是500、1000、2000、4000、6000、10000、和20000安培。典型的AC磁化激勵(lì)可以具有大約0.5秒的持續(xù)時(shí)間并且AC去磁激勵(lì)可以具有大約10秒的持續(xù)時(shí)間。
[0043]反轉(zhuǎn)DC極性產(chǎn)生更深(B卩，延伸至鐵芯中更大深度)的鐵芯去磁。自動(dòng)系統(tǒng)典型地提供三秒脈沖、轉(zhuǎn)換脈沖極性，和電流降低大約200-500安培之間。在該循環(huán)后跟隨另外三秒脈沖、極性轉(zhuǎn)換和電流進(jìn)一步降低。該處理繼續(xù)直到達(dá)到了零電流值。在手動(dòng)DC去磁系統(tǒng)中對于每個(gè)脈沖可能沒有特定的持續(xù)時(shí)間，但是手動(dòng)系統(tǒng)可以提供對于每個(gè)脈沖的電流的更好控制。
[0044]已經(jīng)確定，整個(gè)鐵芯可以通過在僅一個(gè)鐵芯位置處利用導(dǎo)線(或形成繞組的多個(gè)導(dǎo)線)執(zhí)行去磁處理而被有效地去磁。這是由于鐵芯材料的高導(dǎo)磁率。在另外的應(yīng)用中可能需要在鐵芯的兩個(gè)或多個(gè)位置處執(zhí)行去磁處理。
[0045]圖1示出了包括定子齒24的定子鐵芯20，具有在連續(xù)的齒24之間定義的凹槽28。典型地以導(dǎo)電條30的形式的定子繞組，被置于每個(gè)凹槽28內(nèi)部。定子繞組在鐵芯20的每個(gè)末端區(qū)域被連接到一起(未示出)。
[0046]電壓源34向置于一個(gè)凹槽28中的導(dǎo)線38提供電流，當(dāng)轉(zhuǎn)子或定子繞組都沒有準(zhǔn)備就緒時(shí)。該情形發(fā)生于正在被安裝的新的鐵芯或者在已經(jīng)去除了舊的繞組之后進(jìn)行重新纏繞操作以更好評估鐵芯狀態(tài)的鐵芯。如這里別處所述的，當(dāng)用于反轉(zhuǎn)極性和降低振幅的電壓被提供到導(dǎo)線38時(shí)，電流被反轉(zhuǎn)并且振幅被降低并且對應(yīng)的磁場被反轉(zhuǎn)和密度被降低。反轉(zhuǎn)磁場和降低的場密度的組合對定子鐵芯20去磁。去磁處理也可以在轉(zhuǎn)子鐵芯準(zhǔn)備就緒的情況下執(zhí)行。對于該應(yīng)用，導(dǎo)線38被置于在定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙內(nèi)部。
[0047]圖2是圖解示出了與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的步驟的流程圖。在步驟50，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線延伸通過或接近定子鐵芯。電壓在步驟54被施加到一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線。如這里別處所述，電壓包括極性反轉(zhuǎn)電壓并且對應(yīng)的電流可以產(chǎn)生高達(dá)運(yùn)行磁通密度的大約33%的磁通水平。
[0048]在步驟58，電壓被增量式降低直到達(dá)到了最小的期望電壓。該電壓降低減少了電流幅值，其反過來減少了磁場的密度。在已經(jīng)完成去磁之后，在步驟62執(zhí)行EL-CID或另外的鐵芯缺陷測量。
[0049]發(fā)明人已經(jīng)通過執(zhí)行測試顯示，如在此所述的那樣被去磁的鐵芯更可能在其中沒有探測到過熱點(diǎn)的過熱點(diǎn)測試期間產(chǎn)生平線結(jié)果。即，如果沒有由于鐵芯短路引起的鐵芯過熱點(diǎn)，測試結(jié)果如上所述描繪了正常的平線，其中殘余磁場已經(jīng)被去除。如果期望的去磁處理在執(zhí)行回路測試之后和在執(zhí)行EL-CID測試之前執(zhí)行，則任何探測到的異常是短路的鐵芯疊片的結(jié)果，而不是由于殘余磁場。
[0050]發(fā)明人也已經(jīng)顯示，對于在去磁之前被掃描的鐵芯片段的軌跡圖顯示條帶和提示已知鐵芯短路的信號(hào)的降低的振幅響應(yīng)。在去磁之后的軌跡圖顯示更平的軌跡(沒有條帶)和來自于已知短路的增加的振幅響應(yīng)。
[0051]如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的那樣，存在能夠被采用來降低或消除發(fā)電機(jī)鐵芯的殘余磁場的其他技術(shù)。通過單相AC電壓供電的磁軛(即螺線管線圈)產(chǎn)生磁場。線圈可以被置于鐵芯附近并且從鐵芯(或替換地穿過鐵芯)拉走以將鐵芯去磁。
[0052]線圈也可以被加熱到其居里溫度(對于鋼大約華氏1440度)以將鐵芯完全去磁。加熱到低于居里溫度的溫度將鐵芯部分地去磁。給定鐵芯的尺寸和質(zhì)量，這些處理難以實(shí)施。
[0053]本發(fā)明的一種實(shí)施方式提供EL-CID輸出信號(hào)的信噪比中大約30%改善，即使EL-CID測試在回路測試之后執(zhí)行。該改善提供更敏感和精確的EL-CID測試結(jié)果，降低解釋測試結(jié)果所需的時(shí)間和當(dāng)將當(dāng)前的測試結(jié)果與先前的EL-CID測試結(jié)果或與用于定子鐵芯的基線結(jié)果相比允許更精確的趨勢分析。
[0054]盡管在此已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的各自實(shí)施方式，明顯的是，這些實(shí)施方式是僅通過示例的方式提供。在不脫離本發(fā)明情況下可以進(jìn)行大量變型、改變和替換。相應(yīng)地，旨在僅通過所附權(quán)利要求的精神和范圍來限定本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 延伸一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線穿過或接近發(fā)電機(jī)定子鐵芯； 向所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線施加極性反轉(zhuǎn)的勵(lì)磁電壓；和 隨時(shí)間降低電壓的幅值，其中，所述電壓導(dǎo)致電流在所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線中流動(dòng)，該電流產(chǎn)生將定子鐵芯去磁的磁場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述勵(lì)磁電壓包括AC電壓或脈動(dòng)式DC電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述脈動(dòng)式DC電壓包括具有在大約0.0OOl和12Hz之間的極性反轉(zhuǎn)頻率的DC電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述DC電壓按照增量降低以將電流按照在大約200和500安培之間的增量降低。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述勵(lì)磁電壓包括AC電壓并且施加勵(lì)磁電壓的步驟具有大約10秒的持續(xù)時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，流經(jīng)所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線的電流包括在大約500和20000A之間的電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，延伸的步驟包括延伸所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線穿過定子鐵芯中的孔和延伸所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線穿過在定子鐵芯和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間定義的氣隙二者之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，延伸所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線穿過孔的步驟包括延伸所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線穿過在第一和第二相鄰的定子齒之間定義的槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在執(zhí)行與定子鐵芯的去磁相關(guān)聯(lián)的延伸、施加和降低步驟之后，該方法還包括探測定子鐵芯中的過熱點(diǎn)的步驟，其中由探測器產(chǎn)生的指示鐵芯過熱點(diǎn)的第一信號(hào)展示了比在執(zhí)行與定子鐵芯去磁相關(guān)聯(lián)的步驟之前由探測器產(chǎn)生的第二信號(hào)更好的信噪比。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電流產(chǎn)生高達(dá)運(yùn)行磁通密度的大約33%的磁通水平。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，延伸的步驟包括:在第一位置延伸所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線穿過或接近定子鐵芯，隨后是施加和降低的步驟；以及，在第二位置延伸所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線穿過或接近定子鐵芯，隨后是施加和降低的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線包括形成回路的多個(gè)導(dǎo)線。
13.—種設(shè)備,包括: 被配置為延伸穿過發(fā)電機(jī)定子鐵芯的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線； 用于向所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線提供極性反轉(zhuǎn)電壓的電源；和 其中，所述電源可控制為隨時(shí)間降低電壓的振幅，其中該電壓導(dǎo)致電流在導(dǎo)線中流動(dòng)，該電流的磁感應(yīng)使得定子鐵芯去磁。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，導(dǎo)線包括4/0口徑多股導(dǎo)線的兩個(gè)回路。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述電源提供AC電壓或脈動(dòng)式DC電壓，所述脈動(dòng)式DC電壓具有在大約0.0001和12Hz之間的頻率。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述電源是AC電壓源并且所述電壓被施加到所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線大約10秒。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線被延伸穿過定子孔或穿過在定子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的氣隙。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線包括形成回路的多個(gè)導(dǎo)線。
19.一種方法,包括: 通過以下將定子去磁: 延伸一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線穿過或接近發(fā)電機(jī)定子鐵芯； 向所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線施加極性反轉(zhuǎn)第一電壓；和 隨時(shí)間降低所述第一電壓的幅值，其中，所述第一電壓導(dǎo)致電流在所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線中流動(dòng)，所述電流產(chǎn)生將定子鐵芯去磁的磁場； 向勵(lì)磁電流回路提供第二電壓；和 將探測器線圈傳遞到接近定子鐵芯的內(nèi)表面以確定定子鐵芯中由所述第二電壓產(chǎn)生的磁通并且以探測在何處磁通受到定子鐵芯中的過熱點(diǎn)影響。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，從定子鐵芯去磁步驟得到的、定子鐵芯中的殘磁的降低的水平，降低勵(lì)磁電流回路中的電流并且改善代表著磁通的信號(hào)的信噪比。
21.—種方法,包括: 計(jì)算在勵(lì)磁回路中要流動(dòng)的電`流的期望的值以產(chǎn)生定子鐵芯中的預(yù)定的磁通； 向所述勵(lì)磁回路施加第一電壓以得到在勵(lì)磁回路中流動(dòng)的電流的期望的值； 測量在勵(lì)磁回路中正流動(dòng)著的電流的實(shí)際值； 比較電流的期望的值和電流的實(shí)際值；和 當(dāng)電流的實(shí)際值大于電流的期望的值時(shí)從比較的步驟中確定定子鐵芯中的殘余磁通的存在。
【文檔編號(hào)】H01F13/00GK103890872SQ201280051334
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月18日
【發(fā)明者】M.J.梅塔拉, W.伊澤爾曼 申請人:西門子能量股份有限公司