181 8093 6090 181 8093 6090
一、系統(tǒng)概述
1.1研發(fā)背景
水輪發(fā)電機組中使用的碳刷是關(guān)鍵部件之一，不僅數(shù)量多且長期處于工作于高電壓、大電流、強電場、強磁場、強振動等的惡劣環(huán)境中，功率密度高，散熱條件差。發(fā)電機的勵磁電流是通過碳刷、滑環(huán)輸送到勵磁繞組的，由于發(fā)電機在運轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生震動導致電刷和滑環(huán)瞬間產(chǎn)生電火花，嚴重時會引起滑環(huán)燒蝕、碳刷超溫燃燒、發(fā)電機停機等重大事故。
目前碳刷溫度的測量主要是靠巡檢人員定期使用紅外測溫儀進行測量，具有測量不便，誤差大、不能實時監(jiān)測碳刷工作狀態(tài)，給運維人員帶來極大的困擾；
有些地方雖然采用了RTD、光纖測溫、紅外測溫等方式，但從安裝方式、使用效果、經(jīng)濟性、可維護性等層面講并未達到理想狀態(tài)，無法監(jiān)測到集電環(huán)和碳刷的溫度和磨損量。
1.2系統(tǒng)原理
單臺機組碳刷在線監(jiān)測系統(tǒng)由若干碳刷傳感器、通訊管理器、數(shù)據(jù)采集器和控制主機（前置工作站或人機界面）等組成。
碳刷傳感器將檢測到的多種物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過射頻方式傳送至數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器負責將所收集到的碳刷信息進行匯總，經(jīng)通訊管理器一面將數(shù)據(jù)傳送給控制主機，另一面發(fā)送至遠方服務器或控制中心。控制主機是HMI(人機界面)或工作站，負責現(xiàn)場碳刷數(shù)據(jù)的顯示和設置，后者可運行“數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)”，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、管理、分析、記錄等，功能更強大。
1.3傳感器優(yōu)勢
優(yōu)勢一：
·數(shù)字式高精度溫度傳感器；
·線性數(shù)字測量技術(shù)檢測碳刷磨損度；
·射頻免申請頻段
優(yōu)勢二：
·數(shù)據(jù)傳輸實時性
系統(tǒng)可以全天候24小時不間斷監(jiān)測碳刷運行狀態(tài)，出現(xiàn)異常時及時報警，便于用戶準確及時排除碳刷故障隱患，大量減少人工巡檢強度。
·參數(shù)采集多樣性
系統(tǒng)可以精確采集碳刷磨損量、工作溫度、內(nèi)置電池電壓等主要參數(shù)。準確反映每個碳刷的工作狀態(tài)，便于用戶及時了解現(xiàn)場情況。
·安全及穩(wěn)定性
安裝支架采用高絕緣度環(huán)氧樹脂板加工制造，與刷架絕緣；殼體采用優(yōu)質(zhì)PVC工程塑料制造，不會有漏電、放電等電氣安全問題，更不會將碳刷上的高電壓引出。系統(tǒng)采用了規(guī)模IC電路方案，使得整套裝置集成度高，可靠性、穩(wěn)定性都有保證。
·免維護性
采用內(nèi)置高能耐高溫電池供電和超低功耗的工作方式，保證在一個檢修周期內(nèi)免維護傳感器本體。內(nèi)置電池可反復充電使用300次以上，更加環(huán)保節(jié)能。
1.4系統(tǒng)特點
·性能特點；抗電磁干擾、高絕緣強度、高可靠性/穩(wěn)定性
·使用特點：高靈敏度、高精度、微小尺寸
·維護特點：免維護、長壽命、可充電
1.5系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)
二、碳刷傳感器安裝位置與方式
碳刷傳感器安裝方式可根據(jù)現(xiàn)場碳刷的具體結(jié)構(gòu)進行定制，一種是采用在原有碳刷握把處固定方式，在無碳刷握把時，可采用平臺鉆盲孔,傳感器內(nèi)部固定方式。
三、應用案例
大渡河流域大崗山水電站4#機組采用了大匯物聯(lián)碳刷檢測裝置方案，已經(jīng)安全、穩(wěn)定、準確地運行1年多時間，標志著該技術(shù)在水電行業(yè)應用成熟，可以在國內(nèi)各水電站大規(guī)模推廣應用。
