一种水轮发电机集电环粉尘评估装置和方法与流程

1.本发明涉及一种水轮发电机集电环粉尘评估装置和方法。


背景技术：

2.水轮发电机集电环是水轮发电机励磁系统的关键部件，由于其内部碳刷与集电环环面处于长期相对运动状态，碳刷磨损量较大，会产生大量碳粉。碳粉粉尘颗粒较小，长期悬浮在集电环室内，对集电环运行环境非常不利，常引起集电环绝缘偏低甚至短路等缺陷。为了减少该类缺陷的发生概率，目前采用的维护方式是定期清扫，从对清扫的频次尚无评估依据，也没有适合现场简易的操作方法。容易导致清扫不及时或者清扫过度的现象，而引发不必要的停机，影响水轮发电机组的可靠性。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种水轮发电机集电环粉尘评估装置和方法，用于解决现有维护定期清扫频次尚无评估依据，而导致清扫不及时或者清扫过度的现象，而引发不必要的停机，影响水轮发电机组的可靠性的问题。
4.为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种水轮发电机集电环粉尘评估装置，包括粉尘收集装置和检测装置，所述粉尘收集装置包括磁吸座，磁吸座做通过支架与罩壳连接，在罩壳内可分离式设有白底胶板；所述检测装置包括底座，底座两端分别连接灯架和升降架，灯架上设有补光灯，升降架上设有摄像头。
5.一种水轮发电机集电环粉尘评估装置的方法，包括以下步骤，一、在集电环室不同位置利用磁吸座设置白底胶板，要求集电环室内的气流与白底胶板垂直；二、计时10分钟以上，待碳粉收集完成后，按顺序拆下白底胶板；三、将白底胶板放置于底座上，打开补光灯，摄像头对白底胶板进行拍照，保证刚好且仅仅拍照全部白色面积，保存数码照片；四、将数码照片输入图像处理系统，测量其rgb值；五、计算灰度值，采用平均值法计算灰度值，得出灰度值0-255之间，越接近255则碳粉污染程度越高，越接近0污染程度越低；六、根据灰度值评估集电环室内碳粉污染程度。
6.本发明的有益效果为：采用白底胶板收集集电环室内碳粉情况，保证了在集电环室能充分收集碳粉；通过灰度测量计算判断集电环室内污染情况，从而使得集电环室内碳粉污染程度可以量化反映，以便对集电环内部的碳粉污染情况进行评估。
附图说明
7.下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明关于粉尘收集装置的剖面结构示意图，图2为本发明关于粉尘收集装置的主视结构示意图，图3为本发明关于检测装置的主视结构示意图。
8.图中：顶丝1、纯白塑料板2、罩壳3、支架4、磁吸座5、纳米双面胶6、导杆7、螺栓8、导套9、支撑杆10、底座11、摄像头12、补光灯13、灯架14、胶板安装位15。
具体实施方式
9.如图1到3所示，一种水轮发电机集电环粉尘评估装置，包括粉尘收集装置和检测装置，所述粉尘收集装置包括磁吸座5，磁吸座5做通过支架4与罩壳3连接，在罩壳3内可分离式设有100mm*100mm白底胶板；所述检测装置包括底座11，底座11两端分别连接灯架14和升降架，灯架14上设有补光灯13，升降架上设有像素为1000万的摄像头12，底座11上设有白底胶板安装位。
10.所述白底胶板包括纯白塑料板2，在纯白塑料板2上粘贴有透明纳米双面胶6，在将双面胶6粘附到塑料板上后，使用时撕掉纳米双面胶6上的离型膜，在使用完成后，对纳米双面胶6进行清洗重复使用。
11.在罩壳3上安装有用于将白底胶板固定的顶丝1。顶丝1方便对白底胶板进行拆装。
12.所述升降架包括固定连接在底座11上的导杆7，导杆7上设有导套9，在导套9上螺纹连接有螺栓8和支撑杆10，螺栓8用于将导套9固定到导杆7上，摄像头12设置在支撑杆10上，在导杆7上设有刻度线。确保摄像头12每次拍摄高度一致，方便对不同粉尘收集装置上的拍摄的图像进行对比。
13.一种水轮发电机集电环粉尘评估装置的方法，包括以下步骤，在对水轮发电机集电环粉尘评估前，需要对摄像头12进行设置，设置过程为：首次设置摄像头12参数，将白底胶板安装于底座11中间的胶板安装位，通过导套9和螺栓8调节摄像头12的高度，并通过导杆7记录摄像头12的高度后续所有测试均应再次高度下进行，并调节摄像头12焦距，光圈等参数，保证摄像头12刚好拍照白底胶板，并能清晰看到白底胶板，设置并记录所有参数，后续测量均应与首次所设置的摄像头1的2各参数相同，同时，通过灯架14调整补光灯13，确保光照角度和强度一致。
14.该步骤包括：一、在集电环室不同位置利用磁吸座5设置白底胶板，要求集电环室内的气流与白底胶板垂直，即白底胶板位于气流的截面方向；二、计时15分钟后，待碳粉收集完成后，按顺序拆下白底胶板；三、将白底胶板放置于底座11上，打开补光灯13，摄像头12对白底胶板进行拍照，保存数码照片；四、将数码照片输入图像处理系统，测量其rgb值；五、计算灰度值，采用平均值法计算灰度值，得出灰度值0-255之间，越接近255则碳粉污染程度越高，越接近0污染程度越低；六、根据灰度值评估集电环室内碳粉污染程度。
15.步骤六中，评估集电环室内碳粉污染程度的方法包括：不同机组间比较，定期测量同一型号机组集电环室内的灰度值以表征碳粉污染程度，当某台机组出现集电环绝缘偏低
时，记录其清扫前集电环室内的灰度值，并以作为最低标准，为其它机组提供停机清扫的决策参考依据。
16.步骤六中，评估集电环室内碳粉污染程度的方法包括：同一机组不同时间比较，某台机组在某一灰度值测量后，出现过集电环绝缘偏低时，当该灰度值再次出现时，应对该机组加强关注，并择机清扫维护，如果出现灰度值与上次测量灰度值增加量超过50，则检查该机组集电环环面是否有异常。
17.步骤六中，评估集电环室内碳粉污染程度的方法包括：同一机组不同测量点的灰度值相差量超过50时，应对灰度值最大的部位进行检查，以判断是否有碳刷磨损异常的情况出现。
18.评估碳粉污染程度的理为：水轮发电机正常运行时，碳刷与集电环之间长期相对运动，集电环磨损碳刷，产生大量碳粉，由于集电环的旋转，集电环室内有较强气流循环流动，气流带动碳粉悬浮于集电环室内空间。由于集电环室内相对密闭，随着运行时间的增加，碳粉在集电环室内的浓度逐渐增加。
19.本发明利用双面纳米胶在集电环室内不同部位收集碳粉，如果在相等时间段内收集到的碳粉越多，说明该处浓度越大，污染程度越高。
20.由于碳粉是黑色粉尘，通过白色底色胶板收集后，胶板在单位面积内的灰度值会随着碳粉多少而不同，在相同的摄影条件，拍摄出来的照片经图像处理软件测量出来的单位面积内的灰度值反映了碳粉不同浓度，从而反映了集电环内的污染程度。


技术特征：
1.一种水轮发电机集电环粉尘评估装置，其特征在于：包括粉尘收集装置和检测装置，所述粉尘收集装置包括磁吸座（5），磁吸座（5）做通过支架（4）与罩壳（3）连接，在罩壳（3）内可分离式设有白底胶板；所述检测装置包括底座（11），底座（11）两端分别连接灯架（14）和升降架，灯架（14）上设有补光灯（13），升降架上设有摄像头（12）。2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机集电环粉尘评估装置，其特征在于：所述白底胶板包括纯白塑料板（2），在纯白塑料板（2）上粘贴有透明纳米双面胶（6）。3.根据权利要求1所述的一种水轮发电机集电环粉尘评估装置，其特征在于：在罩壳（3）上安装有用于将白底胶板固定的顶丝（1）。4.根据权利要求1所述的一种水轮发电机集电环粉尘评估装置，其特征在于：所述升降架包括固定连接在底座（11）上的导杆（7），导杆（7）上设有导套（9），在导套（9）上螺纹连接有螺栓（8）和支撑杆（10），摄像头（12）设置在支撑杆（10）上，在导杆（7）上设有刻度线。5.一种使用权利要求1到4所述水轮发电机集电环粉尘评估装置的方法，其特征在于：包括以下步骤，一、在集电环室不同位置利用磁吸座（5）设置白底胶板，要求集电环室内的气流与白底胶板垂直；二、计时10分钟以上，待碳粉收集完成后，按顺序拆下白底胶板；三、将白底胶板放置于底座（11）上，打开补光灯（13），摄像头（12）对白底胶板进行拍照，保存数码照片；四、将数码照片输入图像处理系统，测量其rgb值；五、计算灰度值，采用平均值法计算灰度值，得出灰度值0-255之间，越接近255则碳粉污染程度越高，越接近0污染程度越低；六、根据灰度值评估集电环室内碳粉污染程度。6.根据权利要求5所述的一种水轮发电机集电环粉尘评估装置的方法，其特征在于：步骤六中，评估集电环室内碳粉污染程度的方法包括：不同机组间比较，定期测量同一型号机组集电环室内的灰度值以表征碳粉污染程度，当某台机组出现集电环绝缘偏低时，记录其清扫前集电环室内的灰度值，并以作为最低标准，为其它机组提供停机清扫的决策参考依据。7.根据权利要求5所述的一种水轮发电机集电环粉尘评估装置的方法，其特征在于：步骤六中，评估集电环室内碳粉污染程度的方法包括：同一机组不同时间比较，某台机组在某一灰度值测量后，出现过集电环绝缘偏低时，当该灰度值再次出现时，应对该机组加强关注，并择机清扫维护，如果出现灰度值与上次测量灰度值增加量超过50，则检查该机组集电环环面是否有异常。8.根据权利要求5所述的一种水轮发电机集电环粉尘评估装置的方法，其特征在于：步骤六中，评估集电环室内碳粉污染程度的方法包括：同一机组不同测量点的灰度值相差量超过50时，应对灰度值最大的部位进行检查，以判断是否有碳刷磨损异常的情况出现。

技术总结
一种水轮发电机集电环粉尘评估装置和方法，包括粉尘收集装置和检测装置，所述粉尘收集装置包括磁吸座，磁吸座做通过支架与罩壳连接，在罩壳内可分离式设有白底胶板；所述检测装置包括底座，底座两端分别连接灯架和升降架，灯架上设有补光灯，升降架上设有摄像头。本发明用于解决现有维护定期清扫频次尚无评估依据，而导致清扫不及时或者清扫过度的现象，而引发不必要的停机，影响水轮发电机组的可靠性的问题。性的问题。性的问题。


技术研发人员：李广 朱华伟
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/9/20