(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011606060.X
(22)申请日 2020.12.30
(71)申请人 国网福建省电力有限公司
地址 350003 福建省福州市鼓楼区五四路
257号
申请人 福建水口发电集团有限公司
(72)发明人 黄伟秦 谢深 杨玮光 魏守坤
陈国秀 刘国宏 张昀昉 李莉
鄢旻雯 林琪瑄 王昕
(74)专利代理机构 福州市博深专利事务所(普
通合伙) 35214
代理人 张明
(51)Int.Cl.
G01J 5/00(2006.01)
G01J 5/02(2006.01)
G01J 3/02(2006.01)G01J 3/28(2006.01)
(54)发明名称发电机碳刷测温装置及方法(57)摘要本发明公开了发电机碳刷测温装置及方法，包括测温组件和网络传输组件，测温组件包括固定组件和双光谱热像仪，固定组件包括依次连接的永磁底座、万向节支架和固定架，双光谱热像仪设置在固定架上；永磁底座用于磁性吸附在待测发电机组的外壳水平面上，万向节支架带动固定架上的双光谱热像仪对准待测发电机组的碳刷室网门并覆盖监测待测发电机组内的所有励磁碳刷；网络传输组件和双光谱热像仪电连接，网络传输组件和双光谱热像仪均用于与待测发电机组的电源模块电连接；网络传输组件用于通过专网网络将双光谱热像仪的采集数据发送至后台 服务器。本发明能对待测发电机组内的所有励磁碳刷进行温度监测，从而及时发现并处理碳 刷温度异常。权利要求书2页 说明书7页 附图4页CN 112781731 A 2021.05.11
C N 112781731
A
1.发电机碳刷测温装置，其特征在于，包括测温组件和网络传输组件，所述测温组件包括固定组件和双光谱热像仪，所述固定组件包括永磁底座、万向节支架和固定架，所述万向节支架的一端与所述永磁底座固定连接且另一端与所述固定架固定连接，所述双光谱热像仪设置在所述固定架上；
所述永磁底座用于磁性吸附在待测发电机组的外壳水平面上，所述万向节支架带动所述固定架上的所述双光谱热像仪对准待测发电机组的碳刷室网门并覆盖监测待测发电机组内的所有励磁碳刷；
所述网络传输组件和所述双光谱热像仪电连接，所述网络传输组件和所述双光谱热像仪均用于与待测发电机组的电源模块电连接；
所述网络传输组件用于通过专网网络将所述双光谱热像仪的采集数据发送至后台服务器。
2.根据权利要求1所述的发电机碳刷测温装置，其特征在于，所述测温组件在待测发电机组的外壳水平面的边缘呈90°间隔环绕分布有四个，每一个所述永磁底座均用于磁性吸附在待测发电机组的外壳水平面的边缘，每一个所述双光谱热像仪均对准待测发电机组的碳刷室网门并覆盖监测发电机组内至少90°范围内的励磁碳刷；
四个所述双光谱热像仪均与同一个所述网络传输组件连接。
3.根据权利要求1所述的发电机碳刷测温装置，其特征在于，所述网络传输组件包括网络交换机和5G CPE，所述双光谱热像仪通过所述网络交换机与所述5G CPE电连接；
所述5G CPE用于与厂区5G通信，以通过5G独立切片专网网络将所述双光谱热像仪的采集数据发送至后台服务器。
4.根据权利要求1所述的发电机碳刷测温装置，其特征在于，所述万向节支架包括上支架臂、下支架臂、万向节和旋钮；
所述永磁底座与所述下支架臂的一端转动连接，所述下支架臂的另一端与所述上支架臂的一端通过所述万向节转动连接，所述上支架臂的另一端与所述固定架转动连接，所述万向节上连接有所述旋钮。
5.根据权利要求1至4任一所述的发电机碳刷测温装置，其特征在于，所述万向节支架带动所述固定架上
的所述双光谱热像仪对准待测发电机组的碳刷室网门内的碳刷滑环。
6.发电机碳刷测温方法，其特征在于，包括步骤：
S1、通过权利要求1至5任一所述的发电机碳刷测温装置的双光谱热像仪获取待测发电机组内的所有励磁碳刷的可见光图像和红外测温图像；
S2、发电机碳刷测温装置的网络传输组件通过专网网络将所述可见光图像和所述红外测温图像发送至后台服务器；
S3、后台服务器根据所述可见光图像和红外测温图像生成并显示融合图像；
S4、后台服务器根据所述红外测温图像中包含的温度数值判断待测发电机组内的励磁碳刷是否出现温度异常，若是，则生成并弹出告警信息。
7.根据权利要求6所述的发电机碳刷测温方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
发电机碳刷测温装置的网络传输组件通过5G独立切片专网网络将所述可见光图像和所述红外测温图像发送至后台服务器。
8.根据权利要求6所述的发电机碳刷测温方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：
后台服务器根据所述可见光图像和红外测温图像生成并显示融合图像，并在所述可见光图像、所述红外测温图像和所述融合图像中对励磁碳刷和碳刷滑环所在区域进行框定边线的框选区域的温度数值进行显示。
9.根据权利要求8所述的发电机碳刷测温方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：
S41、后台服务器根据所述红外测温图像中包含的温度数值得到所述框选区域内的所有温度数值，根据所述框选区域内的所有温度数值计算得到区域平均温度值、区域温差值和区域温度变化值；
S42、判断所述区域平均温度值是否大于预设平均温度阈值，若是，则执行步骤S45、否则执行步骤S43；
S43、判断所述区域温差值是否大于预设区域温差阈值，若是，则执行步骤S45、否则执行步骤S44；
S44、判断所述区域温度变化值是否大于预设区域温度变化阈值，若是，则执行步骤S45、否则对所有所述温度数值进行打包并记录，之后根据记录的所述温度数值生成温度记录曲线；
S45、生成并弹出告警信息，抓拍并存储告警图片。
10.根据权利要求9所述的发电机碳刷测温方法，其特征在于，所述步骤S3还包括以下步骤：
后台服务器根据画面切换指令在所述可见光图像、所述红外测温图像和所述融合图像这三个图像画面之间进行切换。
发电机碳刷测温装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及发电机安全检测技术领域，特别涉及发电机碳刷测温装置及方法。
背景技术
[0002]发电机组碳刷是将励磁电流送往转子过程中的重要一环，其工作状态的好坏对机组的发电质量以及电网的稳定有很大影响。由于静止的碳刷与发电机集电环这一转动部分直接接触，故而常因机械、电气原因出现过热、破损、松动等故障情况。发电机长期运行后，碳刷、恒压弹簧、集电环的工作状态和物理性质不可避免地会出现变化，如碳刷磨损程度不一、恒压弹簧压力不一、集电环表面粗糙度升高以及碳刷受热形变卡涩等，这些因素将会影响到滑环与碳刷之间的接触电阻，从而影响到碳刷与集电环之间氧化膜的稳定性和并联碳刷电流分布均匀度。此外，发电机组出现异常、振动或摆度过大时也会产生相同的后果。通常情况下，碳刷的接触电阻随着温度升高而降低，但当温度超过特定值时，接触电阻急剧增加。这一特性使得碳刷在温度异常接触电阻变化后容易出现雪崩效应导致恶性循环，甚至进一步产生环火，使运行工况不断恶化，损坏装置。
[0003]为有效避免因碳刷或转子滑环故障引发的停机事故，给企业造成较大经济损失，故而及时发现并处理碳刷温度异常尤其重要。
发明内容
[0004]本发明所要解决的技术问题是：提供发电机碳刷测温装置及方法，以及时发现并处理碳刷温度异常。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0006]发电机碳刷测温装置，包括测温组件和网络传输组件，所述测温组件包括固定组件和双光谱热像仪，所述固定组件包括永磁底座、万向节支架和固定架，所述万向节支架的一端与所述永磁底座固定连接且另一端与所述固定架固定连接，所述双光谱热像仪设置在所述固定架上；
[0007]所述永磁底座用于磁性吸附在待测发电机组的外壳水平面上，所述万向节支架带动所述固定架上的所述双光谱热像仪对准待测发电机组的碳刷室网门并覆盖监测待测发电机组内的所有励磁碳刷；
[0008]所述网络传输组件和所述双光谱热像仪电连接，所述网络传输组件和所述双光谱热像仪均用于与待测发电机组的电源模块电连接；
[0009]所述网络传输组件用于通过专网网络将所述双光谱热像仪的采集数据发送至后台服务器。
[0010]为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
[0011]发电机碳刷测温方法，包括步骤：
[0012]S1、通过上述的发电机碳刷测温装置的双光谱热像仪获取待测发电机组内的所有励磁碳刷的可见光图像和红外测温图像；
[0013]S2、发电机碳刷测温装置的网络传输组件通过专网网络将可见光图像和红外测温图像发送至后台服务器；
[0014]S3、后台服务器根据可见光图像和红外测温图像生成并显示融合图像；
[0015]S4、后台服务器根据红外测温图像中包含的温度数值判断待测发电机组内的励磁碳刷是否出现温度异常，若是，则生成并弹出告警信息。
[0016]本发明的有益效果在于：发电机碳刷测温装置及方法，通过永磁底座磁性吸附在待测发电机组的外壳水平面上，通过万向节支架带动固定架上的双光谱热像仪对准待测发电机组的碳刷室网门并覆盖监测待测发电机组内的所有励磁碳刷，使得本发明的测温组件无需在碳刷室内进行焊接等动火作业来固定设备，实施过程更加安全快捷，之后通过专网网络将双光谱热像仪的采集数据发送至后台服务器，由后台服务器对监控的温度数据进行分析，从而及时发现并处理碳刷温度异常。
附图说明
[0017]图1为本发明实施例的发电机碳刷测温装置和待测发电机组的配合示意图；[0018]图2为本发明实施例涉及的固定组件的结构示意图；
[0019]图3为本发明实施例的发电机碳刷测温装置在待测发电机组的分布示意图；[0020]图4为本发明实施例的发电机碳刷测温装置的组网示意图；
[0021]图5为本发明实施例的发电机碳刷测温方法的流程示意图；
[0022]图6为本发明实施例的发电机碳刷测温方法的温度异常判断流程示意图。[0023]标号说明：
[0024]100、待测发电机组；101、外壳；102、碳刷室网门；103、励磁碳刷；104、碳刷滑环；105、系统控制箱；106、机组工况屏；
[0025]1、固定组件；11、永磁底座；12、固定架；13、上支架臂；14、下支架臂；15、万向节；
16、旋钮；
[0026]2、双光谱热像仪；
[0027]3、供电及控制线；
[0028]4、5G CPE。
具体实施方式
[0029]为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0030]请参照图1至图4，发电机碳刷测温装置，包括测温组件和网络传输组件，所述测温组件包括固定组件和双光谱热像仪，所述固定组件包括永磁底座、万向节支架和固定架，所述万向节支架的一端与所述永磁底座固定连接且另一端与所述固定架固定连接，所述双光谱热像仪设置在所述固定架上；
[0031]所述永磁底座用于磁性吸附在待测发电机组的外壳水平面上，所述万向节支架带动所述固定架上的所述双光谱热像仪对准待测发电机组的碳刷室网门并覆盖监测待测发电机组内的所有励磁碳刷；
[0032]所述网络传输组件和所述双光谱热像仪电连接，所述网络传输组件和所述双光谱
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