阅读说明：本技术 一种碳刷的实时在线监测系统 (Real-time online monitoring system of carbon brush ) 是由 贺文健 熊康军 刘武奎 贾刚 胡俊轩 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种碳刷的实时在线监测系统,包括电机转子、电机滑环、刷握、碳刷、温度监测单元、位移监测单元、控制单元,所述控制单元包括数据处理单元、显示单元、报警单元,所述位移监测单元监测位移、振幅以及振动频率,在显示单元上显示,并与预设值进行对比,超过预设值报警单元进行报警提醒,所述数据处理单元根据位移监测单元监测所得的位移数据以及计算公式计算碳刷温度梯度差,再结合温度监测单元监测的温度计算出零点处的温度和碳刷前端的温度,在显示单元上显示供查看,并且与预设温度对比,超过预设温度报警单元进行报警提醒。本发明通过实时在线监测碳刷的温度和位移、振幅、振动频率,提高测量准确性,避免了重大安全事故的发生。(The invention provides a real-time online monitoring system of a carbon brush, which comprises a motor rotor, a motor slip ring, a brush holder, the carbon brush, a temperature monitoring unit, a displacement monitoring unit and a control unit, wherein the control unit comprises a data processing unit, a display unit and an alarm unit, the displacement monitoring unit monitors displacement, amplitude and vibration frequency, the displacement, the amplitude and the vibration frequency are displayed on the display unit and are compared with preset values, the alarm unit alarms and reminds when the displacement, the displacement and vibration frequency exceed the preset values, the data processing unit calculates a carbon brush temperature gradient difference according to displacement data obtained by monitoring of the displacement monitoring unit and a calculation formula, then calculates the temperature at a zero point and the temperature at the front end of the carbon brush according to the temperature monitored by the temperature monitoring unit, the temperature is displayed on the display unit for viewing and is compared with the preset temperature, and. According to the invention, the temperature, displacement, amplitude and vibration frequency of the carbon brush are monitored on line in real time, so that the measurement accuracy is improved, and major safety accidents are avoided.)

一种碳刷的实时在线监测系统

技术领域

本发明属于碳刷监控技术领域，具体涉及一种碳刷的实时在线监测系统。

背景技术

碳刷是用于电机的换向器或者滑环上作为导出导入电流的滑动接触体，并且是发电机上重要的组成部件。在发电机工作过程中，碳刷始终与滑环进行摩擦，碳刷磨损长度超过工艺许可范围后就要更换，且在换向的瞬间还会产生电火花灼蚀，因此，电机碳刷是一种易损件，磨损量增大，碳刷位移增大，会影响振动频率和振幅，碳刷长度减少势必使碳刷温度过高，严重的将导致发生电厂机组停运事故。

目前，电厂运行的监测系统中，对温度的监测，一般是通过红外线测温仪定期测量碳刷温度，由于碳刷设备的工作环境受粉尘等各种因素影响，红外线测温仪往往无法获得可靠的温度数据，且巡检时间间隔较长，无法实现实时在线监测，对碳刷的磨损情况及碳刷长度的变化是利用人工肉眼查看，这种方式一方面操作耗时长，在巡检过程中巡检工人存在安全风险，另一方面，由于采用人工巡检的方式，碳刷在工作过程中的电流变化大，并且变化快，从而造成采集的参数并不具有实际的参考意义，导致检测结果极为不准确。

发明内容

本发明提供一种碳刷的实时在线监测系统，同时监测碳刷位移和温度，且将二者建立联系，提高测量准确性，及时报警。

本发明的技术方案是：一种碳刷的实时在线监测系统，包括电机转子、电机滑环、刷握、碳刷、镶嵌在碳刷内部的温度监测单元、固定设置在刷握处的位移监测单元、与温度监测单元和位移监测单元连接的控制单元，所述位移监测单元设置位置与温度监测单元平齐，以其所处位置为零点，所述控制单元包括数据处理单元、显示单元、报警单元，所述位移监测单元监测碳刷的位移、振幅以及振动频率在显示单元上显示供查看，并与预设值进行对比，超过预设值报警单元进行报警提醒，所述数据处理单元根据位移监测单元监测所得的位移数据以及计算公式计算碳刷温度梯度差，再结合温度监测单元监测的温度计算出零点处的温度和碳刷前端的温度，在显示单元上显示供查看，并且与预设温度对比，超过预设温度报警单元进行报警提醒。

方案进一步地，所述计算公式是T=f（x）=kx，零点处的温度为T₁=T_x-T，其中x为位移监测单元监测碳刷的位移，T为温度梯度差，k为碳刷的热传导系数，T_x为温度监测单元监测到的位移x之后的碳刷温度，T₁零点处的温度，碳刷前端的温度计算公式是T_A=T_x+k(L-x)，L为碳刷的原始长度 。

方案进一步地，所述碳刷与控制单元之间设置有安全栅，用于保护控制单元，防止遭受电击。

方案进一步地，所述控制单元还包括蓄电池，所述蓄电池为控制单元、位移监测单元、温度监测单元提供电能，且蓄电池可以通过外接电源进行充电。

方案进一步地，所述温度监测单元为铂热电阻。

本发明的优点是：本发明通过实时在线监测碳刷的温度和位移、振幅、振动频率，提高测量准确性，能够实现及时报警，避免了重大安全事故的发生。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明结构原理框图；

其中：1、电机转子，2、电机滑环，3、碳刷，4、温度监测单元，5、刷握，6、位移监测单元，7、控制单元，8、数据处理单元，9、显示单元，10、报警单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做清楚完整的描述，以使本领域的技术人员在不需要作出创造性劳动的条件下，能够充分实施本发明。

本发明的具体实施方式是：如图1、2所示，一种碳刷的实时在线监测系统，包括电机转子1、电机滑环2、刷握5、碳刷3、镶嵌在碳刷3内部的温度监测单元4、固定设置在刷握5处的位移监测单元6、与温度监测单元4和位移监测单元6连接的控制单元7，所述位移监测单元6设置位置与温度监测单元4平齐，以其所开始处位置为零点，监测到的位移即为温度监测单元4移动的距离，所述控制单元7包括数据处理单元8、显示单元9、报警单元10，所述位移监测单元6监测碳刷的位移、振幅以及振动频率，位移监测单元6直接测量位移变化量，通过控制单元7计算可算出单位时间内震动频率及震动幅度大小，并传输给显示单元9在显示单元9上显示供查看，并与预设值进行对比，超过预设值报警单元10进行报警提醒，所述数据处理单元8根据位移监测单元6监测所得的位移数据以及计算公式计算碳刷温度梯度差，再结合温度监测单元4监测的温度计算出零点处的温度和碳刷前端的温度，在显示单元9上显示供查看，并且与预设温度对比，超过预设温度报警单元10进行报警提醒。

进一步地，所述计算公式是T=f（x）=kx，零点处的温度为T₁=T_x-T，其中x为位移监测单元6监测碳刷的位移，T为温度梯度差，k为碳刷的热传导系数，T_x为温度监测单元4监测到的位移x之后的碳刷温度，T₁零点处的温度，碳刷3前端的温度计算公式是T_A=T_x+k(L-x)，L为碳刷3的原始长度，通过监测位移和温度可以得到碳刷3多处位置的温度，刷握5和碳刷3前端的温度对碳刷的寿命影响很大，根据监测数据计算出两处的温度，不论哪一处超过温度预设值都可提前报警，进一步保证碳刷3的安全运行，从而避免机组安全事故的发生。

进一步地，所述碳刷3与控制单元7之间设置有安全栅，用于保护控制单元7，防止遭受电击。

进一步地，所述控制单元7还包括蓄电池，所述蓄电池为控制单元7、位移监测单元6、温度监测单元4提供电能，且蓄电池可以通过外接电源进行充电。

进一步地，所述温度监测单元4为铂热电阻。

综上本发明通过在碳刷3上内嵌温度监测单元4监测碳刷3上的温度，避免温度过高影响碳刷3使用寿命，并在碳刷3的刷握5处固定设有位移监测单元6监测碳刷3在使用过程中的位移，众所周知，随着碳刷3使用时间的延长，碳刷3产生磨损，其会发生位移，尾部与电机的距离缩短，在碳刷3上存在温度梯度，随着距离的缩短即碳刷3的长度减少，碳刷3尾部的温度升高，基于位移温度梯度关系计算监控此处温度及碳刷前端温度，多出监控进一步提高安全性，基于位移也可以计算振幅和频率，监测碳刷3的工作状况，及时更换，减少安全事故发生概率，提高电机工作安全性。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述，需要指出的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。