利用噪聲對定子鐵心進行質量判別的方法
2023-07-30 09:35:01
利用噪聲對定子鐵心進行質量判別的方法
【專利摘要】本發明是一種利用噪聲對定子鐵心進行質量判別的方法，用以檢驗定子鐵心裝配質量，查找是否存在鐵心壓緊不實、鬆動、局部空腔等問題。在定子鐵心磁化試驗時，進行噪聲聲壓級、1/3倍頻程頻譜、局部高點噪聲測試；對噪聲聲壓級取算術平均值，並計算冷態下與熱態下的差值；冷態下與熱態下噪聲1/3倍頻程繪製在同一個頻譜圖上，並比較頻譜的差異；局部噪聲相互間進行差值對比，確定最大局部噪聲值；以定子鐵心冷態下和熱態下的噪聲聲壓級差值不大於5dB、冷態下和熱態下的噪聲1/3倍頻程頻譜圖無異常差別、最大局部噪聲級差值不大於3dB，作為噪聲對定子鐵心質量判別的依據。
【專利說明】利用噪聲對定子鐵心進行質量判別的方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種利用噪聲對定子鐵心進行質量判別的方法。
【背景技術】:
[0002]定子鐵心是發電機磁路的通道，是由多層彼此間距0.5毫米厚絕緣層的矽鋼片構成，它們之間相互絕緣，這種結構減少了定子鐵心內的渦流，避免了不必要的磁電損失。定子鐵心矽鋼片裝配時需要壓緊，以防止鬆動。
[0003]定子鐵心磁化試驗是大型發電機製造生產過程中必須進行的例行檢查項目，用於發電機定子鐵心裝配和絕緣質量的檢驗。定子鐵心磁化試驗利用專用的勵磁線圈，接入單相交流電源，在鐵心內部造成交變的磁通(接近飽和狀態)，使鐵心產生渦流損耗並且溫度升高，測試定子鐵心各點溫度、勵磁損耗，計算鐵心溫升和單位重量的損耗。按照的《GB/T20835-2007發電機定子鐵心磁化試驗導則》的規定，定子鐵心磁化試驗的質量判別有三項，其一，鐵心最大溫升的限值為25K;其二，鐵心相同部位(定子齒或槽)溫差的限值為15K ;其三，定子鐵心比損耗值應不大於所用矽鋼片的標準比損耗的1.3倍。
[0004]由於定子鐵心磁化試驗時，交變磁場在鐵心內產生渦流損耗，鐵心相當於單相負載運行，產生的損耗能達到幾百千瓦，這些損耗產生的熱量使鐵心溫度升高，溫度升高使鐵心矽鋼片體積膨脹。定子鐵心磁化試驗時會產生噪聲，噪聲的主要來源是定子鐵心矽鋼片在交變的磁通下產生的振動引起的。在定子鐵心磁化試驗剛開始5min之內，鐵心溫度還沒升高，定子鐵心處於冷狀態下；在定子鐵心磁化試驗進行到30min，鐵心溫度已經升高，定子鐵心已經達到熱狀態下。
[0005]冷態下和熱態下，由於矽鋼片體積和間隙大小的不同，鐵心矽鋼片產生的振動和噪聲是不相同的。鐵心質量合格的發電機，在正常運行時矽鋼片體積和間隙大小變動在允許的範圍內，冷態下和熱態下噪聲差別也不大；如果存在鐵心壓緊不實、鬆動、局部空腔，矽鋼片體積和間隙大小變動明顯，冷態下和熱態下噪聲差別就會很大。基於這種情況，發明一種利用噪聲對定子鐵心進行質量判別的方法。
【發明內容】
:
[0006]本發明是一種利用噪聲對定子鐵心進行質量判別的方法，以檢驗定子鐵心裝配質量，查找是否存在鐵心壓緊不實、鬆動、局部空腔等問題。本發明的技術方案為:
[0007]步驟一:噪聲測試:
[0008]在鐵心磁化試驗時進行噪聲測試，測試項目有三項:(I)、噪聲聲壓級測試；(2)、1/3倍頻程的測試；(3)、局部高點噪聲的測試；
[0009]a)噪聲聲壓級的測點均勻分布在機座兩側，每一側至少7個側點，在機座兩個端部至少三個測點，測試距離為lm，測試高度為發電機中心線高度，在鐵心磁化試驗開始的第5分鐘和試驗進行到第30分鐘後分別進行噪聲測試，第5分鐘的測試值作為冷態時的噪聲，第30分鐘的測試值作為熱態時的噪聲；[0010]b)噪聲1/3倍頻程的測點有四點，在機座兩側每一側的中部各有一個測點，在兩個端部每一端部的中部各有一個測點，測試距離為lm，測試高度為發電機中心線高度，分別在鐵心磁化試驗開始的第5分鐘和試驗進行到第30分鐘後分別進行測試，第5分鐘的測試值作為冷態時的噪聲，第30分鐘的測試值作為熱態時的噪聲；
[0011]c)在噪聲聲壓級測試過程中，若發現噪聲偏高的現象，對噪聲偏高部位進行局部高點噪聲的測試，局部高點測試範圍為機座上20CmX20Cm的區域，該區域內均勻分布上、中、下各三點，測點共為九點，測試距離為IOcm ；
[0012]步驟二:數據處理:
[0013]對步驟一 a)中所述各測點測試的噪聲聲壓級取算術平均值，冷態下噪聲聲壓級測試值，即為第5分鐘測試值；熱態下噪聲聲壓級測試值，即為第30分鐘測試值，並計算冷態下與熱態下噪聲聲壓級的差值；
[0014]對步驟一 b)中所述各測點的1/3倍頻程繪製在同一個頻譜圖上，冷態下1/3倍頻程測試值，即為第5分鐘測試值；熱態下1/3倍頻程測試值，即為第30分鐘測試值，在頻譜圖上比較冷態下和熱態下頻譜的差異；
[0015]對步驟一 c)中局部噪聲九點的測試值，相互間進行差值對比，其中差值最大的作為最大局部噪聲級值；
[0016]步驟三:質量判定:
[0017]定子鐵心磁化試驗時通過噪聲對定子鐵心質量判別，按照以下三項進行判別:
[0018]A)鐵心冷態下和熱態下的噪聲聲壓級差值，不大於5dB，dB為噪聲單位，無量綱；如果差值大於5dB，則存在鐵心鬆動的現象；
[0019]B)鐵心冷態下和熱態下的噪聲1/3倍頻程頻譜圖，應無異常差別；如果二者的頻譜圖明顯異常，則存在鐵心鬆動的現象；
[0020]C)最大局部噪聲級差值，不大於3dB ;如果最大局部噪聲相差3dB以上，則鐵心存在局部鬆動的現象。
[0021]基於定子鐵心的矽鋼片結構和定子鐵心磁化試驗的磁熱效應產生振動噪聲，通過測試分析噪聲，進行鐵心壓緊不實、鬆動、局部空腔的一種檢測和判斷；這種方法是對《GB/T20835-2007發電機定子鐵心磁化試驗導則》規定的溫升限值和比損耗限值質量判定方法的擴展和補充，而且當溫升和比損耗無法進行質量判定時，利用噪聲對定子鐵心進行質量判別有很大的優勢:
[0022]利用噪聲進行定子鐵心進行質量判別使用常規噪聲儀表、測點靈活、方法簡單、不需要特殊的試驗要求；常規噪聲頻譜測試儀都具有「A」計權、「Z」計權和1/3倍頻程的測試功能，可以滿足本發明需要的噪聲測試。「A」計權是模擬人耳對聲音的相應，對中、低頻段聲音有較大衰減。「Z」計權是對頻率範圍20Hz到20kHz的水平響應。人耳可聞聲音的頻率範圍為20Hz?20kHz，把這個聲頻範圍劃分若干個頻率段，稱為頻程或頻帶；在噪聲測量中，常用的是倍頻程和1/3倍頻程；倍頻程是指頻率的上下限之比為f2:fl=2:1頻帶。為了更詳細地描述噪聲的頻譜，把一個倍頻程再細分為三段小頻帶，稱為1/3頻程。由於常規噪聲頻譜測試儀是可攜式儀表，體積小，重量輕，移動方便，很容易採集到不同測點的噪聲測試數據；《GB/T 20835-2007發電機定子鐵心磁化試驗導則》規定的汽輪發電機的定子鐵心磁化試驗時間為45min，水輪發電機的定子鐵心磁化試驗時間為90min，滿足本發明噪聲測試在30min內的要求,不需要延長試驗時間，也不需要特殊工況的要求。
[0023]利用噪聲對定子鐵心進行質量判別方法是一種新判別方法，這種方法無論對鐵心整體還是局部的鬆動現象，都有其獨到之處。尤其是1/3倍頻程頻譜對比圖，無論直觀性還是從鐵心噪聲產生機理，對定子鐵心進行質量判別都是一種強有力的證實方法。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0024]圖1噪聲聲壓級測點位置圖
[0025]圖2噪聲1/3倍頻程測點位置圖
[0026]圖3局部噪聲聲壓級測試示意圖
[0027]圖4局部噪聲聲壓級測試放大圖
[0028]圖51/3倍頻程的各次噪聲頻率與序號的對應表
[0029]圖6噪聲1/3倍頻程頻譜對比圖
【具體實施方式】:
[0030]一種利用噪聲對定子鐵心進行質量判別的方法，其實施方式為:
[0031]步驟一:噪聲測試:
[0032]在鐵心磁化試驗時進行噪聲測試，測試項目有三項:(1)、噪聲聲壓級測試；(2)、1/3倍頻程測試；(3)、局部高點噪聲測試；
[0033]a)噪聲聲壓級的測點均勻分布在機座兩側，每一側至少7個側點，在機座兩個端部至少三個測點，測試距離為lm，測試高度為發電機中心線高度，在鐵心磁化試驗開始的第5分鐘和試驗進行到第30分鐘後分別進行噪聲測試，第5分鐘的測試值作為冷態時的噪聲，第30分鐘的測試值作為熱態時的噪聲；
[0034]b)噪聲1/3倍頻程的測點有四點，在機座兩側每一側的中部各有一個測點，在兩個端部每一端部的中部各有一個測點，測試距離為lm，測試高度為發電機中心線高度，分別在鐵心磁化試驗開始的第5分鐘和試驗進行到第30分鐘後分別進行測試，第5分鐘的測試值作為冷態時的噪聲，第30分鐘的測試值作為熱態時的噪聲；
[0035]c)在噪聲聲壓級測試過程中，若發現噪聲偏高的現象，對噪聲偏高部位進行局部高點噪聲的測試，局部高點測試範圍為機座上20CmX20Cm的區域，該區域內均勻分布上、中、下各三點，測點共為九點，測試距離為IOcm ；
[0036]步驟二:數據處理:
[0037]對步驟一 a)中所述各測點測試的噪聲聲壓級取算術平均值，冷態下噪聲聲壓級測試值，即為第5分鐘測試值；熱態下噪聲聲壓級測試值，即為第30分鐘測試值，並計算冷態下與熱態下噪聲聲壓級的差值；
[0038]對步驟一 b)中所述各測點的1/3倍頻程繪製在同一個頻譜圖上，冷態下1/3倍頻程測試值，即為第5分鐘測試值；熱態下1/3倍頻程測試值，即為第30分鐘測試值，在頻譜圖上比較冷態下和熱態下頻譜的差異；
[0039]對步驟一 c)中局部噪聲九點的測試值，相互間進行差值對比，其中差值最大的作為最大局部噪聲級值；
[0040]步驟三:質量判定:[0041]定子鐵心磁化試驗時通過噪聲對定子鐵心質量判別，按照以下三項進行判別:
[0042]A)鐵心冷態下和熱態下的噪聲聲壓級差值，不大於5dB，dB為噪聲單位，無量綱；如果差值大於5dB，則存在鐵心鬆動的現象；
[0043]B)鐵心冷態下和熱態下的噪聲1/3倍頻程頻譜圖，應無異常差別；如果二者的頻譜圖明顯異常，則存在鐵心鬆動的現象；
[0044]C)最大局部噪聲級差值，不大於3dB ;如果最大局部噪聲相差3dB以上，則鐵心存在局部鬆動的現象。
[0045]本發明結合具體實例具體實施內容如下:
[0046]選擇噪聲測試儀器的精度等級為I級的聲級計，該聲級計應能進行A計權、Z計權噪聲測試，還能進行1/3倍頻程的測試。選擇一臺已經鐵心裝壓完畢的發電機定子機座，此時發電機還沒有裝轉子和轉軸。
[0047]本發明【具體實施方式】的三個主要步驟如下:
[0048]步驟一:噪聲測試。
[0049]按圖1所示噪聲聲壓級的測點均勻分布在機座兩側，每一側至少7個側點，在機座兩個端部至少三個測點，測試距離為lm，測試高度為發電機中心線高度，在鐵心磁化試驗開始的第5分鐘和試驗進行到第30分鐘後分別進行噪聲測試，第5分鐘的測試值作為冷態時的噪聲，第30分鐘的測試值作為熱態時的噪聲；噪聲聲壓級的計權方式選擇「A」計權，快慢方式選擇「慢」的方式。測試的相鄰兩點的噪聲測試值，應不大於3dB ;若相鄰兩點大於3dB，這兩點之間增加測點。在測試過程中，標記出噪聲的較高點。
[0050]按圖2所示噪聲1/3倍頻程的測點有四點，在機座兩側每一側的中部各有一個測點，在兩個端部每一端部的中部各有一個測點，測試距離為lm，測試高度為發電機中心線高度，分別在鐵心磁化試驗開始的第5分鐘和試驗進行到第30分鐘後分別進行測試，第5分鐘的測試值作為冷態時的噪聲，第30分鐘的測試值作為熱態時的噪聲；1/3倍頻程頻譜測試的計權方式選擇為「Z」計權。
[0051]在噪聲聲壓級測試過程中，若發現噪聲偏高的現象，對噪聲偏高部位進行局部高點噪聲的測試，按圖3、圖4所示，確定測試範圍和測點，局部高點測試範圍為機座上20CmX20Cm的區域，該區域內均勻分布上、中、下各三點，測點共為九點，測試距離為IOcm;噪聲聲壓級的計權方式選擇「A」計權，快慢方式選擇「慢」的方式。
[0052]步驟二:數據處理。
[0053]對各測點測試的噪聲聲壓級取算術平均值，冷態下噪聲聲壓級測試值，即為第5分鐘測試值；熱態下噪聲聲壓級測試值，即為第30分鐘測試值，並計算冷態下與熱態下噪聲聲壓級的差值；噪聲聲壓級算術平均值計算公式，見公式(I):
【權利要求】
1.一種利用噪聲對定子鐵心進行質量判別的方法，其特徵是: 步驟一:噪聲測試: 在鐵心磁化試驗時進行噪聲測試，測試項目有三項:(I)、噪聲聲壓級測試；(2)、1/3倍頻程測試；(3)、局部高點噪聲測試； a)噪聲聲壓級的測點均勻分布在機座兩側，每一側至少7個側點，在機座兩個端部至少三個測點，測試距離為lm，測試高度為發電機中心線高度，在鐵心磁化試驗開始的第5分鐘和試驗進行到第30分鐘後分別進行噪聲測試，第5分鐘的測試值作為冷態時的噪聲，第30分鐘的測試值作為熱態時的噪聲； b)噪聲1/3倍頻程的測點有四點，在機座兩側每一側的中部各有一個測點，在兩個端部每一端部的中部各有一個測點，測試距離為lm，測試高度為發電機中心線高度，分別在鐵心磁化試驗開始的第5分鐘和試驗進行到第30分鐘後分別進行測試，第5分鐘的測試值作為冷態時的噪聲，第30分鐘的測試值作為熱態時的噪聲； c)在噪聲聲壓級測試過程中，若發現噪聲偏高的現象，對噪聲偏高部位進行局部高點噪聲的測試，局部高點測試範圍為機座上20CmX20Cm的區域，該區域內均勻分布上、中、下各三點，測點共為九點，測試距離為IOcm ； 步驟二:數據處理: 對步驟一 a)中所述各測點測試的噪聲聲壓級取算術平均值，冷態下噪聲聲壓級測試值，即為第5分鐘測試值；熱態下噪聲聲壓級測試值，即為第30分鐘測試值，並計算冷態下與熱態下噪聲聲壓級的差值； 對步驟一 b)中所述各測點的1/3倍頻程繪製在同一個頻譜圖上，冷態下1/3倍頻程測試值，即為第5分鐘測試值；熱態下1/3倍頻程測試值，即為第30分鐘測試值，在頻譜圖上比較冷態下和熱態下頻譜的差異； 對步驟一 c)中局部噪聲九點的測試值，相互間進行差值對比，其中差值最大的作為最大局部噪聲級值； 步驟三:質量判定: 定子鐵心磁化試驗時通過噪聲對定子鐵心質量判別，按照以下三項進行判別: A)鐵心冷態下和熱態下的噪聲聲壓級差值，不大於5dB，dB為噪聲單位，無量綱；如果差值大於5dB，則存在鐵心鬆動的現象； B)鐵心冷態下和熱態下的噪聲1/3倍頻程頻譜圖，應無異常差別；如果二者的頻譜圖明顯異常，則存在鐵心鬆動的現象； C)最大局部噪聲級差值，不大於3dB;如果最大局部噪聲相差3dB以上，則鐵心存在局部鬆動的現象。
【文檔編號】G01H17/00GK103759815SQ201410038029
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】苟智德, 富立新, 焦曉霞, 李翠榮, 張瑋 申請人:哈爾濱電機廠有限責任公司