CN105698711B - 一种发电机定子铁芯垂直度在线监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于发电机技术领域，尤其涉及发电机定子铁芯制造成型过程中的垂直度变化监测。发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，包括：激光发射单元，位于发电机定子铁芯的一侧，设置于运动平台上，运动平台用于调整激光发射单元的位置及发射方向；复数个光电位置传感器，沿发电机定子铁芯的不同高度设置，光电位置传感器的接收面向下朝向运动平台，每个光电位置传感器距离定子铁芯的直线距离不等，于激光发射单元移动至不同位置时光电位置传感器接收激光发射单元发出的激光信号以产生相应的位置坐标信息；处理装置，用于依据位置坐标信息获得发电机定子铁芯垂直度数据。本发明可实现定子铁芯制造成型过程中的自动实时的垂直度检测，节约了人工成本。

Description

一种发电机定子铁芯垂直度在线监测装置及方法

技术领域

本发明属于发电机技术领域，尤其涉及发电机定子铁芯制造成型过程中的垂直度变化监测。

背景技术

发电机定子铁芯是构成发电机磁路并固定定子绕组的重要部件，为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗，现代大容量发电机定子铁芯常常用磁导率高、损耗小的优质冷轧硅钢片叠装而成，发电机定子铁芯的制造成型过程中，垂直度是实施质量控制的重要参数之一，目前发电机定子铁芯垂直度的检测方法主要是：在发电机定子铁芯制造成型后，用铅垂线固定在铁芯顶部，然后由人工用直尺分段测量铅垂线与定子外端面间的距离并记数，最后通过计算机的电子表格工具如excel表格拟合出垂直度误差。上述的检测方法主要存在以下问题：1)由于发电机定子铁芯外形尺寸大，采用人工检测，工作量大，人工成本高、效率低、误差大；2)由于定子铁芯制造成型过程在高温、振动等恶劣条件下进行，该方法无法实时监测定子铁芯成型过程中的垂直度变化。

发明内容

针对以上技术问题，提供一种发电机定子铁芯垂直度在线监测装置及方法，以解决现有技术的缺陷；

具体技术方案如下：

一种发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，其中，包括：

激光发射单元，位于一发电机定子铁芯的一侧，设置于一运动平台上，所述运动平台用于调整所述激光发射单元的位置及发射方向；

复数个光电位置传感器，沿所述发电机定子铁芯的高度方向的不同高度设置，所述光电位置传感器的接收面向下朝向所述运动平台，每个所述光电位置传感器距离所述定子铁芯的直线距离不等，于所述激光发射单元移动至不同位置时所述光电位置传感器接收所述激光发射单元发出的激光信号以产生相应的位置坐标信息；

处理装置，与复数个所述光电位置传感器的信号输出端连接，用于依据所述位置坐标信息获得发电机定子铁芯垂直度数据。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，所述发电机定子铁芯设有外壁，复数个所述光电位置传感器的每一个分别通过一磁吸式安装支架吸附于所述外壁。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，所述发电机定子铁芯的背部设有一定位筋槽，多个水平引出杆自所述定位筋槽的不同位置引出，沿所述发电机定子铁芯的不同高度上分布，每一个所述水平引出杆上设置一所述光电位置传感器。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，所述运动平台包括：

工作平台，用于提供一水平台面；

水平移动导轨，设置于所述工作平台上；

水平移动滑台，设置于所述水平移动导轨上，以所述水平移动导轨为方向导向，在一驱动装置的驱动下水平移动；

转接板，安装于所述水平移动滑台上，用于安装所述激光发射单元，所述转接板于所述水平移动滑台的带动下靠近所述发电机定子铁芯或远离所述发电机定子铁芯运动。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，所述运动平台包括：

工作平台，用于提供一水平台面；

水平移动导轨，设置于所述工作平台上；

水平移动滑台，设置于所述水平移动导轨上，以所述水平移动导轨为方向导向，在一驱动装置的驱动下水平移动；

二维旋转调平平台，固定安装于所述水平移动滑台上，所述二维旋转调平平台于一控制器的控制下沿X方向和/或Y方向旋转；

转接板，安装于所述二维旋转调平平台上，于所述二维旋转调平平台的作用下调整所述转接板处于设定水平度范围内；

激光发射单元安装座，与所述转接板刚性连接，所述激光发射单元安装于所述激光发射单元安装座上。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，所述工作平台的底部设置至少四个调平垫铁，所述调平垫铁用于调节所述工作平台的水平度。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，还包括二维电子水平仪，固定设置于所述转接板上，用于测量所述转接板的水平度，并将所述水平度发送给所述控制器。

还提供，一种发电机定子铁芯垂直度在线监测方法，其中，用于上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，于所述发电机定子铁芯成型过程中实施监测，包括以下步骤：

步骤s1：调整所述运动平台以使得所述激光发射单元发射的激光光点垂直向上发出；

步骤s2：水平移动所述激光发射单元至预定的位置点以分别对准各个所述光电位置传感器；

步骤s3：重复执行所述步骤s2以获得每个所述光电位置传感器采集的多个坐标数据值；

步骤s4：依据每个所述光电位置传感器获取的多个所述坐标数据值计算发电机电子铁芯的垂直度误差。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测方法，所述步骤s1之前，于热压成型过程中，自所述发电机定子铁芯的不同高度各引出一水平引出杆，每一个水平引出杆的自由端上设置一所述光电位置传感器，所述光电位置传感器的接收面向下朝向所述运动平台，每个所述光电位置传感器距离所述定子铁芯的直线距离不等。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测方法，所述步骤s1的具体步骤包括：

步骤s11：移动所述激光发射单元至各个预定的位置点，于各个所述预定的位置点调整所述激光发射单元的水平度在预定精度范围内；

步骤s12：判断每一个所述预定的位置点处所述激光发射单元的激光光点是否在所述光电位置传感器的中心区范围内，如果是，执行步骤s2；如果不是，分别执行步骤s13；

步骤s13：调整所述运动平台，重复步骤s12。

有益效果：以上技术方案可以实现定子铁芯制造成型过程中的自动实时的垂直度检测，相比人工检测方式，其稳定性高、精度高、效率高、节约了人工成本、有助于提升定子铁芯制造质量的管控。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的运动平台的结构示意图；

图3为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参照图1，一种发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，其中，包括：

激光发射单元21，位于一发电机定子铁芯11的一侧，设置于一运动平台2上，运动平台2用于调整激光发射单元21的位置及发射方向；

复数个光电位置传感器31a、31b、31c、31d，沿发电机定子铁芯11的高度方向的不同高度设置，光电位置传感器31a、31b、31c、31d的接收面向下朝向运动平台2，每个光电位置传感器距离发电机定子铁芯的直线距离不等，于激光发射单元21移动至不同位置点时光电位置传感器接收激光发射单元21发出的激光信号以产生相应的位置坐标信息；

处理装置，与复数个光电位置传感器31a、31b、31c、31d的信号输出端连接，用于依据多个位置坐标信息获得发电机定子铁芯11垂直度数据。

定子铁芯如果存在垂直度偏差，会形成一种磁振动，增大机组的振动，如果机组长期在这种状态下运行或振动进一步增大，将给机组机构造成无法预知的破坏，进而导致重大事故或损坏；本发明通过设置激光发射单元作为垂直基准，与光电位置传感器相结合，以对发电机定子铁芯制造成型过程中的垂直度误差变化实时监测，取代了传统的铅垂线，使得检测等待时间更短、稳定性更高。

光电位置传感器31a、31b、31c、31d与处理装置之间可通过USB数据线进行数据传输，如可直接将光电位置传感器31a、31b、31c、31d采集到的每一个坐标值传输至计算机，通过计算机完成垂直度误差曲线的拟合；并进一步给出相应的定子铁芯调整方案，供定子铁芯装配工人参考。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，发电机定子铁芯11设有外壁12，复数个光电位置传感器的每一个可分别通过一磁吸式安装支架吸附于外壁12。如每一个磁吸式安装支架的一端安装光电位置传感器，另一端可通过磁铁的作用吸附于发电机定子铁芯11的外壁上。多个尺寸不一的磁吸式安装支架贯穿保温罩，从发电机的底部阶梯式向上隔固定的距离安装至顶部。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，发电机定子铁芯11的背部设有一定位筋槽，自定位筋槽的不同位置可引出多个水平引出杆，沿发电机定子铁芯11的不同高度上分布，每一个水平引出杆上设置一光电位置传感器。如水平引出杆的固定端与定位筋槽固定连接，水平引出杆的自由端上设置光电位置传感器。

由于定子铁芯制造成型过程在高温、振动等恶劣条件下进行，本发明光电位置传感器通过磁吸式安装支架或水平引出杆，适用于发电机定子铁芯冷热压过程中的垂直度误差实时检测。

上述的光电位置传感器可采用PSD(Position Sensitive Device，位置灵敏探测器)检测器，其具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单等优点，被广泛应用在位置坐标的精确测量上。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，运动平台2可以包括：

工作平台23，用于提供一水平台面；

水平移动导轨24，设置于工作平台23上；

水平移动滑台25，设置于水平移动导轨24上，以水平移动导轨24为方向导向，在一驱动装置20的驱动下水平移动；

转接板27，安装于水平移动滑台25上，用于安装激光发射单元21，转接板27于水平移动滑台25的带动下靠近发电机定子铁芯11或远离发电机定子铁芯11运动。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，运动平台2还可以包括：

工作平台23，用于提供一水平台面；

水平移动导轨24，设置于工作平台23上；

水平移动滑台25，设置于水平移动导轨24上，以水平移动导轨24为方向导向，在一驱动装置20的驱动下水平移动；

二维旋转调平平台26，固定安装于水平移动滑台上，于一控制器的控制下沿X方向和/或Y方向旋转；

转接板27，安装于二维旋转调平平台26上，于二维旋转调平平台26的作用下调整转接板27处于设定水平度范围内；

激光发射单元安装座28，与转接板刚性连接，激光发射单元21安装于激光发射单元安装座28上。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，工作平台23的底部设置至少四个调平垫铁22，调平垫铁22用于调节工作平台23的水平度。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，还包括二维电子水平仪29，固定设置于转接板27上，用于测量转接板27的水平度，并将水平度发送给控制器。

一种具体实施例：调平垫铁22直接放置于车间工作地面上，工作平台23放置于四个调平垫铁22上，通过调节四个调平垫铁保证工作平台23的水平度；水平移动导轨24通过螺钉固定在工作平台23上，水平移动滑台25以水平移动导轨24为方向导向，在水平移动滑台25的驱动装置20的驱动力下实现水平方向的移动，二维旋转调平平台26通过螺钉安装在水平移动滑台25上，转接板27通过螺钉安装在二维旋转调平平台26上；激光发射单元安装座28通过螺钉与转接板27实现刚性连接，激光发射单元21的外圆面与激光发射单元安装座28的孔采用小间隙配合，采用两个紧定螺钉对激光发射单元21进行固定；二维电子水平仪29通过安装螺钉固定在转接板27上。

在驱动装置20的驱动下，水平移动滑台25移动至每一个采集点位置时，如位置a、位置b、位置c、位置d，转接板27的水平度将发生变化，二维电子水平仪29将实时测量出水平度的变化，并将水平度以数字信号传至计算机，计算机将该数字信号反馈给二维旋转调平平台26的控制器，控制器控制X、Y两个方向的电机旋转，实现转接板27的水平度在每一个数据采集点处均在二维电子水平仪29的精度范围内。

还提供，一种发电机定子铁芯垂直度在线监测方法，参照图3，用于上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，于发电机定子铁芯成型过程中实施监测，包括以下步骤：

步骤s1：调整运动平台以使得激光发射单元发射的激光光点垂直向上发出；

步骤s2：水平移动激光发射单元至预定的位置点以分别对准各个光电位置传感器；

步骤s3：重复执行步骤s2以获得每个光电位置传感器采集的多个坐标数据值；

步骤s4：依据每个光电位置传感器获取的多个坐标数据值计算发电机电子铁芯的垂直度误差。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测方法，步骤s1之前，于热压成型过程中，自发电机定子铁芯的不同高度各引出一水平引出杆，每一个水平引出杆的自由端上设置一光电位置传感器，光电位置传感器的接收面向下朝向运动平台，每个光电位置传感器距离定子铁芯的直线距离不等。

本发明在垂直度误差监测前，分别调整工作平台和二维旋转调平平台，使激光发射单元竖直向上发射。径向的水平移动导轨带动激光发射单元从里向外或从外向里反复运动，在各位置点重复不间断采集数据，直至定子铁芯成型。

本发明采用自动化垂直度误差在线监测系统，相比人工检测方式，稳定性高、精度高、效率高、节约了人工成本、有助于提升铁芯制造质量的管控。

上述的发电机定子铁芯垂直度在线监测方法，步骤s1的具体步骤包括：

步骤s11：移动激光发射单元至各个预定的位置点，于各个预定的位置点调整激光发射单元的水平度在预定精度范围内；

步骤s12：判断每一个预定的位置点处激光发射单元的激光光点是否在光电位置传感器的中心区范围内，如果是，执行步骤s2；如果不是，分别执行步骤s13；

步骤s13：调整运动平台，重复步骤s12。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，其特征在于，用于发电机定子铁芯制造成型过程中的垂直度变化监测，包括：

激光发射单元，位于一发电机定子铁芯的一侧，设置于一运动平台上，所述运动平台用于调整所述激光发射单元的位置及发射方向；

复数个光电位置传感器，沿所述发电机定子铁芯的高度方向的不同高度设置，所述光电位置传感器的接收面向下朝向所述运动平台，每个所述光电位置传感器距离所述定子铁芯的直线距离不等，于所述激光发射单元移动至不同位置点时所述光电位置传感器接收所述激光发射单元发出的激光信号以产生相应的位置坐标信息；

处理装置，与复数个所述光电位置传感器的信号输出端连接，用于依据所述位置坐标信息获得发电机定子铁芯垂直度数据。

2.根据权利要求1所述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，其特征在于，所述发电机定子铁芯设有外壁，复数个所述光电位置传感器的每一个分别通过一磁吸式安装支架吸附于所述外壁。

3.根据权利要求1所述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，其特征在于，所述发电机定子铁芯的背部设有一定位筋槽，多个水平引出杆自所述定位筋槽的不同位置引出，沿所述发电机定子铁芯的不同高度上分布，每一个所述水平引出杆上设置一所述光电位置传感器。

4.根据权利要求1所述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，其特征在于，所述运动平台包括：

工作平台，用于提供一水平台面；

水平移动导轨，设置于所述工作平台上；

水平移动滑台，设置于所述水平移动导轨上，以所述水平移动导轨为方向导向，在一驱动装置的驱动下水平移动；

转接板，安装于所述水平移动滑台上，用于安装所述激光发射单元，所述转接板于所述水平移动滑台的带动下靠近所述发电机定子铁芯或远离所述发电机定子铁芯运动。

5.根据权利要求1所述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，其特征在于，所述运动平台包括：

工作平台，用于提供一水平台面；

水平移动导轨，设置于所述工作平台上；

水平移动滑台，设置于所述水平移动导轨上，以所述水平移动导轨为方向导向，在一驱动装置的驱动下水平移动；

二维旋转调平平台，固定安装于所述水平移动滑台上，所述二维旋转调平平台于一控制器的控制下沿X方向和/或Y方向旋转；

转接板，安装于所述二维旋转调平平台上，于所述二维旋转调平平台的作用下调整所述转接板处于设定水平度范围内；

激光发射单元安装座，与所述转接板刚性连接，所述激光发射单元安装于所述激光发射单元安装座上。

6.根据权利要求4所述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，其特征在于，所述工作平台的底部设置至少四个调平垫铁，所述调平垫铁用于调节所述工作平台的水平度。

7.根据权利要求5所述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，其特征在于，还包括二维电子水平仪，固定设置于所述转接板上，用于测量所述转接板的水平度，并将所述水平度发送给所述控制器。

8.一种发电机定子铁芯垂直度在线监测方法，其特征在于，用于权利要求1所述的发电机定子铁芯垂直度在线监测装置，于所述发电机定子铁芯成型过程中实施监测，包括以下步骤：

步骤s1：调整所述运动平台以使得所述激光发射单元发射的激光光点垂直向上发出；

步骤s2：水平移动所述激光发射单元至预定的位置点以分别对准各个所述光电位置传感器；

步骤s3：重复执行所述步骤s2以获得每个所述光电位置传感器采集的多个坐标数据值；

步骤s4：依据每个所述光电位置传感器获取的多个所述坐标数据值计算发电机电子铁芯的垂直度误差。

9.根据权利要求8所述的发电机定子铁芯垂直度在线监测方法，其特征在于，所述步骤s1之前，于热压成型过程中，自所述发电机定子铁芯的不同高度各引出一水平引出杆，每一个水平引出杆的自由端上设置一所述光电位置传感器，所述光电位置传感器的接收面向下朝向所述运动平台，每个所述光电位置传感器距离所述定子铁芯的直线距离不等。

10.根据权利要求8所述的发电机定子铁芯垂直度在线监测方法，其特征在于，所述步骤s1的具体步骤包括：

步骤s11：移动所述激光发射单元至各个预定的位置点，于各个所述预定的位置点调整所述激光发射单元的水平度在预定精度范围内；

步骤s12：判断每一个所述预定的位置点处所述激光发射单元的激光光点是否在所述光电位置传感器的中心区范围内，如果是，执行步骤s2；如果不是，分别执行步骤s13；

步骤s13：调整所述运动平台，重复步骤s12。