носитель инструментов для проверки динамоэлектрической машины

Формула изобретения

1. Носитель инструментов для динамоэлектрической машины, содержащей статор с ферромагнитным ярмом и ротор, расположенный во внутренней выемке ярма с зазором между ярмом и ротором, причем носитель инструментов выполнен с возможностью ввода в зазор и содержит рамную часть, на которой закреплены средства для проверки динамоэлектрической машины, по меньшей мере один первый комплект колес с по меньшей мере тремя первыми колесами, на которых носитель инструментов является перемещаемым в зазоре, причем каждое первое колесо является вращающимся вокруг первой оси, а все первые оси практически параллельны одна другой, соединительное устройство для соединения проводов для связи носителя инструментов с управляющим и оценивающим устройством, отличающийся тем, что каждое первое колесо содержит вращательно-симметричный и направленный аксиально относительно первой оси магнит с направленным практически параллельно оси намагничиванием, а также с осевым отверстием, в которое впассована ступица.

2. Носитель по п.1, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере один двигатель, которым приводится в действие первый комплект колес.

3. Носитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что магнит цилиндрический.

4. Носитель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что магнит представляет собой постоянный магнит.

5. Носитель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он содержит второй комплект колес с по меньшей мере тремя вторыми колесами, каждое из которых является вращающимся вокруг второй оси, при этом каждая вторая ось перпендикулярна каждой первой оси, все вторые оси параллельны одна другой, а носитель инструментов является перемещаемым в зазоре альтернативно на первом или втором комплекте колес.

6. Носитель по п. 5, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одной вспомогательной рамой, на которой закреплены с возможностью вращения вторые колеса.

7. Носитель инструментов по п.5 или 6, отличающийся тем, что он содержит подъемное устройство, с помощью которого первый комплект колес является перемещаемым относительно второго комплекта колес в направлении подъема перпендикулярно первым и вторым осям.

8. Носитель по одному из пп.5 - 7, отличающийся тем, что каждое второе колесо содержит вращательно-симметричный и направленный аксиально относительно второй оси магнит с намагничиванием, которое направлено практически параллельно оси, а также с осевым отверстием, в которое впассована ступица.

9. Носитель по п.8, отличающийся тем, что магнит цилиндрический.

10. Носитель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что к магниту в осевом направлении по меньшей мере с одной стороны прижата неферромагнитная круглая шайба, диаметр которой несколько больше диаметра магнита.

11. Носитель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждое первое колесо или соответственно второе колесо содержит упругий элемент, в частности упругий элемент с по меньшей мере одной обладающей резиноподобной эластичностью пластиной.

12. Носитель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере четыре первых колеса.

13. Носитель по п.12, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере четыре вторых колеса.

14. Носитель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что средства для проверки охватывают инструменты, в частности видеокамеру и/или головку ультразвукового контроля, а также вспомогательные устройства, в частности лампу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к носителю инструментов и способу проверки динамоэлектрической машины, которая содержит статор с ферромагнитным ярмом и ротор, расположенный во внутренней выемке ярма с оставлением зазора между статором и ротором, причем для проведения проверки в зазор между статором и ротором вводят инструменты.

Обеспечение безупречной работы большой динамоэлектрической машины, в частности, турбогенератора, а также своевременное установление начинающейся ошибочной работы требует регулярной, повторяющейся с интервалами от нескольких месяцев до нескольких лет проверки компонентов машины, причем постоянно должны предприниматься многообразные исследования и испытания. Возможным испытанием при этом является оптическая проверка соответствующих доступных поверхностей компонентов машины, в частности, поверхностей статора и ротора. Дальнейшие возможные испытания охватывают ультразвуковую проверку компонентов с помощью различных способов, а также различные испытания намагничиваемости имеющегося в каждой динамоэлектрической машине ярма, (которое выполнено в статоре из шихтованных стальных листов). Для такого испытания, например, может определяться и оцениваться воздействие на ярмо слабых и локально ограниченных магнитных полей. Наконец, должны производится также механические испытания, в частности, испытания на прочность и испытания на возможно имеющиеся трещины. Не в последнюю очередь желательными являются возможности извлечения из машины мелких деталей, например, таких как развинтившиеся болты или тому подобное.

Обычные методы для проверки динамоэлектрической машины требуют удаления вращающейся части, ротора, что, в частности, в случае большой динамоэлектрической машины с выходной мощностью в несколько 100 МВА отнимает в высшей степени много времени и связано с большими затратами.

Чтобы по возможности избежать таких требующих больших затрат работ по демонтажу, известно устройство, которое позволяет в большой динамоэлектрической машине протягивать через зазор между статором и ротором, (который обычно без учета установленной в машине системы охлаждения обозначают как "воздушный зазор", инструментальную платформу, которая движется по направляющим шинам, проложенным через зазор от одного конца большой машины к другому.

Из патента США US-PS 4255762 известно устройство для проверки труб, в котором зонд с оптической системой проверки вводится в подлежащую проверке трубу на несущей консоли. Такое устройство является применимым в динамоэлектрических машинах только с ограничениями, так как подлежащие проверке зазоры в таких машинах часто имеют длину несколько метров при высоте зазоров только несколько сантиметров. Несущие консоли такой длины вряд ли могут использоваться без вибраций и с исключением соприкосновений со статором или ротором, так что перенос этого известного применения на проверку динамоэлектрических машин не практикуется.

Патент США US-2596322 относится к самоходному носителю для сварочных или режущих инструментов для обработки труб. Носитель имеет колеса, в которые встроены магниты, чтобы удерживать носитель на обрабатываемой трубе. В соответствии с назначением носитель должен объезжать трубу в направлении периметра и при этом делать прямой или наклонный надрез или производить процесс сварки.

Патенты США US-4889 000, 4970890 и 5105658 относятся к системе для проверки генератора, которая содержит самоходное устройство, которое может перемещаться в зазоре между статором и ротором генератора. Устройство несет различные средства для проверки генератора и соединено с управляющим и оценивающим устройством для проведения проверки.

Задачей изобретения является указание носителя инструментов, а также способа для проверки динамоэлектрической машины в зазоре между статором и ротором, причем инструменты могут вводиться в зазор надежно и без вибраций также и, в частности, на расстояние порядка нескольких метров и перемещаться там без необходимости сложных направляющих устройств.

Для решения этой задачи носитель инструментов для проверки динамоэлектрической машины, имеющей статор с ферромагнитным ярмом и ротор, расположенный во внутренней выемке ярма с оставлением зазора между статором и ротором, причем носитель инструментов является вводимым в зазор, содержит согласно изобретения следующие компоненты:

a) рамную часть, на которой закреплены средства для проверки динамоэлектрической машины;

b) по меньшей мере, один первый комплект колес с по меньшей мере тремя первыми колесами, которыми носитель инструментов перемещается в зазоре, причем каждое первое колесо является вращаемым вокруг одной первой оси, а все первые оси являются параллельными друг относительно друга;

c) соединительное устройство проводов для соединения носителя инструментов с управляющим и оценивающим устройством, отличающийся тем, что

d) он содержит по меньшей мере один магнит, которым носитель инструментов на первых колесах является прижимаемым в зазоре к ярму.

Средства для проверки динамоэлектрической машины являются выбираемыми из множества оптических, акустических и механических инструментов, а также из множества вспомогательных устройств, таких как, например, лампы, захваты, а также гидравлические и пневматические устройства.

Носитель инструментов является соединяемым через соответствующие управляющие линии с расположенными вне динамоэлектрической машины управляющими устройствами и удерживается на ярме магнитными силами. Таким образом он может в первую очередь двигаться через зазор параллельно оси вращения ротора и не требует никаких жестких направляющих устройств, как шины или тому подобное, которые должны протягиваться каким-то образом через генератор до ввода носителя инструментов и постоянно несут с собой наряду с другими проблемами опасность повреждения инструментов за счет вибрации.

Носитель инструментов опирается непосредственно в том месте, где он как раз находится, на статор и таким образом является всегда позиционируемым надежно и без вибраций и позволяет поэтому в любом месте точный и воспроизводимый контроль статора и/или ротора. Само собой разумеется, что размеры носителя инструментов должны быть согласованы с размерами соответствующего зазора, в котором он перемещается. Так как обычно воздушные зазоры в больших динамоэлектрических машинах имеют высоту порядка 5 сантиметров, это не представляет собой существенной проблемы. Необходимые инструменты для проверки также являются доступными в достаточной степени миниатюризации так, что и с этой стороны изобретение не требует какого-либо ограничения желаемых методов проверки.

Носитель инструментов может быть оснащен множеством инструментов. Возможными являются оптические устройства проверки, например, видеокамеры, при необходимости дополненные соответствующими осветительными устройствами; речь может идти также о ультразвуковой контрольной аппаратуре разных видов, устройствах для испытания динамоэлектрической машины с помощью магнитных полей, а также механические испытательные устройства для проведения испытаний прочности и тому подобного. Далее является возможным снабжать носитель инструментов механическими манипуляторами, например, захватами для извлечения отдельных деталей или проведения мелкого ремонта и работ по обслуживанию.

В рамках особенно предпочтительного развития носитель инструментов имеет по меньшей мере один первый двигатель, в частности, электродвигатель, которым приводится в движение первый комплект колес. Таким образом он представляет собой самостоятельно перемещающееся, дистанционно управляемое по соответствующим управляющим линиям устройство, которое не нуждается в каких-либо средствах передачи сил, например, в канатах или тому подобному, чтобы двигаться через зазор. Таким образом носитель инструментов является применимым в зазоре практически полностью свободно от внешних механических воздействий.

В носителе инструментов, разумеется наряду с также применимыми электромагнитами, являются применимыми, в частности, постоянные магниты для прижимания носителя инструментов к ярму подлежащей проверке динамоэлектрической машины; при этом речь может идти, как о металлических постоянных магнитах на основе железа, кобальта или никеля, при необходимости, из сплавов и/или интерметаллических соединений с металлами из группы редких земель (например, самария), так как, в частности, самарий-кобальтовые постоянные магниты создают особенно высокие магнитные поля при ограниченной конструктивной высоте. Также могут использоваться магниты из комбинированных материалов из постоянномагнитных порошков в матрице из синтетического материала. В качестве подходящего постоянномагнитного порошка может применяться порошок из материала, состоящего в основном из неодима, железа и бора.

Для размещения магнита или множества магнитов на носителе инструментов существует множество возможностей; в принципе такой магнит может быть расположен в любом месте носителя инструментов, причем для достижения возможно высокой удерживающей силы он должен быть, конечно, возможно ближе к ярму динамоэлектрической машины. Поле магнита однако не должно оказывать отрицательного влияния на применяемые собственно для проверки динамоэлектрической машины инструменты. Чтобы предотвратить последнее, при некоторых условиях является предпочтительным, предусматривать множество магнитов таким образом, чтобы один магнит находился вблизи одного первого колеса, закрепленным, например, на рамной части.

Носитель инструментов требует для управления и для эксплуатации служащих для проверки средств только подключения проводов, например, электрических, для соединения возможно имеющегося первого двигателя, инструментов и возможно имеющихся дополнительных устройств, например, осветительной аппаратуры с размещенным вне динамоэлектрической машины управляющим и оценивающим устройством, которое может представлять собой, например, малый компьютер, снабженный соответствующим местом сопряжения. Возможным является также снабжать носитель инструментов пневматическими или гидравлическими средствами, а именно соответствующим двигателем или соответствующими инструментами (как, например, захватом). Гибкие напорные трубопроводы для газов и/или жидкостей могут использоваться без проблем также, как и электрические провода, в соединении с носителем инструментов, который тогда должен иметь соответствующее присоединительное устройство. Носитель инструментов не требует ни в коем случае предусматривать механически жесткие соединительные элементы, как например, шины. Это в значительной степени облегчает применение по сравнению с до сих пор обычными устройствами проверки.

Особенно предпочтительным является предусматривать в носителе инструментов наряду с первым комплектом колес второй комплект колес с по меньшей мере тремя вторыми колесами, который может приводится возможно первым имеющимся двигателем или возможно предусмотренным вторым двигателем, и выполнен таким образом, что носитель инструментов может передвигаться на нем вертикально к направлению, в котором он является подвижным на первом комплекте колес. Такой носитель инструментов является особенно выгодно применимым для проверки динамоэлектрической машины с примерно цилиндрической внутренней выемкой ярма. На первом комплекте колес носитель инструментов может перемещаться параллельно, на альтернативно к первому комплекту колес применяемом втором комплекте колес - тангенциально к оси внутренней выемки. Таким образом он может достигать любого места на внутренней выемке, без необходимости перемещения его внешними вспомогательными средствами или обслуживающим персоналом. Усиленный вторым комплектом колес носитель инструментов позволяет таким образом в значительной степени автоматизировать проверку, что является особенно предпочтительным в виду огромных, возникающих при такой проверке затрат.

Альтернативная установка первого комплекта колес и второго комплекта колес на внутреннюю выемку ярма производится выгодным образом с помощью подъемного устройства, которое, например, приводится в действие отдельным двигателем, и в направлении подъема перпендикулярно в первым осям и вторым осям может перемещать первый комплект колес относительно второго комплекта колес. Возможным является также каждое второе колесо в подъемном устройстве шарнирно соединять с возможностью перемещения на рамной части носителя инструментов и при необходимости перемещать все вторые колеса синхронно с первыми колесами; также или дополнительно к рамной части можно предусматривать перемещаемую относительно нее в направлении подъема вспомогательную раму (или множество таких вспомогательных рам), на которой или соответственно на которых должны закрепляться колеса второго комплекта колес.

Как уже упоминалось, рекомендуется предусматривать, в частности, множество магнитов на носителе инструментов таким образом, что каждый магнит придан одному колесу, то есть первому колесу или при необходимости, второму колесу. Магнит может быть закреплен вблизи соответствующего колеса на носителе инструментов. Особенно выгодным объединять магниты с соответствующим колесом таким образом, что каждое соответствующее колесо содержит ротационносимметричный, в частности цилиндрический, направленный вдоль оси колеса магнит с аксиальным к оси внутренним отверстием, в которое запассована ступица; магнит является таким образом составной частью колеса. Разумеется, что колесо может иметь и другие детали, что особенно желательно для магнитов из хрупких материалов. В частности к магниту в осевом направлении может быть прижата по меньшей мере с одной стороны не ферромагнитная круглая шайба, которая относительно оси имеет несколько больший диаметр, чем магнит так, что колесо катится не на магните, а по меньшей мере в основном на шайбе. Кроме того магнит может быть окружен жесткой, в частности, металлической гильзой, на которой может катиться колесо не нагружая слишком магнит. Размещенная на магните шайба может также использоваться для направления колеса на снабженном пазами ярме, как это, как правило, имеет место в динамоэлектрических машинах; колесо может катиться на ярме таким образом, что шайба непосредственно на одном крае паза несколько заходит в паз в области своего отверстия. Такое направление позволяет в значительной степени повысить надежность позиционирования носителя инструмента, что еще больше способствует повышению точности и воспроизводимости производимых для проверки измерений.

Для решения задачи, лежащей в основе изобретения относительно способа, предлагается способ проверки динамоэлектрической машины, которая содержит статор с ферромагнитным ярмом и ротор, расположенный во внутренней выемке ярма с оставлением зазора между ярмом и ротором, причем носитель инструментов, который несет средства для проверки машины, вводят в зазор и прижимают к ярму с помощью, по меньшей мере, одного магнита. Предпочтительно носитель инструментов катится по ярму на первых колесах.

Изобретение относится также к динамоэлектрической машине со статором с ферромагнитным ярмом и ротором, расположенным с оставлением зазора во внутренней выемке ярма, причем соответствующий изобретению носитель инструментов расположен в зазоре.

На фиг. 1 представлен соответствующий изобретению носитель инструментов в динамоэлектрической машине; на фиг. 2 - носитель инструментов, вид сверху; на фиг. 3 - носитель инструментов согласно изобретению, поперечное сечение через специальную форму выполнения; на фиг. 4 - носитель инструментов, вид сверху на усовершенствованную часть.

Фиг. 1 показывает каким образом соответствующий изобретению носитель инструментов 1 вводят в динамоэлектрической машине в зазоре 4 (обычно обозначаемом как "воздушный зазор") между ферромагнитным ярмом 2 статора динамоэлектрической машиным и вращающимся вокруг (не представленной на чертеже) оси вращения ротором 3. Носитель инструментов 1 содержит рамную часть 5 и снабжен в данном случае закрепленном на рамной части 5 магнитом 11, который является предпочтительно постоянным магнитом с намагничиванием 17 так, что носитель инструментов 1 с помощью магнитных сил между магнитом 11 и ферромагнитным ярмом 2 удерживается на ярме 2 - независимо от его азимутального положения. Разумеется, что конструктивные размеры носителя инструментов 1 должны учитывать геометрические соотношения в зазоре 4; однако это является достижимым в рамках обычных специальных конструктивных затрат. Поступательное движение носителя инструментов 1 на ярме 2 происходит на первых колесах 8, которые соответственно вращаются вокруг первой оси 9 и расположены на рамной части 5. В данном конкретном случае оба первых колеса 8 связаны через также вращающуюся ступицу 16, которая известным образом установлена в рамной части 5. Чтобы улучшить контакт каждого первого колеса 8 с ярмом 2 в представленном случае каждое первое колесо выполнено частично коническим так, что оно имеет с ярмом 2 не только точечное прилегание. Это является, в частности, целесообразным для избежания царапин и зарубок на ярме 2. На фиг. 1 ярмо 2 представлено в основном с имеющей круглую форму внутренней выемкой, так как это представляется благоприятным для пояснения лежащего в основе изобретения принципа. На практике внутренняя выемка ярма 2 в статоре имеет определенную и более подробно поясненную с помощью фиг. 3 структуру, которая при необходимости должна учитываться при расчете соответствующего изобретению носителя инструментов 1. Конструктивные данные первых колес 8 могут быть согласованы известным образом со специальными требованиями каждого отдельного случая.

Фиг. 2 показывает вид сверху на форму выполнения соответствующего изобретению носителя инструментов 1. Носитель инструментов 1 содержит рамную часть 5, на которой расположены инструменты для проведения проверки динамоэлектрической машины, а именно видеокамера 6, три ультразвуковых испытательных головки 7 и лампа 32. Эти инструменты показаны в качестве представителей множества других инструментов; носитель инструментов 1 может быть, в частности, оснащен также контрольными устройствами для магнитных свойств компонентов динамоэлектрических машин, а также механическими манипуляторами, как например, захватами. Состав инструментов, в частности, не ограничен электрически управляемыми инструментами.

Пневматически и/или гидравлически манипулируемые устройства разумеется могут также привлекаться. Носитель инструментов 1 содержит четыре первых колеса 8 и четыре магнита 11, причем каждому первому колесу 8 придан один магнит 11. Каждое первое колесо 8 вставлено на установленной в рамной части 5 ступице 16. Для привода носителя инструментов 1 служит первый двигатель 10, в частности, электродвигатель, из которого выходит приводной вал 22, который через приводной ремень 23 связан со ступицей 16. Само собой разумеется, что вместо передачи усилия посредством приводного ремня 23 может выступать также передача усилия посредством карданного вала или тому подобного. Следует также заметить, что ступицы 16 не обязательно должны быть жесткими. В зависимости от требований они могут быть по меньшей мере частично гибкими или содержать карданные шарниры. Это в частности тогда, когда оси находящихся на различных сторонах рамной части 5 первых колес 8 для достижения лучшего контакта с ярмом должны быть легко наклонены друг к другу. Наконец, соответствующий изобретению носитель инструментов 1 может быть снабжен соединительным устройством 21, в частности, известным по себе штекером и/или известным по себе цоколем для такого штекера, или другим электрическим, гидравлическим или пневматическим соединительным элементом для подключения различных устройств, в частности, инструментов 6, 7 и первого двигателя 10, к расположенным вне динамоэлектрической машины управляющим и оценивающим устройствам. От соединительного устройства 21 провода ведут к инструментам 6, 7 или соответственно к первому двигателю 10 (не показаны).

Фиг. 3 показывает поперечное сечение особой формы выполнения посаженного на ярмо 2 соответствующего изобретению носителя инструментов 1. Ярмо 2 представлено в виде трех "зубов", между которыми существуют свободные пространства в виде пазов, в которые согласно обычной практике должны вкладываться электрические обмотки статора. Обусловленные наличием этих пазов кромки 25 могут предпочтительно применяться для направления первых колес 8, за счет того, что эти первые колеса 8 имеют ступени 24, корреспондирующие с кромками 25. В представленном примере выполнения в каждое первое колесо 8 встроен магнит 11, а именно цилиндрически симметричный магнит 11 с внутренней выемкой 15. Через внутреннюю выемку 15 магнита 11 вставлена ступица 16, на которой установлено первое колесо 8. Так как многие постоянно-магнитные материалы, которые могут использоваться для магнитов 11, являются относительно хрупкими, каждое первое колесо 8 содержит прилегающие на обеих относительно первой оси 9 аксиальных концевых плоскостях магнита 11 шайбы 18, которые относительно оси 9 имеют несколько больший диаметр, чем магнит 11 так, что каждое первое колесо 8 опирается на эти шайбы вместо магнита 11 на ярме 2. Защита магнитов 11 от механической нагрузки может быть, при необходимости, еще улучшена за счет того, что он окружен (не представленной на чертеже) гильзой из немагнитного металла или синтетического материала. Соответственно шайба 18 на каждом первом колесе 8 имеет служащую для направления на ярме 2 ступень 24. Установка каждого первого колеса 8 происходит в опорном блоке 26 известным по себе образом. Каждый опорный блок 26 закреплен с помощью болта 27 на рамной части, причем для упругости каждого первого колеса 8 соответственно предусмотрена резиновая плата или тому подобное между рамной частью 5 и опорным блоком 26 или соответственно рамной частью 5 и болтом 27.

Фиг. 4 показывает вырез из вида сверху на соответствующий изобретению носитель инструментов, который снабжен кроме упомянутых первых колес 8 вторыми колесами 12 и за счет этого является подвижным в двух взаимно перпендикулярных направлениях, без необходимости рулевых механизмов, которые разумеется также могут быть применимыми в рамках изобретения. Первые колеса 8 и вторые колеса 12, как это более подробно уже пояснялось с помощью фиг. 3, выполнены из ротационносимметричных магнитов 11, установленных на них шайб 18, а также ступиц 16. Каждое второе колесо 12 является вращающимся вокруг второй оси 13, которая в основном лежит перпендикулярно к каждой первой оси 9. Привод вторых колес 12 производится через второй двигатель 14, который связан приводным ремнем 23 со всеми вторыми колесами 12. Это, в частности, целесообразно, когда носитель инструментов в зубчатом ярме должен перемещаться через ярмо в азимутальном направлении подобно фиг. 3. В таком случае может случиться, что не все вторые колеса 12 находятся в контакте с ярмом 2, что могло бы приводить к проблемам, если не все вторые колеса 12 равномерно приводятся в движение. Вторые колеса 12 находятся не непосредственно на рамной части 5, а на вспомогательной раме 31, которая перемещается с помощью подъемного устройства 20 в направлении подъема перпендикулярно к вторым осям 13 и первым осям 9. Подъемное устройство 20 позволяет производить работу второго комплекта колес со вторыми колесами 12 альтернативно относительно работы первого комплекта колес с первыми колесами 8. В качестве примера подъемное устройство 20 представлено с подъемным двигателем 28 на вспомогательной раме 31, которая находится в зацеплении через шестерню 29 с зубчатой рейкой 30 на рамной части 5. Это представление должно служить исключительно в качестве примера для всей полноты известных по себе и применимых здесь электрических, пневматических и гидравлических подъемных устройств. Носитель инструментов согласно фиг. 4 содержит в общей сложности две вспомогательные рамы 31, соответственно по одной на каждом конце.

Изобретение позволяет производить особенно простую и надежную проверку статора и/или ротора динамоэлектрической машины из зазора между статором и ротором, без того, чтобы для проверки было бы необходимо удалять ротор. Носитель инструмента согласно изобретения не требует никаких механически жестких соединительных и направляющих элементов, таких как, например, шины и поэтому по сравнению с до сих пор обычными устройствами проверки является в применении не проблематичным и благоприятным с точки зрения затрат.