До питання оцінки стану ізоляції ротора гідрогенератора тепловізійним методом

Abstract

This article addresses the pressing issue of reconstructing the thermal profile of the rotor pole windings of a hydro-generator whilst it is in operation. Given the design of the hydro-generator, it is difficult to determine the temperature of the rotor windings, which rotate during operation, using conventional methods. This paper proposes an approach involving the installation of a row of infrared sensors along the rotor radius, with the output voltage of each sensor being recorded, which is proportional to the measured temperature. At any given moment, only one segment of the rotor winding surface falls within the field of view of the infrared sensors. As the rotor rotates, another part of the winding surface enters the sensors’ field of view. By scanning the entire surface of the rotor windings over the course of a full rotation, we obtain a thermal map of the entire surface of the hydro-generator’s rotor windings. In the event of a localised temperature rise at each pixel, as detected by the corresponding infrared sensor, it is possible to assess the overall thermal condition of the windings. Equally interesting is the task of identifying a single turn or several turns with an elevated temperature, caused by their heating due to deterioration or damage to the insulation. A mathematical model has been developed that allows for the mathematical representation of a single winding turn with an elevated temperature, several turns, or several poles with an elevated temperature. Attention has also been paid to estimating the rate of temperature rise within a specific area of elevated temperature. A device structure is proposed that enables the identification of a single turn with an elevated temperature, allowing operational staff to make prompt decisions regarding the operational capability of the hydro generator. Provision is made for transmitting the temperature values of each pixel of the rotor windings to the operational staff’s computer for further analysis and data accumulation.

Стаття присвячена актуальній задачі відтворення теплового портрету обмоток полюсів ротора гідрогенератора в процесі його роботи. Враховуючи конструкцію гідрогенератора, складно визначати температуру обмоток ротора, який обертається в процесі роботи, традиційними методами. В даній роботі пропонується підхід, яким передбачається встановлення вздовж радіусу ротора лінійки інфрачервоних сенсорів з фіксацією напруги на виході кожного з сенсорів, яка є пропорційною вимірюваній температурі. В кожен момент часу в поле зору інфрачервоних сенсорів потрапляє лише один сегмент поверхні обмоток ротора. При повертанні ротора в поле зору сенсорів потрапляє інша частина поверхні його обмоток. Скануючи всю поверхню обмоток ротора протягом його повного оберту отримуємо тепловий портрет всієї поверхні обмоток ротора гідрогенератора. У разі локального підвищення температури по кожному пікселю, що визначається відповідним інфрачервоним сенсором, можливо оцінювати загальний тепловий стан обмоток. Не менш цікавою є задача виокремлення витка або декількох витків, що мають підвищену температуру, що обумовлено їхнім нагріванням внаслідок погіршення або пошкодження ізоляції. Розроблена математична модель, яка дозволяє математично представити один виток обмотки з підвищеною температурою, декілька витків або декілька полюсів з підвищеною температурою. Також приділена увага оцінюванню швидкості зростання температури у певній області підвищеної температури. Запропонована структура пристрою, який дозволяє ідентифікувати один виток з підвищеною температурою, що дозволяє експлуатаційному персоналу оперативно приймати рішення щодо роботоздатності гідрогенератора. Передбачено передавання сигналу значень температури кожного пікселя обмоток ротора в комп’ютер експлуатаційного персоналу для подальшого додаткового аналізу та накопичення інформації.