Brevet FR2776860A1 — publié le 19991001

DISPOSITIF D'INSPECTION D'ENTREFER A AIR MINIATURE L'invention concerne un dispositif d'inspection d'en- trefer à air miniature pour l'inspection in situ d'un champ et d'un stator de générateur. L'inspection visuelle d'un champ et d'un stator de gé- nérateur et d'un ajustage de cale, ainsi que l'essai élec- trique, devraient être effectués sur une base périodique. L'inspection classique d'un générateur et d'un stator, ainsi que les procédures d'essai, nécessitent de façon ca- ractéristique le démontage complet du stator et le retrait du champ du générateur depuis le stator avant qu'aucune inspection ou aucun essai ne puisse être effectué sur l'unité. Le coût de démontage et de retrait du champ, le temps nécessaire pour ce processus, et les dangers de re- trait du champ ont amené à omettre les examens de généra- teur et de stator des programmes d'arrêt de maintenance. On effectuait des inspections in situ de générateurs en employant des barres, des chariots et des techniques de rotation de champ. Ces procédures ne permettaient pas d'accomplir la tâche d'inspection d'une façon complètement satisfaisante. Un chenillette d'inspection d'entrefer à air miniature est décrite dans le Brevet US N 5 650 579, dont le conte- nu est ici incorporé ici à titre de référence. Dans cet agencement, une chenillette miniature est conçue pour pas- ser à travers l'entrefer à air radial entre le fer de noyau et la bague de conservation de champ pour l'inspec- tion in situ du noyau de stator et du champ. La che- nillette peut être aplatie pour l'insertion dans un espace d'entrée de 2,8575 cm (1,125 pouce), et elle est entraînée par des pistes vers un emplacement axial sélectionné. La chenillette est ensuite déployée dans une position circon- férentielle désirée dans l'entrefer à air. Des caméras vi- déo et d'autres outils d'inspection fixés à la chenillette sont utilisés pour effectuer des inspections de noyau de stator et de champ de générateur dans l'entrefer à air. Toutefois, cette chenillette d'inspection ne peut pas être utilisée avec les nombreux générateurs existants qui ont des espaces d'entrée inférieurs à 2,575 cm (1,125 pouce). Par conséquent, l'inspection de ces générateurs nécessite le démontage complet du stator et le retrait du champ de générateur depuis le stator avant qu'une quelcon- que inspection ne puisse être effectuée sur l'unité. Le dispositif d'inspection selon la présente invention est conçu de façon à passer à travers l'entrefer à air ra- dial entre le fer de noyau et la bague de conservation de champ, de façon à nécessiter un espace d'entrée minimal de 1,27 cm (0,5 pouce). Le dispositif d'inspection est en- traîné circonférentiellement par l'utilisation de cour- roies et d'engrenages entraînés par un moteur, et est pro- pulsé axialement à travers l'espace en utilisant des pou- lies spéciales et des roues à câble motorisées qui sont fixées à un mât extensible. Une fois inséré dans l'entre- fer à air, le dispositif peut être déployé dans la rainure et rester en place à l'aide d'une force appliquée par deux vérins pneumatiques de rappel à ressort ou analogues. La couverture d'inspection complète du diamètre intérieur de noyau et de la surface de champ est rendue possible par la capacité de mouvement axial du dispositif. Une caméra vidéo à haute définition donne à l'opéra- teur une vue claire des stratifications du noyau du sta- tor, des cales du stator, des cales de champ, et des ex- trémités intérieures des bagues de conservation de champ. Le dispositif produit ainsi une capacité de détection en ce qui concerne les cales de stator lâches, l'étincelage de barres de vibration, les détériorations de stratifica- tion de noyau dues au corps étrangers, à l'entraînement de moteur et aux points chauds, l'amorçage des cales de champ et les détériorations de chauffage de surface. Grâce à l'inspection in situ du générateur, on réunit des informa- tions concernant l'état du générateur pouvant aider à dé- terminer si un retrait du champ est nécessaire. D'autres outils peuvent être utilisés avec le disposi- tif d'inspection, tels qu'un outil de sondage de cale, qui est utilisé pour mesurer l'ajustage de cales de rainure de stator, et un enroulement ELCID pour l'inspection de per- çages de stator court-circuités. Ces éléments et caractéristiques et avantages de l'in- vention, ainsi que d'autres, sont obtenus en proposant un dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature pour l'inspection d'un stator de générateur et d'un champ de générateur avec le champ de générateur en place. Le dispo- sitif d'inspection passe à travers un entrefer à air ra- dial entre un fer de noyau et une bague de conservation de champ du générateur. Le dispositif d'inspection comprend une section tractrice comportant un bâti tracteur pouvant être fixé à la bague de conservation de champ pour un po- sitionnement circonférentiel sélectif autour du champ. Une section de mât est couplée au bâti tracteur et comprend un mât extensible. Une tête d'inspection est couplée au mât extensible et supporte au moins un outil d'inspection pour effectuer des inspections de générateur in situ. Selon un autre aspect de l'invention, on propose un dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature pour l'insertion dans un entrefer à air radial entre un fer de noyau et une bague de conservation de champ d'un généra- teur. Le dispositif d'inspection d'entrefer à air minia- ture comprend un tracteur pouvant être fixé à la bague de conservation de champ, et un ensemble d'inspection couplé au tracteur. L'ensemble d'inspection comprend un traîneau à patin et supporte au moins un outil d'inspection pour effectuer des inspections in situ du générateur. Le trai- neau à patin peut être contracté de façon à s'adapter à l'intérieur de l'entrefer à air radial. Ces aspects et avantages de la présente invention, ainsi que d'autres, seront décrits en détail en se réfé- rant aux dessins joints, dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan de dessus du disposi- tif d'inspection d'entrefer à air miniature selon la pré- sente invention; la figure 2 est une vue latérale de la section trac- trice dans le dispositif selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe de la section de mât; la figure 4 est une vue en plan de la tête d'inspec- tion selon l'invention; la figure 4A est une vue latérale de la tête d'inspec- tion; et la figure 5 montre un patin auxiliaire de la tête d'inspection. La figure 1 est une vue en plan de dessus du disposi- tif d'inspection d'entrefer à air miniature selon la pré- sente invention. De façon générale, le dispositif 10 selon l'invention comprend une section tractrice 12, une section de mât 14 et une tête d'inspection 16. La section trac- trice 12 est commandée de façon à positionner circonféren- tiellement le dispositif autour du champ. La section de mât 14 est fixée à la section tractrice 12 et sert à posi- tionner la tête d'inspection 16 axialement dans l'entrefer à air. La tête d'inspection 16 est fixée pour effectuer un mouvement axial avec la section de mât 14, et supporte au moins un outil d'inspection. La figure 2 est une vue latérale de la section trac- trice 12 le long de la ligne II-II en figure 1. La section tractrice 12 utilise un moteur à courant continu 18 qui transfère de l'énergie à deux engrenages d'entraînement réunis 20. Les engrenages d'entraînement 20 roulent le long de pistes 22 dans une direction circonférentielle au- tour de la bague de conservation de champ RR. Tout jeu dans les pistes d'entraînement 22 est éliminé en faisant passer les pistes 22 sur deux poulies folles 24, respecti- vement. Les poulies 24 sont positionnées à l'extrémité de deux vérins à air pneumatiques 26, respectivement. Les vé- rins à air 26 sont actionnés par de l'air comprimé, et les vérins 26 poussent les poulies 24 contre les pistes 22. La section tractrice 12 est portée par des roues 27 lors- qu'elle est entraîné circonférentiellement autour de la bague de conservation de champ RR. Le déplacement dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre du dis- positif le long des pistes 22 et la vitesse circonféren- tielle autour de la bague de conservation de champ sont commandés par l'opérateur sur un tableau de commande (non représenté). Le tableau de commande comporte une série de commutateurs et d'affichages qui aident l'opérateur à com- mander la pression d'air pour les tendeurs de piste et la position circonférentielle du dispositif. Si l'on se réfère à la figure 3 tout en continuant à se référer à la figure 1, la section de mât 14 utilise un moteur à courant continu 32 qui transfère de l'énergie à un tambour de tension fileté fendu 34 par l'intermédiaire d'un engrenage d'entraînement 36 venant en prise avec un engrenage fou 38 fixé à une extrémité du tambour 34. Le tambour 34 tourne sur un axe fileté 40 monté dans un bâti 42, de telle sorte que le tambour 34 se déplace d'un côté à l'autre à l'intérieur du bâti 42, à une vitesse détermi- née par le pas de l'axe fileté 40. Une paire de câbles 44, 46 sont enroulés et déroulés sur le tambour 34 dans des rainures 34a formées sur le tambour 34. Les rainures 34a sont espacées selon un pas correspondant au pas de l'axe fileté 40, de telle sorte que les câbles 44, 46 soient en- roulés dans les rainures 34a du tambour 34, et que le che- vauchement des câbles 44, 46 soit empêché. L'un des câbles, par exemple le câble 44, est enroulé autour du tambour 34, tandis que l'autre des câbles, par exemple le câble 46, est déroulé depuis le tambour 34. Par conséquent, lors de la rotation du tambour 34 dans l'une ou l'autre direction, l'un des câbles 44, 46 entraîne le mât tandis que l'autre est au repos. Dans ce contexte, lorsque le tambour tourne dans une direction, l'un des câ- bles se déroule du tambour tandis que l'autre des câbles s'enroule sur le tambour. Les câbles 44, 46 s'étendent sur une première poulie 48 vers un système de poulies 50 qui entraîne un mât extensible 52. Le mât 52 se compose d'une pluralité de sections télescopiques 54, de préférence trois tiges de bois, qui coulissent l'une à l'intérieur de l'autre, de façon à permettre au mât 52 de s'allonger et de se raccourcir. Lorsque le tambour 34 est entraîné dans une première direction, le premier câble 44 étend le mât 52 dans une direction axiale le long du générateur. L'in- version de sens de marche du moteur fait rétracter le mât 52 par le deuxième câble 46. La figure 3 est une vue en coupe à travers le mât. Les sections de mât comprennent une première section 54A qui est télescopique à l'intérieur d'une deuxième section 54B. Le premier câble 44 vient du tambour de tension 34 et s'enroule sur la première poulie 48, et suit ensuite un chemin en serpentin autour des poulies 50B, 50D et 50A, et est ensuite fixé à une extrémité de la première section 54A. Le deuxième câble 46 s'étend directement de l'extrémité de la première section 54A autour de la poulie 50E et vers le tambour de tension 34. D'autres configurations du système de poulies 50 peuvent être prévues, et il n'est pas prévu que l'invention soit limitée à la configuration décrite. La figure 4 est une vue en plan de la tête d'inspec- tion selon la présente invention, et la figure 4A est une vue latérale de la tête d'inspection. La tête d'inspection 16 est fixée à la section de mât 14, et, plus particuliè- rement, à l'une des tiges télescopiques 54, et se déplace axialement selon l'extension et la rétraction du mât 52. La tête d'inspection 16 comprend un élément de support central ou base de tête d'inspection 62 supportant un traîneau 64 et un ensemble de caméra 66. Le traîneau 64 se compose de deux patins 68A, 68B qui sont extensibles et qui peuvent être contractés à l'aide de toute structure appropriée, telle que des engrenages et des leviers ou analogues. De préférence, les patins 68A, 68B reposent à plat l'un contre l'autre au centre de la tête d'inspection 16, et sont fixés par deux vérins à air de rappel à ressort pneumatiques 100 agissant sur des liaisons 101. Lorsque de l'air est appliqué aux vérins pneumatiques 100, les patins 68A, 68B se séparent, de fa- çon à déployer le traîneau 64, avec un patin qui vient en contact avec le champ de générateur, et l'autre qui s'étend dans les rainures de stator. Les liaisons 102A sont disposées parallèlement les unes aux autres, de telle sorte que le patin 68A s'étende parallèlement à l'élément de support central 62. De façon similaire, les liaisons 102B provoquent le déploiement du patin 68B parallèlement à l'élément de support central 62. Dans une position tota- lement contractée, la tête d'inspection est dimensionnée de façon à s'adapter dans un espace de 1,27 cm (0,5 pouce). Les patins 68A, 68B servent à stabiliser le ou les outil(s) d'inspection dans l'entrefer et à centrer l'en- semble de caméra 66. L'ensemble de caméra 66 est fixé à l'élément de support central 62 dans une position qui est axialement en avant du traîneau 64. Lorsque les patins 68A, 68B sont déployés, un mouve- ment axial peut être déclenché pour commencer l'inspec- tion. Au moins le patin sur le côté de champ du traîneau 64 est revêtu de téflon, ou analogue, pour faciliter le glissement du traîneau déployé dans l'entrefer. Lorsque l'entrefer a été complètement inspecté, le mât 52 est rétracté pour remettre la tête d'inspection 16 dans sa position de départ, les patins 68A, 68B du traîneau 64 sont contractés, et la tête d'inspection 16 est déplacée circonférentiellement jusqu'à la rainure suivante par la section tractrice 12. Le processus est ensuite répété jus- qu'à ce que toutes les rainures aient été inspectées. De façon similaire à l'ensemble de caméra décrit dans le brevet 579 cité ci-dessus, l'ensemble de caméra 66 con- tient une caméra à vue avant à focalisation fixe utilisée pour la navigation et la détection et une caméra à vue va- riable avec un ensemble de zoom et un prisme à angle droit pour permettre la visualisation de surfaces du stator et du rotor. Les détails de la caméra ne sont pas pertinents à la présente invention et ne seront pas décrits davan- tage. Lorsque l'on effectue des inspections de l'ajustage des cales, on utilise un ensemble de patin séparé qui com- prend un module de sondage de cale. La figure 6 illustre le traîneau 64 avec un patin auxiliaire 70 comprenant un module de sondage de cale 72. Le patin auxiliaire 70 rem- place le patin du côté de stator 68A. Le patin auxiliaire est structuré de façon à stabiliser le traîneau 64 et à centrer l'ensemble de caméra 66 de la même façon que le patin 68A. Dans cette configuration, toutefois, le méca- nisme de liaison peut être différent, de façon à permettre au module de sondage de cale de s'aligner contre la cale. Dans cette configuration, des vérins à air 100 agissent sur une liaison 104, qui fait elle-même tourner des liai- sons 105, 106 par le patin 68B. Les liaisons 105, 106 res- tent parallèles l'une à l'autre, de façon à faire rester le patin 68B parallèle à l'élément de support central 62. Le module de sondage de cale est monté de façon à pouvoir pivoter sur la liaison 105. Le module de sondage de cale 72 est classique, et les détails et le fonctionnement de celui-ci ne seront pas décrits davantage. Avec cette structure, l'inspecteur peut effectuer l'inspection vi- suelle et l'essai de sondage de cale simultanément lorsque le traîneau et l'ensemble de caméra sont déplacés axiale- ment dans la rainure, en s'arrêtant à chaque cale pour ef- fectuer le test d'ajustage. La tête d'inspection 16 peut, d'une autre façon, ou de plus, porter un enroulement ELCID pour inspecter les per- çages de stator court-circuités. L'enroulement ELCID est classique et ne sera pas davantage décrit. Les personnes ayant une connaissance ordinaire de la technique apprécie- ront le fait que d'autres outils d'inspection peuvent éga- lement être supportés par la tête d'inspection, et que l'invention ne vise pas à être limitée aux réalisations décrites. Le dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature selon la présente invention permet l'inspection in situ du champ de générateur et du noyau de stator avec des espaces d'entrée aussi petits que 1,27 cm (0,5 pouce), et plus grands. L'inspection peut être effectuée sans rotation du champ de générateur, et on peut collecter une information valable concernant l'état du générateur sans qu'il soit nécessaire de retirer le champ. Comme indiqué, le disposi- tif d'inspection est également conçu pour porter un outil d'inspection auxiliaire tel qu'un dispositif de sondage de cale et/ou un enroulement ELCID pour mesurer l'ajustage de cales de rainure de stator et pour inspecter des perçages de stator court-circuités. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec ce qui est actuellement considéré comme étant les réalisa- tions les plus pratiques et préférées, on comprendra que l'invention ne doit pas être limitée aux réalisations dé- crites, mais qu'elle vise au contraire à couvrir différen- tes modifications et configurations équivalentes incluses à l'intérieur de l'esprit et de l'étendue de l'applicabi- lité des revendications jointes. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature (10) pour l'inspection d'un stator de générateur et d'un champ de générateur lorsque le champ de générateur est en place, le dispositif d'inspection passant à travers un en- trefer à air radial entre un fer de noyau et une bague de conservation de champ du générateur, le dispositif d'ins- pection (10) étant caractérisé en ce qu'il comprend: une section tractrice (12) comportant un bâti tracteur pouvant être fixé à la bague de conservation de champ pour un positionnement circonférentiel sélectif autour du champ; une section de mât (14) couplée au bâti tracteur et comprenant un mât extensible (52); et une tête d'inspection (16) couplée au mât extensible (52), la tête d'inspection (16) supportant au moins un ou- til d'inspection pour effectuer des inspections de généra- teur in situ. 2. Dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une piste d'entraînement (22) disposée autour de la bague de conservation de champ et couplée au bâti tracteur, la section tractrice (12) comprenant une structure d'entraînement venant en prise avec la piste d'entraînement (22). 3. Dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section tractrice (12) comporte un dispositif de tension de piste d'entraînement (24) venant en prise avec la piste d'entraînement (22). 4. Dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une paire de pistes d'entraînement (22) disposées autour de la bague de conservation de champ et couplées au bâti tracteur, la structure d'entraînement comprenant une paire d'engrenages d'entraînement (22) fixés au bâti trac- teur et venant en prise avec la paire de pistes d'entraî- nement (22), respectivement. 5. Dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section de mât (14) comprend un dispositif d'entraînement de mât couplé au mât extensible (52), le dispositif d'en- traînement de mât provoquant un entraînement dans une pre- mière direction pour étendre le mât extensible (52), et dans une deuxième direction pour rétracter le mât extensi- ble (52). 6. Dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête d'inspection (16) comprend un patin supérieur (68A) et un patin inférieur (68B) couplés de façon à pouvoir se déplacer à une base de tête d'inspection (62), les patins supérieur et inférieur (68A, 68B) pouvant être déployés et contractés l'un par rapport à l'autre. 7. Dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tête d'inspection (16) comprend de plus un vérin à air de rappel à ressort pneumatique (100) couplé entre la base de tête d'inspection (62) et le patin supérieur (68A) et le patin inférieur (68B), le vérin à air de rappel à ressort pneumatique (100), lorsqu'il est désactivé, poussant les patins supérieur et inférieur (68A, 68B) dans une position contractée. 8. Dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ou- til d'inspection est fixé à la base de tête d'inspection (62). 9. Dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le patin supérieur (68A) est positionné de façon à venir en prise avec le stator et comprend un patin de sondage de cale (70) comprenant un module de sondage de cale (72). 10. Dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature (10) pour l'insertion dans un entrefer à air radial entre un fer de noyau et une bague de conservation de champ d'un générateur, le dispositif d'inspection d'entrefer à air miniature (10) étant caractérisé en ce qu'il comprend: un tracteur pouvant être fixé à la bague de conserva- tion de champ; et un ensemble d'inspection couplé au tracteur, l'ensem- ble d'inspection comprenant un traîneau à patin (64) et supportant au moins un outil d'inspection pour effectuer des inspections in situ du générateur, le traîneau à patin (64) pouvant être contracté de façon à s'adapter à l'inté- rieur de l'entrefer à air radial.