(57)【要約】      （修正有）【課題】導体棒を収容するためのスロット内の汚染の程度を確認することにより、電気機械の機能的能力を判定する。【解決手段】電気機械の導体棒用のスロット７内の汚染を測定する器具１で、スロット７において電圧を印加するための電圧発生器１０と、スロット７に沿って電圧降下を測定するための電圧計２０と、電圧降下から汚染を計算するためのプロセッサ３０とを有する。さらに、電気機械の導体棒用のスロット７内の汚染を測定する方法で、スロット７において電圧を印加するステップと、スロットに沿って電圧降下を測定するステップと、測定された電圧降下に基づきスロット内の汚染を計算するステップとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械の導体棒用のスロット（７）内の汚染を測定するための器具（１）であって、前記スロット（７）において電圧を印加するための電圧発生器（１０）と、前記スロット（７）に沿って電圧降下を測定するための電圧計（２０）と、前記電圧降下から前記汚染を計算するためのプロセッサ（３０）とを備える、器具（１）。
【請求項２】
測定端（２、４、６）を特徴とし、前記測定端（２、４、６）は、前記スロット（７）と、当該測定端（２、４、６）に圧力を及ぼす加圧媒体（９）との間に配置されている、請求項１記載の器具（１）。
【請求項３】
前記加圧媒体（９）は膨張可能なチューブであることを特徴とする、請求項２記載の器具（１）。
【請求項４】
前記加圧媒体（９）は、少なくとも１つのウェッジ（１３、１４、１９）に係合し、前記少なくとも１つのウェッジ（１３、１４、１９）を介して前記スロット（７）に垂直な方向に、前記測定端（２、４、６）に対して圧力を及ぼす圧力ねじ（１５）であることを特徴とする、請求項２記載の器具（１）。
【請求項５】
前記加圧媒体（９）は、膨張により前記スロット（７）内での当該加圧媒体（９）の位置を調節する、少なくとも１つの膨張可能な装置（２１）を含むことを特徴とする、請求項４記載の器具（１）。
【請求項６】
電気機械の導体棒用のスロット（７）内の汚染を測定するための方法であって、前記スロット（７）において電圧を印加するステップと、前記スロット（７）に沿って電圧降下を測定するステップと、前記測定された電圧降下に基づき前記スロット（７）内の前記汚染を計算するステップとを含む、方法。
【請求項７】
前記スロット（７）内に加圧媒体（９）を配置するステップと、前記加圧媒体（９）により測定端（２、４、６）に圧力を及ぼすステップとを含む、請求項６記載の導体棒用のスロット（７）内の汚染を測定するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気機械のメンテナンスの技術分野に関する。詳細には、本開示は、導体棒を収容するためのスロット内の汚染の程度を確認することにより、電気機械の機能的能力を判定することに関する。
【０００２】
電気機械は特に、ガスもしくはスチームタービン（タービン発電機）に接続される同期発電機、または、水力タービン（水力発電機）に接続される同期発電機、または、非同期発電機、または、同期もしくは非同期電動機、または、他の種類の電気機械などの回転電気機械である。
【背景技術】
【０００３】
高出力発電用の巨大な電気機械は、多年にわたって稼働する。通常、これらの電気機械は、メンテナンスおよび補修を受ける。それは、こうした措置の方が、機械全体を取り換えるよりも経済的だからである。とりわけメンテナンスを受ける部品が、ロータおよびステータ内にあって電気巻線の導体棒を収容するスロットである。何年も恒常的に稼働したのちにスロットに生じる１つの不具合は、汚染物質または屑によるスロットの汚損である。汚損または汚染は、導体棒と磁性コアとの間の電気特性、電気接触を損なう。導体棒の絶縁体が損傷すると最悪の場合、絶縁体の完全な溶解につながる。さらに、汚損により、スロットへの導体棒の機械的な位置決めが不正確になる。これらの汚染物質は、スロットの表面に強固に付着する場合がある。ゆえに、単なる洗浄および清掃処理を施すだけでは、十分な清掃結果は得られない。手でこすること、研磨機、ドライアイスクリーニングまたは水ジェットクリーニングといった、いくつかの清掃方法が現況技術で提案されている。しかし、現況技術の方法には欠点がある。過剰清掃で作業時間が無駄になる懸念があり、資材を損傷する懸念がある。大型の電気機械で専門家がこれらのスロットを清掃するのに必要な時間は、発電機および選ぶ方法および清掃機器によっては、数日または数週間もの範囲にわたるため、これは重要である。特に発電機の休止時間は、コスト面で決定的な要素となる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、電気機械のスロットの汚損を適切に判定することである。本目的は、独立請求項に係る器具および方法の特徴により解決される。
【０００５】
本発明のさらなる実施例を従属請求項に記載する。
【０００６】
本発明の一実施例において、測定端が、スロットと、測定端に圧力を及ぼすための加圧媒体との間に配置されている。測定の感度がこれらの特徴により増加し、本方法および本器具の効率が高まる。
【０００７】
さらなる実施例において、本器具の加圧媒体は、膨張可能なチューブとして設計されている。この特徴により、本器具の設計が確実に単純かつ安価となる。
【０００８】
別の実施例において、加圧媒体は、少なくとも１つのウェッジに係合し、この少なくとも１つのウェッジを介してスロットに垂直な方向に、測定端に対して圧力を及ぼす圧力ねじである。さらなる実施例において、加圧媒体は、膨張によりスロット内での加圧媒体の位置を調節する、少なくとも１つの膨張可能な装置を含む。本器具のこの構成により、測定中に、本器具の測定端が確実かつ正確に固定される。
【０００９】
さらなる特徴および利点が、添付図面中の非限定的な実施例により示す器具および方法の好ましい、しかし非排他的な実施態様の説明により、より明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】スロットを有するコアの一部、および、電圧を印加するために電圧発生器に、導体棒に沿って電圧降下を測定するために電圧計に、かつ、この測定に基づきスロットの汚染を計算するためにプロセッサに電気的に接続され、スロットに配置された３つの測定端を有する器具の、模式的な斜視断面図である。
【図２】測定端に圧力を及ぼすために電気機械のスロットに挿入された器具のウェッジの側断面図である。
【図３】図２に類似した電気機械のスロットに挿入されたウェッジの側断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る器具および方法によるスロット内での測定の３つのグラフを示し、横軸がスロットの長さを表し、加圧媒体が測定端に及ぼすさまざまな圧力による電圧降下を縦軸が表している。
【図５】本発明の一実施例に係る器具および方法によるスロット内での測定に基づき計算されたデータのグラフを示し、横軸がスロットの長さを表し、縦軸が電圧降下およびアルファ係数を表し、第１のグラフが電圧降下を示し、第１のグラフから導出された第２のグラフから、スロット内の汚染が判断される。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施例を示す、図面を参照する。図中、類似の参照番号は、複数の図面を通じて、同一のまたは対応する部分を示す。
【００１２】
図１は、コア８の一部の模式的な斜視断面図を示している。コア８は、電気機械（特にタービン発電機）のステータのコアまたはロータのコアであってもよい。コア８の切断部は、コア８の中部に切削されたスロット７を囲む、コア８の２つの壁を示している。完全なコア８は円筒形状を有しており、図１は、湾曲のない小さな部分を示しているに過ぎない。スロット７は矩形形状を有しており、通常、コア８の全長に沿って、像平面に垂直な方向に突出している。多数のスロット７が、特定の電気機械に応じて、コア８に切削されている。図１では、稼働中のスロット７に通常は配置される導体棒が除かれている。ここで、タービン発電機がオフのときのメンテナンスについて説明する。導体棒の代わりに、加圧媒体９をスロット７内に配置する。この実施例において、加圧媒体９は空間全体を占めている。しかし、加圧媒体９は、スロット７の空間の一部を占めるだけであってもよい。この実施例において、加圧媒体９は膨張可能なチューブ（例えば自転車チューブ）である。チューブは、膨張していない状態でスロット７内に配置され、次いで膨張される。膨張した状態で、加圧媒体９は、コア８の壁に対して内部から圧力を及ぼす。測定端２、４、６が、コア８の壁と加圧媒体９との間に配置されている。このようにして、加圧媒体９は測定端２、４、６に対して圧力を及ぼす。この圧力は、導体棒が挿入されたときにコア８に及ぶ圧力に似ている。測定端２、４、６に及ぶ圧力は、例えば２００ミリバール〜３００ミリバールの間に調節することができる。外側の測定端２と接地との間に電圧を印加する。電圧は、信号線１１を介して外側の測定端２、６に接続された電圧発生器１０により生成される。電圧は、測定端２、４、６において、電圧計２０により測定される。第１の電圧または電圧降下が、測定端２と測定端４との間で測定され、第２の電圧または電圧降下が、測定端４と測定端６との間で測定される。外側の測定端２で印加される電圧の知見により、２つの電圧降下を測定する。電圧発生器１０、電圧計２０および／またはプロセッサ３０を、器具１において、１つの装置に組み込むことができる。測定端２、４、６の間で測定されたこれらの電圧降下は、スロット７内の汚染を示している。値はプロセッサ３０で比較され、電圧降下から、スロット７内の汚染の水準が診断される。汚染の水準から、メンテナンス作業員は、スロット７が十分に清掃されているか、または、さらなる清掃処理を要するかという情報を受ける。ゆえに、作業員は、メンテナンス処理用のこの方法および器具１により、重要な情報を得る。
【００１３】
図２は、器具１の一部として電気機械のスロット７に挿入されたウェッジの側断面図を示している。ウェッジは、ラジアルウェッジ１４と圧力ウェッジ１３とに分割されている。ラジアルウェッジ１４および圧力ウェッジ１３は、スロット７に垂直にねじ留めされた圧力ねじ１５と係合している。圧力ねじ１５の端部が、圧力ウェッジ１３内に螺着されている。ラジアルウェッジ１４および圧力ウェッジ１３は、図の視点で水平方向に、磁性コアまたはコア８に対して圧力を及ぼす。これは、加圧媒体９としてのチューブにより測定端２、４、６に圧力が及ぶ上記実施例に対する、別の実施例である。ここでは、加圧媒体９が、圧力ねじ１５、ラジアルウェッジ１４および圧力ウェッジ１３に置き換えられている。ラジアルウェッジ１４および圧力ウェッジ１３の下方において、半体１６がスロット７内に配置されている。半体１６の空洞内に、膨張可能な装置２１が配置されている。膨張可能な装置２１は、スロット７内での、半体１６および当接用の圧力ウェッジ１３の位置を調節するのに使用される。膨張可能な装置２１が適切な仕方で膨張することで、スロット７内で圧力ウェッジ１３の位置が調整され、測定端２、４、６を収容する。スロット７における汚染測定が、本方法および器具１により、上述した仕方で行われる。
【００１４】
図３は、図２に類似した、電気機械のスロットに挿入された別のウェッジの側断面図を示している。このウェッジは、図２で説明したウェッジに加えて、追加の特徴を有する。ラジアルウェッジ１４が、圧力ねじ１５の端部を包囲する圧力ウェッジ１３に当接している。圧力ウェッジ１３の下方に、摺動定規１８が配置されている。摺動定規１８は、圧力ウェッジ１３の下方に当接し、底部ウェッジ１９を下方で挟持している。底部ウェッジ１９は半体１６に静置している。半体１６はここでも、膨張可能な装置２１を収容する空洞を有する。本実施例のさらなる特徴は、摺動定規１８と底部ウェッジ１９との間に位置決めされる、第２の膨張可能な装置２１である。第１および第２の膨張可能な装置２１内の圧力を操作することで、上述した部品がスロット７内で正確に調節され、測定端２、４、６に対して、測定端２、４、６をスロット７と機械的および電気的に確実に接続するのに適切な圧力が加えられる。
【００１５】
図４は、本発明の実施例に係る器具１および方法によるスロット７の一部における測定の３つのグラフを示している。スロット７は汚染されておらず、清浄である。３つのグラフは、測定端２、４、６に圧力を及ぼすために加圧媒体９が圧力を印加している場合および印加していない場合の、異なる測定結果を説明するために示されている。スロット７の長さは、長軸にｍｍでプロットされている。電圧降下または電圧差δＶは、縦軸にボルトでプロットされている。測定点を丸印で示した下方のグラフは、かなり一定して線が延びている。このグラフは、測定端２、４、６に圧力を印加せずに、スロット７内で測定している。上方にある、測定点を四角印で示した真ん中のグラフは、線の延びがもっと不均一であり、その測定電圧は、圧力を加えていないグラフの測定電圧をわずかに上回っている。スロット７の長さに沿った２００ｍｍ〜５００ｍｍの間のいくつかの領域で、このグラフは下のグラフから、もっと離れていっている。第３のグラフは、測定端２、４、６に４００ミリバールの圧力を印加した状態で、電圧計２０により測定している。測定点をバツ印で示した、上方の第３のグラフからは、測定端２、４、６に圧力を印加することで測定電圧に関して出力が高まることが、はっきりと理解できる。例えば、スロット７において２００ｍｍの場合、圧力を加えないときの測定電圧が約５Ｖであるのに対し、ここで４００ミリバールの圧力を印加した場合の測定電圧は約１４Ｖである。加圧媒体９を使用して測定端２、４、６に圧力を印加する本発明の実施例により、本方法および器具１の感度を高めることができる。
【００１６】
図５は、本発明の一実施例に係るスロット７内での測定に基づきプロセッサ３０によって計算されたグラフを示している。スロット７の長さｓが、横軸にメートルｍでゼロから４メートルまでプロットされている。電圧および電圧降下が、縦軸にボルトでプロットされており、左側に目盛りが付されている。また、アルファ係数が縦軸にｋΩ／ｍでプロットされており右側に目盛りが付されている。アルファ係数は、コア８と測定端２、４、６との間の電気接触を表している。アルファ係数の計算は、現況技術において公知である。アルファ係数の近似値は下記数式α＝（−１／ｘ）*ｌｎ（Ｕ2／Ｕ1）により計算する。アルファ係数の正確な計算値はα＝（２／ｘ）*（１−√（Ｕ2／Ｕ1）／（１＋√（Ｕ2／Ｕ1）である。電圧Ｕ2およびＵ1は、測定端２、４、６での、測定点の間の測定電圧である。一番上のグラフは、スロット７の測定点の間で、１０ｋΩ／ｍの定抵抗Ｒを示している。−１３Ｖの計算値を有しスロット７の一方の端部で左側から始まるグラフは、スロット７内での測定から計算された電圧を表している。このグラフの計算値を、グラフ上の丸印で示している。このグラフは、０Ｖの値に向かって増加し、０Ｖの値がスロット７の長さの大部分にわたり、スロット７の第２の端部における＋１３Ｖという値に向かってさらに増加している。このグラフについて、１３Ｖの電圧上昇がスロット７の一方の端部で現れ、別の１３Ｖの電圧上昇がスロット７の他方の端部で現れることが識別できる。電圧Ｖはスロット７において、約０．０ｍ〜０．５ｍの間および３．３ｍ〜３．７ｍの間で上昇し、階段状のグラフを描いている。第２のグラフは、プロセッサ３０により計算されたアルファ係数を示しており、５／ｍで始まり、−１０／ｍに降下し、再び５／ｍに上昇し、トラフ状のグラフ形状となっている。計算値をグラフ上に三角印でプロットしている。このグラフは、最初および最後の１．５区間が高いアルファ係数を有することを示している。器具１からの測定値がプロセッサ３０に送信され、プロセッサ３０は、このデータからアルファ係数を判断および計算し、かつ、それに基づいてスロット７の汚染を判断および計算する。これは、プロセッサ３０内に保存された表により行われる。図５に示すグラフから、および、保存データとの比較により、プロセッサ３０は、測定されたスロット７内の汚染を表す結果を出力する。図５より、スロット７の両端部、スロット７に沿っておよそゼロ〜０．７ｍの間および３．２ｍ〜４ｍの間で、汚染が生じていると推測される。例えば、計算されたアルファ係数の値がゼロを超えていることから、作業員は、スロット７の対応する領域で清掃が必要であるとの示唆を得る。それに応じて両端部を清掃する必要があるが、スロット７の中部の、より大きな部分はアルファ係数の値が低く、本質的に清浄であり、清掃を必要としない。得られた結果はメンテナンスにとって有用である。スロット７の清掃が必要な部分が判断される。汚染されておらず十分に機能する部分を、高い経費をかけて清掃することが回避される。さらに、過剰清掃により、高精密加工されたスロット７に損傷を与える危険が回避される。上述した測定および計算後に、清掃処理を選択的に行うことができる。上述したように、電気機械の機能的能力は、スロット７内の汚染によりこの機能性が損なわれることから、導体棒を収容するためのスロット７内の汚染の程度により、確認される。
【００１７】
本発明を、その例示的な実施態様を参照しながら詳細に説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな変更を加え、かつ均等物を採用できることは、当業者にとって明らかであろう。本発明の好ましい実施態様についての上記説明は、例示および説明を目的として提示している。網羅的であること、または、開示した正確な態様に本発明を限定することは意図しておらず、修正および変更が、上記教示に照らして可能であり、または、本発明の実践により習得されてもよい。実施態様は、本発明の原理およびその実際の用途を説明して、予期される特定の使い方に適うよう当業者が本発明をさまざまな実施態様で利用できるようにするために、選択および記載している。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって規定することを意図している。
【符号の説明】
【００１８】
１  器具
２、４、６  測定端
７  スロット
８  コアまたは磁性コア
９  加圧媒体
１０  電圧発生器
１１  信号線
１３  圧力ウェッジ
１４  ラジアルウェッジ
１５  圧力ねじ
１６  半体
１８  摺動定規
１９  底部ウェッジ
２０  電圧計
２１  膨張可能な装置
３０  プロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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