(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の固定子とローター（２２）との間の機械空気間隙（２９）に隣接の構成部分を運動可能な少なくとも１つの検出プローブ（３５）によって検出するための装置であって、該装置がベースユニット（３１）を有しており、該ベースユニットがローター（２２）の両方の端部に取り付けられていて、検出プローブ（３５）を機械空気間隙（２９）内で発電機軸線の方向でも機械空気間隙（２９）の周方向でもローターの全周にわたって運動させるようになっている形式のものにおいて、ベースユニット（３１）をローター（２２）の全周にわたって運動可能にローター（２２）の両方の端部に支承するために、ベースユニット（３１）の両方の端部部分（３１ａ，３１ｂ）が、ローター（２２）の各端部に配置されたローターキャップ（３０）の半径方向外側の外周面に配置されていて、該外側の外周面を取り囲むベルト（３６）に取り付けられており、該ベルト（３６）が、種々のローター直径への適合を可能にする個別の複数の部材（４３）から成っていることを特徴とする、発電機診断のための装置。
【請求項２】
両方の端部部分（３１ａ，３１ｂ）間に少なくとも１つ、有利には２つの支持ケーブル（３４）が配置されており、該支持ケーブルに検出プローブ（３５）が機械空気間隙（２９）内で軸線方向へ移動可能に支承されている請求項１記載の装置。
【請求項３】
検出プローブ（３５）が引っ張りケーブル（３３）に取り付けられており、該引っ張りケーブル（３３）が、各端部部分（３１ａ，３１ｂ）に設けられた引っ張りローラ（３２）に巻き付けられていて、検出プローブ（３５）が両方の引っ張りローラ（３２）の同期的な回転によって軸線方向に移動させられるようになっている請求項２記載の装置。
【請求項４】
引っ張りケーブル（３３）が、装置を種々の長さの発電機に使用できるように、各端部部分（３１ａ，３１ｂ）に設けられた引っ張りローラ（３２）に巻き付けられている請求項３記載の装置。
【請求項５】
ベルト（３６）が、個別の部材（４３）間の結合箇所に、機械空気間隙（２９）の周方向でのローターキャップ（３０）に沿ったベースユニットの移動運動を容易にするための回転可能なベルトローラ（４４）を備えている請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
ベルトローラ（４４）が側方部材（４５）によって保持されており、該側方部材（４５）が該側方部材の両端でピン（４６）を介して個別のベルト部材（４３）に結合されている請求項５記載の装置。
【請求項７】
ローターキャップ（３０）に沿ったベースユニット（３１）の移動運動が、端部部分（３１ａ，３１ｂ）内に配置されたモーターによって駆動されてローターキャップ（３０）上を転動する運動ローラ（３８）を介して行われるようになっている請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
運動ローラ（３８）が円錐形に形成されて端部部分（３１ａ，３１ｂ）に次のように配置されており、即ち、端部部分（３１ａ，３１ｂ）がローターキャップ（３０）に沿った運動に際して、運動ローラ（３８）を円錐形に形成してあることにより、機械空気間隙（２９）の内部へ移動しようとする傾向を有しており、端部部分（３１ａ，３１ｂ）にストッパ（４２）を設けてあり、該ストッパがそれぞれローターキャップ（３０）の軸線方向外側の端面に当接して、運動ローラ（３８）の円錐形に基づき機械空気間隙（２９）の内部へ向けられた移動運動を制限するようになっている請求項７記載の装置。
【請求項９】
検出プローブ（３５）が側方で２つの支持ケーブル（３４）によって案内され、かつ種々の検出ユニットを装備できるようになっており、検出ユニットが発電機の視覚的な検出及び検出プローブ（３５）の位置決めのためのカメラを備えており、若しくは検出ユニットが付加的に固定子キー溝結合部の検出のための手段或いは固定子薄板セットの検出のための手段を備えている請求項１から８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
発電機の固定子とローター（２２）との間の機械空気間隙（２９）に隣接の構成部分を運動可能な少なくとも１つの検出プローブ（３５）によって検出するための方法において、請求項１から９のいずれか１項記載の装置を用いることを特徴とする、発電機診断のための方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機の固定子とローターとの間の機械空気間隙に隣接の構成部分を運動可能な少なくとも１つの検出プローブによって検出するための装置であって、該装置がベースユニットを有しており、該ベースユニットがローターの両方の端部に取り付けられていて、検出プローブを機械空気間隙内で発電機軸線の方向でも機械空気間隙の周方向でもローターの全周にわたって運動させるようになっている形式のものに関する。さらに本発明は、発電機を診断するための方法、特に固定子とローターとの間の機械空気間隙に隣接の構成部分を診断するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電機の全体の状態を監視することは重要である。構成部分の傷み若しくは故障に基づく停止時間を避けるために、若しくは発電機の完全な修理若しくは部分的な修理の際の判断を行うために、発電機は周期的に多くの点で検査若しくは点検されねばならない。この場合、検査による休止時間はできるだけ短くし、即ち検査が大きな分解作業なしに、かつ長い検査及びデーター検出時間を必要とすることなしに簡単に可能でありたい。
【０００３】
特に、運動しない固定子と運転時に回転するローターとの間の空間、即ちいわゆる機械空気間隙の検査が重要で、固定子内からのローターの手間のかかる分解なしに可能にしたい。
【０００４】
機械空気間隙の検査若しくは診断は、一面では、視覚的方法によってローター巻体の巻体接続部、薄板セット端部、固定子孔内で目視可能な部分、例えばキー溝結合部（溝くさび結合部）及び薄板など並びに、ローター表面、ローターのキー溝結合部及びキャップなどの状態に関する情報を得ることである。
【０００５】
他面では別の測定手段によって、機械空気間隙に隣接の構成要素の状態、例えば固定子キー溝結合部、固定子薄板若しくは固定子薄板接続部の状態が検出される。固定子キー溝結合部の状態の評価の方法は例えば、所定の強さでキーをたたいて振動を記録するシステムをベースにしている。固定子薄板若しくは固定子薄板セットの状態が、固定子の磁束流を測定する方法によって検出され、磁束流が短絡の発生している場合には変化する。磁束流は固定子の薄板セットのリングマグネットによって生ぜしめられる。薄板歯部の磁束流の分布図によって短絡が突き止められる。
【０００６】
公知技術では、ローターの組み込まれた状態での機械空気間隙の検査が、ローター軸に固定されたベンチレータ、固定子ケーシング若しくは固定子に所定の装置を取り付けて行われ、該装置が制御されて、機械空気間隙内への検出センサ若しくは検出プローブの導入を行うようになっている。この場合には、異なる発電機のベンチレータ、固定子及び固定子ケーシングの異なる幾何学寸法に基づき、装置の組み込みに際して、装置が発電機側の構成条件に著しく適合され、即ち構成条件に合わせて著しく変更されねばならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、発電機の固定子とローターとの間の機械空気間隙に隣接の構成部分をローターの組み込まれた状態で、運動可能な少なくとも１つの検出プローブ若しくは検出ゾンデによって検出するための装置であって、該装置がベースユニットを有しており、該ベースユニットがローターの両方の端部に取り付けられていて、検出プローブ若しくは検出ゾンデを機械空気間隙内で発電機軸線の方向でも機械空気間隙の周方向でもローターの全周にわたって運動させるようになっている形式のものを改善して、該装置が種々の構造若しくは形式及び寸法の発電機に簡単かつ迅速に装着できて、該装置によって検出プローブ若しくは検出ゾンデが機械空気間隙内全体を運動させられて、すべての領域を検出できるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の構成では、ベースユニットをローターの全周にわたって運動可能にローターの両方の端部に支承するために、ベースユニットの両方の端部部分が、ローターの各端部に配置されたローターキャップの半径方向外側の外周面に配置されていて、該外側の外周面を取り囲むベルトに取り付けられており、該ベルトが、種々のローター直径への適合を可能にする個別の複数の部材から成っている。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の要旨は、装置（検出装置若しくは診断装置）を固定子若しくは固定子ケーシングに取り付けるのではなく、少なくとも間接的にローターに取り付けることにある。従って利点として、種々の発電機タイプにおいてローターの実質的に同じ構造に基づき、種々の発電機に本発明に基づく検出装置を使用する場合に該検出装置の適合を必要とすることがなく、その結果、該検出装置が簡単かつ迅速に装着できる。特に、巻体端部の領域のスペースの狭い発電機及び小型の発電機において、本発明に基づく検出装置は有利に使用できる。発電機を１つの軸で蒸気タービンとガスタービンとの間に配置して構成し、ローターの分解が困難である場合に、本発明に基づく検出装置はローターの組み込まれたままの状態で効果的に用いられる。
【００１０】
本発明の有利な構成では、ローターの端部に配置された、特に一般的に扁平なシリンダー若しくはリングの形を有するローターキャップに取り付けられるベースユニットの両方の端部部分間に少なくとも１つ、有利には２つの支持ケーブル（支持ワイヤ若しくは支持ロープ）が配置されており、該支持ケーブルに検出プローブが機械空気間隙内で軸線方向へ移動可能に支承されていると、特に簡単かつ柔軟な構造が得られる。この場合、支持ケーブルが二重の機能を有しており、即ち一面で支持ケーブルが検出プローブの案内のために役立ち、他面でベースユニットの両方の端部部分を機械空気間隙内で互いに締め付けて結合して、即ちローターにおけるベースユニットの軸線方向の位置決めを行っている。支持ケーブルによる軸線方向の位置決めの構成においては利点として、検出装置が支持ケーブルの長さの適合、即ち適切な選択によって簡単に種々の発電機長さに適合できる。
【００１１】
本発明の別の構成では、検出プローブが引っ張りケーブル（支持ワイヤ若しくは支持ロープ）に取り付けられており、該引っ張りケーブルが、各端部部分に設けられた引っ張りローラに結合されており、検出プローブが両方の引っ張りローラの同期的な回転によって軸線方向に移動させられるようになっている。さらに有利には、引っ張りケーブルが両側で、検出装置を種々の長さの発電機に使用できるように引っ張りローラに巻き付けられている。引っ張りケーブルの使用は、一面で検出プローブの移動の実施を簡単な形式で可能にし、かつ他面で種々の発電機長さへの検出装置の簡単な適合を可能にする。種々の発電機長さへの検出装置の簡単な適合は、引っ張りケーブルをループ状に形成するのではなく、両端で引っ張りローラに巻き付けるようにすることによって可能である。
【００１２】
本発明の別の有利な構成では、ローターキャップの半径方向外側の外周面に配置されていて、該外側の外周面を取り囲むベルト（帯材）が、個別の複数の部材（リンク片）間の結合箇所に、機械空気間隙の周方向、即ちロータの周方向でのローターキャップに沿ったベースユニットの移動運動を容易にするためのエレメント、つまりローラ（ころ）を備えている。ローラがローターキャップの周面を転動して、ベースユニットの移動運動の際のベルトとローターキャップの周面との摩擦を防止する。ローターキャップに沿ったベースユニットの移動運動が、端部部分内に配置されたモーターによって駆動されてローターキャップ上を転動する運動ローラを介して行われるようになっている。
【００１３】
本発明の別の構成では、運動ローラ（移動ローラ若しくは転動ローラ）が円錐形に形成されていてかつ端部部分に次のように配置されており、即ち、端部部分がローターキャップに沿った運動に際して機械空気間隙の内部、即ち奥へ移動しようとする傾向を有し、換言すれば互いに接近する傾向にあり、端部部分がストッパを備えており、該ストッパがそれぞれローターキャップの軸線方向外側の端面に当接して、運動ローラの円錐形に基づき機械空気間隙の内部へ向けられた移動運動（端部部分間の相互の接近）を制限するようになっている。これによって、キャップの周囲に沿って検出装置を回転移動させる際の検出装置の位置のずれが簡単な形式で確実に避けられる。
【００１４】
本発明の別の構成では、検出プローブが側方で２つの支持ケーブルによって案内され、かつ種々の検出ユニットを装備できるようになっており、検出ユニットが発電機の視覚的な検査及び検出プローブの位置決めのためのカメラを備えており、若しくは検出ユニットが付加的に固定子キー溝結合部の検出のための手段或いは固定子薄板セット（固定子薄板ユニット）の検出若しくは診断のための手段を備えている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図示の実施例は吸い込み冷却式の発電機若しくは発生器に関するものの、提案の装置（検出装置若しくは診断装置）の使用は発電機若しくは発生器に限定されるものではない。発電機が前面及び後面を機械ケーシングカバー１３によって制限されていて、軸線の周囲を筒状若しくは円筒状の機械ケーシング１４によって取り囲まれている。ケーシングが、部分薄板部材２０で形成された固定子を有しており、固定子において各部分薄板部材２０間に半径方向の通気スリット２６が設けられている。ローター２２が固定子の中心に配置されており、所属のローター軸１２がスタンド軸受２５内に支承されており、スタンド軸受が基礎２４上に設置されている。
【００１６】
基礎２４が基礎溝１０を有しており、基礎溝が機械ケーシング１４の全長にわたって延びており、基礎溝内に発電機の冷却装置２３が配置されている。この場合、冷却装置２３の入口開口がローター２２の両側に配置された主ベンチレータ１１の流出室に接続されている。実施例では、主ベンチレータ１１がローター軸１２に堅く結合されていて、ローター２２と同じ速度で回転するようになっている。冷却空気流が巻線端部２１を通ってローターと固定子との間の機械空気間隙２９内、並びにローター２２内へ案内されるように、案内薄板２８、内側パネル１７、プレートディフューザ２７及び外側パネル１５が配置されている。
【００１７】
図１の上側半部には、発電機が分解なしに示してあるのに対して、下側半部には装置の組立のために構成部分、ここでは案内薄板２８を外し得ることを示唆してある。通常は発電機が検出装置の組み込み（装着）の前に例えば冷却された適切な媒体で洗浄され、ディフューザ、巻体被覆及び空気間隙遮蔽部材が除去され若しくは移動させられ、場合によっては軸受カバーもローターへのアクセスを可能にするために除去される。機械空気間隙内に配置された診断装置を通して６時の位置で断面した図が示してある。診断装置は、２つの端部部分３１ａ，３１ｂを備えたベースユニット３１から成っており、端部部分がローターキャップ３０に取り付けられている。端部部分間に少なくとも１つの支持ケーブル３４を張設してあり、支持ケーブルが両方の端部部分を互いに軸線方向で締め付けていて、従って装置をローター上に取り付け、即ち位置決めしている。さらに支持ケーブルは、検出プローブ３５を軸線方向で移動可能に案内するために役立っている。端部部分３１ａ，３１ｂがそれぞ引っ張りローラ３２を有しており、引っ張りローラに引っ張りケーブル３３が巻き付けられている。引っ張りローラ３３に検出プローブ３５が堅く取り付けられていて、両方の引っ張りローラ３２の同期的な回転によって軸線方向に機械空気間隙２９内を移動させられる。
【００１８】
図２には、組み込まれた端部部分３１ａを通る断面が詳細に示してある。端部部分が運動ローラ３８を介してローターキャップ３０の外周面に載設されている。運動ローラ３８が、端部部分内に配置されたモータによって駆動されて、機械空隙間隙の周方向、即ちローターキャップの周方向での装置全体の運動（回転運動）を可能にする。従って、支持ケーブルに沿ったプローブの案内とローターキャップの周囲に沿った回転との組み合わせによって、プローブが機械空隙間隙内のすべての箇所を案内され、ひいては固定子及びローターの表面全体の検査が可能である。
【００１９】
支持ケーブル３４を介して互いに締め付けて結合された端部部分３１ａ，３１ｂがローターキャップ３０の周囲に沿った回転に際して所定位置からずれない若しくは外れないようにするために、運動ローラが有利には円錐形に形成されて、各端部部分を回転に際してそれぞれ機械空隙間隙２９の内部（奥）へ移動させようとし、即ち両方の端部部分を互いに接近させるように機能する。このことは、運動ローラの、軸線方向でローターと逆の側の直径を、ローターに向いた側の直径よりもわずかに大きくしておくことによって達成される。場合によっては小さな案内ローラを備えていてよいストッパー４２を介して、端部部分の、機械空隙間隙の内部に向かう移動運動が制限され、このために、ストッパー４２がローターキャップの、軸線方向でローターと逆の側の端面に当接するようになっている。これによって、端部部分３１ａ，３１ｂが互いに相対的にかつローターに対して正確に位置決めされる。端部部分３１ａ，３１ｂ間の異なる角度位置、即ち異なる回転移動による検出装置のひっかっかり若しくは食い込み（ロック）を避けるために、図５に示してあるように、支持ケーブルが有利にはばね弾性的な形式で端部部分に取り付けられている。
【００２０】
図３は、ローターの端面を検出装置の組み込まれ（装着され）た状態で示している。端部部分３１ａが、図３では見えない端部部分（３１ｂ）も、ローターキャップ３０を取り囲んで延びるベルト３６によって、ローターキャップ３０に取り付けられ（固定され、即ち位置決めされ）ている。この場合、１つの端部部分（端部構成ユニット）が側方の２つのモーターケーシング３９を有しており、モーターケーシング内に運動ローラ３８のためのモーターが配置されており、さらにモーターケーシングに運動ローラ３８自体も組み付けられている。モーターケーシング３９間に、該モーターケーシングを互いに結合する中間部分４１が配置されており、中間部分に引っ張りローラ３２が保持体４０を介して取り付けられている。引っ張りローラに巻き付けられた引っ張りケーブル３３が、検出プローブの移動のために役立つ。引っ張りローラ３２が制御可能なモーター（図示せず）によって駆動されるようになっている。この場合、引っ張りケーブル３３はループを成して形成されているものではなく、両端で巻き付けられ若しくは巻き取られているものであり、従って種々の長さの発電機の検査が可能である。
【００２１】
ローターの周囲に沿った端部部分の回転移動をローターキャップに対する大きな摩擦の避けられた状態で保証するために、ベルト３６が特別な構造で形成されている。このようなベルトが図４に示してある。ベルトが個別の複数の部材（リンク片）４３から成っており、これによって種々のローターキャップ直径へのベルトの簡単な適合が可能である。さらに個別の部材４３が特殊な結合部材を介して結合されていてよく、該結合部材はベルト３６をローターキャップ３０に全く接触させないようにする必要はない。結合部材は、回転可能なベルトローラとして形成されたエレメント４４であってよい。図示の実施例では、エレメント４４、即ちベルトローラが側方部材４５によって保持されており、該側方部材（短冊片）が両端でピン４６を介して個別のベルト部材（ベルトリンク片）４３に結合されている。ベルトの個別の部材４３の長さとエレメント（ベルトローラ）４４の直径とが、種々のすべてのローター直径にとってベルトをローターキャップ周面に接触させないように、即ちベルトの個別の部材（リンク片）４３をエレメント（ベルトローラ）４４の直径に基づきローターキャップ周面から十分に離しておけるように、互いに整合させられている。
【００２２】
図５に示す実施例においては、検出プローブ３５が側方で、ローターの軸線方向に延びる２つの支持ケーブル３４によって移動可能に案内されている。これに対して、引っ張りケーブル３３が固定点３７で検出プローブ３５に堅く結合されており、検出プローブ３５の軸線方向の移動が、ベースユニット３１の端部部分に設けられた引っ張りローラ３２を介して行われるようになっており、この場合、両方の引っ張りローラ３２は互いに同期的に駆動される。検出プローブ３５には、検出対象物に対応して種々の検出ユニットが取り付けられるようになっていてよい。検出ユニットは例えば、検出プローブの位置決め及び方向付けのために役立つカメラを備えていてよく、該カメラがローター巻体の巻体接続部、薄板セット端部、固定子内部構造若しくはローター表面構造の状態に関する視認可能な情報を検出できるようになっていてよい。さらに検出ユニットは、ローター巻体の巻体接続部、薄板セット端部、固定子内部構造若しくはローター表面構造の状態に関するデーター検出のための測定装置を備えていてよい。前記状態の評価のために例えば、所定の強さでキーをたたいて振動を記録するシステムが用いられてよい。
【００２３】
検出プローブ若しくは検出ユニットがデーターケーブル５０に接続されており、データーケーブルを介して、検出プローブ若しくは検出ユニットによって検出された情報が、発電機の外側にあるデーター処理装置に伝達される。すでに述べてあるように、支持ケーブル（支持ワイヤ若しくは支持ローブ）３４が有利にはばね弾性的に端部部分に取り付けられている。このためにコイルばね若しくは戻しばね５１が設けられており、支持ケーブル３４は任意の長さであってよく、支持ケーブル３４の余剰部分５２が突出しており、コイルばね若しくは戻しばねから成るばね機構が支持ケーブルを種々のローター長さに対して調節する。
【００２４】
各端部部分３１がさらに電子ユニット４９を備えており、電子ユニットが制御ケーブル４８を介してデーター処理装置に接続されている。データー処理装置が両方の端部部分を制御すると共に、検出ユニットからのデーターを処理する。電子ユニット４９は、運動ローラ３８及び引っ張りローラ３２の制御のために、場合によっては端部部分に設けられた他の制御部材の制御のために役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】装着された診断装置を備えた発電機の概略的な断面図。
【図２】診断装置の装着された領域の部分断面図。
【図３】診断装置をローターの端面側から見た側面図。
【図４】ベルトを示す図であり、図ａ）がベルトの平面図であり、図ｂ）がベルトの側面図である。
【図５】診断装置の別の実施例の平面図。
【符号の説明】
１０  基礎溝、  １２  ローター軸、  １３  機械ケーシングカバー、  １４機械ケーシング、  １５  外側パネル、  １７  内側パネル、  ２０  部分薄板部材、  ２１  巻線端部、  ２２  ローター、  ２３  冷却装置、  ２４  基礎、  ２５  スタンド軸受、  ２７  プレートディフューザ、  ２８  案内薄板、  ２９  機械空気間隙、  ３０  ローターキャップ、  ３１  ベースユニット、  ３１ａ，３１ｂ  端部部分、  ３２  引っ張りローラ、  ３３  引っ張りケーブル、  ３４  支持ケーブル、  ３５  検出プローブ、  ３６  ベルト、  ３８  運動ローラ、  ３９  モーターケーシング、  ４０  保持体、  ４１  中間部分、  ４３  部材、  ４４  エレメント、  ４５  側方部材、  ４６  ピン、５０  データーケーブル
【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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