虹科案例 | 多轴光纤加速度传感器:检测发电机与变压器的振动故障

虹科案例 | 多轴光纤加速度传感器:检测发电机与变压器的振动故障

多轴光纤加速度传感器

振动故障是发电机或变压器在运行过程中的常见故障类型,如不及时进行维修处理,会给机器造成严重的损害。如何在高电流和高电压的环境下检测振动故障,本文给出了虹科的解决方案

发电机和变压器面临的挑战

导致发电机和变压器产生振动的原因有很多,例如轴承受损、负载有误或者涡轮叶片的不规则磨损。为了能够在维修时采取适当的措施,必须事先识别出这些振动,并且进行长期的监测。

图1:固定片

构想

我们的构想是开发一个测量系统,用于检测振动并记录振动过程。必须强调的是,由于存在着高电压和高电流,所有的电子传感器都无法提供可靠的数据,在这种情况下无法使用

解决方案

图2:MEMS传感器头

图3:绕组上的传感器

我们选择了一个光纤测量系统,该系统不受恶劣电气环境的影响,能够提供可靠的数据。传感器头(图2)通过环氧基粘合剂固定在发电机的绕组上(图3)。光缆连接着带有激光源和评估电子装置的控制器。控制器是控制系统的一部分,位于一个单独的区域。控制器与传感器之间的距离可以达到300米。

为了进一步处理,控制器提供与100mV / g加速度成比例的模拟信号。该信号被传递到监测系统,如果超过了之前设定的阈值,监测系统就会触发警报。可测量的最大加速度值为50g。该系统自2016年开始投入使用并且经过了100多次的检验。

工作原理

图5:MEMS 传感器截面

传感器的主要部分是一个带有反射面的MEMS。入射光束通过棱镜被引导到反射镜上,以便让反射光束以尽可能高的强度耦合到返回光纤中。如果反射镜的水平位置由于外部的加速度发生变化,反射光束的方向则会略微移动,且反射信号的强度会降低。反射信号强度的下降与外部的加速度成正比。

图6:不同光强的反射光束

关键参数