WO2001047092A1

WO2001047092A1 - Verfahren zur überwachung des radialen spalts zwischen rotor und stator elektrischer generatoren und vorrichtung zu dessen durchführung

Info

Publication number: WO2001047092A1
Application number: PCT/DE2000/004361
Authority: WO
Inventors: Hermann Scheil; Dieter Briendl
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2002-06-20
Also published as: CN1409887A; CN1192469C; EP1240703A1; ATE242928T1; DE50002561D1; US20030011397A1; DE19961528C1; CA2394705A1; BR0016497A; CA2394705C; EP1240703B1

Abstract

Ein Verfahren zur Überwachung des radialen Spalts (10) zwischen dem Rotor (6) und dem Stator (8) eines elektrischen Generators ( 2) soll besonders zuverlässig eine Analyse der Form des radialen Spalts (10) während des Betriebs des Generators (2) gewährleiste n. Hierzu wird bei einem stationären und ausgeglichenen Betriebszustand des Generators (2) in festen Zeitabständen ein Messzyklus durchgeführt, wobei bei dem jedem Messzyklus aus aktuellen Randgrö ssen (50) des Generators (2), aus aktuellen Einflussgrössen (80) des Generators (2) und aus aktuellen Messdaten (100) des radialen Spalts (10) aktuelle Kenngrössen (120) des radialen Spalts (10) ermittelt werden. Aus deessen Kenngrössen erfolgt eine Bestimmung und Bewertung der Form des radialen Spalts (10), des Abstands zwischen Rotor (6) und Stator (8) durch Vergleich mit Referenzenkenngrössen damit Reparaturen besser vorhersehbar werden.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG DES RADIALEN SPALTS ZWISCHEN ROTOR UND STATOR ELEKTRISCHER GENERATOREN UND VORRICHTUNG ZU DESSEN DURCHFÜHRUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des radialen Spalts zwischen dem Rotor und dem Stator eines elektrischen Generators. Sie betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Der radiale Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator eines Generators hat die Form eines konzentrischen, ringförmigen Kreiszylinders. Dabei wird der äußere Mantel durch das Blech- paket des Stators und der innere Mantel durch die Oberfläche der Pole auf dem Rotor gebildet, wobei der größte Rotordurchmesser bestimmend ist.

Die Größe des radialen Spalts, die maßgebend für das Magnet- feld bzw. den Erregungsbedarf ist, ist üblicherweise bezogen auf den Durchmesser der Statorinnenwand sehr klein und beträgt bei Generatoren, die beispielsweise einen Rotordurchmesser von 16 m aufweisen, etwa 0,2% des Durchmessers der Statorinnenwand. Über den radialen Spalt findet eine magneti- sehe Wechselwirkung zwischen dem Rotor und dem Stator statt. Die magnetischen Kräfte verstärken dabei vorhandene statische und/oder rotierende Asymmetrien, da ein lokal besonders kleiner radialer Spalt ein lokal vergleichsweise größeres Magnetfeld bedingt. Dieser Umstand bewirkt größere Kräfte, die in Abhängigkeit von der mechanischen Steifigkeit des Generators eine weitere asymmetrische Verformung verursachen können. Daher sollte durch geeignete Auslegung, Konstruktion und Herstellung des Generators eine möglichst ideale Form des radialen Spalts zwischen dem Rotor und dem Stator angestrebt wer- den. Die Form des radialen Spalts zwischen dem Rotor und dem Sta^¬ tor ist im Stillstand des Rotors bedingt durch Toleranzen, die bei Fertigung und Montage entstehen. Dabei ist zu beach^¬ ten, daß die Form der Statorinnenwand üblicherweise nicht die Form eines idealen Kreises aufweist, sondern hiervon zumin^¬ dest geringfügig und über die Achse nicht gleichmäßig verteilt abweicht. Häufig sind hierbei zentrisch symmetrische Verformungen anzutreffen, wie beispielsweise Ovalitat, Sechs^¬ und Acht-Knoten Verformungen (Kleeblatt) . Andere Symmetrien, hervorgerufen beispielsweise durch Abstutzelemente, wie

Sternarme und anderes, sind ebenfalls anzutreffen. Axial gesehen, kann auch der mittlere Luftspalt variieren, beispielsweise durch eine lokale Verengung der Statormitte. Verformun^¬ gen dieser Art können bei Schrumpfprozessen und Setzvorgangen von senkrecht angeordneten Statoren entstehen. Asymmetrische Verformungen sind vorwiegend durch Verkrümmung bedingt, das bedeutet, daß die geometrischen Zentren axial betrachtet nicht auf einer Geraden liegen. Weiterhin st üblicherweise auch die Form des Rotors nicht ideal, beispielsweise können am Rotor von sogenannten Vielpolmaschmen einzelne Pole, auch Paketweise, vor- oder zurückstehen.

Durch den Betrieb des Generators und Umgebungseinflusse kann sich zusätzlich die Form des radialen Spalts verandern. Eine erhebliche Abweichung des radialen Spalts von der Idealform entsteht, wenn die Rotorachse und die Statorachse nicht parallel sind. Hierbei ist sowohl eine parallele Verschiebung als auch eine Schragstellung der Rotorachse relativ zur Statorachse zu beachten. Eine derartige Abweichung kann entste- hen, wenn sich nach längerer Betriebszeit des Generators die Aufstellung des Rotors relativ zum Stator verändert, Spiele bei den Abstutzelementen vorhanden sind, Fundamenteinflusse sich bemerkbar machen, Schrumpfungsvorgange im Beton stattfinden, Boden- und/oder Felsverschiebungen erfolgen. Auch die Lagerspiele des Rotorlagers beeinflussen die Ausrichtung der Rotorachse relativ zur Statorachse. co CO M r P¹ P¹

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Konventionelle Uberwachungsmethoden des radialen Spalts zwi^¬ schen dem Rotor und dem Stator eines Generators geben keine Auskunft über die aktuelle Form des radialen Spalts wahrend des Betriebs des Generators. Üblicherweise werden Schwin- gungsuberwachungen des Blechpakets des Stators eingesetzt, die jedoch Veränderungen der Form des radialen Spalts zwischen dem Rotor und dem Stator nur teilweise erfassen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung des radialen Spalts zwischen dem Rotor und dem Stator eines elektrischen Generators anzugeben, bei dem wahrend des Betrieb des Generators eine Analyse der Form des radialen Spalts und eine Überwachung des Abstands zwischen dem Stator und dem Rotor zuverlässig gewährleistet ist. Dies soll bei einer zur Durchfuhrung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung mit besonders geringem technischem Aufwand erreicht werden.

Im Bezug auf das Verfahren der eingangs genannnten Art wird die Aufgabe erfmdungsgemaß m folgenden Schritten gelost:

1. Bei verschiedenen definierten Betπebszustanden werden vorab jeweils den Betriebszustand bedingende Einflußgroßen erfaßt, Basismessungen vorgenommen und daraus Basis-Referenz- kenngroßen für die im jeweiligen Betriebszustand gemessene intakte Luftspaltgeometrie gebildet.

2. Wahrend des spateren Betriebs wird die Große des radialen Spalts an mehreren, über den Umfang der Maschine verteilten Meßstellen und mindestens eine aktuelle Einflußgroße des aktuellen Betriebszustands erfaßt.

3. Aus den im Schritt 2 erhaltenen Großen werden aktuelle Kenngroßen, und aus den im Schritt 1 erhaltenen Basis- Referenzkenngroßen werden aktuelle Referenzkenngroßen gebildet, die einem intakten Luftspalt bei den aktuellen Werten der Einflußgroßen entsprechen. CO CO M ro h-¹

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Die genannten Einflußgrößen sind die wesentlichen Größen, die zum einen den Betriebszustand der Maschine bedingen und zum anderen die Form des radialen Spalts beeinflussen. In Kenntnis der physikalischen Zusammenhänge zwischen den Einfluß^¬ größen und der Form des radialen Spalts können so die aktuellen Referenz-Kenngrößen gebildet werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine mathematische Methode der Fourier-Analyse auf erste mathematische Vektoren angewendet, die jeweils für eine Meßstelle die aktuellen Meßwerte des Luftspalts zwischen Stator und den während eines Umlaufs vorbeilaufenden Rotorpolen enthalten.

Die Bildung eines derartigen ersten Vektors wird im folgenden beispielhaft dargestellt. Die Anzahl der Meßstellen sei n und ein den Meßstellen zugeordneter Index i habe den Wertebereich i=l...n.

Die Anzahl der Rotorpole sei r und ein den Rotorpolen zugeordneter Index j habe den Wertebereich j=l...r. Bei einem Umlauf des Rotors entstehen an jeder Meßstelle i folglich r aktuelle Meßwerte m_1D wobei der aktuelle feste Wert des Indexes i die betrachtete Meßstelle beschreibt. Der daraus zu bildende Vektor heiße v :

Auf derartige erste Vektoren wird dann wie oben genannt eine Methode der Fourier-Analyse angewandt.

Mindestens einer der Aufgrund der Fourier-Analyse errechneten Koeffizienten wird zur Bildung von mindestens einer aktuellen Kenngröße herangezogen. Entsprechende Basis- Referenzkenngrößen des radialen Spalts werden unter entsprechender Anwendung der Fourier-Analyse auf die Basismeßwerte gewonnen. Die mathematischen Methoden der Fourier-Analyse sind bekannt; es handelt sich dabei um eine harmonische Analyse, die den in den Eingangsdaten gegebenenfalls vorhandenen Gleichanteil sowie die enthaltenen harmonischen Schwingungsanteile ermittelt. Die durch die Fourier-Analyse berechneten Koeffizienten können als charakteristische geometrische Größen interpretiert werden.

Vorteilhaft werden der erste, dem Gleichanteil der Fourier- Analyse entsprechende Koeffizient, der zweite, der Grund- Schwingung entsprechende Koeffizient und der dritte, der ersten Oberschwingung entsprechende Koeffizient zur Bildung von weiteren aktuellen Kenngrößen verwendet. Der Mittelwert der jeweils zu einem Vektor errechneten ersten Koeffizienten beschreibt dabei die mittlere Größe des radialen Spalts, der Mittelwert der jeweils zweiten Koeffizienten die mittlere Verschiebung der Rotorachse relativ zur Achse des Stators ("Exzentrität des Rotors") und der Mittelwert der jeweils dritten Koeffizienten die mittlere Verformung des Rotors ("Ovalität des Rotors"). Die unter Verwendung der Fourier- Koeffizienten gebildeten Kenngrößen des radialen Spalts kennzeichnen also bereits die Form desselben.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird aus den bereits bestimmten Kenngrößen eine Hilfs-Kenngröße abgeleitet, welche eine Abschätzung darüber erlaubt, ob die weiteren aktuellen Kenngrößen die Verformung des Rotors ausreichend genau beschreiben. Aus mathematischer Sicht handelt es sich dabei um eine Abschätzung der sogenannten Restglieder der Fourier-Analyse, die nicht zur Bildung von Kenngrößen herangezogen werden.

Vorteilhaft wird bei signifikanten Werten der Hilfs-Kenngröße aus mindestens einem weiterem mittels der Fourier-Analyse gewonnenen Koeffizienten mindestens eine Bedarfskenngröße gebildet. Diese Bedarfs-Kenngröße liefert in diesem Zusammenhang eine Information über eine Verformung des Rotors, die nicht von den bereits gebildeten Kenngrößen des Radialen Spalts erfaßt wird.

Vorteilhaft wird eine mathematische Methode der Fourier- Analyse auf einen zweiten mathematischen Vektor mit jeweils einer Meßstelle entsprechenden Vektorkomponenten angewendet, die jeweils den zu einer Meßstelle gehörigen Mittelwert der Größe des radialen Spalts enthält. Aus mindestens dem zweiten aufgrund der Fourier-Analyse errechneten Koeffizienten wird mindestens eine zusätzliche aktuelle Kenngröße gebildet; entsprechende aktuelle Referenz-Kenngrößen des radialen Spalts werden unter entsprechender Anwendung der Fourier- Analyse auf die gemittelten, zu jeweils einer Meßstelle gehörigen, Basis-Referenzgrößen gewonnen. Die Bildung eines derartigen zweiten Vektors wird im folgenden beispielhaft dargestellt wobei die Bedeutungen der Größen i, r, j, n und m_1:ι bereits in einer anderen vorteilhaften Ausführung der Erfindung beschrieben wurden. Der zu einer Meßstelle i gehörige Mittelwert der Größe des radialen Spalts heiße d_λ und werde folgendermaßen gebildet:

Die Bildung eines zweiten mathematischen Vektors - welcher mit w bezeichnet werde - geschieht dann wie folgt:

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Auf einen derartigen zweiten Vektor wird dann wie oben erwähnt eine Methode der Fourier-Analyse angewandt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die zusätzlichen aktuellen Kenngrößen aus den aufgrund der Fourier-Analyse des zweiten Vektors berechneten zweiten und dritten Koeffizienten gebildet. Der zweite Koeffizient beschreibt dabei die Verschiebung der Statorachse relativ zur Achse des Rotors ("Exzentπtat des Stators") und der dritte Koeffizient die Verformung des Stators ("Ovalitat des Stators") .

Vorteilhaft werden die aktuellen Meßdaten des radialen Spalts m einer Meßebene aufgenommen, deren Flachennormale parallel zur Welle des Rotors orientiert ist. Ist die Statorhohe der elektrischen Maschine groß im Vergleich zum Durchmesser des Stators, so werden die aktuellen Meßdaten ggf. m mehreren Meßebenen erfaßt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindungen wird neben den den aktuellen Betriebszustand der elektrischen Maschine beschreibenden Einflußgroßen auch mindestens eine Randgroße erfaßt. Randgroßen sind m diesem Zusammenhang Großen, die nicht Einflußgroßen sind, also die Form des radialen Spalts nicht unmittelbar wesentlich beeinflussen.

Vorteilhaft wird als Randgroße mindestens eine der folgenden Großen erfaßt:

die Temperatur (Tι₆) des Stator-Blechpakets, die Temperatur (Tι₈) der Statorwicklung, die Temperatur (T_Lw) der vom Stator abströmenden, warmen Kuhlluft die Temperatur (T_wκ) des kalten Kuhlwassers vor dem

Eintritt m die Statorwicklung, die Temperatur (Tww) des warmen, aus der Wicklung des

Stators austretenden Kuhlwassers, - die Temperatur der Rotorwicklung, die Bildleistung der elektrischen Maschine, die Wirkleistung der elektrischen Maschine.

Von diesen Randgroßen kann m vorteilhafter Weise zur weiter- gehenden Analyse der aktuellen Kenngroßen des radialen Spalts Gebrauch gemacht werden. Vorteilhaft wird mindestens jede Messung von aktuellen Maßdaten, Einflußgrößen und Randgrößen sowie alle zu einer Messung ermittelten Kenngrößen dokumentiert. So ist z.B. unter Verwendung aller Daten eines längeren Zeitraums eine Trendanalyse der verschiedenen Größen möglich. Desweiteren können verschiedene statistische Betrachtungen des Datenmaterials stattfinden.

Nach einer besonderen Variante der erfindung wird die genannte Aufgabe gelöst, indem bei einem stationären und ausgeglichenen Betriebszustand des Generators wiederholt ein Meßzyklus durchgeführt wird, wobei bei dem Meßzyklus aktuelle Einflußgrößen des Generators erfaßt wer^¬ den, - aktuelle Meßdaten des radialen Spalts und aktuelle Randgrößen des Generators erfaßt werden, aus den aktuellen Randgrößen des Generators, aus den aktuellen Einflußgrößen des Generators und aus den aktuellen Meßdaten des radialen Spalts aktuelle Kenngrößen des radialen Spalts ermittelt werden, und mittels eines Vergleichs der aktuellen Kenngrößen des radialen Spalts mit Referenzwerten aus einer Anzahl von Basismessungen eine Bestimmung und Be- ertung der Form des radialen Spalts und des Abstands zwischen dem Rotor und dem Stator erfolgt.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß die Form des radialen Spalts zwischen dem Rotor und dem Stator während des Betriebs des Generators erfasst und analysiert werden sollte, um den Abstand zwischen dem Rotor und dem Stator zuverlässig zu überwachen. Der Betriebszustand des Generators wirkt sich auf die aktuelle Geometrie des radialen Spalts aus; beispielsweise führen dynamische Laständerungen oder statische, meist eher kurzzeitig auftretende, asymmetrische Belastungen auf der elektrischen Seite des Generators zu mechanischen Kräfteverhältnissen, die im allgemeinen unsymmetrisch auf den Stator und den Rotor einwirken und so die konstruktiv für einen ausgeglichenen, normalen

Betriebszustand festgelegte Geometrie des Spalts verandern. Diese Veränderung der Spaltgeometrie unter den beispielhaft zuvor genannten Betriebsbedingungen stellt jedoch keine unzulässige oder gefährdende Abweichung von den konstruktiv gewünschten, für einen ausgeglichenen, normalen

Betriebszustand aufgenommenen Kenngroßen einer Referenzmessung der Spaltgeometrie dar. Die Konstruktion des Generators sieht auch derartige Betriebsbedingungen vor, und die sich daraus ergebenden Änderungen der Spaltgeometrie stellen keine Störung dar, die beachtet und/oder behoben werden muss. Um sicher von bei einem aktuellen Betriebszustand gemessenen Kenngroßen durch Vergleich mit Referenzkenngroßen auf eine unzulässige oder gefährdende Abweichung schließen zu können, ist deshalb der aktuelle Betriebszustand mitzuerfassen und m die Analyse der Abweichung mit e zubeziehen.

Weiterhin sollten Veränderungen des Generators, die sich negativ auf die Form des radialen Spalts auswirken können, frühzeitig erkennbar sein, damit sie behoben werden können. Veränderungen des Generators sind mittels der Einflußgroßen und der Randgroßen erfaßbar. Daher sollte der Einfluß der

Randgroßen und Einflußgroßen des Generators auf die Form des radialen Spalts erfaßt und bewertet werden, um hieraus frühzeitige Informationen über eine Veränderung der Form des radialen Spalts zu erhalten die es ermöglichen, die Ursachen zu finden. Hierzu werden aus aktuellen Randgroßen und Einflußgroßen des Generators sowie aus aktuellen Meßdaten des radialen Spalts aktuelle Kenngroßen des radialen Spalts ermittelt.

Die Überwachung des radialen Spalts sollte quasi-kontmuier- lieh erfolgen, damit zu jedem Zeitpunkt des Betriebs des Ge- CO CO M M p » P »

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Diese Vorrichtung ermöglicht, mit einer besonders geringen Anzahl an Komponenten die Form des radialen Spalts zu analysieren und den Abstands zwischen dem Rotor und dem Stator zu überwachen.

Vorteilhafterweise ist zur Dokumentation der aktuell erfaßten Daten des Generators ein datentechnisch mit dem Analysemodul verbundenes Speichermodul vorgesehen. Die gespeicherten Werte ermöglichen Tendenzberechnungen und liefern Informationen für Diagnosen. Dabei können Protokollausdrucke von den aktuellen Werten automatisch erzeugt werden. Auch kann eine Darstellung mittels frei konfigurierbarer Graphiken aller gespeicherten Referenzwerte sowie der erfaßten Daten vorgesehen sein.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die aktuelle Erfassung der Einflußgroßen, Randgroßen und Meßdaten im Rahmen eines immer wiederkehrenden Meßzyklus die Analyse der Form des radialen Spalts zwischen dem Rotor und dem Stator des Generators und die Überwachung des Abstands zwischen dem Rotor und dem Stator besonders zuverlässig gewahrleistet ist. Hiermit sind Veränderungen der Form des radialen Spalts zwischen dem Rotor und dem Stator des Generators frühzeitig erkennbar, wodurch den Betrieb des Generators schädigende Einflüsse frühzeitig er- kannt und behoben werden können.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung naher erläutert, wobei einander entsprechende Teile allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Darm zeigen:

FIG 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des

Verfahrens zur Überwachung des radialen Spalts zwi- sehen dem Rotor und dem Stator eines elektrischen

Generators, und FIG 2 schematisch einen Querschnitt durch den Rotor und den Stator gemäß Figur 1.

Der im Längsschnitt in Figur 1 schematisch dargestellte Gene- rator 2 ist als Wasserkraftgenerator ausgebildet und umfaßt in einem Gehäuse 4 einen Rotor 6, der konzentrisch von einem Stator 8 umgeben ist. Der Rotor 6 und der Stator 8 sind durch einen radialen Spalt 10 voneinander getrennt. Der Rotor 6 umfaßt eine Welle 12, eine für den Erregerstrom I_E des Rotors 6 vorgesehene Wicklung 14 und zahlreiche, in der Zeichnung nicht näher dargestellte Pole. Der Stator 8 weist ein Blechpaket 16 und eine Wicklung 18 auf. Die Wicklung 18 des Stators 8 ist über Anschlußklemmen 20 an Trennverstärker 22 angeschlossen, die an Meßkreise angeschlossen sind, wobei die Meßkreise in der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Die Wicklung 18 des Stators 8 umfaßt drei separate Wicklungen U, V und W, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Jede der drei separaten Wicklungen U, V und W umfaßt wiederum elektrisch hintereinander geschaltete Wicklungsstäbe 24, von denen nur einige in der Zeichnung herausgezeichnet sind. Jeder Wicklungsstab 24 bzw. eine Anzahl von in der Zeichnung nicht dargestellten Teilleitern eines jeden Wicklungsstabs 24 wird beim Betrieb des Generators 2 von Kühlwasser durch- strömt. Zur Zuführung von kaltem Kühlwasser WK sind die Wicklungsstäbe 24 der Wicklung 18 eingangsseitig über isolierende Kunststoffschlauche 26 mit einer ersten Ringleitung 28 verbunden. Zur Abführung des beim Betrieb des Generators 2 in den Wicklungsstäben 24 der Wicklung 18 erwärmten Kühlwas- sers WW ist die Wicklung 18 des Stators 8 ausgangsseitig über Kunststoffschlauche 30 an eine zweite Ringleitung 32 angeschlossen. Die zweite Ringleitung 32 ist zur Abkühlung des in der Wicklung 18 erwärmten Kühlwassers WW in nicht näher dargestellter Weise an ein Kühlsystem angeschlossen, das ausgangsseitig zum Zuführen von kaltem Kühlwasser WK an die erste Ringleitung 28 angeschlossen ist, so daß ein geschlossener Kühlwasserkreislauf 34 entsteht, der in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist.

Sowohl der Stator 8 als auch der Rotor 6 sind während des Be- triebs des Generators 2 mittels Kühlluft L kühlbar. Hierzu ist am Stator 8 ein Kühlluftkühler 36 angeordnet. Die aus dem Kühlluftkühler 36 beim Betrieb des Generators 2 austretende kalte Kühlluft L wird dem Rotor 6 zugeführt, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Im Rotor 6 wird die Kühl- luft L erwärmt und strömt bedingt durch die Drehbewegung des Rotors 6 dem Stator 8 zu, wo sie wieder in den Kühlluftkühler 36 gelangt, so daß ein geschlossener Kühlluftkreislauf 38 entsteht .

Die zu erfassenden Randgrößen 50 des Generators 2 sind der Temperaturwert T_i6 am Blechpaket 16 des Stators 8, der Temperaturwert Tis an der Wicklung 18 des Stators 8, der Temperaturwert T_LW der vom Stator 8 abströmenden erwärmten Kühlluft L des Stators 8, der Temperaturwert T_wκ des kalten Kühl- wassers WK vor dessen Eintritt in die Wicklung 18 des Stators 8 und der Temperaturwert Tww des warmen Kühlwassers WW nach dessen Austritt aus der Wicklung 18 des Stators 8. Wei^¬ tere Randgrößen 50 des Generators 2 sind der Temperaturwert Tι₄ der Wicklung 14 des Rotors 6, sowie die Wirklei- stung P und die Blindleistung Q des Generators 2.

Zur Erfassung der Randgrößen 50 sind an dem Generator 2 eine Anzahl von Sensoren 52 angeordnet. Hierbei ist eine erste Gruppe 54 von Sensoren 52 am Blechpaket 16 des Stators 8 zur Erfassung des Temperaturwerts T_i6 am Blechpaket 16 des Stators 8 angeordnet. Eine zweite Gruppe 56 von Sensoren 52 ist an der Wicklung 18 des Stators 8 zur Erfassung des Temperaturwerts Tι₈ der Wicklung 18 des Stators 10 angeordnet. Eine dritte Gruppe 58 von Sensoren 52 ist im Stator 8 zur Erfas- sung des Temperaturwerts T_LW der vom Stator 8 abströmenden warmen Kühlluft L angeordnet. Eine vierte Gruppe 60 von Sen^¬ soren 52 ist im Kühlwasserkreislauf 34 eingangsseitig vor der ersten Ringleitung 28 zur Erfassung des Temperaturwertes T_Wκ des kalten Kühlwassers WK vor dessen Eintritt in die Wicklung 18 des Stators 8 vorgesehen. Zur Erfassung des Temperaturwerts Tww des warmen Kühlwassers WW nach dessen Austritt aus der Wicklung 18 des Stators 8 ist ausgangsseitig nach der zweiten Ringleitung 32 im Kühlwasserkreislauf 34 eine fünfte Gruppe 62 von Sensoren 52 vorgesehen. Für die rechnerische Ermittlung des Temperaturwertes T_i4 der Wicklung 14 des Rotors 6 ist ein Modul 64 vorgesehen, das aus dem elektrischen Widerstand der Wicklung 14 des Rotors 6 und aus dem Verlust des die Wicklung 14 des Rotors 6 durchfließenden Stroms den Temperaturwert T_i4 der Wicklung 14 des Rotors 6 ermittelt. Die ebenfalls als Randgrößen 50 vorgesehene Wirkleistung P und Blindleistung Q des Generators 2 werden über den Trenn- Verstärker 22 aus bestehenden und mit den Anschlußklemmen 20 der Wicklung 14 verbundenen und in der Zeichnung nicht dargestellten Meßkreisen ausgeblendet. Die Sensoren 52 der Randgrößen 50 sind über datentechnische Verbindungen 66 dem Auf^¬ bereitungsmodul 70 zuführbar.

Einflußgrößen 80 des Generators 2 sind der Strom I und die Spannung U des Stators 8, der Erregerstrom I_E und die Drehzahl N des Rotors 6 und der Temperaturwert T_LK der dem Stator 8 zuströmenden kalten Kühlluft L. Der Strom I des Sta- tors 8 umfaßt die drei Teilströme I_υ, I_v, und I_w der Wicklungen U, V und W des Stators 8. Die Teilströme Iu, Iv, und I_w werden mit den an die Trennverstärker 22 angeschlossenen und in der Zeichnung nicht dargestellten Meßkreisen gemessen. Auch die Spannung U des Stators 8 ist über die Trennverstär- ker 22 aus bestehenden und in der Zeichnung nicht näher dargestellten Meßkreisen ausblendbar. Der Erregerstrom I_E des Rotors 6 und die Drehzahl N des Rotors 6 sind über eine siebte Gruppe 82 bzw. achte Gruppe 84 von Sensoren 52 erfaß^¬ bar, die am Rotor 6 in geeigneter Weise angeordnet sind. Der Temperaturwert T_LK der dem Stator 8 zuströmenden kalten Kühlluft L ist über eine neunte Gruppe 86 von Sensoren 52 erfaßbar, die im Einströmbereich der kalten Kühlluft L des Sta- tors 8 angeordnet sind. Die Einflußgroßen 80, also die Teilstrome Iu Iv_f und I_w des Stroms I und die Spannung U des Sta^¬ tors 8, der Erregerstrom I_E und die Drehzahl N des Rotors 6 und der Temperaturwert T_LK der dem Stator 8 zustromenden kal- ten Kuhlluft L sind über datentechnische Verbindungen 88 ebenfalls dem Aufbereitungsmodul 70 zufuhrbar.

Zur Erfassung der aktuellen Meßdaten 100 des radialen Spalts 10 sind drei Meßebenen 102 vorgesehen, die jeweils senkrecht zur Drehachse bzw. zur Welle 12 des Rotors 6 stehen. Es kann aber auch m Abhängigkeit von der Auslegung der Anlage erforderlich sein, mehr oder weniger als drei Meßebe^¬ nen vorzusehen Dabei sollten auch die weiteren Meßebenen parallel zur Welle 12 des Rotors 6 angeordnet sein. Die aktuel- len Meßdaten 100 des radialen Spalts 10 werden mittels einer zehnten Gruppe 104 von Sensoren 52 erfaßt, von denen sechs m der m Figur 2 dargestellten und jeweils zwei m den weiteren, nicht dargestellten Meßebenen 102 angeordnet sind. Die Anordnung der sechs Sensoren 52 der zehnten Gruppe 104 der m der mittleren Ebene des Stators angeordneten Meßebene 102 ergibt sich gemäß FIG 2, die im Querschnitt den m FIG 1 mit X bezeichneten Ausschnitt zeigt. Die Sensoren 52 der anderen Meßebenen 102 sind m vergleichbarer Weise angeordnet, wobei die Anzahl der Sensoren jedoch nur zwei betragt.

Gemäß FIG 2 sind zur Erfassung von Meßdaten 100 des radialen Spalts 10 sechs Sensoren 52 der zehnten Gruppe 104 am inneren Mantel des Blechpakets 16 einer Ebene angeordnet, die parallel zur Welle 12 des Rotors 8 steht. Die Sensoren 52 sind jeweils an einen Meßwandler oder Conditioner 106 angeschlossen, die am äußeren Mantel des Blechpakets 16 angeordnet sind. Außerdem ist an der Welle 12 des Rotors 6 e n Keyphasor oder eine Phasenmarke 108 angeordnet. Mißt nun beim Betrieb des Generators 2 einer der sechs Sensoren 52 einen bestimmten Abstand zwischen einem Pol des Rotors 6 und dem Stator 8, so ist mittels des über die Phasenmarke 108 erfaßten Signals elektronischer Weise der Pol identifizierbar, an dem die Mes- sung erfolgt ist. Die Meßdaten 100 des radialen Spalts 10 des Generators 2 sind über eine datentechnische Verbindung 110 ebenfalls dem Aufbereitungsmodul 70 zuführbar, was in FIG 1 dargestellt ist.

Das Aufbereitungsmodul 70 ist für eine Berechnung von aktuellen Kenngrößen 120 aus den aktuellen Randgrößen 50, den aktuellen Einflußgrößen 80 und den aktuellen Meßdaten 100 vorgesehen. Hierzu weist das Aufbereitungsmodul 70 ein Rechnermo- dul 122 auf, dem die Randgrößen 50, die Einflußgrößen 80 und die Meßdaten 100 zuführbar sind. Im Aufbereitungsmodul 70 erfolgt außerdem eine Analog- / Digitalwandlung der erfaßten Daten sowie eine Grenzwertüberwachung oder Plausibilitätskon- trolle. Auch dient das Aufbereitungsmodul 70 zum Aufbauen von Datentelegrammen sowie zur Signalbildung für Warnungen und Störungen.

Das Aufbereitungsmodul 70 ist über einen Datenbus 124 mit einem Analysemodul 126 verbunden. Das Auf ereitungsmodul 70 und das Analysemodul 126 gehören zur Vorrichtung 128, mit deren Hilfe der radiale Spalt 10 zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 des elektrischen Generators 2 beim Betrieb des Generators 2 überwacht wird.

Das Analysemodul 126 umfaßt ein Speichermodul 130, ein Fingerprintmodul 132 und ein Überwachungsmodul 134. Das Speichermodul 130 umfaßt einen Langzeitspeicher, einen Monatsspeicher und einen Ereignisspeicher zur Speicherung von erfaßten Daten, ermittelten Kenngrößen 120 und durchgeführten Meßzyklen sowie deren Ergebnissen. Über das Fingerprintmodul 132 erfolgt die Steuerung von Basismessungen, mittels derer Referenzwerte des Generators 2 bei bestimmten Betriebszu- ständen ermittelt werden. Das Überwachungsmoduls 134 ist zur Steuerung von am Generator 2 durchführbaren Meßzyklen und de- ren Auswertung vorgesehen. Für diese Funktionen kommuniziert das Überwachungsmodul 134 mit dem Speichermodul 130, dem Fingerprintmodul 132 und über den Datenbus 124 mit dem Aufberei- tungsmodul 70. Außerdem sind mittels des Analysemoduls 126 Protokolle und Graphiken der gemessenen Daten erstellbar. Weiterhin kann das Analysemodul 126 einem Bediener der Anlage einen Rechnerausfall und/oder eine Grenzwertüberschreitung einer oder mehrerer Kenngrößen 120 signalisieren.

Während des Betriebs des Generators 2 wird die Form des radialen Spalts 10 und der Abstand zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 analysiert, wobei insbesondere der minimalste Ab- stand zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 betrachtet wird. Hierzu wird in regelmäßigen Zeitabständen ein Meßzyklus durchgeführt, bei dem die Meßgrößen 100 des radialen Spalts 10 aktuell erfaßt und analysiert werden. Der jeweilige Meßzyklus dauert eine vorgegebene Zeit T und wird nach Ablauf der Zeit T sofort wiederholt, so daß sich ohne Unterbrechung ein Meßzyklus an den anderen reiht.

Der jeweilige Meßzyklus wird vom Überwachungsmodul 134 gesteuert und dauert in diesem Ausführungsbeispiel 30 Minuten. Zum Zeitpunkt t=T₀ werden die Einflußgrößen 80 eingelesen. Die Einflußgrößen 80 sind die drei Teilströme Iu, Iv, und I_w der Wicklungen U, V und W des Stators 8, die Spannung U des Stators 8, der Erregerstrom I_E und die Drehzahl N des Rotors 6 sowie der Temperaturwert Tκ der dem Stator 8 zuströmenden kalten Kühlluft L. Die Einflußgrößen 80 gelangen über die datentechnischen Verbindungen 88 in das Aufbereitungsmodul 70. In dem Aufbereitungsmodul 70 erfolgt eine Aufbereitung der eingelesenen Einflußgrößen 80 in der Weise, daß sie dem Analysemodul 126 über den Datenbus 124 zugeführt werden können. Nach erfolgter Aufbereitung werden die aufbereiteten Einflußgrößen 80A dem Analysemodul 126 zugeführt. Im Analysemodul 126 erfolgt dann mit den im Analysemodul 126 angeordneten Modulen eine Prüfung des Betriebszustands des Generators 2 mittels der aufbereiteten Einflußgrößen 80A.

Bei der Prüfung des Betriebszustands des Generators 2 wird überprüft, ob sich der Generator 2 in einem ersten Zustand der thermischen Beharrung, in einem zweiten stationären aber nicht ausgeglichenen Zustand oder in einem dritten Zustand befindet. Ein stationärer ausgeglichener Betriebszustand des Generators 2 liegt dann vor, wenn sich die Einflußgrößen 80 während einer parametrierbaren Zeit, in diesem Ausführungsbeispiel standardmäßig 10 Minuten, ausreichend konstant sind. Ein dritter Zustand des Generators 2 ist ein möglicher Zustand des Generators 2, der ungleich dem ersten oder zweiten Zustand des Generators ist. Hierbei kann es sich insbesondere um eine sogenannte Lastrampe oder Laständerung des Generators 2 handeln, die noch nicht abgeschlossen ist. Ergibt die Prüfung, daß ein dritter Zustand des Generators 2 vorliegt, so wird der Meßzyklus abgebrochen, und nach 30 Minuten automatisch neu gestartet. Nur wenn der Generator sich in einem ersten Zustand der thermischen Beharrung oder in einem zweiten stationären aber nicht ausgeglichenen Zustand befindet wird der Meßzyklus zu einem Zeitpunkt t=Tι fortgesetzt.

Für einen jeden Meßzyklus steuert das Überwachungsmodul 134 zu einem Zeitpunkt t = Ti das Einlesen der Meßdaten 100 des radialen Spalts 10 und der Randgrößen 50. Die Meßdaten 100 sind hierbei die Signale der sechs Sensoren 52 der zehnten Gruppe 104, die in der mittleren Meßebene 102 angeordnet sind und das Signal der Phasenmarke 108. Die Signale der Senso- ren 52 der zehnten Gruppe 104 der oberen und der unteren Meßebene 102 dienen nur Kontrollzwecken. Auch die Meßdaten 100 des radialen Spalts 10 werden im Aufbereitungsmodul 70 so aufbereitet, daß das Analysemodul 126 sie einlesen kann. Die aufbereiteten Meßdaten 100A werden dann dem Analysemodul 126 zugeführt. Ebenso werden die Randgrößen 50 eingelesen, dem

Aufbereitungsmodul 70 zur Aufbereitung zugeführt und dann als aufbereitete Randgrößen 50A in das Analysemodul 126 eingespeist. Randgrößen 50 sind der Temperaturwert T₁₆ am Blechpaket 16 des Stators 8, der Temperaturwert T_i8 an der Wick- lung 18 des Stators 8, der Temperaturwert T_LW der vom Stator 8 abströmenden erwärmten Kühlluft L des Stators 8, der Temperaturwert T_wκ des kalten Kühlwassers WK vor dessen Ein- tritt in die Wicklung 18 des Stators 8 und der Temperaturwert Tw des warmen Kühlwassers WW nach dessen Austritt aus der Wicklung 18 des Stators 8. Weitere Randgrößen 50 des Generators 2 sind der Temperaturwert Tu der Wicklung 14 des Rotors 6, sowie die Wirkleistung P und die Blindleistung Q des Generators 2.

Im Analysemodul 126 findet mittels der aufbereiteten Meßdaten 100A, der aufbereiteten Randgrößen 50A und der aufberei- teten Einflußgrößen 80A im Überwachungsmodul 134 eine Prüfung statt, ob sich der Generator 2 weiterhin in einem ersten Zustand der thermischen Beharrung oder in einem zweiten stationären aber nicht ausgeglichenen Zustand befindet. Hierzu wird unter anderem überprüft, ob die aufbereiteten Meßdaten 100A in einem vorgegebenen Toleranzband liegen.

Liegt nach der Erfassung und Aufbereitung der Meßdaten 100 des radialen Spalts 10 ein erster Zustand der thermischen Beharrung oder ein zweiter stationärer aber nicht ausgegliche- ner Zustand des Generators 2 vor, so wird der Meßzyklus zu einem Zeitpunkt t=T₂ fortgesetzt. Befindet sich der Generator 2 nach dieser Prüfung in einem Zustand der thermischen Beharrung, so erfolgt eine Bewertung der erfaßten Daten, befindet sich der Generator 2 in einem stationären aber nicht ausgeglichenen Zustand, so erfolgt eine Ersatzbewertung, befindet sich der Generator 2 in einem anderen möglichen Zustand, so wird der Meßzyklus abgebrochen. Der Meßzyklus wird also zum Zeitpunkt t = Ti oder t = T₂ abgebrochen, wenn sich der Generator 2 in einem dritten möglichen Zustand befindet.

Für die Bewertung oder die Ersatzbewertung der erfaßten Daten werden im Aufbereitungsmodul 70 aus den Randgrößen 50, den Einflußgrößen 80 und den Meßdaten 100 Kenngrößen 120 ermittelt. Die in dem jeweiligen Meßzyklus aktuell bestimmten Kenngrößen 120 werden für die Bewertung oder Ersatzbewertung mit Referenzwerten im Analysemodul 126 verglichen. Die Referenzwerte werden bei der sogenannten Fmgerprmtauf- nahme des Generators 2 ermittelt und werden nur dann aktualisiert, wenn durch Reparaturmaßnahmen Änderungen am Generator 2, also beispielsweise am Rotor 6, am Stator 8 oder am Kuhlwasserkreislauf 34 erfolgt sind. Die Bestimmung und Speicherung der Referenzwerte erfolgt mittels des Fmgerprmtmo- duls 132. Zur Bestimmung der Referenzwerte werden bei wohlde- fmierten Betriebszustanden des Generators 2 Meßfahrten durchgeführt. Wohldef ierte Betriebszustande des Genera- tors 2 sind dabei beispielsweise Zustande der minimalen und maximalen Wirkleistung P des Generators 2 sowie zwei weiteren Leistungsstufen, die m gleichmaßigen Abstanden zwischen der minimalen und der maximalen Wirkleistung P des Generators 2 liegen. Für einen kleinen Leistungsbereich können dabei auch drei Meßfahrten ausreichend sein. Für jede Meßfahrt müssen dabei vor dem Start die Einflußgroßen 80 innerhalb eines projektierbaren Toleranzbandes konstant sein. Zusatzlich müssen die Randgroßen, sofern sie nicht automatisch erfaßt werden, manuell dokumentiert werden. Dabei wird die Reihenfolge der Meßpunkte anlagenspezifisch festgelegt, beispielsweise werden Anforderungen des Lastverteilers und/oder das Anfahrprogramm der Anlage berücksichtigt.

Die Bewertung oder Ersatzbewertung der Form des radialen Spalts 10 sowie des Abstands zwischen dem Rotor 6 und dem

Stator 8 erfolgt mittels eines Vergleichs der aktuellen Kenngroßen 120 mit den Referenzwerten. Mit dem Ergebnis des Vergleichs erfolgt eine Berechnung der Form des radialen Spalts 10 sowie des Abstands zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8. Hier werden die mittlere Große G des radialen Spalts 10, die Verschiebung V des Stators 8 relativ zur Welle 12 des Rotors 6 und die Verformung 0 des Stators 8 er^¬ mittelt. Weiterhin wird bei der Bewertung oder Ersatzbewertung die Form des radialen Spalts 10 anhand der mittleren Große des radialen Spalts 10, der Verschiebung V des Stators 8 relativ zur Welle 12 des Rotors 6 und die Verformung 0 des Stators 8 im Hinblick darauf analysiert, ob Veränderungen dieser Großen im Laufe der Zeit sich negativ auf den Betrieb des Generators auswirken können. Insbesondere wird der kleinste Abstand zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 überprüft. Bei einem zu geringen Abstand zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 besteht die Gefahr, daß der Rotor 6 den Stator 8 wahrend des Betriebs des Generators 2 streift, was große Schaden am Generator 2 hervorrufen kann.

Liegen die Kenngroßen 120 innerhalb eines vorgegebenen Werte- bere ches, so wird der Betrieb des Generators 2 unverändert fortgesetzt. Weicht hingegen mindestens eine der aktuell bestimmten Kenngroßen 120 von einem vorgegebenen Wertebereich ab, so wird das Ergebnis der Bewertung oder Ersatzbewertung über em Signal dem Bediener des Generators 2 signalisiert, damit der Bediener auf die jeweilige Veränderung des Zustands des Generators 2 reagieren kann. Die Grenzwertuberschreitung bei einer Ersatzbewertung besitzt dabei einen geringeren Stellenwert als diejenige bei einer Bewertung, als einem ersten Zustand der thermischen Beharrung des Generators 2. Mit- tels der Ersatzbewertung sollen lediglich eventuelle Veränderungen des Zustands des Generators 2 frühzeitig erkannt werden.

Die aktuell erfaßten Randgroßen 50, die aktuell erfaßten Em- flußgroßen 80, die aktuell erfaßten Meßdaten 100, die aktuelle ermittelten Kenngroßen 120 sowie die aktuelle mittlere Große G des radialen Spalts 10, die aktuelle Verschiebung V des Stators 8 relativ zur Welle 12 des Rotors 6, die aktuelle Verformung 0 des Stators 8 und weitere ermittelte oder er- faßte Daten des Meßzyklus werden dem Speichermodul 130 zugeführt, wo diese Großen zu Dokumentationszwecken gespeichert werden. Dabei wird auch der Zeitpunkt erfaßt, an dem die Daten erfaßt oder bestimmt worden sind. Mittels des Speichermo- duls 130 wird das Ergebnis der Bewertung oder Ersatzbewertung sowie der zeitliche Verlauf der Randgroßen 50, der Einflußgroßen 80, der Meßdaten 100 sowie der Kenngroßen 120 m Protokollform aufbereitet, so daß Trendanalysen und graphische Darstellungen der erfaßten und bewerteten Größen möglich sind.

Nach erfolgter Bewertung oder Ersatzbewertung der erfaßten und ermittelten Größen wird zu einem Zeitpunkt t=T der Meßzyklus abgebrochen und von neuem begonnen. Dies ist in diesem Ausführungsbeispiel nach 30 Minuten der Fall. Die regelmäßige Durchführung des Meßzyklus alle 30 Minuten während des Be^¬ triebs des Generators 2 gewährleistet besonders zuverlässig eine Analyse der Form des radialen Spalts 10 zwischen dem Ro^¬ tor 6 und dem Stator 8 sowie des Abstands zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8, wobei insbesondere der minimalste Abstand zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 überprüft wird.

Mit der Vorrichtung 128 zur Überwachung des radialen Spalts

10 zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 des elektrischen Generators 2 sind also beim Betrieb des Generators 2 die Form des radialen Spalts 10 zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 analysierbar und der kleinste Abstand zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 überwachbar. Hierzu werden aus aktuellen

Randgrößen 50 des Generators 2, aus aktuellen Einflußgrößen 80 des Generators 2 und aus aktuellen Meßdaten 100 des radia^¬ len Spalts 10 die mittlere Größe G des radialen Spalts 10, die aktuelle Verschiebung V des Stators 8 relativ zur Welle 12 des Rotors 6 und die aktuelle Verformung V des Stators 10 bestimmt, sofern ein erster Zustand der thermischen Beharrung oder ein zweiter stationärer aber nicht ausgegli^¬ chener Betriebszustand des Generators 2 vorliegt. Hierdurch können den Betrieb des Generators 2 behindernde Veränderungen des Generators 2 frühzeitig erkannt und behoben werden. Dadurch ist ein störungsfreier Betrieb des Generators 2 beson^¬ ders zuverlässig gewährleistet.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Überwachung des radialen Spalts (10) zwischen dem Rotor (6) und dem Stator (8) einer elektrischen Maschine,

g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte:

a) Bei verschiedenen definierten Betπebszustanden werden vorab jeweils den Betriebszustand bedingende

Einflussgroßen (80) erfasst, Basismessungen vorgenommen und daraus Basis-Referenzkenngroßen für die im jeweiligen Betriebszustand gemessene intakte Luftspaltgeometrie gebildet; b) wahrend des spateren Betriebs wird die Große des radialen Spalts (10) an mehreren, über den Umfang der Maschine verteilten Messstellen und mindestens eine aktuelle Einflussgroße (80) des aktuellen Betriebszustands erfasst; c) aus den im Schritt b) erhaltenen Großen (100), (80) werden aktuelle Kenngroßen (120), und aus den im Schritt a) erhaltenen Basis-Referenzkenngroßen werden aktuelle Referenzkenngroßen gebildet, die einem intakten Luftspalt bei den aktuellen Werten der Einflussgroßen (80) entsprechen; d) mindestens die m Schritt c) gewonnenen aktuellen

Kenngroßen (120) werden mit den entsprechenden aktuellen Referenz-Kenngroßen des radialen Spalts verglichen; und wenn mindestens eine der aktuellen Kenngroßen (120) von der Referenz-Kenngroße um mehr als einen festgelegten Betrag abweicht, wird eine Warnung gegeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die aktuellen Messdaten (100) bei einem stationären und ausgeglichenem Betriebszustand der elektrischen Maschine aufgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die aktuellen Messdaten (100) und Einflussgroßen (80) zyklisch erfasst und sowohl die aktuellen Kenngroßen (120) als auch die entsprechenden aktuellen Referenz- Kenngroßen jedem Messzyklus gebildet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Einflussgroße (80) mindestens einer der folgenden Betriebsparameter der elektrischen Maschine erfasst wird: die den Wicklungen des Stators fließenden Strome l ^u v , l _* - der der Wicklung des Rotors fließende Strom (I_E) die Temperatur (T_L).) der dem Stator zustromenden kalten Kuhlluft (L)

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine mathematische Methode der Fourier-Analyse auf erste mathematische Vektoren angewendet wird, die jeweils für eine Messstelle die aktuellen Messwerte (100) des Luftspalts zwischen Stator und den wahrend eines Umlaufs vorbeilaufenden Rotorpolen enthalten; daß mindestens einer der aufgrund der Fourier-Analyse errechneten Koeffizienten zur Bildung von mindestens einer weiteren aktuellen Kenngroßen herangezogen wird und daß entsprechende Basis-Referenzkenngroßen des radialen Spalts unter entsprechender Anwendung der Fourier-Analyse auf die Basismesswerte gewonnen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der erste, dem Gleicnanteil der Fourier-Analyse entsprechende Koeffizient, der zweite, der Grundschwingung entsprechende Koeffizient und der dritte, der ersten Oberschwingung entsprechende Koeffizient zur Bildung von weiteren aktuellen Kenngroßen verwendet werden, wobei der Mittelwert der jeweils zu einem Vektor errechneten ersten Koeffizienten die mittlere Große des radialen Spalts (10), der Mittelwert der jeweils zweiten Koeffizienten die mittlere Verschiebung der Rotorachse relativ zur Achse des Stators ( „Exzentritat des Rotors^* ) und der Mittelwert der jeweils dritten Koeffizient die mittlere Verformung des Rotors („Ovalitat des Rotors*) beschreibt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß aus den bereits bestimmten Kenngroßen eine Hilfs-Kenngroße abgeleitet wird, welche eine Abschätzung darüber erlaubt, ob die weiteren aktuellen Kenngroßen die Verformung des Rotors ausreichend genau beschreiben.

8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß bei signifikanten Werten der Hilfs-Kenngroße aus mindestens einem weiteren mittels der Fourier-Analyse gewonnenen Koeffizienten mindestens eine Bedarfs-Kenngroße gebildet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Anwendung einer mathematischen Methode der Fourier-Analyse auf einen zweiten mathematischen Vektor mit jeweils einer Messstelle entsprechenden Vektorkomponenten, die jeweils den zu der Messstelle gehörigen Mittelwert der Große des radialen Spalts (10) enthalt, wobei aus mindestens den zweiten aufgrund der Fourier-Analyse errechneten Koeffizienten mindestens eine zusatzliche aktuelle Kenngroße gebildet wird und entsprechende aktuelle Referenz-Kenngroßen des radialen Spalts unter entsprechender Anwendung der Fourier-Analyse auf die ge ittelten, zu jeweils einer Messstelle gehörigen, Basis-Referenzkenngroßen gewonnen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zusätzlichen aktuellen Kenngroßen aus den aufgrund der Fourier-Analyse des zweiten Vektors berechneten zweiten und dritten Koeffizienten gebildet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die aktuellen Messdaten (100) des radialen Spalts (10) m einer Messebene (102) aufgenommen werden, deren Flachennormale parallel zur Welle (12) des Rotors (6) orientiert ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß neben den den aktuellen Betriebszustand der elektrischen Maschine beschreibenden Einflussgroßen (80) auch mindestens eine Randgroße (50) erfasst wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Randgroße (50) mindestens eine der folgenden Großen erfasst wird: die Temperatur (Tι₆) des Stator-Blechpakets die Temperatur (T_IQ) der Statorwicklung die Temperatur (T_L> ) der vom Stator abströmenden, warmen Kuhlluft die Temperatur (T_WlJ des kalten Kuhlwassers vor dem

Eintritt die Statorwicklung die Temperatur (T_ffl ) des warmer, aus der Wicklung des

Stators austretenden Kuhlwassers - die Temperatur der Rotorwicklung die Blindleistung der elektrischen Maschine die Wirkleistung der elektrischen Maschine

14. Verfahren nach Ansprach 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Randgroßen (50) zur weitergehenden Analyse der aktuellen Kenngroßen (120) verwendet werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens jede Messung von aktuellen Messdaten (100), Einflussgroßen (80) und Randgroßen (50) sowie alle zu einer Messung ermittelten Kenngroßen (120) dokumentiert werden.

16. Verfahren zur Überwachung des radialen Spalts (10) zwi- sehen dem Rotor (6) und dem Stator (8) eines elektrischen Generators (2), bei dem bei einem stationären und ausgeglichenen Betriebszustand des Generators (2) m festen Zeitabstanden ein Meßzyklus durchgeführt wird, wobei bei dem Meßzyklus - aktuelle Einflußgroßen (80) des Generators (2) erfaßt werden,

- aktuelle Meßdaten (100) des radialen Spalts (10) und aktuelle Randgroßen (50) des Generators (2) erfaßt werden,

- aus den aktuellen Randgroßen (50) des Generators (2), aus den aktuellen Einflußgroßen (80) des Generators (2) und aus den aktuellen Meßdaten (100) des radialen Spalts (10) aktuelle Kenngroßen (120) des radialen Spalts (10) ermittelt werden, und

- mittels eines Vergleichs der aktuellen Kenngroßen (120) des radialen Spalts (10) mit Referenzwerten aus einer Anzahl von Basismessungen eine Bestimmung und Bewertung der Form des radialen Spalts (10) und des Abstands zwischen dem Rotor (6) und dem Stator (8) erfolgt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Verschiebung (V) des Stators (8) relativ zur Welle (12) des Rotors (6) ermittelt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem die Verformung (0) des Stators (8) ermittelt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem als Randgroßen (50) des Generators (2) Temperaturwerte (T₁₆, Tι₈, T_LW, T_ljμ , Tww) an verschiedenen Orten des Stators (8), der Temperaturwert (T_i4) der Wicklung (14) des Rotors (6), die Wirkleistung (P) und die Blindleistung (Q) des Generators (2) ermittelt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem als Temperaturwerte (T , T_i , T_LW, T_WF , Tw) an verschiedenen Orten des Stators (8) der Temperaturwert (T_Jß) am Blechpaket (16) des Stators (8), der Temperaturwert (Tι₈) an der Wicklung (18) des Stators (8), der

Temperaturwert (T_LW) der vom Stator (8) abströmenden warmen Kuhlluft (L) , der Temperaturwert (Twi-) des kalten Kuhlwassers (WK) vor dem Eintritt die Wicklung (18) des Stators (8) und der Temperaturwert (Tu,) des warmen Kuhlwassers (WK) nach dem Austritt aus der Wicklung (18 des Stators (8) ermittelt werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem als aktuelle Einflußgroßen (80) des Generators (2) der Strom (I) und die Spannung (U) des Stators (8), der Erregerstrom (I_E) und die Drehzahl (N) des Rotors (6) und die Temperatur (T_L?) der dem Stator (8) zustromenden kalten Kuhlluft (L) erfasst werden.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, bei dem die aktuellen Meßdaten -,100) des radialen Spalts (10; einer Meßebene (102) bestimmt werden, die senkrecht zur Welle (12) des Rotors (6) steht.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, bei dem jeder Meßzyklus dokumentiert wird.

24. Vorrichtung (128) zur Überwachung des radialen Spalts (10) zwischen dem Rotor (6) und dem Stator (8) eines elektrischen Generators (2), bei der eine Anzahl von Sensoren (52) zur Erfassung von aktuellen Randgrößen (50) des Generators (2), aktuellen Einflußgrößen (80) des Generators (2) und aktuellen Meßdaten (100) des radialen Spalts (10) vorgesehen sind, bei der die Sensoren (52) datentechnisch mit einem zur Erstellung von aktuellen Kenngrößen (120) aus den aktuellen Randgrößen (50) des Generators (2), den aktuellen Einflußgrößen (80) des Generators (2) und den aktuellen Meßdaten (100) des radialen Spalts (10) vorgesehenen Aufbereitungsmodul (70) verbunden sind, wobei das Aufbereitungsmodul (70) datentechnisch an ein Analysemodul (126) angeschlossen ist, wobei über das

Analysemodul (126) ein Meßzyklus zur Analyse der Form des radialen Spalts (10) und zur Überwachung des Abstands zwischen dem Rotor (6) und dem Stator (8) steuerbar ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, bei der das Analysemodul (126) ein Speichermodul (130) umfaßt.