一種電機溫升與振動監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電機溫升與振動監(jiān)測裝置，解決了現(xiàn)有監(jiān)測裝置電機振動監(jiān)測存在缺陷、監(jiān)測數(shù)據(jù)不全面等問題。該電機溫升與振動監(jiān)測裝置，包括微處理器，負責數(shù)據(jù)信息的接收及處理；電源處理模塊，為裝置運行供電；電機電流采集模塊，將電流互感器所獲得的電流轉換成的電壓信號進行采集和變換；電機振動與溫升采集模塊，采集電機振動及溫度數(shù)據(jù)信息；人機交互模塊，用于實現(xiàn)人機交互；通訊數(shù)據(jù)傳輸模塊，將電機的監(jiān)測情況上傳至檢測系統(tǒng)。本實用新型具有電流檢測功能，可對電機過載異常，溫升異常，振動異常全方位的監(jiān)測。
【專利說明】
一種電機溫升與振動監(jiān)測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種基于電機運行狀態(tài)的監(jiān)測裝置，具體的說，是涉及一種電機溫升與振動監(jiān)測裝置。【背景技術】
[0002]如圖1所示，現(xiàn)有技術中，電機運行狀態(tài)的監(jiān)測裝置主要包含電源部分，人機交互部分，電機溫度與振動監(jiān)測部分和通訊數(shù)據(jù)傳輸。其中，電源部分用于提供電能，人機交互部分用于實現(xiàn)人機交互，電機溫度與振動監(jiān)測部分采用振動傳感器和溫度傳感器，且裝置必須在電機的外殼安裝，電機的振動信息隨著與裝置的振動傳遞，進入到振動傳感器;溫度傳感器用于測量裝置的外殼溫度，因為裝置和電機外殼相接觸安裝，所以電機表殼的溫度會傳遞到溫度傳感器。溫度傳感器測量出電機的外殼溫度。
[0003]現(xiàn)有監(jiān)測裝置的工作原理如下:裝置上電后，用戶通過人機界面或者通訊數(shù)據(jù)傳輸，設置好電機的參數(shù)，裝置通過安裝在電機的外殼，裝置會通過自身的外殼通過振動傳感器獲得電機振動的數(shù)據(jù)。電機外殼溫度傳導到裝置外殼上通過溫度傳感器獲得電機溫度。 微處理器通過比較用戶設置的電機參數(shù)來比較電機振動是否異常，電機外殼溫度是否異常。如果發(fā)生異常則會將異常信息通過通訊網(wǎng)絡發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)和顯示到人機界面，用戶根據(jù)電機的振動異常或溫度異常來決定是否停機檢修。
[0004]現(xiàn)有監(jiān)測裝置的主要缺陷如下:電機振動監(jiān)測存在缺陷，電機過載和啟動時振動會自動加大，判斷信息不可靠；只能單點監(jiān)測電機的運行溫度，無法監(jiān)測電機的溫升情況， 因此，無法對電機溫升過高時報警?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0005]本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術所存在的問題，提供一種結構簡單、實現(xiàn)方便的電機溫升與振動監(jiān)測裝置。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0007]—種電機溫升與振動監(jiān)測裝置，包括:
[0008]微處理器，負責數(shù)據(jù)信息的接收及處理；
[0009]電源處理模塊，為裝置運行供電；
[0010]電機電流采集模塊，將電流互感器所獲得的電流轉換成的電壓信號進行采集和變換；
[0011]電機振動與溫升采集模塊，采集電機振動及溫度數(shù)據(jù)信息；
[0012]人機交互模塊，用于實現(xiàn)人機交互；[〇〇13]通訊數(shù)據(jù)傳輸模塊，將電機的監(jiān)測情況上傳至檢測系統(tǒng)。
[0014]通過上述技術手段，采用電機電流來判斷電機的運行狀態(tài)和振動狀態(tài)，同時，可全面檢測電機的絕對溫度是否過高、溫升是否過高、電機過載，根據(jù)結果綜合診斷出電機的異常狀態(tài)。
[0015]進一步的，所述電源處理模塊包括整流橋和感應線圈取能處理電路，從取能盒獲得到的電能先通過整流橋整流成直流電壓，然后經(jīng)由感應線圈取能處理電路轉換。通過上述技術手段，無漏電觸電危險，提高了裝置的工作安全度。
[0016]進一步的，所述電源處理模塊還包線性電源LD0,所述線性電源LD0為所述電源處理模塊的輸出。通過上述技術手段，提高了電流輸出的穩(wěn)定性。
[0017]進一步的，所述電機電流采集模塊包括運算放大器、低通濾波器和模數(shù)轉換器;電壓信號通過所述運算放大器的跟隨后，進入所述低通濾波器，再進入所述模數(shù)轉換器，所述模數(shù)轉換器輸出信號至所述微處理器。通過上述技術手段，利用采集電流方式判別電機運行狀態(tài)，結果精準。
[0018]進一步的，所述電機振動與溫升采集模塊包括采集電機工作時環(huán)境溫度的環(huán)境溫度傳感器，以及振動溫度傳感器;在電機首尾的轉動軸處至少分別安裝有一個所述振動溫度傳感器;所述電機振動與溫升采集模塊的采集數(shù)據(jù)輸出至所述微處理器。通過上述技術手段，一方面結合采集電流方式判別電機運行狀態(tài)來綜合判斷振動異常，使判斷電機異常更加符合電機本身特性，判斷更可靠，更符合電機實際運行特性；另一方面，采集電機的兩側軸溫和對電機工作環(huán)境溫度采集，不僅可以對電機的運行溫度異常情況進行進監(jiān)測，也可以對電機的溫升異常情況進行監(jiān)測。
[0019]進一步的，所述人機交互模塊采用0LED屏幕。通過上述技術手段，拓展了人機交互模塊的工作溫度，提高了其使用壽命。
[0020]進一步的，所述通訊數(shù)據(jù)傳輸模塊包括射頻無線通訊電路和/或RS485通訊電路。 通過上述技術手段，使得電機監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸更靈活，實現(xiàn)更方便。
[0021]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0022](1)本實用新型申請采用通過采集電機電流來識別電機運行狀態(tài)的方式來綜合判斷電機的振動異常情況，對電機振動異常判斷更加準確和更加符合電機振動異常檢測標準。[〇〇23](2)本實用新型申請對電機的溫度判斷更合理，除了判斷電機兩側軸端的絕對溫度外，還通過采集環(huán)境溫度來計算出兩側的軸溫升情況，對電機運行溫升和運行溫度均進行了監(jiān)測和判斷，由此克服了現(xiàn)有技術存在的監(jiān)測信息不全面的問題。[〇〇24](3)本實用新型采用完全電磁隔離的供電方式工作，不存在和強電回路直接相連，這種供電方式安全可靠，不存在漏電和觸電風險。[〇〇25](4)本實用新型數(shù)據(jù)通訊及支持無線數(shù)據(jù)通訊又支持RS485有線數(shù)據(jù)通訊，可以根據(jù)電機使用環(huán)境來靈活的選擇通訊方式，充分考慮了電機現(xiàn)場的工作情況。
[0026](5)本實用新型具有電流檢測功能，可對電機過載異常，溫升異常，振動異常全方位的監(jiān)測。【附圖說明】[〇〇27]圖1為現(xiàn)有技術的系統(tǒng)框圖。[〇〇28]圖2為本實用新型的系統(tǒng)框圖。
[0029]圖3為本實用新型的應用方式框圖。
[0030]圖4為本實用新型的流程示意圖。
[0031]圖5為本實用新型中電機運行狀態(tài)的判斷邏輯示意圖。
[0032]圖6為本實用新型中電機振動狀態(tài)的判斷邏輯示意圖。
[0033]圖7為本實用新型中電機溫升狀態(tài)的判斷邏輯示意圖。
[0034]圖8為本實用新型中電機異常狀態(tài)的綜合判斷邏輯示意圖?！揪唧w實施方式】
[0035]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，本實用新型的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0036]本文中術語“和/或”，僅僅是一種描述關聯(lián)對象的關聯(lián)關系，表示可以存在三種關系，例如，A和/或B，可以表示:單獨存在A，單獨存在B，同時存在A和B三種情況，本文中術語 7和”是描述另一種關聯(lián)對象關系，表示可以存在兩種關系，例如，A/和B，可以表示:單獨存在A，單獨存在A和B兩種情況，另外，本文中字符7”，一般表示前后關聯(lián)對象是一種“或”關系。[〇〇37] 實施例1
[0038]如圖2、3所示，本實施例提供了一種電機溫升與振動監(jiān)測裝置，其主要包括五部分:(a)電源處理部分；(b)電機電流采集部分；(c)人機交互部分；(d)通訊數(shù)據(jù)傳輸部分； (e)溫升與振動采集部分。其中，電源處理部分負責處理電源后給裝置運行供電，電機電流采集部分負責將電流互感器所獲得的電流轉換成的電壓信號進行采集和變換，人機交互部分則用于實現(xiàn)人機交互，溫升與振動采集部分負責采集電機振動及溫度數(shù)據(jù)信息，通訊數(shù)據(jù)傳輸部分負責將電機的監(jiān)測情況、數(shù)據(jù)上傳上位機、檢測系統(tǒng)。上述所有數(shù)據(jù)的接收和處理均通過微處理器實現(xiàn)。
[0039]本實施例所提供的電機溫升與振動監(jiān)測裝置相對于現(xiàn)有技術的區(qū)別點在:
[0040]—、振動監(jiān)測方式不同
[0041]現(xiàn)有技術中僅通過振動信號判斷電機振動是否異常，電機的振動信息隨著與裝置的振動傳遞，進入到振動傳感器，采用該種方式，電機過載和啟動時振動會自動加大，判斷信息不可靠;本實施例所提供的電機溫升與振動監(jiān)測裝置首先通過電機電流來判斷電機的運行狀態(tài)，然后，在電機運行狀態(tài)已判斷的前提下結合電機電流及振動信息，綜合判斷電機振動情況，由此對電機振動異常判斷更加準確和更加符合電機振動異常檢測標準。其實現(xiàn)的理論依據(jù)如下:電機的運行狀態(tài)與電機的振動情況有著比較大的關聯(lián)，如果電機處在啟動和過載中，由于電機運行電流大必將導致電機的振動有所增加，因此判斷電機的振動是否存在異常時，可以根據(jù)電機的運行狀態(tài)來確定振動預警，其比簡單依靠電機固有的振動值(現(xiàn)有技術)來進行判斷更加準確和真實。
[0042]在本實施例中，實現(xiàn)振動監(jiān)測由電機電流采集部分和溫升與振動采集部分配合完成。其中，電機電流采集部分為電機電流采集模塊，其包括運算放大器、低通濾波器和模數(shù)轉換器;將IA，IB，IC的電壓信號通過運算放大器的跟隨后，進入到低通濾波器電路，將互感器中的高頻干擾信號濾出掉，然后進入到模數(shù)轉換器(ADC)中，將模擬量轉換成數(shù)字量，供微處理器采集和計算。如圖5所示，電機電流采集模塊的工作原理如下:主要是通過采集電機的運行三相電流IA，IB，1C判斷電機的運行狀態(tài)，通過電機電流和存儲在裝置內的電機參數(shù)相比較，分別判斷出電機運行狀態(tài)(電機啟動中，電機運行，電機過載三種)。具體的說，首先，米集電機運行的二相電流IA, IB，1C;其次，通過傅里葉算法計算二相電流幅值大小；最后，將三相電流幅值與設定或存儲的電機參數(shù)進行比較，根據(jù)比較結果得到電機運行狀態(tài)。
[0043]在電機運行狀態(tài)確定(判斷)的情況下，對本領域人員而言，就可以得知電機在該運行狀態(tài)下的各項運行參數(shù)，此時，可以根據(jù)電機的運行狀態(tài)設置與之匹配的電機振動的閾值，即電機振動異常預警值。然后，通過溫升與振動采集部分對電機的振動進行檢測，溫升與振動采集部分采用溫升與振動采集模塊，其包括有采集電機工作時環(huán)境溫度的環(huán)境溫度傳感器，以及振動溫度傳感器，其中，環(huán)境溫度傳感器和振動溫度傳感器還應用于電機溫度和溫升的檢測中，在電機振動檢測過程中，應用振動溫度傳感器對電機的振動信號進行采集。上述傳感器均通過傳感器接口連接至微處理器，本實施例中，在電機首尾的轉動軸處至少分別安裝有一個所述振動溫度傳感器。如圖6所示，首先，根據(jù)電機運行狀態(tài)設置電機振動異常閾值;其次，讀取電機振動數(shù)據(jù)(振動溫度傳感器)，并計算電機的振動速度;最后， 比較電機的振動速度與設置的電機振動異常閾值，根據(jù)比較結果判斷電機振動是否存在異常。
[0044]通過上述技術手段代替了現(xiàn)有的單依靠電機固有的振動值來進行判斷的計算手段，使得對電機振動判斷更精確。
[0045]二、電機溫度監(jiān)測
[0046]現(xiàn)有技術中，溫度傳感器是測量裝置的外殼溫度，因為裝置和電機外殼相接觸安裝，所以電機表殼的溫度會傳遞到溫度傳感器，由此，溫度傳感器測量出電機的外殼溫度， 即為電機溫度，該種方式導致電機溫度的監(jiān)測不全面，數(shù)據(jù)不合理、科學。本實施例所提供的電機溫升與振動監(jiān)測裝置，采用環(huán)境溫度傳感器和振動溫度傳感器，其中，環(huán)境溫度傳感器用于檢測電機工作時的環(huán)境溫度，振動溫度傳感器分別在電機首尾兩端轉動軸的附近處各安裝有一個，根據(jù)實際需要，也可以選擇安裝多個。如圖7所示，兩個振動溫度傳感器測得電機首尾傳動軸的溫度，經(jīng)過與電機工作環(huán)境的溫度計算出兩處的溫升，同時首尾傳動軸的絕對溫度信息都可以測得。根據(jù)首尾傳動軸的絕對溫度，溫升情況可以綜合判斷出電機工作是否絕對溫度過高或溫升過高。通過上述技術手段，除了判斷電機兩側軸端的絕對溫度外，還通過采集環(huán)境溫度來計算出兩側的軸溫升情況，對電機溫度的監(jiān)測更合理、科學。 [〇〇47] 三、綜合判斷
[0048]如圖4、8所示，本實施例所提供的電機溫升與振動監(jiān)測裝置結合電流采集、振動采集和溫度采集對電機的異常情況綜合判斷。裝置通過電機的電流來判斷電機電氣運行狀態(tài)，可以識別出電機是否過載，如果過載則進行過載異常工作告警；同時，裝置通過電機運行狀態(tài)和檢測到的兩處振動信息相結合，判斷出電機振動是否異常，如果異常則報振動異常工作告警;裝置通過測得環(huán)境溫度和兩處的絕對溫度信息，可以計算出電機的兩側溫升以及絕對溫度，絕對溫度和溫升分別與電機存儲的絕對溫度耐受值和溫升耐受值相比較， 如果超過其耐受值則報溫度過高異?；驕厣惓?。
[0049]實施例2
[0050]在實施例1的基礎上，本實施例所提供的電機溫升與振動監(jiān)測裝置相對于現(xiàn)有技術的區(qū)別點還在于:[〇〇51 ]電源處理[0〇52] 現(xiàn)有的監(jiān)測裝置點供電方式包括:一種為電池供電方式，一種為市電AC220V輸入方式。電池供電一般采用堿性電池對設備進行供電，當電池電量不足時，需要更換電池。市電輸入采用開關電源(AC/DC)對裝置進行供電。電池供電需要在電池能量不足時更換電池， 而采用市電供電存在漏電和觸電危險的缺陷。本實施例所提供的電機溫升與振動監(jiān)測裝置采用電磁隔離式感應取能供電，通過電源處理模塊實現(xiàn)，所述電源處理模塊主要包括整流橋和感應線圈取能處理電路，其工作原理如下:將取能盒獲得到的電能先通過整流橋整流成直流電壓，然后經(jīng)由感應線圈取能處理電路轉換成工作所需要的電壓。電源完全采用感應取能工作，采用完全的電磁隔離工作方式，工作安全可靠，無任何觸電危險。在進一步的優(yōu)選方案中，感應線圈取能處理電路采用電壓鉗制反饋電路，當電壓高壓設定電壓時，自動短接輸入端。當電壓降低到設定值，則取消短接輸入。從而使電壓穩(wěn)定在電壓誤差范圍內。 同時為了增加電壓的穩(wěn)定性，增加了線性電源LDO作為電源的最后輸出。
[0053]實施例3
[0054]在實施例1的基礎上，本實施例所提供的電機溫升與振動監(jiān)測裝置相對于現(xiàn)有技術的區(qū)別點還在于:[〇〇55]人機交互部分[〇〇56]現(xiàn)有技術中，人機交互部分采用數(shù)碼管(LED)方式顯示，一般為字母或段碼方式， 只能顯示一般的字母和數(shù)字，而無法顯示漢字等復雜信息，同時，現(xiàn)有的人機交互模塊在低溫情況下無法使用。本實施例所提供的人機交互模塊主要由按鍵和0LED屏幕構成，0LED是完全采用LED點陣構成的實現(xiàn)屏幕，具有壽命長和工作溫度寬的特點。用戶可以通過人機交互界面設置電機的振動、溫升以及過載等設置參數(shù)，同時，還可以通過0LED查看到電機的異常告警信息，電機運行電流，電機溫升數(shù)據(jù)等。
[0057]實施例4
[0058]在實施例1的基礎上，本實施例所提供的電機溫升與振動監(jiān)測裝置相對于現(xiàn)有技術的區(qū)別點還在于[〇〇59]通訊數(shù)據(jù)傳輸[〇〇6〇]現(xiàn)有技術采用的是單一的通訊傳輸方式，實現(xiàn)不便。本實施例所提供的電機溫升與振動監(jiān)測裝置的通訊數(shù)據(jù)傳輸部分采用無線通訊或者RS485通訊，其中主要作用是將電機的運行電流、振動數(shù)據(jù)、溫升數(shù)據(jù)以及電機異常告警燈信息通過無線通訊或者RS485輸出到檢測系統(tǒng)，使用戶及時了解電機的運行狀況，并可以根據(jù)電機的異常信息來決定是否停機檢修。本裝置采用了無線通訊和RS485兩種通訊相結合方式，當電機使用環(huán)境允許(比較開闊)時，可以使用無線通訊技術，與裝置進行數(shù)據(jù)通訊。當電機使用環(huán)境遮擋物較多或在封閉環(huán)境時，則可以使用RS485有線通訊方式進行數(shù)據(jù)交換。
[0061]上述實施例2-4并非僅單一實施例，本領域技術人員在理解本實用新型申請的前提下，還可以將之進行任一組合使用，如將實施例2-4組合構成一個進一步的優(yōu)選方案，或者，將實施例2和實施例4組合構成一個進一步的優(yōu)選方案，或者，將實施例3和實施例4組合構成一個進一步的優(yōu)選方案。[〇〇62] 按照上述實施例，便可很好地實現(xiàn)本實用新型。值得說明的是，基于上述設計原理的前提下，為解決同樣的技術問題，即使在本實用新型所公開的結構或方法基礎上做出的一些無實質性的改動或潤色，所采用的技術方案的實質仍然與本實用新型一樣，故其也應當在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.一種電機溫升與振動監(jiān)測裝置，其特征在于，包括:微處理器，負責數(shù)據(jù)信息的接收及處理；電源處理模塊，為裝置運行供電；電機電流采集模塊，將電流互感器所獲得的電流轉換成的電壓信號進行采集和變換；電機振動與溫升采集模塊，采集電機振動及溫度數(shù)據(jù)信息；人機交互模塊，用于實現(xiàn)人機交互；通訊數(shù)據(jù)傳輸模塊，將電機的監(jiān)測情況上傳至檢測系統(tǒng)。2.根據(jù)權利要求1所述的電機溫升與振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電源處理模塊包 括整流橋和感應線圈取能處理電路，從取能盒獲得到的電能先通過整流橋整流成直流電 壓，然后經(jīng)由感應線圈取能處理電路轉換。3.根據(jù)權利要求2所述的電機溫升與振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電源處理模塊還 包線性電源LDO,所述線性電源LDO為所述電源處理模塊的輸出。4.根據(jù)權利要求1所述的電機溫升與振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電機電流采集模 塊包括運算放大器、低通濾波器和模數(shù)轉換器；電壓信號通過所述運算放大器的跟隨后，進 入所述低通濾波器，再進入所述模數(shù)轉換器，所述模數(shù)轉換器輸出信號至所述微處理器。5.根據(jù)權利要求1所述的電機溫升與振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電機振動與溫升 采集模塊包括采集電機工作時環(huán)境溫度的環(huán)境溫度傳感器，以及振動溫度傳感器;在電機 首尾的轉動軸處至少分別安裝有一個所述振動溫度傳感器;所述電機振動與溫升采集模塊 的采集數(shù)據(jù)輸出至所述微處理器。6.根據(jù)權利要求1所述的電機溫升與振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述人機交互模塊采 用OLED屏幕。7.根據(jù)權利要求1所述的電機溫升與振動監(jiān)測裝置，其特征在于，所述通訊數(shù)據(jù)傳輸模 塊包括射頻無線通訊電路和/或RS485通訊電路。
【文檔編號】G01D21/02GK205594139SQ201620439967
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】劉定文, 劉保民, 胡鈺
【申請人】成都慧成智能電氣有限公司