CN103076565A - 三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统 - Google Patents

三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统 Download PDF

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本发明属于电机测试领域，特别是涉及一种三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统。一种三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统，包括底层原始数据提取模块、数据采集模块、数据分析处理模块和人机界面，所述底层原始数据提取模块将从待测电机本体上提取到的原始数据传送到所述数据采集模块，所述数据采集模块将采集所述原始数据并传送到所述数据分析处理模块，所述原始数据经过所述数据分析处理模块分析处理后，将特征参量通过人机界面显示出来。本发明提供了一种可以实现离线测试数据录入、在线监测参量分析、自动生成电机健康状况维修报表功能的三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统，能够融合在线和离线数据。

Description

三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统
技术领域
本发明属于电机测试领域，特别是涉及一种三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统。 
背景技术
三相异步高压电动机在故障维修后，要进行健康状况的测试评估，以达特定健康指标。目前，三相异步高压电动机检修的出厂健康状况检测方法繁琐且不科学，国内外大多数电机维修厂家通过专业维修人员亲自手持仪表对试运待测电动机进行测试，并填写维修测试报告，这不仅造成维修时间上的延误，对人力资源也是一个很大的浪费；同时，由于劳动强度高，工人手动测量稳定性差，误差增大，往往导致误测漏测；另外，由于测试过程中工人要亲自靠近高速运转的高压电机，这在无形中增加了测试的风险。 
发明内容
    本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种三相异步高压电动机检修检测评估系统，来实现电动机的健康状况检测评估，并生成电机健康状况维修报表，以取代人工手动测试及填写报表带来的诸多不便。 
本发明所采用的技术方案是：一种三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统，包括底层原始数据提取模块、数据采集模块、数据分析处理模块和人机界面，所述底层原始数据提取模块从电机本体提取原始数据并传送到所述数据采集模块，所述数据采集模块将采集所述原始数据并传送到所述数据分析处理模块，所述原始数据经过所述数据分析处理模块分析处理后，提取出能够反映电机运行状况的特征参量，并通过人机界面显示出来。 
作为一种优选方式：所述底层原始数据提取模块直接从待检测电机提取所述原始数据。该模块包括温度变送调理电路模块、电流传感器、电压传感器、振动烈度传感器和光电转速传感器。 
作为一种优选方式：所述数据采集模块将所述底层原始数据提取模块提取的原始数据采集到计算机系统，以供所述数据分析处理模块分析处理。 
作为一种优选方式：所述数据分析处理模块能够实现对所述原始数据的分析处理，并提取出温度值、电流值、电压值、振动烈度值和转速值特征量。 
作为一种优选方式：所述人机界面能够实现离线测试数据录入、在线监测参量显示、自动生成电机健康状况维修报表功能。 
所述的温度变送调理模块包括调理电路和变送电路两部分，由一DC24V开关电源供电。温度信号调理电路包括温度变送电路、抗干扰防浪涌电路、+24V直流电源、+5V直流电源。温度变送电路由双线电流转换器XTR105及相应外围电路组成，双线电流转换器的电源端经过稳压二极管IN4753及整流桥与直流电源相连。其中，双线电流转换器具有两路精确输出，电流范围为4-20mA；直流电源由电源模块B2424D-2W隔离变换输出24V；整流桥由开关二极管IN4148组成。 
所述的电流传感器采用三个单相开环霍尔电流传感器，测量范围为AC0~1200A，输出为AC 0~5V标准电压信号，供电电源采用±12V或±15V开关电源，传感器的精度为±1.0%。 
所述的电压传感器采用三个单相霍尔电压传感器，测量范围为AC0~900V，输出为AC0~5V标准电压信号，供电电源采用±12V或±15V开关电源，传感器的精度为±1.0%。 
所述的振动烈度传感器由一集线信号调理器供电，其供电电压为DC9~36V，电流为4~20mA，传感器烈度耦合范围在0~20mm/s内。 
所述的光电转速传感器通过发射红外线到转轴上，采集反射回来的信号，将其转换为单频标准电压信号，采集距离在200mm以内，可测转速范围在300~3000r/min。 
所述的数据采集模块是由两块最大采样率为100KS/s，12位多功能数据采集卡组成，通过工控机PCI插槽与工控机实现数据通信，其中，单块板卡可提供16路模拟输入或8路差分输入，其中一块板卡的6路单端作为温度信号输入端口，采样率设置为100S/s，6路单端作为电压和电流的输入端口，采样率设置为1 KS/s，1路单端作为转速信号输入端口，采样率设置为5KS/s，另一块板卡使用其6路差分端口作为6个振动烈度信号的输入端口，采样率设置为10KS/s。 
所述的数据分析处理模块采用LabVIEW作为处理软件，为排除噪声对分析结果的干扰，对原始数据进行小波消噪处理，在数据的分析方法上以传统的频谱分析为主、小波分析为辅，以实现对特征信号的提取和分析。所述的人机界面采用LabVIEW进行编写，分为离线数据录入选项卡，温度、转速监测选项卡，振动、电压、电流监测选项卡和故障说明及维修方案选项卡。所述的离线数据录入选项卡可以实现修后电机离线测量数据的录入，录入特征量包括铭牌（型号、额定容量、绝缘等级、额定电压、额定电流、接线方式、转速、重量、出厂日期、出厂编号、生产厂家）、直流电阻（Raa、Rbb、Rcc、Rab、Rbc、Rca）及其使用仪表和相对误差、绝缘电阻（吸收比、使用仪表、定子转子绝缘电阻）、定子泄漏电流（0.5UN、1.0UN、1.5UN、2.0UN、2.5UN、3.0UN的电流及时间）、交流耐压1min（定子ABC三相电压、电流）。所述的温度、转速监测选项卡包括A、B、C三相定子绕组温度、前轴温度、后轴温度数值，以及温度随时间变化历史曲线，以及转速数值。所述的振动、电压、电流监测选项卡包含定子三相电压、定子三相电流有效值，以及其随时间变化历史曲线，前轴水平、垂直和轴向三个方向的振动烈度数值，后轴水平、垂直和轴向三个方向的振动烈度数值。所述的故障描述选及维修情况选项卡包括故障电机照片录入栏，故障描述和维修方案录入栏，故障数据库添加栏，以及生成报表栏，该栏所有内容选择好以后，均融合到最终的电机健康状况维修报表中。所述的故障电机照片录入栏，包括故障电机原始照片、故障部分照片和修后故障照片录入选项，可以实现待修电机外观照片、故障点照片、修后故障点照片的录入。所述的故障描述和维修方案录入栏，可以实现故障电机故障类型以及故障原理的录入，并能够选择所实施的维修方案。所述的故障数据库添加栏，可以实现现有故障库中没有存储的故障类型及维修方案的人工录入，录入后的信息将自动保存在故障库中。所述的生成报表栏，点击确定按钮后即确定将所录入信息作为报表内容，点击生成报表按钮，即系统自动融合在线、离线和故障描述及维修建议内容，生成电机健康状况维修报表。 
本发明的有益效果是：本发明提供了一种可以实现离线测试数据录入、在线监测参量显示、自动生成电机健康状况维修报表功能的三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统，能够融合在线和离线数据，以及故障部位及维修方法，对维修后的三相异步高压电动机进行健康状况的智能评估。 
具体实施方式
三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统，包括底层原始数据提取模块、数据采集模块、数据分析处理模块和人机界面（计算机）。所述底层原始数据提取模块是直接与待测电机相连的部分，包括温度变送调理电路、电压传感器、电流互感器、振动传感器和转速传感器。 
本发明温度变送调理电路中，XTR105外围电路与预埋在电机内的5路温度信号传感器PT100的三根信号线相接，温度变送电路将热敏电阻信号转换为4-20mA电流信号，再经一个100W的电阻将电流信号转换为0.4~2V的电压信号后接入高阻抗运算放大器CA3140的同相输入端，由电源模块A2405D-1W隔离变换的+5V直流电源接入CA3140的电源输入端，CA3140的反相输入端和输出端与采集卡单端输入口相连，之后送到计算机系统进行进一步数据处理与显示。 
所述电压传感器部分供电由+12V开关电源提供，传感器安装在待测电机升压变一次测，将电压变为0~5V标准电压信号输入采集卡，并利用软件将变比换算为待测电机的三相定子电压有效值。 
所述电流互感器部分供电由+12V开关电源提供，套装在待测电机定子三相进线上，将三相电流信号变为0~5V标准电压信号输入采集卡，并由计算机进行变比调节为三相真实电流有效值。 
所述振动传感器通过集线信号调理器供电，其供电电压为DC9~36V，电流为4~20mA，传感器烈度耦合范围在0~20mm/s内，其安装方式为通过自带磁铁吸附在电机前端和后端的水平、垂直、轴向三个方向，并将采集的六路信号转变为0~5V标准电压信号输入采集卡，由计算机提取振动烈度信号并显示。 
所述转速传感器通过在电机大轴上粘贴10mm×10mm反光纸，由光电探头采集反射回来的红外线信号，并转化为单频率方波信号输入采集卡，由计算机提取其频率后经过换算得转速。 
该系统具体操作方法如下： 
将系统按照上述方法安装好以后，打开计算机，监测界面自动打开，操作流程图如图1所示。
界面由四个可选选项卡组成，分为离线数据录入、温度转速监测、振动电压电流监测和故障描述及维修情况。各部分结构图如图2、图3、图4、图5所示。 
填写离线数据录入选项卡中的离线参数，依次切换选项卡到温度转速监测项及振动电压电流监测项，待电机稳定运转，可观察到监测界面能稳定显示电机运行各参量情况。 
如果各监测参量满足用户要求，即可填写故障描述及维修情况说明标签项内容，包括：故障电机照片录入栏，故障描述和维修方案录入栏，故障数据库添加栏，以及生成报表栏中的内容。其中，故障电机照片录入栏包含故障电机照片、故障点照片以及修后照片三项，可以通过单击每一项后面的加载按键进行加载，照片格式支持jpg格式；故障描述栏分为外部特征描述和故障机理描述两部分，分别描述电机故障的外部故障表象和故障发生机理，用户可以通过选择单击该栏后弹出的下拉菜单来完成物理描述和机理描述操作，其中，下拉菜单中已经储存三十余种故障描述，作为故障库供用户选择；对于之前故障库中没有的故障描述，用户可以通过填写故障数据库添加栏进行添加后，点击录入按钮，该描述自动添加入故障库中，然后用户选择该故障描述即可；当填写完成上述内容，单击生成报表栏中的确定按键，系统自动生成电机修后健康状况报表，系统自动关闭。 

Claims (5)

1.一种三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统，其特征在于：包括底层原始数据提取模块、数据采集模块、数据分析处理模块和人机界面，所述底层原始数据提取模块从待测运行电机中提取原始数据，并传送到所述数据采集模块，所述数据采集模块将采集所述原始数据并传送到所述数据分析处理模块，所述数据分析处理模块对所述原始数据进行分析处理，提取出特征量数据，并通过人机界面显示出来。
2.根据权利要求1所述的一种三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统，其特征在于：所述底层原始数据提取模块直接从待检测电机提取原始数据，包括能反映温度值、电流值、电压值、振动烈度值和转速值的原始数据。
3.根据权利要求1所述的一种三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统，其特征在于：所述数据采集模块将所述底层原始数据提取模块提取的原始数据采集到计算机系统，以供所述数据分析处理模块分析处理。
4.根据权利要求1所述的一种三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统，其特征在于：所述数据分析处理模块将对所述数据采集模块采集到的原始数据进行分析处理，提取特征量，包括温度值、电流值、电压值、振动烈度值和转速值，并于所述人机界面上显示。
5.根据权利要求1所述的一种三相异步高压电动机检修健康状况检测评估系统，其特征在于：所述人机界面能够实现离线测试数据录入、在线监测参量显示、自动生成电机健康状况维修报表功能。
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