CN103888322B - 电机的监控方法及监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电机的监控方法及监控系统，监控系统包括：电机、数据采集器和控制设备，数据采集器分别与电机、控制设备连接。首先将数据采集器采集的电机从启动开始到一直处于稳定运行状态整个工作过程中的运行时间，以及与运行时间对应的电机的各运行参数，绘制成各运行参数的实时波形图；然后通过将各实时波形图与相对应的电机正常运行时的标准波形图等时刻对应的运行参数值进行比较，得到各实时波形图的变化趋势，由于电机发生故障前，其各运行参数会相应的发生变化，因此依据各实时波形图的变化趋势可以对电机出现的故障进行预判，从而工作人员可以提前采取相应的保护措施。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，更具体地说，涉及一种电机的监控方法及监控系统。
背景技术
随着电机的发展及广泛应用，对电机的保养和维护工作越来越重要。目前，一般由智能化保护器检测电机当前的运行参数，并对该电机以往运行参数及故障情况做出统计，然后由操作人员依据故障类型采取相应的保护措施，从而减少线路和设备的停机维修时间，提高整个系统工作的可靠性。
但是，现有技术只能在电机出现故障后，采取相应的保护措施，并不能对电机出现的故障进行预防。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电机的监控方法及监控系统，以实现对电机可能出现的故障的预判，从而工作人员可以提前采取相应的保护措施，有效减少线路和设备的停机维修时间，提高整个系统工作的可靠性。
一种电机的监控方法，应用于电机的监控系统，所述监控系统包括：电机、数据采集器和控制设备，所述数据采集器分别与所述电机、所述控制设备连接，所述方法包括：
所述数据采集器按照预设时间段采集所述电机从启动开始到一直处于稳定运行状态整个工作过程中的运行时间，以及与所述运行时间对应的所述电机的各运行参数；
所述控制设备获取所述数据采集器输出的所述运行时间以及与所述运行时间对应的所述电机的各所述运行参数；
依据所述运行时间与各所述运行参数的对应关系，分别绘制每个所述运行参数的实时波形图；
将各所述运行参数的所述实时波形图与相对应的标准波形图等时刻对应的运行参数值进行比较，得到各所述实时波形图的变化趋势，所述标准波形图为所述控制设备预存储的所述电机从正常启动开始到稳定运行过程中各所述运行参数的标准波形图；
输出与各所述实时波形图变化趋势相对应的所述电机的故障类型提示信息。
优选的，还包括：
所述控制设备依据所述电机的各所述运行参数与所述电机的故障类型的对应关系，判断所述电机当前是否出现故障；
若所述电机出现故障，输出与所述故障对应的报警信号。
优选的，还包括：
若所述电机出现故障，输出停机信号以控制所述电机停机。
优选的，所述运行参数包括电压、电流和功率。
一种电机的监控系统，包括：电机、数据采集器和控制设备；
所述数据采集器与所述电机连接，用于按照预设时间段采集所述电机从启动开始到一直处于稳定运行状态整个工作过程中的运行时间，以及与所述运行时间对应的所述电机的各运行参数；
所述控制设备与所述数据采集器连接，用于获取所述数据采集器输出的所述运行时间以及与所述运行时间对应的所述电机的各所述运行参数；依据所述运行时间与各所述运行参数的对应关系，分别绘制每个所述运行参数的实时波形图；将各所述运行参数的所述实时波形图的与相对应的标准波形图等时刻对应的运行参数值进行比较，得到各所述实时波形图的变化趋势，输出与各所述实时波形图变化趋势相对应的所述电机的故障类型提示信息，其中，所述标准波形图为所述控制设备预存储的所述电机从正常启动开始到稳定运行过程中各所述运行参数的标准波形图。
优选的，所述控制设备还用于依据所述电机的各所述运行参数与所述电机的故障类型的对应关系，判断所述电机当前是否出现故障；若所述电机出现故障，输出与所述故障对应的报警信号。
优选的，还包括：报警器；
所述报警器与所述控制设备连接，用于获取所述控制设备输出的所述报警信号，并依据所述报警信号报警。
优选的，所述控制设备还用于若所述电机出现故障，输出停机信号以控制所述电机停机。
优选的，还包括：电机保护器；
所述电机保护器分别与所述电机和所述控制设备连接，用于获取所述控制设备输出的所述停机信号，并依据所述停机信号控制所述电机停机以保护所述电机。
优选的，所述控制设备分别通过输入模块和输出模块与所述电机保护器连接，所述控制设备通过所述输出模块向所述电机保护器输出所述停机信号，并通过所述输入模块接收所述电机保护器反馈的完成信号。
优选的，还包括：显示器；
所述显示器与所述控制设备连接，用于显示所述电机的各运行参数、各所述运行参数的所述实时波形图和所述标准波形图。
优选的，所述数据采集器通过集线器与所述控制设备连接，每个所述集线器与一个或是多个所述数据采集器连接，所述集线器用于对所述数据采集器采集的数据进行集中传输。
优选的，所述集线器通过数据集中器与所述控制设备连接，所述数据集中器用于对所述集线器传输的数据进行存储，其中，所述控制设备与一个或是多个所述数据集中器连接。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种电机的监控方法及监控系统，监控系统包括：电机、数据采集器和控制设备，数据采集器分别与电机、控制设备连接。首先将数据采集器采集的电机从启动开始到一直处于稳定运行状态整个工作过程中的运行时间，以及与运行时间对应的电机的各运行参数，绘制成各运行参数的实时波形图；然后通过将各实时波形图与相对应的电机正常运行时的标准波形图等时刻对应的运行参数值进行比较，得到各实时波形图的变化趋势，由于电机发生故障前，其各运行参数会相应的发生变化，因此依据各实时波形图的变化趋势可以对电机出现的故障进行预判，从而工作人员可以提前采取相应的保护措施，有效减少线路和设备的停机维修时间，提高整个系统工作的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种电机的监控方法流程图；
图2为本发明实施例公开的一种电机的监控系统的结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种电机运行过程中某相的电流波形图；
图4为本发明实施例公开的另一种电机的监控方法流程图；
图5为本发明实施例公开的另一种电机的监控系统的结构示意图；
图6为本发明实施例公开的另一种电机的监控系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例公开了一种电机的监控方法流程图，该方法应用于电机的监控系统，参见图2，本发明实施例公开的一种电机的监控系统的结构示意图，该监控系统包括：电机11、数据采集器12和控制设备13，数据采集器12分别与电机11、控制设备13连接，方法包括步骤：
S11、数据采集器12按照预设时间段采集电机11从启动开始到一直处于稳定运行状态整个工作过程中的运行时间，以及与所述运行时间对应的电机11的各运行参数；
其中，运行参数包括：电压、电流、功率（视在功率、有功功率和无功功率）等电气参数。
S12、控制设备13获取数据采集器12输出的所述运行时间以及与所述运行时间对应的电机11的各所述运行参数；
S13、依据所述运行时间与各所述运行参数的对应关系，分别绘制每个所述运行参数的实时波形图；
S14、将各所述运行参数的所述实时波形图与相对应的标准波形图等时刻对应的运行参数值进行比较，得到各所述实时波形图的变化趋势；
其中，所述标准波形图为控制设备13预存储的电机11从正常启动开始到稳定运行过程中各所述运行参数的标准波形图。
S15、输出与各所述实时波形图变化趋势相对应的电机11的故障类型提示信息。
其中，电机11的故障类型包括：短路故障、欠压故障、失压故障、弱磁故障、过载故障及过电流故障等。
举例说明控制设备13将各所述运行参数的所述实时波形图与相对应的标准波形图等时刻的运行参数值进行比较，获取各所述实时波形图的变化趋势的具体过程：
参见图3，本发明实施例公开的一种电机运行过程中某相的电流波形图，横坐标为时间T，单位：S，纵坐标为电流I，单位：A。
图3中，T0-T1是电机11正常启动的电流波形图，电流的波峰值为I3（可设定标准波形图对应的I3为阈值），如果电机11启动时，在T0-T1时间段内，I3急剧增加，超出I3设定阈值，控制设备13依据该波形图的变化趋势判断该电机11发生堵转，并输出电机11发生堵转的提示信息。
T1-T2是电机11正常启动后的电流波形图。
T2-T3是电机11稳定运行过程中的电流波形图，T2之后，电机11会依据现场负荷变化在电流I1-I2（可设定标准波形图对应的I2为阈值，标准波形图对应的I1为阈值）之间正常运行。当电机11稳定运行中的电流值低于I1设定的阈值时，表明电机11正在减负载，控制设备13输出电机11正在减负载的提示信息。当电机11稳定运行中的电流值高于I2设定的阈值时，表明电机11出现了过载故障，控制设备13输出电机11出现了过载故障的提示信息。
其中，本实施例中，仅将实时波形图与相对应的标准波形图等时刻对应的波峰值、波谷值进行了比较，在实际操作时，为对实时波形图的变化趋势做出更加准确的判断，还需要对实时波形图与相对应的标准波形图其它等时刻对应的运行参数值进行比较。
需要说明的一点是，当实时波形图相对于标准波形图而言有向上变化的趋势时，控制设备13将会判断出该电机11已经处于老化状态，从而提醒工作人员做好维护或更换设备的准备工作，提前预防事故的发生，以减少损失。
综上可以看出，本发明首先将数据采集器12采集的电机11从启动开始到一直处于稳定运行状态整个工作过程中的运行时间，以及与运行时间对应的电机11的各运行参数，绘制成各运行参数的实时波形图；然后通过将各实时波形图与相对应的电机11正常运行时的标准波形图等时刻对应的运行参数值进行比较，得到各实时波形图的变化趋势，由于电机11发生故障前，其各运行参数会相应的发生变化，因此依据各实时波形图的变化趋势可以对电机11可能出现的故障进行预判，从而工作人员可以提前采取相应的保护措施，有效减少线路和设备的停机维修时间，提高整个系统工作的可靠性。
为进一步优化图1公开的实施例，参见图4，本发明另一实施例公开的一种电机的监控方法流程图，在图1所示实施例的基础上，还包括步骤：
S16、控制设备13依据电机11的各所述运行参数与电机11的故障类型的对应关系，判断电机11当前是否出现故障，如果是，则执行步骤S17，否则，执行步骤S18；
S17、输出与所述故障对应的报警信号；
S18、控制设备13判断过程结束。
需要说明的一点是，控制设备13依据获取的各运行参数，不仅可以对电机11可能出现的故障类型进行预判，还可以依据各运行参数与故障类型的对应关系，判断当前电机11是否出现故障。
为保护电机11不受损坏，上述实施例还包括步骤：
S19、若电机11当前出现故障，控制设备13输出停机信号以控制电机11停机。
需要说明的一点是，步骤S17和步骤S19可以同时执行，也可以先执行步骤S17，后执行步骤S19；或是先执行步骤S19，后执行步骤S17，本发明不做限定。
其中，图4示出的步骤为先执行步骤S17，后执行步骤S19。
需要说明的一点是，控制设备13将各所述运行参数的实时波形图与相对应的标准波形图等时刻对应的运行参数值比较完后，还会将各所述运行参数的实时波形图存储在数据库中，以便将实时采集的运行的波形图与历史运行波形图进行对比分析。
与上述方法实施例相对应，本发明还提供了一种电机监控的系统。
参见图2，本发明实施例公开的一种电机的监控系统的结构示意图，该系统包括：电机11、数据采集器12和控制设备13；
其中：
数据采集器12与电机11连接，用于按照预设时间段采集电机11从启动开始到一直处于稳定运行状态整个工作过程中的运行时间，以及与所述运行时间对应的电机11的各运行参数；
控制设备13与数据采集器12连接，用于获取数据采集器12输出的所述运行时间以及与所述运行时间对应的电机11的各所述运行参数；依据所述运行时间与各所述运行参数的对应关系，分别绘制每个所述运行参数的实时波形图；将各所述运行参数的所述实时波形图与相对应的标准波形图等时刻对应的运行参数值进行比较，得到各所述实时波形图的变化趋势；输出与各所述实时波形图变化趋势相对应的电机11的故障类型提示信息，其中，所述标准波形图为控制设备13预存储的电机11从正常启动开始到稳定运行过程中各所述运行参数的标准波形图。
其中，电机11的故障类型包括：短路故障、欠压故障、失压故障、弱磁故障、过载故障及过电流故障等。
综上可以看出，本发明首先将数据采集器12采集的电机11从启动开始到一直处于稳定运行状态整个工作过程中的运行时间，以及与运行时间对应的电机11的各运行参数，绘制成各运行参数的实时波形图；然后通过将各实时波形图与相对应的电机11正常运行时的标准波形图等时刻对应的运行参数值进行比较，得到各实时波形图的变化趋势，由于电机11发生故障前，其各运行参数会相应的发生变化，因此依据各实时波形图的变化趋势可以对电机11可能出现的故障进行预判，从而工作人员可以提前采取相应的保护措施，有效减少线路和设备的停机维修时间，提高整个系统工作的可靠性。
需要说明的一点是，控制设备13还用于依据电机11的各所述运行参数与电机11的故障类型的对应关系，判断电机11是否出现故障；若电机11出现故障，输出与所述故障对应的报警信号。
其中，控制设备13将各所述运行参数的实时波形图与相对应的标准波形图等时刻对应的运行参数值比较完后，还会将各所述运行参数的实时波形图存储在数据库中，以便将实时采集的运行的波形图与历史运行波形图进行对比分析。
为进一步优化图2提供的实施例，参见图5，本发明另一实施例公开的一种电机的监控系统的结构示意图，在图2所示实施例的基础上，还包括：报警器14；
报警器14与控制设备13连接，用于获取控制设备13输出的报警信号，并依据所述报警信号报警。
其中，报警器14可以为声报警器，即将不同的故障信息转化成相应的语音提示信息，例如“电机发生堵转”等等。
报警器14也可以为光报警器，即将不同的故障信息转化成不同颜色的光，例如，当电机11出现短路故障时，光报警器发出红光，等等。
报警器14还可以为声光报警器，即将不同的故障信息转化成不同的声光组合。
报警器14的具体报警形式依据实际需要而定，本发明不做限定。
其中，控制设备13还可以用于若电机11出现故障，输出停机信号以控制电机11停机。
因此，为进一步优化上述实施例，电机监控的系统还包括：电机保护器15；
电机保护器15分别与电机11和控制设备13连接，电机保护器15用于获取控制设备13输出的停机信号，并依据停机信号控制电机11停机以保护电机11。
需要说明的一点是，每个电机保护器15与一个电机11连接，当电机保护器15控制电机11停机后，会向控制设备13反馈一个完成信号。
其中，控制设备13分别通过输入模块和输出模块（图5中未示出）与电机保护器15连接，
控制设备13通过输出模块向电机保护器15输出停机信号，并通过输入摸结收电机保护器15反馈的完成信号。
为进一步优化上述实施例，还包括：显示器16；
显示器16与控制设备13连接，用于显示电机11的各运行参数、各运行参数的实时波形图和标准波形图。
需要说明的一点是，数据采集器12通过集线器与控制设备13连接，每个集线器与一个或是多个数据采集器12连接，集线器用于对数据采集器12采集的数据进行集中传输。
集线器通过数据集中器与控制设备13连接，集中器用于对集线器传输的数据进行存储，其中，控制设备与一个或是多个数据集中器连接。
参见图6，本发明另一实施例公开的一种电机的监控系统的结构示意图，包括控制设备12、多个数据集中器21、多个集线器22、多个数据采集器12、与数据采集器12等数量的电机11、与电机11等数量的电机保护器15、与电机保护器15等数量的输入模块01和与电机保护器15等数量的输出模块02。
控制设备12分别通过输出模块02、输入模块01与电机保护器15连接，一个电机保护器15连接一个电机11，一个电机11连接一个数据采集器12，一个集线器22连接多个数据采集器12，一个数据集中器21连接一个集线器22，控制设备12连接多个数据集中器21。
控制设备12同时监控多个电机11的工作原理同监控一个电机11的工作原理，此处不再赘述。
本实施例中，各组成部分的工作原理参见上述实施例，此处不再赘述。
其中，上述各实施例中，控制设备12可以为PC（Personal Computer，个人计算机），PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）、工控计算机等等。
电机的监控系统各组成部分间可以通过以太网、RS232、RS485等通用机专业通讯用总线连接。
电机的监控系统各组成部分的具体工作原理同方法实施例，此处不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (13)
1.一种电机的监控方法，其特征在于，应用于电机的监控系统，所述监控系统包括：电机、数据采集器和控制设备，所述数据采集器分别与所述电机、所述控制设备连接，所述方法包括：
所述数据采集器按照预设时间段采集所述电机从启动开始到一直处于稳定运行状态整个工作过程中的运行时间，以及与所述运行时间对应的所述电机的各运行参数；
所述控制设备获取所述数据采集器输出的所述运行时间以及与所述运行时间对应的所述电机的各所述运行参数；
依据所述运行时间与各所述运行参数的对应关系，分别绘制每个所述运行参数的实时波形图；
将各所述运行参数的所述实时波形图与相对应的标准波形图等时刻对应的运行参数值进行比较，得到各所述实时波形图的变化趋势，并利用所述变化趋势对所述电机存在的潜在故障进行预判，所述标准波形图为所述控制设备预存储的所述电机从正常启动开始到稳定运行过程中各所述运行参数的标准波形图；
输出与各所述实时波形图变化趋势相对应的所述电机的故障类型提示信息。
2.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，还包括：
所述控制设备依据所述电机的各所述运行参数与所述电机的故障类型的对应关系，判断所述电机当前是否出现故障；
若所述电机出现故障，输出与所述故障对应的报警信号。
3.根据权利要求2所述的监控方法，其特征在于，还包括：
若所述电机出现故障，输出停机信号以控制所述电机停机。
4.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，所述运行参数包括电压、电流和功率。
5.一种电机的监控系统，其特征在于，包括：电机、数据采集器和控制设备；
所述数据采集器与所述电机连接，用于按照预设时间段采集所述电机从启动开始到一直处于稳定运行状态整个工作过程中的运行时间，以及与所述运行时间对应的所述电机的各运行参数；
所述控制设备与所述数据采集器连接，用于获取所述数据采集器输出的所述运行时间以及与所述运行时间对应的所述电机的各所述运行参数；依据所述运行时间与各所述运行参数的对应关系，分别绘制每个所述运行参数的实时波形图；将各所述运行参数的所述实时波形图与相对应的标准波形图等时刻对应的运行参数值进行比较，得到各所述实时波形图的变化趋势，并利用所述变化趋势对所述电机存在的潜在故障进行预判，输出与各所述实时波形图变化趋势相对应的所述电机的故障类型提示信息，其中，所述标准波形图为所述控制设备预存储的所述电机从正常启动开始到稳定运行过程中各所述运行参数的标准波形图。
6.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述控制设备还用于依据所述电机的各所述运行参数与所述电机的故障类型的对应关系，判断所述电机当前是否出现故障；若所述电机出现故障，输出与所述故障对应的报警信号。
7.根据权利要求6所述的监控系统，其特征在于，还包括：报警器；
所述报警器与所述控制设备连接，用于获取所述控制设备输出的所述报警信号，并依据所述报警信号报警。
8.根据权利要求6所述的监控系统，其特征在于，所述控制设备还用于若所述电机出现故障，输出停机信号以控制所述电机停机。
9.根据权利要求8所述的监控系统，其特征在于，还包括：电机保护器；
所述电机保护器分别与所述电机和所述控制设备连接，用于获取所述控制设备输出的所述停机信号，并依据所述停机信号控制所述电机停机以保护所述电机。
10.根据权利要求9所述的监控系统，其特征在于，所述控制设备分别通过输入模块和输出模块与所述电机保护器连接，所述控制设备通过所述输出模块向所述电机保护器输出所述停机信号，并通过所述输入模块接收所述电机保护器反馈的完成信号。
11.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，还包括：显示器；
所述显示器与所述控制设备连接，用于显示所述电机的各运行参数、各所述运行参数的所述实时波形图和所述标准波形图。
12.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述数据采集器通过集线器与所述控制设备连接，每个所述集线器与一个或是多个所述数据采集器连接，所述集线器用于对所述数据采集器采集的数据进行集中传输。
13.根据权利要求12所述的监控系统，其特征在于，所述集线器通过数据集中器与所述控制设备连接，所述数据集中器用于对所述集线器传输的数据进行存储，其中，所述控制设备与一个或是多个所述数据集中器连接。
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