CN108151795A - 用于配置状态监测装置的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于配置状态监测装置的方法。该方法包括：获得电机的一个或多个电气参数和机械参数的多个测量；基于接收到的测量值，确定状态监测装置的多个操作参数的值用于设置状态监测装置的存储器中的多个操作参数的值；以及使用状态监测装置的多个操作参数的确定的值来更新状态监测装置的存储器用于基于多个操作参数的确定的值，通过状态监测装置来执行电机的测量和诊断。该多个操作参数与状态监测装置执行的测量和诊断相关联。

Description

用于配置状态监测装置的方法及系统

技术领域

目前的发明涉及电机的状态监测领域，并且更具体地，目前的发明涉及状态监测装置的配置。

背景技术

常规地，使用迄今开发的多个诊断装置和技术来进行马达中的状态评估和故障检测。为了连续监测马达，诊断和状态监测装置通常安装在马达上或在马达附近内。通过不断地监测与马达性能和健康相关的各种参数(例如电流、振动水平，等)，安装在马达上的状态监测装置在检测到故障或异常情形时发出警报。

目前，为了检测故障或异常状态，安装在马达上的状态监测装置依赖于预先配置的参考阈值，该参考阈值不是特定于状态监测装置已被部署/安装在其上的马达。因此，在某些情况下，由于使用通用阈值，状态监测装置可能即使在马达是健康的时也会发出警报，或者当马达已经开始形成初期故障时可能不发出警报。

类似地，当状态监测装置安装在马达上时，需要提供关于马达的信息用于检测故障或异常事件。目前，由现场人员基于马达铭牌输入该信息，该马达铭牌不包含用于实现足够准确地检测故障或异常事件的足够的信息，由此引擎假警报。

因此，鉴于上述讨论，需要一种解决上述问题的方法及系统。

发明内容

本文解决了上述缺点、不足和问题，这将通过阅读和理解以下说明书来理解。

在第一方面中，本发明公开了一种用于配置状态监测装置的方法。状态监测装置包括：一个或多个传感器，用于测量与电机相关联的一个或多个电气和磁性参数；一个或多个处理器，用于确定电机的状态；以及操作地耦合到一个或多个处理器的存储器模块。

该方法包括：获得电机的一个或多个电气参数和机械参数中的多个测量；基于所接收的测量来确定状态监测装置的多个操作参数的值用于设置状态监测装置的存储器中的多个操作参数的值；以及使用状态监测装置的多个操作参数的所确定的值来更新状态监测装置的存储器用于基于多个操作参数的所确定的值，通过状态监测装置来执行电机的测量和诊断。多个操作参数与由状态监测装置执行的测量和诊断相关联。

在一个实施例中，使用便携式状态监测工具跨接近电机的中心轴线的多个空间位置获得电机的一个或多个电气参数和机械参数的多个测量。在一个实施例中，在将状态监测装置安装在电机的主体上时，获得电机的一个或多个电气参数和机械参数的测量。

在另一个实施例中，本发明公开了一种用于监测和评估电机状态的系统。该系统包括：安装在电机上的状态监测装置；以及用户配置装置，用于配置状态监测装置。状态监测装置包括：一个或多个传感器，用于测量电机的电气和机械参数中的一个或多个的第一组测量值；以及一个或多个处理器，用于确定电机的状态，在来自接近电机的旋转轴线的多个空间位置的特定空间位置获得值。

用户配置装置使用与电机相关联的采用用户配置装置可获得的一个或多个电气和机械参数的第二组测量值，通过确定与由状态监测装置执行的测量和诊断相关联的多个操作参数的值来配置状态监测装置。每个来自第二组测量的测量值在来自接近电机的旋转轴线的多个空间位置的特定空间位置获得。

本文描述了不同范围的方法和系统。除了在发明内容部分描述的方面和优点之外，通过参照附图并参照伴随的具体实施方式，另外的方面和优点还将变得显而易见。

附图说明

在下文中将参照在附图中图示的优选示范性实施例更详细地解释本发明的主题，其中：

图1图示根据本发明的各种实施例的用于配置安装在马达上的状态监测装置的系统；

图2图示根据本发明的各种实施例的用于配置状态监测装置的方法；

图3为根据本发明的各种实施例的状态监测装置的框图；以及

图4图示根据本发明的实施例的用于配置安装在马达上的状态监测装置的示范性系统。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参照形成其一部分的附图，并且在其中通过说明示出了可以实施的具体实施例。足够详细地描述这些实施例以使本领域技术人员能够实施实施例，并且要理解，可以利用其他实施例，并且可以在不脱离实施例的范围的情况下进行逻辑、机械、电气和其他改变。因此，下面的详细描述不要在限制的意义上进行。

图1图示了用于配置状态监测装置120的系统100。状态监测装置120安装在电机110上，用于监测和评估电机110(也称为电动马达110)的状态。本领域技术人员要理解：虽然使用电动马达110解释目前的发明，但是电机110可以是电路断路器或变压器等。

状态监测装置120包括能够固定到电机110的主体或外壳的壳体。壳体容纳多个传感器(在图3中示为传感器340-370)。在一个实施例中，多个传感器包括磁场传感器、振动传感器、声传感器、以及温度传感器。

磁场传感器沿着基本上平行于电机110的转子的轴线160(也称为旋转轴线或中心轴线)的第—轴线测量第一磁场强度值。另外，磁场传感器沿着第二轴线测量第二磁场强度值，其中第二轴线与第一轴线成一定角度。类似地，振动传感器沿着第一轴线测量第一振动值和/或沿着第二轴线测量第二振动值。温度传感器测量接近电机110的区域的温度。声传感器测量电机110周围的声音，特别是马达110的驱动侧周围的声音。为了区分背景噪声和源自马达(特别是轴承)的噪声，滤出与未和轴承相关联的频率相关的值。

在一个实施例中，来自所述多个传感器中的每个传感器能够安装在电机110上的有区别(或不同)的位置，并且配置成同时操作以提供测量。

状态监测装置120包括：一个或多个处理器(在图3中示为处理器320)，其从多个传感器接收第一组测量值，并且基于接收的第一组测量值确定电机110的状态。例如，在电机110是感应马达的情况下，处理器320从磁场传感器接收磁场数据，对关于两个轴线接收的数据执行傅里叶变换，并检查两个轴线上的转差频率的振幅中的失衡。另外，处理器320负责控制传感器的操作。

在一个实施例中，在检测到故障时，处理器320配置成对故障进行分类并确定检测到的故障的严重性。继续关于磁场数据的示范性实施例，通过检查轴向或径向磁场中是否存在主分量，检测到的故障随后被分类为断裂的转子条或未对准。故障的严重性与在转差频率下磁场中存在的失衡量成正比。

状态监测装置120包括非暂时性存储器模块(在图3中示为存储器模块330)。非暂时性存储器模块330存储状态监测装置120的多个操作参数的多个值。

操作参数涉及与由状态监测装置120执行的测量和诊断相关联的参数，并且可以包括诸如检测或阈值参数或警报值、测量相关的参数、与传感器值的基线相关的参数、机器构造参数(定子槽、转子条、齿轮齿、泵叶片)等的参数。

处理器320利用操作参数的值用于操作传感器以及用于执行诊断。例如，基于传感器采样速率操作参数的值，处理器320按照传感器采样率操作参数的值、以定义的间隔操作传感器用于测量电机110的电气和机械参数。类似地，处理器320在确定电机110的状态中利用与诊断相关的操作参数的值。例如，继续前面的示例，当磁场中的失衡高于与用于失衡的阈值参数相关联的值时，则由处理器320检测和确定故障。

另外，状态监测装置120包括：网络接口380，配置用于与用户配置装置140通信。网络接口380能够通过诸如蓝牙、无线HART等的无线媒体进行通信。

状态监测装置120能够使用用户配置装置140连同便携式测量装置130(也称为便携式装置130或便携式工具130)来配置，用于提高状态监测装置120的能力。下面在图2的描述中解释状态监控装置120的配置和相关方面。

图2图示了根据本发明的各种实施例的用于配置状态监测装置120的方法200。在步骤210处，用户配置装置140获得电机110的电气参数和机械参数的一个或多个的第二组测量值。

在一个实施例中，用户配置装置140测量电机110的一个或多个电气参数和机械参数。在另一个实施例中，在将状态监测装置120安装在电机110上，使用便携式测量工具130获取电机110的电气和机械参数的第二组测量值。然后，通过便携式测量工具130将第二组测量值传送到用户配置装置140。

第二组测量值包括诸如振动、马达110周围的声音、马达110周围的温度、马达110的轴的旋转速度等的机械参数的测量值。类似地，第二组测量值包括诸如(沿着第一或第二轴线)马达110周围的磁场强度、电流和电压值等的电气参数的测量值。

来自第二组测量的每个测量值在来自接近电机110的旋转轴线的多个空间位置的特定空间位置处获得。

在步骤220处，用户配置装置140基于接收的第二组测量值来确定状态监测装置120的多个操作参数的值。在步骤230处，用户配置装置140使用状态监测装置120的多个操作参数的确定的值来更新状态监测装置120的存储器模块330用于基于多个操作参数的确定的值，通过状态监测装置来执行电机110的测量和诊断。然后，状态监测装置120在包括测量和诊断的操作期间利用所存储的值。例如，与诊断相关联的操作参数(诸如阈值参数)的值用来实现由状态监测装置120监测的电机110的定制的阈值。

例如，基于第二组测量值，特别是关于振动(频谱和存在边带)以及磁场，用户配置装置140(连同便携式工具130)可以检测指示外部未对准故障的前提(precondition)。相应地，用户配置装置140可以确定电机110由于存在外部未对准故障而更易于轴承问题。

相应地，在状态监测装置120的配置期间，用户配置装置140设置用于轴承故障参数的阈值参数的值(其低于用于普通的电机的轴承故障参数的阈值参数的值)，因为存在由于外部未对准故障而加速轴承故障的可能性。相应地，通过设置与用于轴承故障的阈值参数相关联的适当低的值，状态监测装置140可以识别(由外部未对准引起的)轴承故障，并且由此可以调度适当的维护并且可以避免未被调度的停机时间。

类似地，也可以设置或改变与测量相关联的操作参数的值。在第二示例中，基于来自便携式工具130的测量，用户配置装置140确定与故障相关联的前提，该故障实际上主要是机械的且不与马达110的电气参数相关联。相应地，用户配置装置140设置与状态监测装置120中振动的测量参数采样频率或采样率相关联的值(高于普通的电机的振动采样频率预设值)，并且设置与磁通量的测量参数采样频率相关联的值(低于预设值)，使得状态监测装置120的处理器320可以最佳地操作磁场传感器和振动传感器，以利用功率代替与机械故障相关联的电机的前提。

在一个实施例中，将第二组测量值从用户配置装置140发送到服务器150用于分析。在接收到第二组测量值时，服务器150分析第二组测量值以确定与诊断相关联的包括有关马达的物理性质的参数的操作参数的值。例如，服务器150基于测量来确定马达中的转子条的数量。服务器150将计算的值发送到用户配置装置140，然后用户配置装置140将转子条的数量设置在状态监测装置120的非暂时性存储器模块330中。

在另一个实施例中，用户配置装置140包含关于连接到电动马达110的机械负载的信息，并且相应地，基于机械负载的信息确定操作参数的值。例如，当泵连接到电机110时，用户配置装置140将过载阈值参数的值从定额负载的120％(其为预设值)减小到或者设置为定额负载的80％。

在一个实施例中，当将测量值和与测量阈值参数相关联的值比较时，磁场传感器、声传感器和温度传感器记录并传送第一组测量值。与测量阈值参数相关联的值由用户配置装置140设置。

在一个实施例中，状态监测装置120包括容纳在壳体中的能量源310，用于为多个传感器、处理器320以及网络接口380供电。在一个实施例中，提供能量收获模块(例如热电发电机以及诸如此类)用于从电机110的漏磁场和电机110的热能中的至少一个中收获能量用于对能量源310充电。

在一个实施例中，便携式工具130以螺丝刀形状，并且包括能够彼此分离的多个模块，每个模块包括来自多个传感器的至少传感器以及用于将模块固定到电机110的主体的安装布置。模块能够彼此机械和电耦合。

在如图4中所示的另一实施例中，系统100的各种组件无线地互连。如图4中所图示的，状态监测装置120和用户配置装置140经由蓝牙互连。类似地，用户配置装置140经由现有技术中众所周知的无线连接部件连接到便携式测量工具130和服务器150。

在另一个实施例中，状态监测装置120的非暂时性存储器模块330包括多个服务指令集。本文中的服务指令集指将被提供给用户服务装置上的现场人员用于确认或校正电机110的故障状态的一个或多个指令，故障状态最初由状态监测装置120检测。在检测到故障之后，状态监测装置120配置成确定到电机110的旋转轴线160的邻近用户服务装置，并将与检测到的故障相关联的对应的服务指令集发送到邻近用户服务装置。所传送的服务指令集的指令被显示在邻近用户服务装置上用于现场人员执行用于校正或确认检测到的故障的校正或诊断动作。在一个实施例中，用户配置装置140在状态监控装置120中设置或存储多个服务指令集。

本领域技术人员应当注意：尽管关于电机描述了本发明，但是本发明可以应用于机械机器，例如涡轮机、压缩机、泵等。

因此，本公开描述了使用利用便携式工具测量的与马达相关联的测量数据来配置的可配置的状态监测装置。利用(leverage)测量来自马达周围的多个点的数据的能力用于检测在初始阶段不能由状态检测装置检测到的故障状态，并且该信息用来配置状态监测装置的参数用于通过修改状态监测装置中的测量和检测参数来确保更快的检测。

本书面描述使用包含最佳模式的示例公开了本主题，并且也使本领域技术人员能够制作和使用本主题。本主题的可取得专利范围由权利要求书定义，并且可包含本领域技术人员想到的其它示例。如果这类其他示例具有没有不同于权利要求书的文字语言的结构元件，或者如果它们包含具有与权利要求书的文字语言的无实质差异的等效结构元件，则它们意图处于权利要求书的范围之内。

Claims (7)

1.一种用于配置状态监测装置(120)的方法(200)，所述状态监测装置(120)包括：一个或多个传感器(340，350，360，370)，其用于测量与电机(110)相关联的一个或多个电气和磁性参数的第一组测量值；一个或多个处理器(320)，其用于确定所述电机(110)的状态；以及存储器模块(330)，其可操作地耦合到所述一个或多个处理器(320)，所述方法包括：

i.获得所述电机(110)的一个或多个电气参数和机械参数的第二组测量值；

ii.基于接收到的第二组测量值，确定所述状态监测装置(120)的多个操作参数的值用于设置所述状态监测装置(120)的存储器(330)中的所述多个操作参数的所述值，其中所述多个操作参数与由所述状态监测装置(120)执行的测量和诊断相关联；以及

iii.使用所述状态监测装置(120)的所述多个操作参数的确定的值来更新所述状态监测装置(120)的存储器(330)用于基于所述多个操作参数的确定的值，通过所述状态监测装置(120)来执行所述电机(110)的测量和诊断。

2.如权利要求1所述的方法(200)，其中来自所述第二组的每个测量值在接近所述电机(110)的旋转轴线(160)的多个空间位置的特定空间位置处获得。

3.如权利要求1所述的方法(200)，其中使用便携式状态监测工具(130)获得所述电机(110)的所述一个或多个电气参数和机械参数的所述第二组测量值。

4.如权利要求1所述的方法(200)，其中在将所述状态监测装置(120)安装在所述电机(110)的主体上时，使用便携式状态监测工具(130)获得所述电机(110)的所述一个或多个电气参数和机械参数的所述第二组测量值。

5.一种用于监测和评估电机(110)的状态的系统(100)，所述系统(100)包括：

a.安装在所述电机(110)上的状态监测装置(120)，所述状态监测装置(120)包括：

i.一个或多个传感器(340，350，360，370)，其用于测量所述电机(110)的一个或多个电气和机械参数的第一组值，以及

ii.一个或多个处理器(320)，其用于确定所述电机(110)的状态；以及

b.用户配置装置(140)，用来使用与所述电机(110)相关联的采用用户配置装置(120)可获得的所述一个或多个电气和机械参数的第二组测量值，通过确定与由所述状态监测装置(120)执行的测量和诊断相关联的多个操作参数的值来配置所述状态监测装置(120)，其中每个测量在接近所述电机(110)的旋转轴线(160)的多个空间位置的特定空间位置处获得；

其中所述状态监测装置(120)的所述一个或多个传感器(340，350，360，370)根据与测量相关联的一个或多个操作参数的确定的值来测量所述电机(110)的所述一个或多个电气和机械参数，以及所述一个或多个处理器(320)基于来自所述一个或多个传感器(340，350，360，370)的信息以及与诊断相关联的一个或多个操作参数的确定的值来评估所述电机的所述状态。

6.如权利要求5所述的系统(100)，所述系统(100)进一步包括便携式测量工具(130)，其用于测量与所述电机(110)相关联的所述一个或多个电气和机械参数的所述第二组测量值，并将所述第二组测量值传送到所述用户配置装置(140)。

7.如权利要求5所述的系统(100)，其中所述状态监测装置(120)包括与所述电机的多个状态相关联的多个服务指令集，其中来自所述多个服务指令集的每个服务指令集包括一个或多个指令，所述一个或多个指令要传送到用户服务装置，用于执行与来自所述电机(110)的所述多个状态中对应的状态相关联的校正和诊断动作中的一个。