CN108152034B - 永磁耦合传动设备运行状态监测装置及监测方法 - Google Patents

永磁耦合传动设备运行状态监测装置及监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种永磁耦合传动设备运行状态监测装置，通过动力源主动轴转速、负载转轴转速、转动机身振动、本体温度、整流电路状态以及逆变器状态的传感器与变送器采集各待监测数据，并通过数据收发单元发送至处理单元，处理单元对各待监测数据进行处理，并将处理后数据与数据阀值比较，根据数据情况判断永磁耦合传动设备各部分运行情况，实现对永磁耦合传动设备运行状态的监测、运行状态的预估以及运行状态提示，保证了永磁耦合传动设备运行的可靠性。

Description

永磁耦合传动设备运行状态监测装置及监测方法
技术领域
本发明涉及一种运行状态监测装置及监测方法，尤其涉及一种永磁耦合传动设备运行状态监测装置及监测方法，属于永磁耦合传动设备技术领域。
背景技术
永磁耦合传动设备及技术正在大功率传动机械中推广应用，具备明显的优点，如动力源与负载之间非接触动力传递、振动小、对中要求不高以及装配难度下降等。永磁耦合传动设备的自身结构在原动永磁端磁体与负载端永磁磁体之间形成转差，此转差产生的能量将造成永磁耦合传动设备本体发热，永磁磁场迅速下降、设备寿命减短。已有专利技术提出了将转差产生的能量转换成电能引出，消耗在电阻中或用于水加热，解决了设备本体的温升问题；也有专利技术将转差产生的电能引出后，通过整流逆变技术，再回馈到用电端，提高设备的节电水平。但此类设备包括本体、整流逆变及控制部分，在复杂工况下使用，缺乏对运行状态的实时监测，无法提前预知设备运行隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁耦合传动设备运行状态监测装置，以解决现有永磁设备运行无实时监测、预知运行隐患的技术缺陷和问题。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种永磁耦合传动设备运行状态监测装置，包括动力源主动轴转速传感器与变送器、负载转轴转速传感器与变送器、转动机身振动传感器与变送器、本体温度传感器与变送器、整流电路状态传感器与变送器、逆变器状态传感器与变送器、参数输入设定模块、控制及监测模块；
所述控制及监测模块包括数据收发单元、处理单元以及提示单元；所述动力源主动轴转速传感器与变送器、负载转轴转速传感器与变送器、转动机身振动传感器与变送器、本体温度传感器与变送器、整流电路状态传感器与变送器、逆变器状态传感器与变送器的待监测数据传入所述数据收发单元；所述数据收发单元与所述处理单元连接；所述处理单元与所述提示单元连接；所述参数输入设定模块与所述处理单元连接。
进一步地，所述永磁耦合传动设备运行状态监测装置还包括计算机；所述计算机与所述控制及监测模块通讯连接，实现参数设定、实时数据查看以及历史数据分析。
进一步地，所述本体温度传感器与变送器有数个，数个所述本体温度传感器与变送器分别设置于永磁转动设备本体数个关键部位。
进一步地，所述转动机身振动传感器与变送器为RPE6700系列传感器。
一种运用永磁耦合传动设备运行状态监测装置的永磁耦合传动设备运行状态监测方法，包括：
所述参数输入设定模块设置各待监测数据的数据阈值；
所述处理单元对各待监测数据进行数据处理，生产处理后数据；
所述处理单元判断处理后数据与对应的数据阈值进行比较，
当处理后数据低于数据阈值时，所述提示单元显示绿色，
当处理后数据接近数据阈值时，所述提示单元显示黄色，
当处理后数据超过数据阈值时，所述提示单元显示红色。
进一步地，对本体温度传感器与变送器的待监测数据进行数据处理以及数据阈值比较的方法包括：
获取100ms内的8个温度待监测数据的平均值，记作T1；以此方法累计获取8次，分别记作T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8；带入如下公式进行计算：
((Tn+1-Tn)/Tn)*100％；
其中，Tn是当前温度待监测数据的平均值，Tn+1是下一次温度待监测数据的平均值；计算获得处理后数据趋势曲线；
当处理后数据小于20％时，所述提示单元显示绿色；
当处理后数据大于等于20％且小于30％时，所述提示单元显示黄色；
当处理后数据大于等于30％时，所述提示单元显示红色。
进一步地，对转动机身振动传感器与变送器的待监测数据进行数据处理以及数据阈值比较的方法包括：
获取1000ms内16个振动待监测数据A1、A2、A3...A16，计算16个振动待监测数据的平均值A0；选取从16个振动待监测数据中的4个最大值AM1、AM2、AM3、AM4；带入如下公式进行计算：
((AMn-A0)/A0)*100％；
其中，AMn是最大值，A0是16个振动待监测数据的平均值；计算获得处理后数据趋势曲线；
当处理后数据小于10％时，所述提示单元显示绿色；
当处理后数据大于等于10％且小于30％时，所述提示单元显示黄色；
当处理后数据大于等于30％时，所述提示单元显示红色。
进一步地，对转速待监测数据进行数据处理以及数据阈值比较的方法包括：
获取动力源主动轴转速传感器与变送器的转速待监测数据V0，动力源主动机的转速恒定，测量负载转速可以监测原动机与负载转速的转速差；获取1000ms内8个负载转轴转速传感器与变送器的转速待监测数据的平均值V1，以此方法累计获取8次，分别记作V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8；带入如下公式进行计算：
((Vn-V0)/V0)*100％；
其中，Vn是当前负载转轴转速传感器与变送器的转速待监测数据的平均值，V0是动力源主动轴转速传感器与变送器的转速待监测数据；计算获得处理后数据趋势曲线；
当处理后数据小于±100％时，所述提示单元显示绿色；
当处理后数据大于等于±100％且小于±200％时，所述提示单元显示黄色；
当处理后数据大于等于±200％时，所述提示单元显示红色。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明，对永磁耦合传动设备运行转速、本体温度、振动等参数的采集，通过对采集数据的趋势曲线化处理，实现对永磁耦合传动设备运行状态的监测、运行状态的预估以及运行状态提示，保证了永磁耦合传动设备运行的可靠性。
附图说明
图1是本发明永磁耦合传动设备运行状态监测装置的示意框图。
其中，1-动力源主动轴转速传感器与变送器，2-负载转轴转速传感器与变送器，3-转动机身振动传感器与变送器，4-本体温度传感器与变送器，5-整流电路状态传感器与变送器，6-逆变器状态传感器与变送器，7-参数输入设定模块，81-数据收发单元；82-处理单元；83-提示单元，9-计算机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明永磁耦合传动设备运行状态监测装置，包括动力源主动轴转速传感器与变送器1、负载转轴转速传感器与变送器2、转动机身振动传感器与变送器3、本体温度传感器与变送器4、整流电路状态传感器与变送器5、逆变器状态传感器与变送器6、参数输入设定模块7、控制及监测模块8；
控制及监测模块8包括数据收发单元81、处理单元82以及提示单元83；动力源主动轴转速传感器与变送器1、负载转轴转速传感器与变送器2、转动机身振动传感器与变送器3、本体温度传感器与变送器4、整流电路状态传感器与变送器5、逆变器状态传感器与变送器6的待监测数据传入数据收发单元81；数据收发单元81与处理单元82连接；处理单元82与提示单元83连接；参数输入设定模块7与处理单元82连接。
处理单元82会依据参数输入设定模块7预先输入的待监测数据的数据阈值，对从数据收发单元81接收来的各待监测数据先进行数据处理，再对处理后数据与数据阈值比较，判断是否有接近或超过阈值的数据，再通过提示单元83向使用人员进行提示，绿色代表低于阈值，设备运行正常；黄色代表接近阈值，有安全隐患；红色代表已经超过阈值，设备存在问题。
处理单元82可以将待监测数据以及处理后数据向计算机9传递，计算机9可以将待监测数据以及处理后数据进行保存，最终可以通过web页面对这些数据进行展示。使用人员可以根据历史记录对永磁耦合传动设备的运行状态进行分析和预测。
处理单元82对本体温度传感器与变送器的待监测数据进行数据处理以及数据阈值比较的方法包括：
在设定时间100ms内检测8次温度数据，得到第一个平均值T1，再在设定时间100ms内检测8次温度数据，得到第一个平均值T2，如此连续8次，在设定时间100ms内检测8次温度数据，得到第一个平均值T8，将得到的数据T1、T2......T8排序，分别计算((T2-T1)÷T1)×100％，((T3-T2)÷T2)×100％......，((T8-T7)÷T7)×100％，计算结果基本是线性趋势，绿色代表低于20％，设备运行温度正常；如果结果突然出现20％以上而不到30％，则认为温度不正常，发出报警信号，即显示温度参数为黄色；如果结果突然出现30％以上，则认为出现故障，发出报警信号，即显示温度参数为红色，采取相应的停机及保护措施。
处理单元82对转动机身振动传感器与变送器的待监测数据进行数据处理以及数据阈值比较的方法包括：
在设定1000ms时间内，测量连续测量16个振动数据A1、A2......A16，计算平均值A0，同时，在振动数据A1、A2......A16中，找出最大的4个数据，AM1、AM2、AM3、AM4，这4个数据AM1、AM2、AM3、AM4，分别与平均值A0比较，计算((AM1-A0)÷A0)×100％，((AM2-A0)÷A0)×100％，((AM3-A0)÷A0)×100％，((AM4-A0)÷A0)×100％，如果计算结果低于10％，可以判断设备存在振动在合理范围内，振动参数显示绿色；如果计算结果连续出现10％以上而不到30％，则可以判断设备存在振动现象，振动参数显示黄色；如果计算结果连续出现30％以上，可以判断设备存在振动现象严重，振动参数显示红色，立即停机。
处理单元82对转速待监测数据进行数据处理以及数据阈值比较的方法包括：
主动轴转在正常工作时，转速基本稳定，负载转轴转动速度如果出现与主动轴转有较大的转动速度差时，就要及时测量并显示出来。动力源主动轴的转速是恒定的，对负载转速测量，可以监测负载与原动机的转速差。
动力源主动轴转速传感器与变送器测量的速度为V0，负载转轴转速传感器与变送器测量的速度，设定在1000ms内，连续测量8个速度数据，得到平均值V1，以此类推，分别连续测量8个数据，得到平均值V2......V8，分别计算((V1-V0)÷V0)×100％，((V2-V0)÷V0)×100％，......((V8-V0)÷V0)×100％，如果结果低于±100％，转速数据显示绿色；如果结果超过±100％而低于±200％，转速数据显示黄色，如果结果超过±200％，转速数据显示红色。
在计算机9上可以先建立永磁耦合传动设备台账，录入若干个设置在不同位置的永磁耦合传动设备的设备以及设备安装信息，将若干个永磁耦合传动设备运行状态监测装置上送的处理后数据依照台账信息进行保存。用户可以通过数据查看界面不同安装位置的永磁耦合传动设备运行状态，界面也会提示超阀值的数据。由于采用物联网技术，将不同安装位置的永磁耦合传动设备运行状态进行整合，包括每台在用的永磁传动设备基本信息，具体自动显示所在省、市、单位，安装使用的车间位置、环境等；自动显示永磁传动设备的使用时间、防护等级、额定功率、原动机额定转速、负载额定转速、主开关参数、设备本体关键部位的额定温升、整流模块的额定温升、逆变模块的额定温升、整流模块的额定输出电流、整流模块的额定输出电压等。实现当设备出现问题时，无需现场查看，即可查看设备具体运行状态。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种运用永磁耦合传动设备运行状态监测装置的永磁耦合传动设备运行状态监测方法，包括动力源主动轴转速传感器与变送器、负载转轴转速传感器与变送器、转动机身振动传感器与变送器、本体温度传感器与变送器、整流电路状态传感器与变送器、逆变器状态传感器与变送器、参数输入设定模块、控制及监测模块、计算机；
所述控制及监测模块包括数据收发单元、处理单元以及提示单元；所述动力源主动轴转速传感器与变送器、负载转轴转速传感器与变送器、转动机身振动传感器与变送器、本体温度传感器与变送器、整流电路状态传感器与变送器、逆变器状态传感器与变送器的待监测数据传入所述数据收发单元；所述数据收发单元与所述处理单元连接；所述处理单元与所述提示单元连接；所述参数输入设定模块与所述处理单元连接；所述计算机与所述控制及监测模块通讯连接，实现参数设定、实时数据查看以及历史数据分析；
所述本体温度传感器与变送器有数个，数个所述本体温度传感器与变送器分别设置于永磁转动设备本体数个关键部位；
其特征在于，所述运用永磁耦合传动设备运行状态监测装置的永磁耦合传动设备运行状态监测方法，包括：
所述参数输入设定模块设置各待监测数据的数据阈值；
所述处理单元对各待监测数据进行数据处理，生产处理后数据；
所述处理单元判断处理后数据与对应的数据阈值进行比较，当处理后数据低于数据阈值时，所述提示单元显示绿色；当处理后数据接近数据阈值时，所述提示单元显示黄色；当处理后数据超过数据阈值时，所述提示单元显示红色，具体为：
对本体温度传感器与变送器的待监测数据进行数据处理以及数据阈值比较的方法包括：
获取100ms内的8个温度待监测数据的平均值，记作T1；以此方法累计获取8次，分别记作T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8；带入如下公式进行计算：
((Tn+1-Tn)/Tn)*100％；
式中，Tn是当前温度待监测数据的平均值，Tn+1是下一次温度待监测数据的平均值；计算获得处理后数据趋势曲线；当处理后数据小于20％时，所述提示单元显示绿色；当处理后数据大于等于20％且小于30％时，所述提示单元显示黄色；当处理后数据大于等于30％时，所述提示单元显示红色；
对转动机身振动传感器与变送器的待监测数据进行数据处理以及数据阈值比较的方法包括：
获取1000ms内16个振动待监测数据A1、A2、A3...A16，计算16个振动待监测数据的平均值A0；选取从16个振动待监测数据中的4个最大值AM1、AM2、AM3、AM4；带入如下公式进行计算：
((AMn-A0)/A0)*100％；
式中，AMn是最大值，A0是16个振动待监测数据的平均值；计算获得处理后3数据趋势曲线；当处理后数据小于10％时，所述提示单元显示绿色；当处理后数据大于等于10％且小于30％时，所述提示单元显示黄色；当处理后数据大于等于30％时，所述提示单元显示红色；
对转速待监测数据进行数据处理以及数据阈值比较的方法包括：
获取动力源主动轴转速传感器与变送器的转速待监测数据V0，动力源主动机的转速恒定，测量负载转速可以监测原动机与负载转速的转速差；获取1000ms内8个负载转轴转速传感器与变送器的转速待监测数据的平均值V1，以此方法累计获取8次，分别记作V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8；带入如下公式进行计算：
((Vn-V0)/V0)*100％；
式中，Vn是当前负载转轴转速传感器与变送器的转速待监测数据的平均值，V0是动力源主动轴转速传感器与变送器的转速待监测数据；计算获得处理后数据趋势曲线；当处理后数据小于±100％时，所述提示单元显示绿色；当处理后数据大于等于±100％且小于±200％时，所述提示单元显示黄色；当处理后数据大于等于±200％时，所述提示单元显示红色。
2.如权利要求1所述的运用永磁耦合传动设备运行状态监测装置的永磁耦合传动设备运行状态监测方法，其特征在于，所述转动机身振动传感器与变送器为RPE6700系列传感器。
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