CN108196188A - 一种电机轴断自动报警保护系统及检测方法 - Google Patents

一种电机轴断自动报警保护系统及检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108196188A
CN108196188A CN201810097441.6A CN201810097441A CN108196188A CN 108196188 A CN108196188 A CN 108196188A CN 201810097441 A CN201810097441 A CN 201810097441A CN 108196188 A CN108196188 A CN 108196188A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sound emission
acquisition
breaks
axis
motor shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810097441.6A
Other languages
English (en)
Inventor
石峥映
梅劲松
郭其昌
李�杰
王德军
刘跃
蒋银男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Tycho Information Technology Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Tycho Information Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Tycho Information Technology Co Ltd filed Critical Nanjing Tycho Information Technology Co Ltd
Priority to CN201810097441.6A priority Critical patent/CN108196188A/zh
Publication of CN108196188A publication Critical patent/CN108196188A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/06—Machines characterised by the presence of fail safe, back up, redundant or other similar emergency arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公布一种电机轴断自动报警保护系统，包括声发射传感器，前置放大单元，声发射采集控制单元，电流采集单元，嵌入式主机单元，人机交互单元等；所述声发射传感器，为多路声发射传感器传输信号给各自的前置放大器；所述前置放大单元是多路前置放大器传输信号给声发射采集控制器；所述声发射采集控制单元为多路声发射采集控制器，把采集的声发射数据汇总上传到工控机；所述电流采集单元，包含隔离模块和采集模块，用来采集多路机车电机电流并汇总上传工控机；所述声发射采集控制器获取到触发信号开启内部采集程序，采集声发射传感器的测量数据，声发射采集控制器把采集的声发射数据传递给软件处理系统。本发明还公开了电机轴断系统检测方法。

Description

一种电机轴断自动报警保护系统及检测方法
技术领域
本发明采用声发射传感器实时在线检测机车在行驶过程中电机轴断，该发明具有自动报警功能，能够在故障发生前，故障源发展早期进行预警。
背景技术
2012年5月7日，北京局怀柔北机务段DF4C-5293机车，牵引2101次旅客列车，途中第1牵引电机电枢轴断裂与齿轮脱开，打坏齿轮箱上体部箱体后甩出，构成铁路交通一般C12类事故。2012年8月9日哈局三棵树机务段DF4D-0385号机车，担当1468次客车，第4电机电枢轴断裂，主动齿轮与电枢周分离，脱落的主动齿轮打破齿轮箱，构成铁路交通一般C12类事故。2014年5月2日，合肥机务段DF4D-0189机车担当K8564次，列车运行至宣杭线行宫塘～德清西站间因机车第4牵引电机断裂，小齿轮脱落而构成一般C12类事故。2011年至今，上海局通过探伤检查共发现电机轴裂损16件、DF4D型半悬机车109B牵引电机15件、DF4D型全悬机车106牵引电动机轴裂损2件。
内燃机车原设计在司机室右侧操纵台上有6块牵引电机电流表，由副司机负责监控，取消副司机以后，电流表无人监管，牵引电机发生故障后，不能及时发现。牵引电机会发生以下几种故障：
1、牵引电机电机电枢轴断或小齿轮弛缓，不及时发现将会发生齿轮飞出的大事故，牵引电机电枢飞报废，易引起周围电线路火灾。
2、当牵引电机发生C1C2断线时，此时正好处在过渡状态，过渡电阻会过热发红，容易引起周围电线路火灾。
3、牵引电机S1线断路，易烧损牵引电机S1、H2线和主极。
4、牵引电机短路，烧损电机。
发明内容
目前机车上尚无检测牵引电机轴断的装置，机车6A系统中的机车走行部故障检测子系统(ATDR)主要用检测走行部轴箱轴承、电机轴承故障，采用振动检测方式。该检测方式通过检测惯性加速度来进行判别，难以有效地检测出电机轴断。
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是研制出机车牵引电机轴断实时在线监测系统，该系统具有自动报警功能，能够在故障发生前，故障源发展早期进行预警，克服现有技术的缺陷。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种电机轴断自动报警保护装置，包括声发射传感器，前置放大单元，声发射采集控制单元，电流采集单元，嵌入式主机单元，人机交互单元等；所述声发射传感器，为多路声发射传感器传输信号给各自的前置放大器；所述前置放大单元是多路前置放大器传输信号给声发射采集控制器；所述声发射采集控制单元为多路声发射采集控制器，把采集的声发射数据汇总上传到工控机；所述电流采集单元，包含隔离模块和采集模块，用来采集多路机车电机电流并汇总上传工控机；所述声发射采集控制器获取到触发信号开启内部采集程序，采集声发射传感器的测量数据，声发射采集控制器把采集的车轮位置数据传递给软件处理系统。
同时，本发明还公开了一种电机轴断检测方法，步骤包括：
1)当系统上电后，声发射采集控制器自动开启采集数据程序，自动识别电机电枢轴的编号，将对应编号轴断的数据发送给软件处理系统；
2)软件处理系统，步骤包括：
第1步：软件处理系统计算每个电机电枢轴的轴断值。
第2步：软件处理系统根据计算出不同电机电枢轴的轴断值与系统设定的阈值比较，如果其中有电机电枢轴的轴断值大于设定的阈值，自动报警提示该电枢轴问题。
第3步：软件处理系统生成检测报告，包含所有电机电枢轴的轴断值。
有益效果，本发明解决了如下技术问题：
(1)实现了实时在线监测预警机车牵引电机电枢轴轴断。
(2)实现了在线检测机车牵引电机故障。
(3)软件处理系统计算每个电机轴的轴断值，软件处理系统根据计算出不同电机轴的轴断值并与系统设定的轴断阈值比较，如果其中有电机轴的轴断值大于设定的阈值，自动报警提示该电机轴问题。本发明能够测量机车行驶过程中轴断值，并具有自动报警功能，提高铁路运行的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例的轴断自动报警系统逻辑框图。
图2是本发明实施例的轴断自动报警系统检测方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本实施例的电机轴断自动报警保护系统，包括声发射传感器，前置放大单元，声发射采集控制单元，电流采集单元，嵌入式主机单元，人机交互单元等；所述声发射传感器，为多路声发射传感器传输信号给各自的前置放大器；所述前置放大单元是多路前置放大器传输信号给声发射采集控制器；所述声发射采集控制单元为多路声发射采集控制器，把采集的声发射数据汇总上传到工控机；所述电流采集单元，包含隔离模块和采集模块，用来采集多路电机电流并汇总上传工控机；所述声发射采集控制器获取到触发信号开启内部采集程序，采集声发射传感器的测量数据，声发射采集控制器把采集的轴断数据传递给软件处理系统。所述声发射传感器包含多个，所述前置放大器也包含多个。所述前置放大器用来放大声发射传感器传送来的信号，放大后的信号传送给声发射采集控制器。所述声发射采集控制器，采用高速AD+FPGA采集数据，采用ARM9架构+千兆网口来控制传输数据。所述声发射传感器，安装在电机电枢轴的齿轮箱上。
如图1所示，声发射传感器采用谐振式声发射传感器,其60K-400K的带宽基本覆盖了大多数声发射应用频率范围，接触面采用陶瓷材料使外壳与被测物电磁隔离，外壳采用优质不锈钢材料，整体屏蔽设计，有效降低干扰；前置放大单元包括多路前置放大器，主要由运算放大芯片搭建的放大电路和带通滤波电路，信号的幅值范围是-1V～+1V，再经过运放同相端加2.5V偏置电压，信号的幅值调整为1.5V～3.5V，然后传送到AD芯片，FPGA通过控制AD芯片来读取数据，ARM9架构+千兆网口来传输数据；电流采集单元包括隔离模块和采集模块，多路电流传感器的信号取自机车整流柜下方的分流器，采集的数据通过电流采集单元上传到工控机；嵌入式主机单元包含系统电源模块、交换机、工控机，用来处理分析声发射采集控制单元和电流采集单元传输过来的数据；人机交互单元，安装在司机室，便于和司机交互，及时发现报警信息。
软件处理如图2所示，本实施例的轴断自动报警系统检测方法流程图。软件处理系统首先获取硬件控制器的状态和硬件控制器发送的采集数据，数据包含轴断数据和电流数据，处理过的轴断数据与系统设定的轴断阈值比较，如果轴断数据大于设定的阈值，则自动报警，因此可采取预防措施，比如降低机车运行的速度或修理齿轮箱，保证机车运行的安全；仅通过监测单个牵引电机的电流值大小还不容易判断故障，因为机车运行过程基本包括启动、调速、制动三个过程，这三个过程中电机电流值是不同的、变化的。将机车上的多个牵引电机的电流之间相互进行对比，可准确地判断出故障电机。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更改或修饰为等同变化的等效例，则仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电机轴断自动报警保护系统，其特征在于：包括声发射传感器，前置放大单元，声发射采集控制单元，电流采集单元，嵌入式主机单元，人机交互单元；所述声发射传感器，为多路声发射传感器传输信号给各自的前置放大器；所述前置放大单元是多路前置放大器传输信号给声发射采集控制器；所述声发射采集控制单元为多路声发射采集控制器，把采集的声发射数据汇总上传到工控机；所述电流采集单元，包含隔离模块和采集模块，用来采集多路电机电流并汇总上传工控机；所述声发射采集控制器获取到触发信号开启内部采集程序，采集声发射传感器的测量数据，声发射采集控制器把采集的轴断数据传递给软件处理系统。
2.根据权利要求1所述的电机轴断自动报警保护系统，其特征在于：所述声发射传感器包含多个，所述前置放大器也包含多个。
3.根据权利要求1所述的电机轴断自动报警保护系统，其特征在于：所述前置放大器用来放大声发射传感器传送来的信号，放大后的信号传送给声发射采集控制器。
4.根据权利要求1所述的电机轴断自动报警保护系统，其特征在于：所述声发射采集控制器，采用高速AD+FPGA采集数据，采用ARM9架构+千兆网口来控制传输数据。
5.根据权利要求1至4之一所述的电机轴断自动报警保护系统，其特征在于：所述声发射传感器，安装在电机电枢轴的齿轮箱上。
6.一种使用权利要求1至5之一的电机轴断自动报警保护系统检测方法，其特征在于，步骤包括：
步骤一、当系统上电后，声发射采集控制器自动开启采集数据程序，自动识别牵引电机电枢轴的编号，将对应编号轴断的数据发送给软件处理系统；
步骤二、软件处理系统获取硬件传递的数据并对这些数据处理。
7.根据权利要求6所述的电机轴断自动报警保护系统检测方法，其特征在于，步骤一中包括：所述声发射采集控制器有多个，并独立工作，所述声发射传感器都采用工业级别的传感器。
8.根据权利要求6所述的电机轴断自动报警保护系统检测方法，其特征在于，步骤二包括：
第2.1步：软件处理系统计算每个电机电枢轴的轴断数据；
第2.2步：软件处理系统根据计算出不同电机电枢轴的轴断与系统设定的阈值比较，
如果其中有电机电枢轴的轴断值大于设定的阈值，自动报警提示该电机电枢轴问题；
第2.3步：软件处理系统生成检测报告，包含所有电机电枢轴的轴断值。
CN201810097441.6A 2018-01-31 2018-01-31 一种电机轴断自动报警保护系统及检测方法 Pending CN108196188A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810097441.6A CN108196188A (zh) 2018-01-31 2018-01-31 一种电机轴断自动报警保护系统及检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810097441.6A CN108196188A (zh) 2018-01-31 2018-01-31 一种电机轴断自动报警保护系统及检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108196188A true CN108196188A (zh) 2018-06-22

Family

ID=62592166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810097441.6A Pending CN108196188A (zh) 2018-01-31 2018-01-31 一种电机轴断自动报警保护系统及检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108196188A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114354765A (zh) * 2021-12-02 2022-04-15 中国核电工程有限公司 一种核电站用单通道声发射信号采集装置
WO2022153317A1 (en) * 2017-12-04 2022-07-21 Elbit Systems Ltd. System and method for monitoring a change over time of a physical medium using ultrasonic wave sensing elements embedded therein

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102692449A (zh) * 2012-04-12 2012-09-26 北京工业大学 一种通过综合分析对高炉炉顶齿轮箱的故障诊断方法
CN204856610U (zh) * 2015-08-18 2015-12-09 浙江省建设工程质量检验站有限公司 一种基于pi数据库的风电场故障监控系统
CN106762456A (zh) * 2017-02-22 2017-05-31 许继集团有限公司 一种风机主轴断裂检测方法及系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102692449A (zh) * 2012-04-12 2012-09-26 北京工业大学 一种通过综合分析对高炉炉顶齿轮箱的故障诊断方法
CN204856610U (zh) * 2015-08-18 2015-12-09 浙江省建设工程质量检验站有限公司 一种基于pi数据库的风电场故障监控系统
CN106762456A (zh) * 2017-02-22 2017-05-31 许继集团有限公司 一种风机主轴断裂检测方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
林友德 等: "《传感器及其应用技术》", 31 January 1992, 上海科学技术文献出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022153317A1 (en) * 2017-12-04 2022-07-21 Elbit Systems Ltd. System and method for monitoring a change over time of a physical medium using ultrasonic wave sensing elements embedded therein
US11933680B2 (en) 2017-12-04 2024-03-19 Greenvibe Wn Sensing Technologies Ltd. System and method for detecting a modification of a compound during a transient period
CN114354765A (zh) * 2021-12-02 2022-04-15 中国核电工程有限公司 一种核电站用单通道声发射信号采集装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102923164B (zh) 基于超声导波与无线网络的高铁轨道健康监测系统
CN105258785B (zh) 声学监测站、车轮检测方法和列车轴承故障被动声学诊断系统
CN104990709B (zh) 用于检测机车轴承故障的方法
DE19826422C2 (de) Vorrichtung zur kontinuierlichen Kontrolle der Radsätze von Schienenfahrzeugen auf mechanische Defekte und fehlerhaften Radlauf, sowie Detektion von gefährlichen Fahrzuständen
WO2018053917A1 (zh) 轨道车辆系统故障的检测方法和装置
WO2018120408A1 (zh) 一种车厢内置式高速列车走行部件在线故障检测装置
CN204241240U (zh) 一种地铁车辆转向架的安全预测分析系统
CN103852271A (zh) 基于物联网的高速列车走行部故障诊断与远程监测系统
CN110626382A (zh) 一种动车组轮对车载检测装置及方法
CN106124231A (zh) 一种高铁列车健康状态监测装置及其使用方法
CN108196188A (zh) 一种电机轴断自动报警保护系统及检测方法
CN108594032B (zh) 一种非接触式接触网在线检测告警实时传输方法
CN211401691U (zh) 一种动车组走行部驱动机构异音轨底声学诊断装置
WO2013162472A1 (en) Method and apparatus for detecting railway system defects
CN209055845U (zh) 一种高速动车组行车故障监测与诊断系统
CN111554005A (zh) 铁路货运列车智能巡检方法
CN109489998A (zh) 一种车载式声学检测系统
CN110316221A (zh) 机车走行部设备检测系统的实现方法
CN102798413B (zh) 一种铁道动态检测系统
CN101264767A (zh) 一种钢轨断裂车载非接触快速监测技术
CN106740902A (zh) 一种轨道列车零速状态的监测方法
Balouchi et al. Detecting railway under-track voids using multi-train in-service vehicle accelerometer
CN201816610U (zh) 一种轨道数据实时采集与处理装置
CN207882355U (zh) 一种非接触式接触网在线检测告警实时传输系统
CN109572759A (zh) 网轨检测车限速保护系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180622

RJ01 Rejection of invention patent application after publication