CN109245666A - 故障检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电器设备维修技术，公开一种故障检测方法及检测装置。用于检测具有同轴电机的负载的故障，检测方法包括：向所述电机输入调制电流，以驱动所述负载空载运行；采集所述电机运行中的驱动电流参数；以及，当所述驱动电流参数与所述预设驱动电流参数不一致时，确定所述电机退磁。通过监测电机的定子电流，即可以对退磁故障进行探测。该故障检测方法可以对电机进行故障快速识别，从而利用排除法便可以确定故障所在，能减小不必要的拆卸；本申请实施例提供的该方法给出一种快速便捷的故障检测技术，实用性强。

Description

故障检测方法及检测装置

技术领域

本发明涉及电器设备维修技术，具体而言，涉及一种能用于具有同轴电机的负载的故障检测方法及检测装置。

背景技术

现有技术具有同轴电机的负载，比如水泵等类似设备，其电机部分与负载设备同轴安装，且一般安装于同一个壳体内。

特别是污水泵这种长期运行在恶劣环境中的设备，可能出现各种故障，当水泵出现无法起动以及运行过程中突然停机时，在污水泵不拆解的情况下，一般无法判断是电机还是泵体故障。另外，污水泵长期放置在污水臭水中做水处理，当水泵因故障从污水中捞出后，因污染严重，导致工程师的维修意愿降低。

现有技术中还没有针对具有同轴电机的负载(比如水泵等类似设备)的快速故障检测方法，还不能在不拆机的情形下进行快速故障检测，从而导致这类设备故障检测操作费时、费力，无法提高修复率。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种故障检测方法及检测装置。

第一方面，本申请提供了一种故障检测方法，用于检测具有同轴电机的负载的故障，包括：

向所述电机输入调制电流，以驱动所述负载空载运行；

采集所述电机运行中的驱动电流参数；以及

当所述驱动电流参数与所述预设驱动电流参数不一致时，确定所述电机退磁。

根据本发明一实施例，驱动所述负载空载运行前，还包括：

定位所述电机的转子的初始位置；

根据所述初始位置确定调制电流的相位。

根据本发明一实施例，定位所述电机的转子初始位置的步骤中，包括：

对所述电机的各相交替通电；

采集交替通电过程中所述电机线圈绕组的电感参数；

利用各相对应位置上的电感参数的增强或削弱来确定所述电机的转子的初始位置。

根据本发明一实施例，定位所述电机的转子初始位置的步骤中，包括：

为所述电机的任意两相通电；

所述电机的转子受磁吸转动到与通电状态的任意两相所对应的预知位置；以及

完成所述电机的转子的定位。

根据本发明一实施例，向所述电机输入调制电流之前，包括：

根据所述调制电流的相位，生成相位差呈120°的PMW电流信号作为调制电流。

根据本发明一实施例，在采集所述电机运行中的驱动电流参数后，还包括：

比较采集的驱动电流参数与预设驱动电流参数；

计算驱动电流参数比所述预设驱动电流参数增大电流百分比是否大于5％，如果是，确定电机退磁。

根据本发明一实施例，计算驱动电流参数比所述预设驱动电流参数增大比例是否在5％至10％之间，如果是，确定电机弱退磁；或者

计算驱动电流参数比所述预设驱动电流参数增大比例是否超过10％，如果是，确定电机强退磁。

根据本发明一实施例，若根据以上方法判断所述电机正常，则判断为所述负载存在故障。

第二方面，本申请提供了一种故障检测装置，用于检测具有同轴电机的负载的故障，所述故障检测装置包括控制器以及调制电流源；所述调制电流源的电流输出端连接于所述电机，所述调制电流源用于向所述电机供应调制电流；所述控制器包括指令模块、电流采集模块、退磁判断模块以及负载故障判断模块；所述指令模块信号连接所述调制电流源的信号输入端；所述电流采集模块的接收端与所述电机相连接，用于采集所述电机的驱动电流参数；所述退磁判断模块的接收端与所述电流采集模块的输出端相连接，用于比较得到的驱动电流参数与所述电机的预设驱动电流参数是否一致，并在比较结果指示所述驱动电流参数与所述预设驱动电流参数不一致时，确定所述电机退磁；所述负载故障判断模块的接收端与所述退磁判断模块的输出端相连接，用于根据所述退磁判断模块对所述电机的退磁判断确定所述负载的故障。

根据本发明一实施例，所述控制器还具有电机启动模块，所述电机启动模块输出端连接于所述调制电流源的输入端，所述电机启动模块输入端连接于指令模块；所述电机启动模块根据所述指令模块的启动指令，控制所述调制电流源向所述电机的定子提供电流矢量，据此定位所述电机的转子的初始位置。

根据本发明一实施例，还具有显示所述故障检测结果的显示器，所述显示器信号连接于所述控制器。

根据本发明一实施例，所述调制电流源是能调制电流与频率的三相PWM电流源。

根据本发明一实施例，所述控制器还具有用于存储所述电机的预设驱动电流参数的存储模块，所述存储模块信号连接至所述退磁判断模块的接收端。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的该方法，针对具有同轴电机的负载的故障检测，由于直接输入调制电流进行检测，可避免传统PWM脉宽调制信号可能因启动电流过大无法正常启动的问题；同时直接采集驱动电流信号，这是因为电机转子产生退磁故障后，使永磁体的磁性能受到影响，进而使气隙磁通发生畸变，最终使故障可以直接体现在定子电流中。因此，通过监测电机的定子电流，即可以对退磁故障进行探测。可以对电机进行快速识别故障，从而利用排除法便可以确定故障所在，能减小不必要的拆卸；本申请实施例提供的该方法给出一种快速便捷的解决方法，实用性强。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种故障检测方法流程示意图。

图2为本申请实施例提供的一种故障检测方法中一种转子定位方法的原理示意图。

图3为本申请实施例提供的一种故障检测装置中调制电流源的电路示意图。

图4为本申请实施例提供的一种故障检测装置的结构组成示意图。

图5为本申请实施例提供的一种故障检测方法中波形对比的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种故障检测方法，用于检测具有同轴电机的负载的故障，主要包括步骤：

S1步骤，开始检测；

S2步骤，向所述电机输入调制电流，以驱动所述负载空载运行；通入程序设定好的电流实现电机的开环运行；其中驱动过程中，可根据电机是否载空载运行逐步控制提供输入的电流值，以在多个电流值区间内进行多次测试；

S3步骤，采集所述电机运行中的驱动电流参数；将给定输入电流值与前期水泵空载运行电流对比；

S4步骤，当所述驱动电流参数与所述预设驱动电流参数不一致时，确定所述电机退磁。

针对具有同轴电机的负载的故障检测，由于直接输入调制电流进行检测，可避免传统PWM脉宽调制信号可能因启动电流过大无法正常启动的问题；同时直接采集驱动电流信号，这是因为电机转子产生退磁故障后，使永磁体的磁性能受到影响，进而使气隙磁通发生畸变，最终使故障可以直接体现在定子电流中。因此，通过监测电机的定子电流，即可以对退磁故障进行探测。可以利用对电机快速识别故障原因，从而利用排除便可以确定故障原因，能减小不必要的拆卸；本申请实施例提供的该方法给出一种快速便捷的解决方法，实用性强。

根据本发明一实施例，驱动所述负载空载运行前，还包括步骤：

定位所述电机的转子的初始位置；只有先确定了静止时转子的位置，才能决定起动时第一次应触发哪两个开关管，本说明书中把确定转子初始位置的过程叫做定位。由此，才可以根据所述初始位置确定调制电流的相位。

根据本发明一实施例，定位所述电机的转子初始位置的步骤中，最简单而常用的方法是给任意两相通电，并控制电机电流不致过大，通电一段时间后，转子就会转到与该通电状态对应的预知位置，完成转子的定位。以图2为例，若给AB两相通电，则定子磁势F_a的位置如图所示，此时若转子磁势F_f在图标位置，则转子将顺时针转过120°电角度，与定子磁场方向对齐，如此便可完成所述电机的转子的定位。

根据本发明一实施例，定位所述电机的转子初始位置的另一种实施方式中，整体操作可以是：

对所述电机的各相交替通电；

采集交替通电过程中所述电机线圈绕组的电感参数；

利用各相对应位置上的电感参数的增强或削弱来确定所述电机的转子的初始位置。

具体操作可以是，先将电机某一相绕组通电，另外两相接地。然后将接地的两相绕组改为通电，原来通电的绕组接地，产生一个方向相反的磁场。两种情况的通电时间都很短，转子并不转动，绕组中产生一个电流脉冲。比较这两种情况下电流脉冲的大小，即可比较出两次绕组电感的大小，从而可把转子定位在180°的范围内。然后换一相电机绕组重复刚才的过程，把转子定位在另外180°的范围内。三相绕组各进行一次检测，三个范围的重合处，即可确定转子所在的60°范围。

根据本发明一实施例，向所述电机输入调制电流之前，包括：

根据所述调制电流的相位，生成相位差呈120°的PMW电流信号作为调制电流。如图3所示例，为本发明实施例提供的一种PMW调制电流的电流源电路示意图。

图5为本申请实施例提供的一种故障检测方法中波形对比的示意图。如图中所示例，根据本发明一实施例，在采集所述电机运行中的驱动电流参数后，还包括：

比较采集的驱动电流参数与预设驱动电流参数，具体可以利用采集的数值进行直接的差值计算。当然也可以是利用图5所示的通过对比感应电势的波形面积比，可视其峰值波形减小的百分比约为退磁率。

计算驱动电流参数比所述预设驱动电流参数增大电流百分比是否大于5％，如果是，确定电机退磁。

根据本发明一实施例，计算驱动电流参数比所述预设驱动电流参数增大比例是否在5％至10％之间，如果是，确定电机弱退磁；或者

计算驱动电流参数比所述预设驱动电流参数增大比例是否超过10％，如果是，确定电机强退磁。

根据本发明一实施例，若根据以上方法判断所述电机正常，则判断为所述负载存在故障。

如图4所示意，本发明实施例还可以认为提供一种故障检测装置，用于检测具有同轴电机的负载的故障，所述故障检测装置主要包括控制器1以及调制电流源2。

所述调制电流源2的电流输出端连接于所述电机3，所述调制电流源2用于向所述电机3供应调制电流；

所述控制器1主要包括指令模块11、电流采集模块12、退磁判断模块13以及负载故障判断模块14；所述指令模块11信号连接所述调制电流源2的信号输入端；所述电流采集模块12的接收端与所述电机3相连接，用于采集所述电机3的驱动电流参数；所述退磁判断模块13的接收端与所述电流采集模块12的输出端相连接，用于比较得到的驱动电流参数与所述电机3的预设驱动电流参数是否一致，并在比较结果指示所述驱动电流参数与所述预设驱动电流参数不一致时，确定所述电机3退磁；所述负载故障判断模块14的接收端与所述退磁判断模块13的输出端相连接，用于根据所述退磁判断模块13对所述电机3的退磁判断确定所述负载的故障。

其中电流采集模块12可以是一个采样电路，可以通过采样电阻连接在驱动电路(可以是调制电流源2侧，也可以直连电机3的接入侧)上。指令模块11可以实体按钮或触摸指令输入装置。而退磁判断模块13以及负载故障判断模块14可以是比较器或PLC智能控制器。

所述控制器1还具有电机启动模块15，所述电机启动模块15输出端连接于所述调制电流源2的输入端，所述电机启动模块15输入端连接于指令模块；所述电机启动模块15根据所述指令模块的启动指令，控制所述调制电流源2向所述电机的定子提供电流矢量，据此定位所述电机3的转子的初始位置。电机启动模块15可选择是一个专用启动电路。

还具有显示所述故障检测结果的显示器4，所述显示器4信号连接于所述控制器1。

所述调制电流源2是能调制电流与频率的三相PWM电流源，具体电路示意如图3所示。

所述控制器1还具有用于存储所述电机的预设驱动电流参数的存储模块5，所述存储模块5信号连接至所述退磁判断模块的接收端。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种故障检测方法，用于检测具有同轴电机的负载的故障，其特征在于，包括：

向所述电机输入调制电流，以驱动所述负载空载运行；

采集所述电机运行中的驱动电流参数；以及

当所述驱动电流参数与所述预设驱动电流参数不一致时，确定所述电机退磁。

2.如权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，驱动所述负载空载运行前，还包括：

定位所述电机的转子的初始位置；

根据所述初始位置确定调制电流的相位。

3.如权利要求2所述的故障检测方法，其特征在于，定位所述电机的转子初始位置的步骤中，包括：

对所述电机的各相交替通电；

采集交替通电过程中所述电机线圈绕组的电感参数；

利用各相对应位置上的电感参数的增强或削弱来确定所述电机的转子的初始位置。

4.如权利要求2所述的故障检测方法，其特征在于，定位所述电机的转子初始位置的步骤中，包括：

为所述电机的任意两相通电；

所述电机的转子受磁吸转动到与通电状态的任意两相所对应的预知位置；以及

完成所述电机的转子的定位。

5.如权利要求2所述的故障检测方法，其特征在于，向所述电机输入调制电流之前，包括：

根据所述调制电流的相位，生成相位差呈120°的PMW电流信号作为调制电流。

6.如权利要求1至5任一项所述的故障检测方法，其特征在于，在采集所述电机运行中的驱动电流参数后，还包括：

比较采集的驱动电流参数与预设驱动电流参数；

计算驱动电流参数比所述预设驱动电流参数增大电流百分比是否大于5％，如果是，确定电机退磁。

7.如权利要求6所述的故障检测方法，其特征在于，计算驱动电流参数比所述预设驱动电流参数增大比例是否在5％至10％之间，如果是，确定电机弱退磁；或者

计算驱动电流参数比所述预设驱动电流参数增大比例是否超过10％，如果是，确定电机强退磁。

8.如权利要求6所述的故障检测方法，其特征在于，若根据以上方法判断所述电机正常，则判断为所述负载存在故障。

9.一种故障检测装置，用于检测具有同轴电机的负载的故障，其特征在于，所述故障检测装置包括控制器(1)以及调制电流源(2)；

所述调制电流源(2)的电流输出端连接于所述电机(3)，所述调制电流源(2)用于向所述电机(3)供应调制电流；

所述控制器(1)包括指令模块(11)、电流采集模块(12)、退磁判断模块(13)以及负载故障判断模块(14)；所述指令模块(11)信号连接所述调制电流源(2)的信号输入端；所述电流采集模块(12)的接收端与所述电机(3)相连接，用于采集所述电机(3)的驱动电流参数；所述退磁判断模块(13)的接收端与所述电流采集模块(12)的输出端相连接，用于比较得到的驱动电流参数与所述电机(3)的预设驱动电流参数是否一致，并在比较结果指示所述驱动电流参数与所述预设驱动电流参数不一致时，确定所述电机(3)退磁；所述负载故障判断模块(14)的接收端与所述退磁判断模块(13)的输出端相连接，用于根据所述退磁判断模块(13)对所述电机(3)的退磁判断确定所述负载的故障。

10.如权利要求9所述的故障检测装置，其特征在于，所述控制器(1)还具有电机启动模块(15)，所述电机启动模块(15)输出端连接于所述调制电流源(2)的输入端，所述电机启动模块(15)输入端连接于指令模块；所述电机启动模块(15)根据所述指令模块的启动指令，控制所述调制电流源(2)向所述电机的定子提供电流矢量，据此定位所述电机(3)的转子的初始位置。

11.如权利要求9或10所述的故障检测装置，其特征在于，还具有显示所述故障检测结果的显示器(4)，所述显示器(4)信号连接于所述控制器(1)。

12.如权利要求9或10所述的故障检测装置，其特征在于，所述调制电流源(2)是能调制电流与频率的三相PWM电流源。

13.如权利要求9或10所述的故障检测装置，其特征在于，所述控制器(1)还具有用于存储所述电机的预设驱动电流参数的存储模块(5)，所述存储模块(5)信号连接至所述退磁判断模块的接收端。