CN109792227A - 用于监测多个马达的状况的系统 - Google Patents

Abstract

在多方面，本发明公开了用于监测多个马达的状况的系统。该系统包括：多个状况监测装置，所述多个状况监测装置能够测量与对应的马达相关联的一个或多个参数；网关装置，所述网关装置耦合到一个或多个状况监测装置，以用于在安装时配置一个或多个状况监测装置，且用于传递来自一个或多个状况监测装置的测量数据；服务器，所述服务器配置成从网关装置140接收测量数据，且检测来自一个或多个马达的至少一个马达的状况；以及至少一个移动装置，所述至少一个移动装置能够配置一个或多个状况监测装置，且用于基于来自服务器的消息而显示与至少一个马达的所检测的状况相关联的一个或多个警告消息。

Description

用于监测多个马达的状况的系统

技术领域

本发明涉及电机的状况监测的领域，且更特别地，本发明涉及用于一队马达上的故障的检测和确定的系统。

背景技术

通常，马达中的故障的检测和状态的评估使用多个诊断装置来进行，并且迄今为止已开发了技术。其中，在行业中最广泛地使用的是振动监测和电流特征分析。

上文中所提到的方法依赖于用于检测马达中的故障的马达电流和振动的测量。这些方法已在传统上基于振动的基于点的途径而进行，并且电气分析通过从单独的位置测量电流和/或电压而实行。该途径已对于工厂中的低价值资产太昂贵而不能采用，留下大量的不带任何健康信息的LV马达。

另外，为了实行测量，这些方法常常要求往往安装繁琐且昂贵的传感器及其它设备。此外，电流和电压传感器必须安装于马达的终端盒内侧，这常常耗时且要求马达关闭。另外，传感器的不恰当的安装能够导致对马达的损伤，错误的监测或可能引起安全问题。

因此，鉴于上文的讨论，存在对解决上文中所提到的问题的用于监测多个马达的系统的需要。

发明内容

本发明公开了用于监测多个马达的状况的系统。该系统包含：多个状况监测装置，所述多个状况监测装置用于测量与对应的马达相关联的一个或多个参数；网关装置（也被称为网关），所述网关装置通过第一无线通信网络而通信地耦合到多个状况监测装置，以用于传递来自状况监测装置的测量数据；服务器，所述服务器配置成从网关装置接收测量数据，且检测来自多个马达的至少一个马达的状况。每个状况监测装置装配于对应的马达的主体上。一个或多个所测量的参数包括第一轴中的漏磁通和第二轴中的漏磁通。

在实施例中，服务器包括与一个或多个马达对应的一个或多个设备模型，其中每个设备模型基于来自与对应的马达相关联的对应的状况监测装置的测量数据而更新。

在另一实施例中，网关配置成基于与服务器和控制器中的至少一个的协调而确定来自多个状况监测装置的至少一个状况监测装置的一个或多个操作参数，所述控制器与连接到对应的马达的处理设备和连接到对应的马达的驱动相关联。在另一实施例中，网关装置包括用于测量外界物理参数的一个或多个传感器。网关随后将基于外界物理参数的测量的数据发送到服务器，该数据被服务器用于马达的分析（包括老化分析）。

在又一实施例中，该系统还包括移动装置，所述移动装置用于连同网关一起配置状况监测装置，且用于基于来自服务器的消息而显示与至少一个马达的所检测的状况相关联的一个或多个警告消息。移动装置包括：多个传感器，所述多个传感器用于测量对应的马达的多个参数；和处理器，所述处理器用于基于对应的马达的多个参数的所测量的值而确定附于对应的马达的对应的状况监测装置的一个或多个操作参数。

在实施例中，一个或多个状况监测装置通过短程通信网络而彼此连接，以用于协调。

附图说明

将参考附图中所图示的优选的示范性实施例，在以下的文本中更详细地解释本发明的主题，其中：

图1图示根据本发明的第一实施例的用于监测一队马达的状况的系统；并且，

图2图示根据本发明的第二实施例的用于监测一队马达的状况的系统。

具体实施方式

在以下的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且在附图中，经由图示而示出可以实践的具体的实施例。足够详细地描述这些实施例，以使得本领域技术人员能够实践实施例，并且将理解，可以利用其它实施例，且在不脱离实施例的范围的情况下，可以作出逻辑改变、机械改变、电气改变及其它改变。因此，并非要采用限制的意义而理解以下的详细描述。

图1图示用于监测多个马达（110、120、130以及140）的状况的系统100。系统100包括安装于多个对应的马达（110、120、130以及140）上的多个状况监测装置（115、125、135以及145），所述状况监测装置用于以非入侵性的方式测量与对应的马达（110、120、130以及140）相关联的一个或多个参数。

在实施例中，每个状况监测装置是固定的装置，其根据操作配置而周期性地采集测量信号并且处理它以采集马达的操作和健康状况。每个状况监测装置还具有在上面存储操作配置的机载存储器。每个状况监测装置包含能够附于马达的主体的外壳主体、容纳于外壳主体中的用于传送测量的通信模块以及多个传感器。在实施例中，状况监测装置装配于马达的接近于驱动侧的表面上，以便监测马达的轴承、转子以及操作状况。

传感器包括至少一个磁场测量单元、至少一个振动传感器、声传感器以及温度传感器。磁场测量单元测量沿着与电机的转子的轴大体上平行的第一轴的磁场强度的第一值和沿着第二轴的磁场强度的第二值。第二轴与第一轴成角度。振动传感器测量沿着第一轴的振动的第一值和沿着第二轴的振动的第二值中的至少一个。温度传感器测量接近电机和声传感器的区域的温度，以用于测量电机周围的声音。因此，一个或多个参数包括第一轴中的漏磁通和第二轴中的漏磁通、沿着一个或多个轴的振动、马达附近的声音和马达附近的温度。在实施例中，每个状况监测装置包括一个或多个处理器，该处理器配置成从多个传感器接收测量，且基于所接收的测量而确定对应的马达的健康。

状况监测装置的操作配置包含与由状况监测装置所执行的测量及诊断操作相关的多个操作参数（及其值），且能够包括诸如检测或阈值参数或警报值的参数、与测量相关的参数（诸如，采样率）、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）、状况监测装置的占空比等）。

状况监测装置的处理器利用操作配置（即，用于操作传感器且用于执行诊断的操作参数的值）。例如，基于传感器采样率操作参数的值，处理器依据测量对应的马达的电气和机械参数的传感器采样率操作参数的值而以定义的间隔操作传感器。类似地，处理器利用与确定对应的马达的状况中的诊断相关的操作参数的值。例如，当磁场中的不平衡高于与对于不平衡的阈值参数相关联的值时，则由处理器检测且确定故障。

状况监测装置（115、125、135以及145）通信地耦合到网关装置170。每个状况监测装置的通信模块能够配置成通过第一通信网络而与网关装置170通信。在实施例中，第一通信网络基于无线协议（诸如，蓝牙、WIFI、Zigbee、LoRAWan等）。在实施例中，状况监测装置将其测量数据和与对应的马达的健康相关的数据传递到网关装置170。网关装置170随后将测量数据和与对应的马达的健康相关的数据传送到服务器160。服务器160利用所接收的数据以执行马达的资产分析（包括马达的健康、状况以及老化估计）。

在实施例中，状况监测装置（115、125、135以及145）能够通过短程通信网络而彼此连接。例如，在状况监测装置145不能连接到网关170的情况下，则状况监测装置145能够连接到邻近的状况监测装置135，以用于经由邻近的状况监测装置135而将数据传送到网关170。

在实施例中，服务器160包括与多个马达（110、120、130以及140）对应的多个设备模型。具体马达的每个设备模型基于以来自装配于对应的马达上的对应的状况监测装置的对应的马达的参数的测量为基础的数据而更新。与马达相关联的更新的设备模型被服务器利用于执行通过服务器的马达的资产分析中。在实施例中，服务器160用于分析来自状况监测装置的测量，且将其存储于档案中。服务器160包括用于处理测量的多个算法。服务器160附加地包括通信接口，所述通信接口用于使用SMS或电子邮件等来通知与马达相关联的用户关于马达健康。

在实施例中，网关装置170还装备用于测量外界环境参数（诸如，温度、噪声水平、背景磁场等）的一个或多个传感器。外界环境参数的所测量的值由网关传递到状况监测装置（115、125、135以及145）和服务器170，以与来自状况监测装置的测量一起用于确定马达的状况。

系统100还包含与现场人员相关联的移动装置150，所述移动装置150用于配置来自状况监测装置（115、125、135、145）的至少一个状况监测装置，且用于显示与至少一个马达的所检测的状况相关联的一个或多个警告消息。在实施例中，状况监测装置被触发以在从移动电话150和/或网关装置170接收信号时开始进行测量。对应的马达的参数的测量存储于状况监测装置的感测块的本地存储器上，此后，测量经由移动电话150或网关装置170而转移到服务器。

在实施例中，移动电话150和网关170能够预处理来自状况监测装置的测量（包括执行数据质量检查（恰当的测量状况验证））。数据暂时地存储于移动电话150或网关150的存储器中，且随后转移到服务器160。

本领域技术人员将注意到，虽然网关170和服务器160示出且描述为单独的装置，但网关170和服务器160的功能性可以经由协调的一个或多个装置而执行，且能够由专用硬件或软件组件实现。

来自多个状况监测装置的一个或多个状况监测装置的操作配置由网关装置170和移动装置150配置。这进一步参考图2而解释。

图2图示根据本发明的第二实施例的用于监测该队马达（110、120、130）的状况的系统100的另一视图200。该系统驻留于具有多个工业过程和由控制器操作的处理设备的车间中。一个或多个马达使用车间中的马达驱动来操作。除了系统100的先前所提到的组件之外，附加地示出控制器220、马达驱动230以及显示装置210。马达驱动230操作地耦合到马达135，以用于操作马达130。马达驱动230通信地耦合到网关170和服务器160。类似地，控制器220连接到处理设备（诸如，通过由马达120驱动的泵而馈送的锅炉（boiler））。控制器220通信地耦合到服务器160。显示装置210被现场人员用于基于由服务器160确定的马达的状况而使该队马达的状况可视化。

网关装置170基于与服务器的协调而配置一个或多个状况监测装置的操作配置。在实施例中，操作配置（即，每个状况监测装置的操作参数）被设定为以服务器160可利用的预定值。服务器160给网关装置170提供带有操作参数的预定值的操作配置，且因此网关装置170随后使用从服务器160接收的预定值来将操作配置配置于每个状况监测装置的存储器中。

在另一实施例中，基于与处理设备和马达相关联的输入，网关170和服务器160能够对于一个或多个具体状况监测装置修改操作参数的值。这在下文中进一步解释。

例如，基于来自马达驱动230的开启输入（on input），服务器160确定附接到马达130的状况监测装置135的操作配置的操作参数的值。网关170因此基于来自服务器160的所确定的值而配置状况监测装置135。例如，当马达130将通过驱动230以全速操作时，该信息由马达驱动230提供给服务器160。服务器160因此确定状况监测装置135的振动传感器的采样率的值将增加预设值的百分之十。因此，网关170（与服务器160协调）改变状况监测装置135的操作配置，以确保振动的增加的采样。类似地，当马达驱动230给服务器160提供马达130将断开数小时的输入时，服务器160因此确定状况监测装置135的占空比将增加。因此，服务器160与网关170一起改变占空比的操作参数值，以保存状况监测装置135的能量。

类似地，在实施例中，基于来自控制器220的输入，服务器160确定与服务器160协调的状况监测装置125和网关170装置的操作配置，配置（或改变/更新）状况监测装置125的操作配置。控制器220因此给服务器160提供输入（即，关于由马达125驱动的泵的信息），且因此服务器160基于泵的信息而确定操作参数的值。例如，当泵驱动到马达125时，网关170基于服务器的确定而将过载阈值参数的值从状况监测装置125的存储器中的操作配置中的额定负载的120%（其为预设值）降低、改变、重新配置或设定到额定负载的80%。

类似地，在实施例中，基于来自ERP系统的输入，服务器160确定与服务器160协调的状况监测装置125和网关装置170的操作配置，配置（或改变/更新）状况监测装置125的操作配置。例如，基于关于与马达120相关联的维修策略的输入，服务器160确定状况监测装置125的操作配置，该操作配置随后被网关170利用于配置状况监测装置125。例如，当马达120在车间中具有关键的重要性时，维修策略将缩短停机时间，因此状况监测装置125的操作配置设定为由网关装置170以较低的阈值进行频繁的测量。

在实施例中，至少一个移动装置150包括用于测量对应的马达的多个参数的第二组测量值的多个传感器和用于基于对应的马达的多个参数的第二组测量值而确定附于对应的马达的对应的状况监测装置的一个或多个操作参数的处理器。使用具体与振动（频谱和边带的存在）和磁场相关的第二组测量值，移动装置150能够检测指示外部未对准故障的先决条件。因此，移动装置150能够确定马达110更倾向于由于存在外部未对准故障而导致的轴承问题。因此，移动装置150经由网关170而改变状况监测装置115的操作配置。网关170设定轴承故障参数的阈值参数的值（其低于通常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导致的加速的轴承失效的可能性。因此，通过设定与轴承故障的阈值参数相关联的适当地低的值，状况监测装置115能够标识（由外部未对准引起的）轴承故障，且由此适当的维修能够被调度，且非调度的停机时间能够避免。

类似地，还能够设定或改变与测量相关联的操作参数的值。在第二示例中，基于第二组测量值，移动装置150确定与故障相关联的先决条件，该先决条件主要地在性质上为机械的，而并非与马达110的电气参数相关联。因此，基于来自移动装置的输入或该确定信息，网关170设定与状况监测装置115中的振动的测量参数采样频率或采样率相关联的值（高于通常的电机的振动的采样率的预设值），且设定与磁通量的测量参数采样频率相关联的值（低于预设值），以便状况监测装置115的处理器能够最佳地操作磁场传感器和振动传感器，以代替与机械故障相关联的电机的先决条件而利用功率。

在实施例中，移动电话150被编程，以用于自动或手动委托状况监测装置。在实施例中，移动装置150还包括用于读取与马达和GPS跟踪器相关联的智能名牌的标签读取器，在实施例中，多个NFC或类似的数据标签附接到马达主体。移动装置配置成读取这些标签，且使用标签上的信息来经由网关装置170而配置状况监测装置。

在实施例中，至少一个状况监测装置包括能够围绕马达移动的一个或多个便携式传感器和附接到马达的壳体的固定的传感器。在另一实施例中，来自至少一个状况监测装置的多个传感器的每个传感器能够装配于对应的马达上的截然不同的（或不同的）位置上，且配置成同时地操作，以提供测量。

移动装置150包括诊断应用，用于与传感器协调而处理测量且用于在该应用的用户界面上呈现与马达相关联的信息。在实施例中，该应用包括基于角色和用户的访问控制。

因此，本公开描述了用于监测多个马达的状况的系统，该系统具有经由网关装置而配置成适应与处理设备或马达相关的输入的可配置的状况监测装置。另外，在马达的周围且在马达的环境下从多个点测量数据的能力用于配置状况监测装置的参数，以用于通过修改状况监测装置中的测量和检测参数而确保更快且优化的检测。

本书面描述使用示例来描述本文中的主题（包括最佳模式），且还使本领域任何技术人员能够制作并使用本主题。本主题的可专利范围由权利要求限定，且可以包括本领域技术人员所想到的其它示例。如果这样的其它示例具有并非与权利要求的字面语言不同的结构元件，或如果它们包括带有与权利要求的字面语言的非实质性差异等同的结构元件，则它们打算在权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种系统100，用于监测包含操作地连接到一个或多个控制器的多个处理设备的车间中的多个马达（110、120、130、140）的状况，所述系统100包含：

a.多个状况监测装置（115、125、135、145），其中每个状况监测装置装配于来自所述多个马达的马达的主体上，其中每个状况监测装置用于根据操作配置而测量对应的马达（110、120、130、140）的一个或多个参数；

b.网关装置170，所述网关装置170通过第一通信网络而通信地耦合到所述多个状况监测装置（115、125、135、145），以用于传递来自所述状况监测装置（115、125、135、145）的测量数据；以及

c.服务器160，所述服务器160配置成经由所述网关装置170而接收基于来自所述状况监测装置的所述马达的所述参数的测量的数据，且检测来自所述多个马达（110、120、130、140）的至少一个马达的状况。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述网关装置170基于与所述服务器160的协调而确定来自所述多个状况监测装置（115、125、135）的至少一个状况监测装置的操作配置，其中所述操作配置包括与由所述至少一个状况监测装置所执行的测量及诊断相关联的多个操作参数。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括至少一个移动装置150，所述至少一个移动装置150能够配置来自所述状况监测装置（115、125、135、145）的至少一个状况监测装置，且用于基于来自所述服务器160的消息而显示与所述至少一个马达的所检测的状况相关联的一个或多个警告消息。

4.根据权利要求1所述的系统100，其中所述服务器160包括与所述多个马达（110、120、130、140）对应的多个设备模型，其中每个设备模型基于以来自装配于所述对应的马达上的对应的状况监测装置的所述对应的马达的所述参数的测量为基础的所述数据而更新，且其中所述服务器配置成基于以所述马达的所述参数的测量和与所述马达相关联的更新的设备模型为基础的所述数据而检测马达的所述状况。

5.根据权利要求1所述的系统100，其中所述一个或多个参数包括以下之一：第一轴中的漏磁通、第二轴中的漏磁通、沿着所述第一轴和所述第二轴的振动以及接近所述对应的马达的区域的温度。

6.根据权利要求1所述的系统100，其中所述网关装置170包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器用于测量外界物理参数，且用于将基于所述外界物理参数的所述测量的所述数据传递到所述服务器160。

7.根据权利要求2所述的系统100，其中所述至少一个状况监测装置的多个操作参数包括与故障状况相关联的阈值中的至少一个。

8.根据权利要求3所述的系统100，其中所述至少一个移动装置150包括：

a.多个传感器，所述多个传感器用于测量对应的马达的多个参数；

b.处理器，所述处理器用于基于所述对应的马达的所述多个参数的所测量的值而确定附于所述对应的马达的对应的状况监测装置的一个或多个操作参数。