CN111896868B - 电动机电流集中监控及故障报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动机电流集中监控及故障报警系统，属于电动机故障检测的技术领域，其包括电流采集系统和判断系统；所述电流采集系统包括设置电机保护器上的PLC板，所述电机保护器连在电路中，所述PLC板通过电机保护器采集电流，所述PLC板通讯连接上位机将采集电流数据传递到上位机中，所述上位机通过调用项目函数将采集的电流数据进行运算，并将电流数据转化成对应设备问题进行输出。本发明通过对生产线上运行的各电动机电流的采集，通过一定等算法实现对设备状态的诊断和预判，对不同的电流波动曲线对应等设备问题进行实时播报预警，从而达到保护生产顺行及保证设备正常运行的目的。

Description

电动机电流集中监控及故障报警系统

技术领域

本发明涉及电动机电流集中监控及故障报警系统，属于电动机故障检测的技术领域。

背景技术

各类大中小型企业中，尤其是大型流水作业企业中，生产设备的电气控制系统，都集中在各配电室内集中控制管理，三相异步电动机做为流水作业中最主要动力驱动装置，电动机电流的大小直接反应设备的日常运行状态，如果电动机电流突然变大或变小，都或多或少代表一台设备的运行状况，运行电流突然变大就有可能是设备或生产负载环节出现了异常，运行电流如果再要继续增大就有可能造成设备故障，将引发电动机保护后出现跳闸，导致生产设备停机停产，运行电流突然变小，有可能是设备负载变轻或电动机与机械传动联接脱离，电动机空转造成，这些故障的出现或多或少的会造成生产流水作业上下无法正常运行，对生产造成了严重影响。

并且配电室平时无人值守，电气设备平时运行时的电流监控检查，只能依靠维修人员每日有限的进配电室点巡检时测量来获得，当生产过程中及设备异常时的电动机运行电流值，是无法第一时间获得，更无法实现对生产异常波动及设备故障前预警。

发明内容

本发明的目的是提供电动机电流集中监控及故障报警系统，通过对生产线上运行的各电动机电流的采集，通过一定等算法实现对设备状态的诊断和预判，对不同的电流波动曲线对应等设备问题进行实时播报预警，从而达到保护生产顺行及保证设备正常运行的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

电动机电流集中监控及故障报警系统，包括电流采集系统和判断系统；所述电流采集系统包括设置电机保护器上的PLC板，所述电机保护器连在电路中，所述PLC板通过电机保护器采集电流，所述PLC板通讯连接上位机将采集电流数据传递到上位机中，所述上位机通过调用项目函数将采集的电流数据进行运算，并将电流数据转化成对应设备问题进行输出。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述上位机使用的软件为wincc，所述wincc软件新建项目函数检测周期内电流斜率的值和瞬时电流的微分值。

本发明技术方案的进一步改进在于：电流瞬时值周期性大幅度波动，对应主从动设备动态平衡问题进行输出。

本发明技术方案的进一步改进在于：瞬时电流持续性增大，对应负载转矩持续增加问题进行输出。

本发明技术方案的进一步改进在于：瞬时电流出现尖形波，对应从动设备受外部机械性影响问题进行输出。

本发明技术方案的进一步改进在于：瞬时电流急剧变化，对应主从动设备堵转、空载问题进行输出。

本发明技术方案的进一步改进在于：包括以下步骤：

一、将PLC板安装在电路中的电机保护器上；

二、PLC板通过电机保护器采集电路中电流数据；

三、将步骤二PLC板采集到的电流数据传递到上位机中；

四、通过上位机自建的项目函数对PLC板传递的电流数据进行运算；

五、检测电机的电流是否正常，并将不正常的电流数据与设备问题对应进行输出。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

本发明通过对电动机正常运行电流进行采集和存储。根据负载的变化，智能分析电动机电流单位时间内的平均值I_a和瞬时值I_t的变化趋势从而判断电动机运行状态是否正常，达到对生产运行设备电动机出现异常时警示及报警系统，从而保证各生产设备的有效运行。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明的电路采集示意图；

图3是本发明的瞬时电流示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明公开了电动机电流集中监控及故障报警系统，通过对生产线上运行的各电动机电流的采集，通过一定等算法实现对设备状态的诊断和预判，对不同的电流波动曲线对应等设备问题进行实时播报预警，从而达到保护生产顺行及保证设备正常运行的目的。

如图1-2所示，本发明包括电流采集系统和判断系统两部分。电流采集系统是通过安装在电机保护器上的PLC板进行采集电流的数据，并将PLC板采集的电流数据传递到判断系统的上位机中，通过上位机中的软件新建函数来对电流数据进行运算，得出问题，并将电流问题转化成设备具体问题进行输出；并且进行报警，超过警报值达到跳闸值时自动跳闸。包括以下步骤：

一、将PLC板安装在电路中的电机保护器上；

二、PLC板通过电机保护器采集电路中电流数据；

三、将步骤二PLC板采集到的电流数据传递到上位机中；

四、通过上位机自建的项目函数对PLC板传递的电流数据进行运算；

五、检测电机的电流是否正常，并将不正常的电流数据与设备问题对应进行输出。

电动机在实际生产中，电流会发生波动，波动的原因为：主从动设备动态平衡、负载转矩持续增加、从动设备受外部机械性影响、主从动设备堵转及空载四方面的问题。

本发明通过上位机HMI界面的wincc软件，根据异步电动机转矩平衡公式和电动机转矩和电流的关系和异步电动机转矩平衡公式和转子铜耗与机械功率的关系利用C脚本编写新建项目函数，检测周期内电流斜率的值和瞬时电流的微分值，不同的电流信号对应不同的函数，输出的问题种类也不同，分别对应电流波动的四个问题：(1)电流瞬时值周期性大幅度波动，对应主从动设备动态平衡问题进行输出；(2)瞬时电流持续性增大，对应负载转矩持续增加问题进行输出，根据实际设备可以判定为如皮带打滑等具体问题；(3)瞬时电流出现尖形波，对应从动设备受外部机械性影响问题进行输出，根据实际设备可以判定为如皮带划伤等具体问题；(4)瞬时电流急剧变化，对应主从动设备堵转、空载问题进行输出。不同种类的瞬时电流图如图3所示。

异步电动机转矩平衡公式和电动机转矩和电流的关系：

T＝T2+T0

T＝C*Φ*I*cosφ

其中，T为电磁转矩；T2负载制动转矩；T0为空载制动转矩。

异步电动机转矩平衡公式和转子铜耗与机械功率的关系：

Pem＝Pm+Pcu

Pem＝m*E*I*cosφ

Pm＝m*I2R*(1-S)/S

Pcu＝m*I2R

Pcu/Pm＝S/(1-S)

其中，Pem电磁功率；Pcu转子铜耗；Pm电机输出的总机械功率，S为转差率。

生产环节设备运行时时，通过实时检测采集电动机运行电流微分x1＝di/dt,积分的运行状态，并与数据库中正常运行时等数据做比较，根据x₁、x₂的值自动判断电动机是否正常运行。设置报警参数，对生产过程中各设备等状态进行预判。

本发明通过对生产线上运行的各电动机电流的采集，通过一定的算法实现对设备状态的诊断和预判，对不同的电流波动曲线对应等设备问题进行实时播报预警，从而达到保护生产顺行及保证设备正常运行的目的。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理等所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.电动机电流集中监控及故障报警系统，其特征在于：包括电流采集系统和判断系统；所述电流采集系统包括设置电机保护器上的PLC板，所述电机保护器连在电路中，所述PLC板通过电机保护器采集电流，所述PLC板通讯连接上位机将采集电流数据传递到上位机中，所述上位机通过调用项目函数将采集的电流数据进行运算，并将电流数据转化成对应设备问题进行输出；

其中，所述上位机使用的软件为wincc，所述wincc软件新建项目函数检测周期内电流斜率的值和瞬时电流的微分值；瞬时电流值周期性大幅度波动，对应主从动设备动态平衡问题进行输出；瞬时电流持续性增大，对应负载转矩持续增加问题进行输出；瞬时电流出现尖形波，对应从动设备受外部机械性影响问题进行输出；瞬时电流急剧变化，对应主从动设备堵转、空载问题进行输出。

2.电动机电流集中监控及故障报警方法，采用权利要求1所述的电动机电流集中监控及故障报警系统，其特征在于：包括以下步骤：

一、将PLC板安装在电路中的电机保护器上；

二、PLC板通过电机保护器采集电路中电流数据；

三、将步骤二PLC板采集到的电流数据传递到上位机中；

四、通过上位机自建的项目函数对PLC板传递的电流数据进行运算；

五、检测电机的电流是否正常，并将不正常的电流数据与设备问题对应进行输出。