CN112994366A - 一种电动机转定子用实时温度测量装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动机转定子用实时温度测量装置及其工作方法，通过在电动机外壳的机壳外圈和机壳内圈开设定子绕组温感孔和转子绕组温感孔，并在其中设置红外测温传感器，利用红外测温传感器对电动机的定子和转子进行温度实时监控，使设备人员能够对电动机的内部工作温度进行了解，方便根据电动机的温度状态对工作流程进行合理安排；通过设置数据分析单元，对红外测温传感器获取的温度数据进行分析，绘制温升曲线并对定子和转子的温度的稳定性进行分析，使温度数据能够更加直观准确的得到呈现，并计算温度比值系数和温度差值，从而得出定子和转子的温度稳定性情况，及时发现问题，提高了电动机的使用寿命和安全性。

Description

一种电动机转定子用实时温度测量装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种温度测量装置，具体为一种电动机转定子用实时温度测量装置及其工作方法。

背景技术

电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩，电动机在长时间工作状态下，定子绕组和转子绕组在长时间通过电流的情况下，容易发生发热及老化现象。

在煤矿开采的应用领域内，交流调速同步电动机被广泛应用到的矿井的提升装置中，这种应用环境下，电动机所要承受的载荷一般都比较大，所以更容易发生电动机发热现象，所以需要对电动机进行实时的温度检测，防止温度过高对电动机造成损坏同时保证了生产的正常进行，为此，我们提供一种电动机转定子用实时温度测量装置及其工作方法。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种电动机转定子用实时温度测量装置及其工作方法。

本发明所解决的技术问题为：

(1)如何通过在电动机外壳的机壳外圈和机壳内圈开设定子绕组温感孔和转子绕组温感孔，并在其中设置红外测温传感器，利用红外测温传感器对电动机的定子和转子进行温度实时监控，解决现有技术中难以对电动机的定子和转子进行温度实时监控的问题；

(2)如何通过设置数据分析单元，对红外测温传感器获取的温度数据进行分析，绘制温升曲线并对定子和转子的温度的稳定性进行分析，并将分析结果传输至显示平台进行显示和处理，解决现有技术中因缺乏对于定子和转子的温度分析导致无法从温度角度对电动机的工作稳定性进行评估的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种电动机转定子用实时温度测量装置，包括电动机本体和温度检测装置，电动机本体包括电动机外壳、定子绕组和转子绕组，所述电动机外壳由机壳外圈和机壳内圈组成，所述机壳外圈的一侧等角度开设有若干个定子绕组温感孔，所述机壳内圈的一侧等角度开设有若干个转子绕组温感孔，所述定子绕组温感孔和转子绕组温感孔内均设置有红外测温传感器；

所述温度检测装置包括数据采集单元、数据分析单元、数据存储单元、显示平台，所述数据采集单元用于对定子温度数据、转子温度数据和采集时间数据并将其发送至数据存储单元，所述定子温度数据表示每个红外测温传感器对对应定子绕组采集的实时温度，所述转子温度数据表示每个红外测温传感器对对应转子绕组采集的实时温度；

所述数据分析单元对定子绕组的温度变化情况进行分析，得到定子传感器更换信号、传感器编号、定子震荡信号、定子温升曲线和定子高温信号并将其一同传输至显示平台，所述数据分析单元还用与对转子绕组的工况进行分析，得到转子传感器更换信号、传感器编号、转子温升曲线和温差过大信号传输至显示平台，所述显示平台对数据分析单元输送的数据与信号进行处理和显示。

本发明的进一步技术改进在于：所述定子绕组温感孔的具体数目为六个，转子绕组温感孔的具体数目为六个，且红外测温传感器进行温度感应的方式为非接触式。

本发明的进一步技术改进在于：所述数据分析单元进行定子绕组温度变化情况分析的具体步骤如下：

步骤S31：对采集定子温度数据的红外测温传感器进行编号，并对每个红外测温传感器获取的定子温度数据分别标记为DW1 i、DW2 i、DW3i、DW4i、DW5i、DW6i，其中，i表示采集定子温度数据的时间编号，i＝1,2,3……n1，当定子温度数据为0时，判定获取该定子温度数据的对应红外传感器损坏，提取传感器编号并生成定子传感器更换信号；

步骤S32：将若干个红外测温传感器在同一时间节点采集的定子温度数据划分为一组并将其内的零值剔除，并按照温度值进行从大到小的排序，生成瞬时温度序列，提取瞬时温度序列的中位数，将瞬时温度序列中的每一个定子温度数据与中位数进行比值运算，得到温度比值系数，数据分析单元中预设有比值系数限定值；

步骤S33：将温度比值系数与比值系数限定值进行比较，当温度比值系数小于等于比值系数限定值时，判定温度测量差距正常，即各个定子绕组工作状态稳定，不进行任何处理，当温度比值系数大于比值系数限定值时，判定温度测量差距过大，即各个定子绕组工作状态不稳定，生成定子震荡信号；

步骤S34：求取瞬时温度序列的平均值，建立虚拟的平面直角坐标系，将时间作为X轴，将温度作为Y轴，将对应定子温度数据的采集时间数据作为横坐标，将瞬时温度序列的平均值作为纵坐标，并在平面直角坐标系中标记出对应坐标的坐标点，然后用平滑曲线将相邻的各个坐标点进行连接，得到定子温升曲线，数据分析单元内设置有定子温度阈值数据，当出现连续时间点内瞬时温度序列的平均值大于定子温度阈值数据时，判定定子温度过高，生成定子高温信号。

本发明的进一步技术改进在于：所述数据分析单元对转子绕组进行工况分析的具体步骤如下：

步骤S41：对采集转子温度数据的红外测温传感器进行编号，并对每个红外测温传感器获取的转子温度数据分别标记为ZW1 j、ZW2j、ZW3j、ZW4j、ZW5j、ZW6j，其中，j表示转子转动的圈数编号，j＝1,2,3……n2，当转子温度数据为0时，判定获取该定转子温度数据的对应红外传感器损坏，提取传感器编号并生成转子传感器更换信号；

步骤S42：求取转子在同一转动圈数编号内各个红外测温传感器采集的转子温度数据的平均值，建立虚拟的平面直角坐标系，将转子转动的圈数作为横坐标，将对应转动圈数编号内的转子温度数据的平均值作为纵坐标，在平面直角坐标系内标记出坐标点，根据坐标点绘制出转子温升曲线，数据分析单元中设置有转子温度阈值数据，当出现连续转动圈数内的转子温度数据的平均值大于转子温度阈值数据，判定转子温度过高，生成转子高温信号；

步骤S43：将单次转动圈数内的各红外测温传感器采集转子温度数据与转子温度数据的平均值进行差值计算，并进行取绝对值操作，得到温度差值，数据分析单元中设置有温差限定值，将温度差值与温差限定值进行比较，当温度差值小于等于温差限定值时，判定为温差正常，不进行任何处理，当温度差值大于温差限定值时，判定为温差异常，生成温差过大信号。

本发明的进一步技术改进在于：所述显示平台进行处理和显示的具体操作如下：

当识别到定子传感器更换信号或转子传感器更换信号时，在显示器上闪烁显示对应的传感器编号，当识别到定子震荡信号，在显示器闪烁显示“定子绕组温度不稳定”字样，当识别到温差过大信号时，在显示器闪烁显示“转子绕组温度不稳定信号”字样，当识别到定子高温信号时，启动蜂鸣器发出警报。

本发明的进一步技术改进在于：数据采集单元根据设置在电动机外壳上的多个红外测温传感器对定子绕组和转子绕组的温度进行采集，并将采集的定子温度数据、转子温度数据和采集时间数据发送至数据存储单元，数据分析单元对定子绕组的温度变化情况进行分析，得到定子传感器更换信号、传感器编号、定子震荡信号、定子温升曲线和定子高温信号并将其一同传输至显示平台，数据分析单元对转子绕组的工况进行分析，得到转子传感器更换信号、传感器编号、转子温升曲线和温差过大信号传输至显示平台，显示平台对数据分析单元输送的数据与信号进行处理和显示。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明在使用时，数据采集单元根据设置在电动机外壳上的多个红外测温传感器对定子绕组和转子绕组的温度进行采集，并将采集的定子温度数据、转子温度数据和采集时间数据发送至数据存储单元，通过在电动机外壳的机壳外圈和机壳内圈开设定子绕组温感孔和转子绕组温感孔，并在其中设置红外测温传感器，利用红外测温传感器对电动机的定子和转子进行温度实时监控，使设备人员能够对电动机的内部工作温度进行了解，方便根据电动机的温度状态对工作流程进行合理安排。

2、数据分析单元对定子绕组的温度变化情况进行分析，得到定子传感器更换信号、传感器编号、定子震荡信号、定子温升曲线和定子高温信号并将其一同传输至显示平台，数据分析单元对转子绕组的工况进行分析，得到转子传感器更换信号、传感器编号、转子温升曲线和温差过大信号传输至显示平台，显示平台对数据分析单元输送的数据与信号进行处理和显示，通过设置数据分析单元，对红外测温传感器获取的温度数据进行分析，绘制温升曲线并对定子和转子的温度的稳定性进行分析，并将分析结果传输至显示平台进行显示和处理，使温度数据能够更加直观准确的得到呈现，并计算温度比值系数和温度差值，从而得出定子和转子的温度稳定性情况，及时发现问题，提高了电动机的使用寿命和安全性。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的电动机外壳侧视示意图。

图中：1、机壳外圈；101、定子绕组温感孔；2、机壳内圈；202、转子绕组温感孔。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2所示，本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种电动机转定子用实时温度测量装置，包括电动机本体和温度检测装置，电动机本体包括电动机外壳、定子绕组和转子绕组，所述电动机外壳由机壳外圈1和机壳内圈2组成，所述机壳外圈1的一侧等角度开设有若干个定子绕组温感孔101，所述机壳内圈2的一侧等角度开设有若干个转子绕组温感孔102，所述定子绕组温感孔101和转子绕组温感孔102内均设置有红外测温传感器；

所述温度检测装置包括数据采集单元、数据分析单元、数据存储单元、显示平台，所述数据采集单元用于对定子温度数据、转子温度数据和采集时间数据并将其发送至数据存储单元，所述定子温度数据表示每个红外测温传感器对对应定子绕组采集的实时温度，所述转子温度数据表示每个红外测温传感器对对应转子绕组采集的实时温度；

所述数据分析单元对定子绕组的温度变化情况进行分析，得到定子传感器更换信号、传感器编号、定子震荡信号、定子温升曲线和定子高温信号并将其一同传输至显示平台，所述数据分析单元还用与对转子绕组的工况进行分析，得到转子传感器更换信号、传感器编号、转子温升曲线和温差过大信号传输至显示平台，所述显示平台对数据分析单元输送的数据与信号进行处理和显示。

所述定子绕组温感孔101的具体数目为六个，转子绕组温感孔102的具体数目为六个，且红外测温传感器进行温度感应的方式为非接触式。

所述数据分析单元进行定子绕组温度变化情况分析的具体步骤如下：

步骤S31：对采集定子温度数据的红外测温传感器进行编号，并对每个红外测温传感器获取的定子温度数据分别标记为DW1 i、DW2 i、DW3i、DW4i、DW5i、DW6i，其中，i表示采集定子温度数据的时间编号，i＝1,2,3……n1，当定子温度数据为0时，判定获取该定子温度数据的对应红外传感器损坏，提取传感器编号并生成定子传感器更换信号；

步骤S32：将若干个红外测温传感器在同一时间节点采集的定子温度数据划分为一组并将其内的零值剔除，并按照温度值进行从大到小的排序，生成瞬时温度序列，提取瞬时温度序列的中位数，将瞬时温度序列中的每一个定子温度数据与中位数进行比值运算，得到温度比值系数，数据分析单元中预设有比值系数限定值；

步骤S33：将温度比值系数与比值系数限定值进行比较，当温度比值系数小于等于比值系数限定值时，判定温度测量差距正常，即各个定子绕组工作状态稳定，不进行任何处理，当温度比值系数大于比值系数限定值时，判定温度测量差距过大，即各个定子绕组工作状态不稳定，生成定子震荡信号；

步骤S34：求取瞬时温度序列的平均值，建立虚拟的平面直角坐标系，将时间作为X轴，将温度作为Y轴，将对应定子温度数据的采集时间数据作为横坐标，将瞬时温度序列的平均值作为纵坐标，并在平面直角坐标系中标记出对应坐标的坐标点，然后用平滑曲线将相邻的各个坐标点进行连接，得到定子温升曲线，数据分析单元内设置有定子温度阈值数据，当出现连续时间点内瞬时温度序列的平均值大于定子温度阈值数据时，判定定子温度过高，生成定子高温信号。

所述数据分析单元对转子绕组进行工况分析的具体步骤如下：

步骤S41：对采集转子温度数据的红外测温传感器进行编号，并对每个红外测温传感器获取的转子温度数据分别标记为ZW1 j、ZW2j、ZW3j、ZW4j、ZW5j、ZW6j，其中，j表示转子转动的圈数编号，j＝1,2,3……n2，当转子温度数据为0时，判定获取该定转子温度数据的对应红外传感器损坏，提取传感器编号并生成转子传感器更换信号；

步骤S42：求取转子在同一转动圈数编号内各个红外测温传感器采集的转子温度数据的平均值，建立虚拟的平面直角坐标系，将转子转动的圈数作为横坐标，将对应转动圈数编号内的转子温度数据的平均值作为纵坐标，在平面直角坐标系内标记出坐标点，根据坐标点绘制出转子温升曲线，数据分析单元中设置有转子温度阈值数据，当出现连续转动圈数内的转子温度数据的平均值大于转子温度阈值数据，判定转子温度过高，生成转子高温信号；

步骤S43：将单次转动圈数内的各红外测温传感器采集转子温度数据与转子温度数据的平均值进行差值计算，并进行取绝对值操作，得到温度差值，数据分析单元中设置有温差限定值，将温度差值与温差限定值进行比较，当温度差值小于等于温差限定值时，判定为温差正常，不进行任何处理，当温度差值大于温差限定值时，判定为温差异常，生成温差过大信号。

所述显示平台进行处理和显示的具体操作如下：

当识别到定子传感器更换信号或转子传感器更换信号时，在显示器上闪烁显示对应的传感器编号，当识别到定子震荡信号，在显示器闪烁显示“定子绕组温度不稳定”字样，当识别到温差过大信号时，在显示器闪烁显示“转子绕组温度不稳定信号”字样，当识别到定子高温信号时，启动蜂鸣器发出警报。

数据采集单元根据设置在电动机外壳上的多个红外测温传感器对定子绕组和转子绕组的温度进行采集，并将采集的定子温度数据、转子温度数据和采集时间数据发送至数据存储单元，数据分析单元对定子绕组的温度变化情况进行分析，得到定子传感器更换信号、传感器编号、定子震荡信号、定子温升曲线和定子高温信号并将其一同传输至显示平台，数据分析单元对转子绕组的工况进行分析，得到转子传感器更换信号、传感器编号、转子温升曲线和温差过大信号传输至显示平台，显示平台对数据分析单元输送的数据与信号进行处理和显示。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种电动机转定子用实时温度测量装置，其特征在于：包括电动机本体和温度检测装置，电动机本体包括电动机外壳、定子绕组和转子绕组，所述电动机外壳由机壳外圈(1)和机壳内圈(2)组成，所述机壳外圈(1)的一侧等角度开设有若干个定子绕组温感孔(101)，所述机壳内圈(2)的一侧等角度开设有若干个转子绕组温感孔(102)，所述定子绕组温感孔(101)和转子绕组温感孔(102)内均设置有红外测温传感器；

所述温度检测装置包括数据采集单元、数据分析单元、数据存储单元、显示平台，所述数据采集单元用于对定子温度数据、转子温度数据和采集时间数据并将其发送至数据存储单元，所述定子温度数据表示每个红外测温传感器对对应定子绕组采集的实时温度，所述转子温度数据表示每个红外测温传感器对对应转子绕组采集的实时温度；

所述数据分析单元对定子绕组的温度变化情况进行分析，得到定子传感器更换信号、传感器编号、定子震荡信号、定子温升曲线和定子高温信号并将其一同传输至显示平台，所述数据分析单元还用与对转子绕组的工况进行分析，得到转子传感器更换信号、传感器编号、转子温升曲线和温差过大信号传输至显示平台，所述显示平台对数据分析单元输送的数据与信号进行处理和显示。

2.根据权利要求1所述的一种电动机转定子用实时温度测量装置，其特征在于，所述定子绕组温感孔(101)的具体数目为六个，转子绕组温感孔(102)的具体数目为六个，且红外测温传感器进行温度感应的方式为非接触式。

3.根据权利要求1所述的一种电动机转定子用实时温度测量装置，其特征在于，所述数据分析单元进行定子绕组温度变化情况分析的具体步骤如下：

步骤S31：对采集定子温度数据的红外测温传感器进行编号，并对每个红外测温传感器获取的定子温度数据分别标记为DW1 i、DW2 i、DW3i、DW4i、DW5i、DW6i，其中，i表示采集定子温度数据的时间编号，i＝1,2,3……n1，当定子温度数据为0时，判定获取该定子温度数据的对应红外传感器损坏，提取传感器编号并生成定子传感器更换信号；

步骤S32：将若干个红外测温传感器在同一时间节点采集的定子温度数据划分为一组并将其内的零值剔除，并按照温度值进行从大到小的排序，生成瞬时温度序列，提取瞬时温度序列的中位数，将瞬时温度序列中的每一个定子温度数据与中位数进行比值运算，得到温度比值系数，数据分析单元中预设有比值系数限定值；

步骤S33：将温度比值系数与比值系数限定值进行比较，当温度比值系数小于等于比值系数限定值时，判定温度测量差距正常，即各个定子绕组工作状态稳定，不进行任何处理，当温度比值系数大于比值系数限定值时，判定温度测量差距过大，即各个定子绕组工作状态不稳定，生成定子震荡信号；

步骤S34：求取瞬时温度序列的平均值，建立虚拟的平面直角坐标系，将时间作为X轴，将温度作为Y轴，将对应定子温度数据的采集时间数据作为横坐标，将瞬时温度序列的平均值作为纵坐标，并在平面直角坐标系中标记出对应坐标的坐标点，然后用平滑曲线将相邻的各个坐标点进行连接，得到定子温升曲线，数据分析单元内设置有定子温度阈值数据，当出现连续时间点内瞬时温度序列的平均值大于定子温度阈值数据时，判定定子温度过高，生成定子高温信号。

4.根据权利要求1所述的一种电动机转定子用实时温度测量装置，其特征在于，所述数据分析单元对转子绕组进行工况分析的具体步骤如下：

步骤S41：对采集转子温度数据的红外测温传感器进行编号，并对每个红外测温传感器获取的转子温度数据分别标记为ZW1 j、ZW2j、ZW3j、ZW4j、ZW5j、ZW6j，其中，j表示转子转动的圈数编号，j＝1,2,3……n2，当转子温度数据为0时，判定获取该定转子温度数据的对应红外传感器损坏，提取传感器编号并生成转子传感器更换信号；

步骤S42：求取转子在同一转动圈数编号内各个红外测温传感器采集的转子温度数据的平均值，建立虚拟的平面直角坐标系，将转子转动的圈数作为横坐标，将对应转动圈数编号内的转子温度数据的平均值作为纵坐标，在平面直角坐标系内标记出坐标点，根据坐标点绘制出转子温升曲线，数据分析单元中设置有转子温度阈值数据，当出现连续转动圈数内的转子温度数据的平均值大于转子温度阈值数据，判定转子温度过高，生成转子高温信号；

步骤S43：将单次转动圈数内的各红外测温传感器采集转子温度数据与转子温度数据的平均值进行差值计算，并进行取绝对值操作，得到温度差值，数据分析单元中设置有温差限定值，将温度差值与温差限定值进行比较，当温度差值小于等于温差限定值时，判定为温差正常，不进行任何处理，当温度差值大于温差限定值时，判定为温差异常，生成温差过大信号。

5.根据权利要求1所述的一种电动机转定子用实时温度测量装置及其工作方法，其特征在于，所述显示平台进行处理和显示的具体操作如下：

当识别到定子传感器更换信号或转子传感器更换信号时，在显示器上闪烁显示对应的传感器编号，当识别到定子震荡信号，在显示器闪烁显示“定子绕组温度不稳定”字样，当识别到温差过大信号时，在显示器闪烁显示“转子绕组温度不稳定信号”字样，当识别到定子高温信号时，启动蜂鸣器发出警报。

6.根据权利要求1所述的一种电动机转定子用实时温度测量装置的工作方法，其特征在于，数据采集单元根据设置在电动机外壳上的多个红外测温传感器对定子绕组和转子绕组的温度进行采集，并将采集的定子温度数据、转子温度数据和采集时间数据发送至数据存储单元，数据分析单元对定子绕组的温度变化情况进行分析，得到定子传感器更换信号、传感器编号、定子震荡信号、定子温升曲线和定子高温信号并将其一同传输至显示平台，数据分析单元对转子绕组的工况进行分析，得到转子传感器更换信号、传感器编号、转子温升曲线和温差过大信号传输至显示平台，显示平台对数据分析单元输送的数据与信号进行处理和显示。

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