CN114217222A - 一种电机绝缘轴承运行状态监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，提供了一种电机绝缘轴承运行状态监测方法及系统，该系统包括：传感器组件，用于监测绝缘轴承的原始信号；信号调理模块，用于将所述原始信号进行数据调理，得到原始数据；数据采集模块，用于将所述原始数据进行处理，得到绝缘轴承的状态数据；其中，所述绝缘轴承的状态数据包括以下至少一种：绝缘轴承的振动信号、轴电流参数、轴电压参数、绝缘电阻值、温度值；终端设备，用于将所述绝缘轴承的状态数据转换成数据信息，并将所述数据信息进行存储和显示；本发明还相应的提供了一种电机绝缘轴承运行状态监测方法；本发明能为电机绝缘轴承的安全高效可靠运行提供保障。

Description

一种电机绝缘轴承运行状态监测方法及系统

技术领域

本发明涉及但不限于电机技术领域，尤其涉及一种电机绝缘轴承运行状态监测方法及系统。

背景技术

统计表明，40％的电机故障是轴承引发，25％的轴承故障是轴电流损伤故障，为应对轴电流损伤引发的电机轴承大批量更换，目前普遍推广应用绝缘轴承。

因此，对绝缘轴承运行状态及绝缘性能进行准确的判断对电机绝缘轴承的安全高效可靠运行十分重要。申请号为CN201921222994.6的中国专利文献公开了一种监测电机轴运行状态的监测装置，包括左油膜、左轴承座绝缘子、左电刷、转子、右电刷、右油膜和右轴承座绝缘子，转子左右两端分别连接有左油膜和右油膜，左油膜和右油膜分别连接左轴承座绝缘子和右轴承座绝缘子，转子还分别连接左电刷和右电刷，但该专利只能依据轴电压信号的波形信息对发电机大轴的运行状态进行监测，不能监测电机轴承的运行状态，具有很大的局限性。

申请号为CN201810124594.5的中国专利文献公开了一种发电机大轴运行状态的监测装置及其监测方法，该监测装置包括采样碳刷、接地碳刷、绝缘支架、信号监测装置和接地装置；绝缘支架设于发电机大轴的径向截面上，绝缘支架上设有采样碳刷和接地碳刷；采样碳刷和接地碳刷分别与发电机大轴的径向截面的表面接触；采样碳刷和接地碳刷与信号监测装置电连接；接地碳刷通过接地装置接地；信号监测装置监测采样碳刷和接地碳刷之间的电压波形，将电压波形与典型波形比对分析获取发电机大轴的运行状态，该专利同样也是只依据碳刷和接地碳刷之间的电压波形对发电机大轴的运行状态进行监测，不能监测电机轴承的运行状态，对轴承运行状态监测结果的全面性不足、可靠性不高。

此外，传统轴承运行状态监测方式以振动监测为主，而单一的振动监测也不能满足绝缘轴承运行状态尤其是绝缘性能退化的监测需求。

基于此，有必要提供一种全面的绝缘轴承运行状态监测系统，为电机绝缘轴承的安全高效可靠运行保驾护航。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本发明实施例提供了一种电机绝缘轴承运行状态监测方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

第一方面，本发明实施例提供了一种电机绝缘轴承运行状态监测系统，包括：

传感器组件，用于监测绝缘轴承的原始信号；

信号调理模块，用于将所述原始信号进行数据调理，得到原始数据；

数据采集模块，用于将所述原始数据进行处理，得到绝缘轴承的状态数据；其中，所述绝缘轴承的状态数据包括以下至少一种：绝缘轴承的振动信号、轴电流参数、轴电压参数、绝缘电阻值、温度值；

终端设备，用于将所述绝缘轴承的状态数据转换成数据信息，并将所述数据信息进行存储和显示。

根据本发明的一些实施例，所述系统还包括振动测试模块，所述传感器组件包括加速度传感器；

所述振动测试模块，用于控制所述加速度传感器监测绝缘轴承的振动信号，将所述振动信号转化为电压信号后传入到所述信号调理模块；

所述信号调理模块，用于对所述电压信号进行滤波处理，将处理后的电压信号发送给所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将所述处理后的电压信号传输到所述终端设备。

根据本发明的一些实施例，所述电机包括轴伸端和非轴伸端，所述轴伸端和非轴伸端各自设置有刷握，每个所述刷握内均设置有接地电刷，每个所述接地电刷设置有测量触头；

所述轴伸端通过第一接地线与电机的机座连接，所述第一接地线穿过霍尔电流传感器，所述霍尔传感器的输出端通过取样电阻与所述信号调理模块相接；

所述非轴伸端的测量触头与标准电阻的输入端通过连接线连接，所述标准电阻的输入端还通过第二接地线与所述电机的机座连接，所述标准电阻的输出端连接所述信号调理模块的输入端。

所述系统还包括轴电流测试模块，所述轴电流测试模块，用于将电机调整至额定运行状态下，控制轴伸端的测量触头与轴伸端转轴表面接触；

所述数据采集模块，用于记录所述取样电阻和所述标准电阻的电压波形，根据所述取样电阻和所述标准电阻的电压波形得到轴电流参数。

根据本发明的一些实施例，所述系统还包括轴电压测试模块，所述轴电压测试模块，用于将电机调整至额定运行状态下，去除轴伸端的接地电刷，非轴伸端的接地电刷上的测量触头与轴伸端转轴表面接触，以使电机的轴电压信号通过测量触头传递到所述信号调理模块；

所述信号调理模块，用于将所述轴电压信号进行处理，将将处理后得到的轴电压参数发送至所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将处理后得到的轴电压参数发送给传输到所述终端设备。

根据本发明的一些实施例，所述系统还包括温度测试模块，所述传感器组件包括PT100温度传感器；

所述温度测试模块，用于控制所述PT100温度传感器监测绝缘轴承的温度信号，将所述温度信号转化为电阻信号后传入到所述信号调理模块；

所述信号调理模块，用于对所述电阻信号进行处理，将处理后得到的温度值发送给所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将所述处理后的电阻信号传输到所述终端设备。

根据本发明的一些实施例，所述系统还包括绝缘电阻测试模块，所述传感器组件包括PT100温度传感器；

所述绝缘电阻测试模块，用于获取兆欧表对绝缘轴承的外圈进行检测得到的绝缘电阻值，根据所述绝缘电阻值确定所述绝缘轴承的绝缘性能，所述绝缘性能为有效或失效；其中，所述绝缘轴承的外圈上紧固缠绕有铜片；

所述信号调理模块，用于将所述绝缘电阻值发送给所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将所述绝缘电阻值传输到所述终端设备。

根据本发明的一些实施例，所述终端设备包括数据存储模块、数据查询模块和显示模块；

所述数据存储模块，用于存储所述绝缘轴承的状态数据；

所述数据存储模块中还设置有故障对比表；

所述数据存储模块还包括故障诊断模块，所述故障诊断模块，用于通过对特征信息进行分析后，与所述故障对比表对比，判断绝缘轴承是否出现故障；

所述数据查询模块，用于对所述数据存储模块存储的绝缘轴承的状态数据进行调取；

所述显示模块，用于显示实时状态的实时显示系统和故障提醒系统，所述故障提醒系统上还包括远程传输模块，所述远程传输模块将故障信息传输至检修部门的接收机上。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电机绝缘轴承运行状态监测方法，所述方法包括：

步骤S100，获取传感器组件监测到的绝缘轴承的原始信号；

步骤S200，通过信号调理模块将所述原始信号进行数据调理，得到原始数据；

步骤S300，通过数据采集模块将所述原始数据进行处理，得到绝缘轴承的状态数据；其中，所述绝缘轴承的状态数据包括以下至少一种：绝缘轴承的振动信号、轴电流参数、轴电压参数、绝缘电阻值、温度值；

步骤S400，通过终端设备将所述绝缘轴承的状态数据转换成数据信息，并将所述数据信息进行存储和显示。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1是本发明一个实施例提供的电机绝缘轴承运行状态监测系统的结构图；

图2是本发明一个实施例提供的电机的结构示意图；

图3是本发明一个实施例提供的电机绝缘轴承运行状态监测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书、权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

发明人为解决背景技术中的问题，经研究发现绝缘轴承的性能及服役寿命与其绝缘性能息息相关，而单一的监测数据无法全面反应绝缘轴承的绝缘性能，需要对轴电流、轴电压、绝缘电阻、温度等多参数进行监测，综合判断绝缘轴承运行状态及绝缘性能，而现行的监测系统尚处于空白，为此，发明人提供以下技术方案。

如图1所示，图1是本发明一个实施例提供的一种电机绝缘轴承运行状态监测系统的结构图，所述系统包括：

传感器组件，用于监测绝缘轴承的原始信号；

信号调理模块，用于将所述原始信号进行数据调理，得到原始数据；

数据采集模块，用于将所述原始数据进行处理，得到绝缘轴承的状态数据；其中，所述绝缘轴承的状态数据包括：绝缘轴承的振动信号、轴电流参数、轴电压参数、绝缘电阻值、温度值；

终端设备，用于将所述绝缘轴承的状态数据转换成数据信息，并将所述数据信息进行存储和显示。

在一些实例中，所述系统还包括振动测试模块，所述传感器组件包括加速度传感器；

所述振动测试模块，用于控制所述加速度传感器监测绝缘轴承的振动信号，将所述振动信号转化为电压信号后传入到所述信号调理模块；

所述信号调理模块，用于对所述电压信号进行滤波处理，将处理后的电压信号发送给所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将所述处理后的电压信号传输到所述终端设备。

本实施例中，所述监测绝缘轴承振动信号的传感器优选为加速度传感器，所述加速度传感器将振动信号转化为电压信号传入到所述信号调理模块，所述信号调理模块对电压信号进行滤波处理后，通过所述数据采集模块将所述信号调理模块的输出信号传输到所述终端设备。

参考图2，在一些实例中，所述电机包括轴伸端和非轴伸端，所述轴伸端和非轴伸端各自设置有刷握，每个所述刷握内均设置有接地电刷，每个所述接地电刷设置有测量触头；

所述轴伸端通过第一接地线与电机的机座连接，所述第一接地线穿过霍尔电流传感器，所述霍尔传感器的输出端通过取样电阻与所述信号调理模块相接；

所述非轴伸端的测量触头与标准电阻的输入端通过连接线连接，所述标准电阻的输入端还通过第二接地线与所述电机的机座连接，所述标准电阻的输出端连接所述信号调理模块的输入端。

所述系统还包括轴电流测试模块，所述轴电流测试模块，用于将电机调整至额定运行状态下，控制轴伸端的测量触头与轴伸端转轴表面接触；

所述数据采集模块，用于记录所述取样电阻和所述标准电阻的电压波形，根据所述取样电阻和所述标准电阻的电压波形得到轴电流参数。

需要说明的是，在测量轴电流过程中，须保证电机的轴伸端妥善连接地线；通过在电机的非轴伸端，将接地电刷从刷握中取出，以将测量触头的连接线和接地线串联在一起，将接地线的另一端接电机机座。在将电机调整至额定运行状态下，测量触头与轴伸端转轴表面接触，经过数据采集模块记录所述取样电阻和所述标准电阻的电压波形，经过内置的线性变换公式计算得到所述电压波形对应的轴电流参数，并通过所述终端设备显示所述轴电流参数以及所述轴电流参数的计量单位。

在一些实例中，所述系统还包括轴电压测试模块，所述轴电压测试模块，用于将电机调整至额定运行状态下，去除轴伸端的接地电刷，非轴伸端的接地电刷上的测量触头与轴伸端转轴表面接触，以使电机的轴电压信号通过测量触头传递到所述信号调理模块；

所述信号调理模块，用于将所述轴电压信号进行处理，将将处理后得到的轴电压参数发送至所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将处理后得到的轴电压参数发送给传输到所述终端设备。

在一些实例中，在测量轴电压时，将电机调整至额定运行状态下，去除轴伸端接地电刷，非轴伸端的接地电刷上的测量触头与轴伸端转轴表面接触，轴电压信号首先通过测量触头，从电机轴上引出，送至信号调理模块，经数据采集模块采集到计算机。

在一些实例中，所述系统还包括温度测试模块，所述传感器组件包括PT100温度传感器；

所述温度测试模块，用于控制所述PT100温度传感器监测绝缘轴承的温度信号，将所述温度信号转化为电阻信号后传入到所述信号调理模块；

所述信号调理模块，用于对所述电阻信号进行处理，将处理后得到的温度值发送给所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将所述处理后的电阻信号传输到所述终端设备。

在一些实例中，所述监测绝缘轴承温度的传感器优选设计为PT100温度传感器，所述PT100温度传感器将检测到的电机的温度信号转化为电阻信号传入到所述信号调理模块，所述信号调理模块对电阻信号处理后，通过所述数据采集模块将所述处理后的电阻信号传输到所述终端设备。

在一些实例中，所述系统还包括绝缘电阻测试模块，所述传感器组件包括PT100温度传感器；

所述绝缘电阻测试模块，用于获取兆欧表对绝缘轴承的外圈进行检测得到的绝缘电阻值，根据所述绝缘电阻值确定所述绝缘轴承的绝缘性能，所述绝缘性能为有效或失效；其中，所述绝缘轴承的外圈上紧固缠绕有铜片；

所述信号调理模块，用于将所述绝缘电阻值发送给所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将所述绝缘电阻值传输到所述终端设备。

在一些实例中，为测量绝缘轴承整体电阻，将铜片缠绕在绝缘轴承外圈上进行紧固。用兆欧表对绝缘轴承进行通电前的电阻测量，红笔为正极接绝缘轴承外圈，黑笔为负极接测试轴端，确保通电前绝缘轴承绝缘性能良好。通电后再对绝缘轴承电阻进行检测，判断绝缘轴承绝缘性能是否失效。

在一些实例中，所述终端设备包括数据存储模块、数据查询模块和显示模块；

所述数据存储模块，用于存储所述绝缘轴承的状态数据；

所述数据存储模块中还设置有故障对比表；

所述数据存储模块还包括故障诊断模块，所述故障诊断模块，用于通过对特征信息进行分析后，与所述故障对比表对比，判断绝缘轴承是否出现故障；

所述数据查询模块，用于对所述数据存储模块存储的绝缘轴承的状态数据进行调取；

所述显示模块，用于显示实时状态的实时显示系统和故障提醒系统，所述故障提醒系统上还包括远程传输模块，所述远程传输模块将故障信息传输至检修部门的接收机上。

需要说明的是，多个轴承被布置在所述轴承监测系统共同地监测。

本发明提供的实施例中，综合运用油液、红外、振动和热工参数等多种监测技术手段对轴承进行状态监测，可实现一个故障引起多个现象的诊断工作，多个监测技术手段相互之间形成互相印证，有助于对轴承运行状态做出综合判断，从而精准确定故障产生的原因、部位和性质。有效提高监测诊断结论的可靠性，并为设备维修决策提供依据。实现轴承振动的精密诊断，提高综合监测诊断能力。

如图3所示，图3是本发明一个实施例提供的一种电机绝缘轴承运行状态监测方法的流程图，在该方法中，包括但不限于有以下步骤：

步骤S100，获取传感器组件监测到的绝缘轴承的原始信号；

步骤S200，通过信号调理模块将所述原始信号进行数据调理，得到原始数据；

步骤S300，通过数据采集模块将所述原始数据进行处理，得到绝缘轴承的状态数据；其中，所述绝缘轴承的状态数据包括以下至少一种：绝缘轴承的振动信号、轴电流参数、轴电压参数、绝缘电阻值、温度值；

步骤S400，通过终端设备将所述绝缘轴承的状态数据转换成数据信息，并将所述数据信息进行存储和显示。

上述系统实施例中的内容均适用于本方法实施例中，本方法实施例所具体实现的功能与上述系统实施例相同，并且达到的有益效果与上述系统实施例所达到的有益效果也相同。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种电机绝缘轴承运行状态监测系统，其特征在于，包括：

传感器组件，用于监测绝缘轴承的原始信号；

信号调理模块，用于将所述原始信号进行数据调理，得到原始数据；

数据采集模块，用于将所述原始数据进行处理，得到绝缘轴承的状态数据；其中，所述绝缘轴承的状态数据包括以下至少一种：绝缘轴承的振动信号、轴电流参数、轴电压参数、绝缘电阻值、温度值；

终端设备，用于将所述绝缘轴承的状态数据转换成数据信息，并将所述数据信息进行存储和显示。

2.根据权利要求1所述的电机绝缘轴承运行状态监测系统，其特征在于，所述系统还包括振动测试模块，所述传感器组件包括加速度传感器；

所述振动测试模块，用于控制所述加速度传感器监测绝缘轴承的振动信号，将所述振动信号转化为电压信号后传入到所述信号调理模块；

所述信号调理模块，用于对所述电压信号进行滤波处理，将处理后的电压信号发送给所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将所述处理后的电压信号传输到所述终端设备。

3.根据权利要求1所述的电机绝缘轴承运行状态监测系统，其特征在于，所述电机包括轴伸端和非轴伸端，所述轴伸端和非轴伸端各自设置有刷握，每个所述刷握内均设置有接地电刷，每个所述接地电刷设置有测量触头；

所述轴伸端通过第一接地线与电机的机座连接，所述第一接地线穿过霍尔电流传感器，所述霍尔传感器的输出端通过取样电阻与所述信号调理模块相接；

所述非轴伸端的测量触头与标准电阻的输入端通过连接线连接，所述标准电阻的输入端还通过第二接地线与所述电机的机座连接，所述标准电阻的输出端连接所述信号调理模块的输入端。

所述系统还包括轴电流测试模块，所述轴电流测试模块，用于将电机调整至额定运行状态下，控制轴伸端的测量触头与轴伸端转轴表面接触；

所述数据采集模块，用于记录所述取样电阻和所述标准电阻的电压波形，根据所述取样电阻和所述标准电阻的电压波形得到轴电流参数。

4.根据权利要求3所述的电机绝缘轴承运行状态监测系统，其特征在于，所述系统还包括轴电压测试模块，所述轴电压测试模块，用于将电机调整至额定运行状态下，去除轴伸端的接地电刷，非轴伸端的接地电刷上的测量触头与轴伸端转轴表面接触，以使电机的轴电压信号通过测量触头传递到所述信号调理模块；

所述信号调理模块，用于将所述轴电压信号进行处理，将将处理后得到的轴电压参数发送至所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将处理后得到的轴电压参数发送给传输到所述终端设备。

5.根据权利要求1所述的电机绝缘轴承运行状态监测系统，其特征在于，所述系统还包括温度测试模块，所述传感器组件包括PT100温度传感器；

所述温度测试模块，用于控制所述PT100温度传感器监测绝缘轴承的温度信号，将所述温度信号转化为电阻信号后传入到所述信号调理模块；

所述信号调理模块，用于对所述电阻信号进行处理，将处理后得到的温度值发送给所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将所述处理后的电阻信号传输到所述终端设备。

6.根据权利要求1所述的电机绝缘轴承运行状态监测系统，其特征在于，所述系统还包括绝缘电阻测试模块，所述传感器组件包括PT100温度传感器；

所述绝缘电阻测试模块，用于获取兆欧表对绝缘轴承的外圈进行检测得到的绝缘电阻值，根据所述绝缘电阻值确定所述绝缘轴承的绝缘性能，所述绝缘性能为有效或失效；其中，所述绝缘轴承的外圈上紧固缠绕有铜片；

所述信号调理模块，用于将所述绝缘电阻值发送给所述数据采集模块；

所述数据采集模块，用于将所述绝缘电阻值传输到所述终端设备。

7.根据权利要求1所述的电机绝缘轴承运行状态监测系统，其特征在于，所述终端设备包括数据存储模块、数据查询模块和显示模块；

所述数据存储模块，用于存储所述绝缘轴承的状态数据；

所述数据存储模块中还设置有故障对比表；

所述数据存储模块还包括故障诊断模块，所述故障诊断模块，用于通过对特征信息进行分析后，与所述故障对比表对比，判断绝缘轴承是否出现故障；

所述数据查询模块，用于对所述数据存储模块存储的绝缘轴承的状态数据进行调取；

所述显示模块，用于显示实时状态的实时显示系统和故障提醒系统，所述故障提醒系统上还包括远程传输模块，所述远程传输模块将故障信息传输至检修部门的接收机上。

8.一种电机绝缘轴承运行状态监测方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S100，获取传感器组件监测到的绝缘轴承的原始信号；

步骤S200，通过信号调理模块将所述原始信号进行数据调理，得到原始数据；

步骤S300，通过数据采集模块将所述原始数据进行处理，得到绝缘轴承的状态数据；其中，所述绝缘轴承的状态数据包括以下至少一种：绝缘轴承的振动信号、轴电流参数、轴电压参数、绝缘电阻值、温度值；

步骤S400，通过终端设备将所述绝缘轴承的状态数据转换成数据信息，并将所述数据信息进行存储和显示。

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