CN114922837A - 一种防拆解和温度报警的智能风机及电力机车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防拆解和温度报警的智能风机及电力机车，涉及智能风机技术领域，包括风机本体、变频器和智能控制模块，风机本体的主体结构包括风机本体的主体结构包括电机、叶轮、出风筒和进风道，电机驱动叶轮旋转，从而形成从进风道到出风筒的散热气流，变频器用于控制电机的转速，同时为智能控制模块提供可变频的控制电源；通过防拆解和温度报警进行系统集成，设置对应不同温度阈值和温度报警，减少突发性的故障。实现防拆解技术，实现风机自我保护功能，防止外界对风机任意拆解，实现原厂和高质量检修和维护，进一步提高产品的寿命及可靠性，实现智能风机的持续可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及智能风机技术领域，具体为一种防拆解和温度报警的智能风机及电力机车。
背景技术
风机是保障电力机车安全运行的重要部件之一，主要用于牵引传动的变流器、变压器和牵引电机等产生热源的仪器和设备的冷却，是轨道交通交流传动机车的关键设备之一。由于风机是高速旋转的器件，因此温升是影响风机及部件性能和寿命的关键参数。为了防止风机温升过大而造成的轴承、绕组等零部件的损坏，保证轨道交通列车的正常运行，需要对风机的温升进行控制。将风机的温升控制在标准和列车要求范围之内，通过设置对应不同温度阈值和温度报警，可以提前提醒客户对风机进行的维护，减少突发性的故障。同时，由于风机在维护过程中，为了提高风机和电力机车运行的可靠性，提高低劣供应商检修的门槛，实现原厂和高质量检修和维护，需要对风机拆解和装配进行控制。
专利CN2016103207968公开了一种电机温升与振动监测装置及其实现方法，解决了现有监测装置电机振动监测存在缺陷、监测数据不全面等问题，实现电流检测功能，可对电机过载异常，温升异常，振动异常全方位的监测。该发明专利实现了电机振动与温升监测装置和方法，但是该专利没有实现风机防拆解智能控制，而实现防拆解技术和控制风机的温升是提高风机可靠性的主要举措，实现智能风机防拆解技术，不但可以更好的控制低劣供应商检修的门槛，实现原厂和高质量检修和维护，和温升报警控制系统进行系统集成，进一步提高产品的寿命及可靠性，实现智能风机；为此，我们提供一种防拆解和温度报警的智能风机及电力机车。
发明内容
为了克服现有技术的局限，本发明提供了一种防拆解和温度报警的智能风机及电力机车。
本发明可以通过以下技术方案实现：一种防拆解和温度报警的智能风机，包括风机本体、变频器和智能控制模块，风机本体的主体结构包括电机、叶轮、出风筒和进风道，电机驱动叶轮旋转，从而形成从进风道到出风筒的散热气流，所述变频器用于控制电机的转速，同时为智能控制模块提供可变频的控制电源；
所述智能控制模块包括防拆解回路、温度报警单元和数据存储单元；所述防拆解回路通过低压直流电源形成保护电路，对风机的拆卸进行监测，风机拆卸后电路发生断路，且接触器信号断开无法复位，此时变频器无法启动；
所述温度报警单元包括安装在电机的前端盖、后端盖和绕组位置的三组温度传感器，以及一组用于测量室温的温度传感器，用于进行温度实时监测，温度报警单元中设置不同温度阈值对应不同颜色的指示灯，从而形成温度报警，所述数据存储单元用于存储各组温度传感器的监测数据，且数据存储单元中设置存储时间和定期拷贝和清理机制；
所述变频器将各传感器输出的模拟信号转化成控制变频器的0～10V控制信号，为智能控制模块提供可变调频的控制电源电压。
本发明的进一步改进在于：所述智能控制模块内还设置有可充电电池，在变频器断电情况下，可充电电池维持防拆解回路继续保持工作状态。
本发明的进一步改进在于：所述智能控制模块对外提供了温度阈值调整修改的接口，当温度传感器实时监测到的温度数据超过设定的温度阈值时，对应不同温度阈值的黄色指示灯或红色指示灯点亮报警。
本发明的进一步改进在于：所述智能控制模块预留设置有至少3组传感器信号输入接口。
本发明的进一步改进在于：所述智能控制模块的外壳采用合金屏蔽外壳，满足电磁兼容要求，使智能控制模块不会受到外界电磁干扰，同时智能控制模块也不会发射电磁干扰影响外界设备。
本发明的进一步改进在于：所述智能控制模块满足IEC61373的1类A级振动冲击要求。
电力机车，包括如权利要求1所述的防拆解和温度报警的智能风机。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
通过防拆解和温度报警进行系统集成，设置对应不同温度阈值和温度报警，减少突发性的故障。实现防拆解技术，实现风机自我保护功能，防止外界对风机任意拆解，实现原厂和高质量检修和维护，进一步提高产品的寿命及可靠性，实现智能风机的持续可靠运行。
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为本发明的智能风机控制流程示意图；
图2为本发明的智能风机整体结构示意图；
图3为本发明的智能风机控制模块原理图；
图4为本发明的智能风机防拆解回路控制原理图；
图5为本发明的智能风机温度和报警外部显示示意图。
图中：1、进风道；2、出风筒；3、叶轮；4、电机；5、变频器；6、智能控制模块。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
请参阅图1-5所示，一种防拆解和温度报警的智能风机，智能风机包括风机本体、变频器5和智能控制模块6，其中，风机本体的主体结构包括电机4、叶轮3、出风筒2和进风道1，电机4驱动叶轮3旋转，从而形成从进风道1到出风筒2的散热气流，变频器5是用于控制风机转速，为智能控制模块6提供可变频的控制电源；智能控制模块6包括防拆解回路、温度报警单元和数据存储单元；
防拆解回路是指提供低压直流电源，形成保护电路，对风机拆卸进行检测，电路断路时，拆卸后输出的接触器信号断开且无法复位，变频器5无法启动，从而迫使供应商提高检修和维护的门槛；
在电机4的前端盖、后端盖、绕组和设备的表面与空气直接接触处设置PT100温度传感器，并将温度模拟信号传输至智能控制模块6；
智能控制模块6设置有四组PT100温度传感器输入接口，可实时监测电机4前端盖、后端盖、绕组以及室温的温度模拟信号，外部的显示屏显示被监测对象的实时温度值，并通过红、黄指示灯实现不同温度的报警，另外预留1组PT100温度传感器输入接口和压力传感器输入接口。智能控制模块6将接收到的温度模拟信号或压力模拟信号进行处理后转换成用于控制变频器5的电压控制信号；
智能控制模块6将电压控制信号发送至变频器5，从而变频器5根据电压控制信号为智能控制模块6提供可变频的控制电源10V，同时智能控制模块6还配备了可充电电池；在无变频器5供电或者变频器5处于断电状态时，可充电电池维持防拆解回路保持正常工作不少于一年时间，可充电电池可以进行定期更换；
智能控制模块6在对电机4的前端盖、后端盖、绕组以及室温的温度模拟信号进行监测的同时，将其信号采集时间和四个位置的实时温度数据进行整合得到一条温度记录数据并存储至数据存储单元，并在数据存储单元设置定期清理机制，可任意设置时间期限，当温度记录数据在数据存储单元中的存在时长超过时间期限时，自动删除该条温度记录数据，释放数据存储单元的存储空间，存储的温度记录数据可以通过定期拷贝或者更换存储卡获取；
数据存储单元的存储核心为SD卡，满足长期储存数据的要求；具有USB接口，能通过U盘定期拷贝存储的数据；具有RS232接口，能通过串口连接电脑进行对上述的时间期限进行设置；
智能控制模块6中的温度报警单元预设有两个温度报警阈值，并对应匹配有双色报警灯，双色报警灯包括黄色指示灯和红色指示灯，其中，黄色指示灯对应第一温度报警阈值，红色指示灯对应第二温度报警阈值，且第一温度报警阈值小于第二温度报警阈值，当实时温度数据超过第一温度报警阈值或第二温度报警阈值时，对应的黄色指示灯或红色指示灯点亮；
在本实施例中，上述的智能控制模块6选用STM32F407VET6 ARM主控芯片，该主控芯片采用Cortex-M4内核，CPU最高速度达168MHz，电源电路前级可采用FC-A01D EMC滤波器进行滤波处理；VRB1224YMD-15WR3隔离转换电源模块输出24V给预留的压力传感器和数模转换器供电；VRB2403YMD-6WR3隔离转换电源提供3.3V电压为ARM主控芯片供电；
传感器的数据采集电路分为PT100温度数据采集电路和压力传感器电流信号采集电路，分别采集PT100温度信号和压力信号，两种信号经过信号除杂处理后传输给主控芯片，传感器的数据采集电路预留有多组信号输入接口，方便后续采集更多维度的数据，升级整个数据采集电路；
智能控制模块6接收到PT100温度信号和压力信号时，通过主控芯片将这些传感器模拟信号进行数据处理，输出对应的数字信号，最后经过电压控制输出电路转换后输出对应的0～10V电压控制信号，电压控制输出电路包括AD5412数模转换器和ADUM数字隔离芯片，对应的数字信号经过ADUM数字隔离芯片的路径传递后，AD5412数模转换器对其进行信号转换，将数字信号转换为模拟电信号，即0～10V电压控制信号；
如图4所示，智能控制模块6中的防拆解回路采用STC8F1K08芯片实时监控变频器-地、电机-地和风机外壳回路是否完整，在整个防拆解回路不完整时STC8F1K08芯片发送信号告知主控芯片；在变频器5上电时，隔离电源模块0303S-1WR2为防拆解回路提供电源；当变频器5断电时，由可充电电池进行供电，可充电电池具体可选用纽扣电池BH1220_SMD；
需要说明的是，智能控制模块6安装于电力机车的机械间内，且智能控制模块6的外壳采用合金屏蔽外壳，满足电磁兼容要求，使智能控制模块6不会受到机械间的电磁干扰，同时保证智能控制模块6也不会发射电磁干扰影响机械间的其他设备；上述的智能风机及智能控制模块6在安装时满足IEC61373的1类A级振动冲击要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种防拆解和温度报警的智能风机，其特征在于，包括风机本体、变频器(5)和智能控制模块(6)，风机本体的主体结构包括电机(4)、叶轮(3)、出风筒(2)和进风道(1)，电机(4)驱动叶轮(3)旋转，从而形成从进风道(1)到出风筒(2)的散热气流，所述变频器(5)用于控制电机(4)的转速，同时为智能控制模块(6)提供可变频的控制电源；
所述智能控制模块(6)包括防拆解回路、温度报警单元和数据存储单元；所述防拆解回路通过低压直流电源形成保护电路，对风机的拆卸进行监测，风机拆卸后电路发生断路，且接触器信号断开无法复位，此时变频器(5)无法启动；
所述温度报警单元包括安装在电机(4)的前端盖、后端盖和绕组位置的三组温度传感器，以及一组用于测量室温的温度传感器，用于进行温度实时监测，温度报警单元中设置不同温度阈值对应不同颜色的指示灯，从而形成温度报警，所述数据存储单元用于存储各组温度传感器的监测数据，且数据存储单元中设置存储时间和定期拷贝和清理机制；
所述变频器(5)将各传感器输出的模拟信号转化成控制变频器(5)的0～10V控制信号，为智能控制模块(6)提供可变调频的控制电源电压。
2.根据权利要求1所述的一种防拆解和温度报警的智能风机，其特征在于，所述智能控制模块(6)内还设置有可充电电池，在变频器(5)断电情况下，可充电电池维持防拆解回路继续保持工作状态。
3.根据权利要求1所述的一种防拆解和温度报警的智能风机，其特征在于，所述智能控制模块(6)对外提供了温度阈值调整修改的接口，当温度传感器实时监测到的温度数据超过设定的温度阈值时，对应不同温度阈值的黄色指示灯或红色指示灯点亮报警。
4.根据权利要求1所述的一种防拆解和温度报警的智能风机，其特征在于，所述智能控制模块(6)预留设置有至少3组传感器信号输入接口。
5.根据权利要求1所述的一种防拆解和温度报警的智能风机，其特征在于，所述智能控制模块(6)的外壳采用合金屏蔽外壳，满足电磁兼容要求，使智能控制模块(6)不会受到外界电磁干扰，同时智能控制模块(6)也不会发射电磁干扰影响外界设备。
6.根据权利要求1所述的一种防拆解和温度报警的智能风机，其特征在于，所述智能控制模块(6)满足IEC61373的1类A级振动冲击要求。
7.电力机车，其特征在于，包括如权利要求1所述的防拆解和温度报警的智能风机。
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