CN116242197B - 一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于驱动电机领域，涉及数据分析技术技术，用于解决现有技术无法结合冷却塔的处理量进行驱动电机的合理调配与控制的问题，具体是一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统，包括底座与外壳，所述底座侧面与外壳固定连接，所述外壳靠近底座一侧的内侧壁固定连接有电机本体；由若干个降温装置构成降温系统，所述降温系统通信连接有处理器，所述处理器通信连接有风量优化模块、运行监测模块、异常分析模块、控制器以及存储模块，控制器的输出端与降温系统中的多个电机本体输入端均电性连接；本发明可以对降温系统的降温装置开启数量进行优化分析，在完成有效数据的筛选之后对有效数据进行边界分析得到处理区间的边界值。
Description
技术领域
本发明属于驱动电机领域，涉及数据分析技术技术，具体是一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统。
背景技术
冷却塔是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置；其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置。
冷却塔专用永磁半直驱电机仅能够按照固定配置进行风冷降温，而无法结合冷却塔的处理量进行驱动电机的合理调配与控制，从而导致能源浪费、设备运行效率低下以及设备故障率升高等问题。
针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统，用于解决现有技术无法结合冷却塔的处理量进行驱动电机的合理调配与控制的问题；
本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以结合冷却塔的处理量进行驱动电机的合理调配与控制的的冷却塔专用永磁半直驱电机。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统，包括底座与外壳，所述底座侧面与外壳固定连接，所述外壳靠近底座一侧的内侧壁固定连接有电机本体；
由永磁半直驱电机与风叶机构组成一个降温装置，由若干个降温装置构成降温系统，所述降温系统电性连接有控制器，所述控制器通信连接有处理器，所述处理器还通信连接有风量优化模块、运行监测模块、异常分析模块以及存储模块；
所述风量优化模块用于对降温系统的降温装置开启数量进行优化分析并得到处理区间的边界值；
所述运行监测模块用于对冷却塔的运行效率进行监控分析：在冷却塔运行之前获取本次降温处理的处理水量，开启与处理水量相对应的处理区间的边界值相同数量的降温装置；
所述异常分析模块用于对冷却塔进行运行异常因素分析，通过异常因素分析结果生成驱动异常信号、风叶检测信号或风量优化信号并发送至处理器。
作为本发明的一种优选实施方式，所述外壳远离底座一侧的内侧壁固定安装有传动轴，所述电机本体输出端与传动轴相靠近的一端分别固定安装有主动齿轮与第一传动齿轮，所述主动齿轮与第一传动齿轮相互啮合，所述外壳远离底座的一侧设置有输出轴，所述输出轴与传动轴相靠近的一端分别设置有从动齿轮与第二传动齿轮，所述从动齿轮与第二传动齿轮相啮合。
作为本发明的一种优选实施方式，风量优化模块对降温系统的降温装置开启数量进行优化分析的具体过程包括：生成优化周期，获取优化周期内冷却塔所有的处理数据，冷却塔的处理数据包括进塔温度JW、出塔温度CW、降温时长JS、处理水量CS以及降温数量；进塔温度JW与出塔温度CW分别为处理水进入与离开冷却塔的温度值，降温时长JS为冷却塔进行冷却处理的时长，处理水量CS为冷却塔进行冷却处理的水量；由处理水量CS的最大值与最小值构成处理范围，将处理范围分割为若干个处理区间，通过对进塔温度JW、出塔温度CW、降温时长JS以及处理水量CS进行数值计算得到处理数据的运行系数YX；通过存储模块获取到运行阈值YXmin，将运行数据的运行系数YX与运行阈值YXmin进行比较并通过比较结果将处理数据标记为无效数据或有效数据；对有效数据进行边界分析并得到处理区间的边界值，将所有处理区间的边界值通过处理器发送至运行监测模块。
作为本发明的一种优选实施方式，将运行系数YX与运行阈值YXmin进行比较的具体过程包括：若运行系数YX小于运行阈值YXmin，则判定冷却塔的运行效率不满足要求，将对应的处理数据标记为无效数据；若运行系数YX大于等于运行阈值YXmin，则判定冷却塔的运行效率满足要求，将对应的处理数据标记为有效数据。
作为本发明的一种优选实施方式，对有效数据进行边界分析的具体过程包括：由处理水量CS位于处理区间之内的有效数据构成有效集合，对有效集合进行方差计算得到分布系数，通过存储模块获取到分布阈值，将分布系数与分布阈值进行比较：若分布系数小于分布阈值，则将有效集合中有效数据的降温数量最小值标记为处理区间的边界值；若分布系数大于等于分布阈值，则将有效集合中运行系数YX数值最小的有效数据从有效集合中删除，然后重新对有效集合的分布系数进行计算，以此类推，直至重新计算的分布系数小于分布阈值。
作为本发明的一种优选实施方式，运行监测模块对冷却塔的运行效率进行监控分析的过程还包括：在降温处理完成之后获取冷却塔的运行系数YX并与运行阈值YXmin进行比较：若运行系数YX大于等于运行阈值YXmin，则判定冷却塔本次运行效率满足要求；若运行系数YX小于运行阈值YXmin，则判定冷却塔本次运行效率不满足要求，运行监测模块向处理器发送运行异常信号，处理器接收到运行异常信号后将运行异常信号发送至异常分析模块。
作为本发明的一种优选实施方式，异常分析模块对冷却塔进行运行异常因素分析的具体过程包括：生成分析时段，将开启的降温装置标记为开启对象，获取开启对象中永磁半直驱电机在分析时段内的输出转速平均值并标记为转速值，将所有的开启对象永磁半直驱电机的转速值进行求和取平均值得到转速表现值，对所有开启对象永磁半直驱电机的转速值进行方差计算得到转速偏差值，通过存储模块获取到转速表现阈值与转速偏差阈值，将转速表现值、转速偏差值分别与转速表现阈值、转速偏差阈值进行比较：若转速表现值大于转速表现阈值且转速偏差值小于等于转速偏差阈值，则判定降温系统的驱动正常，对降温系统进行风量检测；否则，判定降温系统的驱动异常，异常分析模块向处理器发送驱动异常信号，处理器接收到驱动异常信号后将驱动异常信号发送至管理人员的手机终端。
作为本发明的一种优选实施方式，对降温系统进行风量检测的具体过程包括：获取开启对象在分析时段内产生的风量值，通过存储模块获取到风量阈值，将风量值与风量阈值进行比较：若风量值小于风量阈值，则判定降温系统的风量异常，异常分析模块向处理器发送风叶检测信号，处理器接收到风叶检测信号后将风叶检测信号发送至管理人员的手机终端；若风量值大于等于风量阈值，则判定降温系统的风量正常，异常分析模块向处理器发送风量优化信号，处理器接收到风量优化信号后将风量优化信号发送至风量优化模块，风量优化模块接收到风量优化信号后重新对降温系统的降温装置开启数量进行优化分析。
本发明具备下述有益效果：
1、通过风量优化模块可以对降温系统的降温装置开启数量进行优化分析，根据优化周期内冷却塔的处理数据进行分析与计算得到运行系数，从而根据运行系数对冷却塔的降温效率进行反馈，在完成有效数据的筛选之后对有效数据进行边界分析得到处理区间的边界值，从而通过边界值对后续的处理任务进行电机控制与调配，节约设备消耗的能源，提高设备运行效率；
2、通过运行监测模块可以对冷却塔的运行效率进行监控分析，通过启动值对降温装置开启数量进行限制，在保证降温效率的同时将设备消耗能源降至最低，同时对冷却塔每一次工作时的运行效率进行监控，在出现运行异常时及时进行预警；
3、通过异常分析模块可以对冷却塔进行运行异常因素分析，通过对降温装置的组成进行逐一排查与分析，对冷却塔的运行异常原因进行判定，从而可以采取针对性的处理措施进行异常处理，而在降温装置不存在机械性能异常时采取风量优化的方式进行边界值更新，从而对冷却塔不同处理区间的边界值进行动态调节，提高风量优化模块的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一的结构主视剖视图；
图2为本发明实施例一的结构侧视图；
图3为本发明实施例二的系统框图。
图中：1、底座；2、外壳；3、电机本体；4、传动轴；5、主动齿轮；6、第一传动齿轮；7、输出轴；8、从动齿轮；9、第二传动齿轮。
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。
实施例一：如图1-2所示，一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统，包括底座1与外壳2，底座1侧面与外壳2固定连接，外壳2靠近底座1一侧的内侧壁固定连接有电机本体3，外壳2远离底座1一侧的内侧壁固定安装有传动轴4，电机本体3输出端与传动轴4相靠近的一端分别固定安装有主动齿轮5与第一传动齿轮6，主动齿轮5与第一传动齿轮6相互啮合，外壳2远离底座1的一侧设置有输出轴7，输出轴7与传动轴4相靠近的一端分别设置有从动齿轮8与第二传动齿轮9，从动齿轮8与第二传动齿轮9相啮合；永磁半直驱电机将传统的异步电机+减速机(异步电机+皮带轮)结构，升级为永磁电机半直驱方式，系统效率提升，体积小重量轻、便于安装且维护简单。
实施例二：如图3所示，由永磁半直驱电机与风叶机构组成一个降温装置，由若干个降温装置构成降温系统，降温系统电性连接有控制器，控制器通信连接有处理器，处理器还通信连接有风量优化模块、运行监测模块、异常分析模块以及存储模块。
风量优化模块用于对降温系统的降温装置开启数量进行优化分析：生成优化周期，获取优化周期内冷却塔所有的处理数据，冷却塔的处理数据包括进塔温度JW、出塔温度CW、降温时长JS、处理水量CS以及降温数量，进塔温度JW与出塔温度CW分别为处理水进入与离开冷却塔的温度值，降温时长JS为冷却塔进行冷却处理的时长，处理水量CS为冷却塔进行冷却处理的水量；由处理水量CS的最大值与最小值构成处理范围，将处理范围分割为若干个处理区间，通过公式得到处理数据的运行系数YX，运行系数是一个反映冷却塔运行效率高低程度的数值，运行系数的数值越大，则表示冷却塔的运行效率越高；其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；通过存储模块获取到运行阈值YXmin，将运行数据的运行系数YX与运行阈值YXmin进行比较：若运行系数YX小于运行阈值YXmin，则判定冷却塔的运行效率不满足要求，将对应的处理数据标记为无效数据；若运行系数YX大于等于运行阈值YXmin，则判定冷却塔的运行效率满足要求，将对应的处理数据标记为有效数据；对有效数据进行边界分析：由处理水量CS位于处理区间之内的有效数据构成有效集合，对有效集合进行方差计算得到分布系数，通过存储模块获取到分布阈值，将分布系数与分布阈值进行比较：若分布系数小于分布阈值，则将有效集合中有效数据的降温数量最小值标记为处理区间的边界值；若分布系数大于等于分布阈值，则将有效集合中运行系数YX数值最小的有效数据从有效集合中删除，然后重新对有效集合的分布系数进行计算，以此类推，直至重新计算的分布系数小于分布阈值；将所有处理区间的边界值通过处理器发送至运行监测模块；对降温系统的降温装置开启数量进行优化分析，根据优化周期内冷却塔的处理数据进行分析与计算得到运行系数，从而根据运行系数对冷却塔的降温效率进行反馈，在完成有效数据的筛选之后对有效数据进行边界分析得到处理区间的边界值，从而通过边界值对后续的处理任务进行电机控制与调配，节约设备消耗的能源，提高设备运行效率。
运行监测模块用于对冷却塔的运行效率进行监控分析：在冷却塔运行之前获取本次降温处理的处理水量，将与处理水量相对应的处理区间的边界值标记为启动值，将启动值通过处理器发送至控制器，控制器接收到启动值后控制降温装置开启进行降温处理，降温装置的开启数量与启动值相同；在降温处理完成之后获取冷却塔的运行系数YX并与运行阈值YXmin进行比较：若运行系数YX大于等于运行阈值YXmin，则判定冷却塔本次运行效率满足要求；若运行系数YX小于运行阈值YXmin，则判定冷却塔本次运行效率不满足要求，运行监测模块向处理器发送运行异常信号，处理器接收到运行异常信号后将运行异常信号发送至异常分析模块；对冷却塔的运行效率进行监控分析，通过启动值对降温装置开启数量进行限制，在保证降温效率的同时将设备消耗能源降至最低，同时对冷却塔每一次工作时的运行效率进行监控，在出现运行异常时及时进行预警。
异常分析模块用于对冷却塔进行运行异常因素分析：生成分析时段，将开启的降温装置标记为开启对象，获取开启对象中永磁半直驱电机在分析时段内的输出转速平均值并标记为转速值，将所有的开启对象永磁半直驱电机的转速值进行求和取平均值得到转速表现值，对所有开启对象永磁半直驱电机的转速值进行方差计算得到转速偏差值，通过存储模块获取到转速表现阈值与转速偏差阈值，将转速表现值、转速偏差值分别与转速表现阈值、转速偏差阈值进行比较：若转速表现值大于转速表现阈值且转速偏差值小于等于转速偏差阈值，则判定降温系统的驱动正常，对降温系统进行风量检测；否则，判定降温系统的驱动异常，异常分析模块向处理器发送驱动异常信号，处理器接收到驱动异常信号后将驱动异常信号发送至管理人员的手机终端；对降温系统进行风量检测的具体过程包括：获取开启对象在分析时段内产生的风量值，通过存储模块获取到风量阈值，将风量值与风量阈值进行比较：若风量值小于风量阈值，则判定降温系统的风量异常，异常分析模块向处理器发送风叶检测信号，处理器接收到风叶检测信号后将风叶检测信号发送至管理人员的手机终端；若风量值大于等于风量阈值，则判定降温系统的风量正常，异常分析模块向处理器发送风量优化信号，处理器接收到风量优化信号后将风量优化信号发送至风量优化模块，风量优化模块接收到风量优化信号后重新对降温系统的降温装置开启数量进行优化分析；对冷却塔进行运行异常因素分析，通过对降温装置的组成进行逐一排查与分析，对冷却塔的运行异常原因进行判定，从而可以采取针对性的处理措施进行异常处理，而在降温装置不存在机械性能异常时采取风量优化的方式进行边界值更新，从而对冷却塔不同处理区间的边界值进行动态调节，提高风量优化模块的适用性。
一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统，工作时，生成优化周期，获取优化周期内冷却塔所有的处理数据，由处理水量的最大值与最小值构成处理范围，将处理范围分割为若干个处理区间，通过对处理数据进行数值计算得到运行系数YX，通过运行系数YX的数值进行有效数据的筛选，然后对有效数据进行边界分析得到处理区间的边界值，通过边界值对冷却塔的降温装置进行控制与调配；通过运行监测模块对冷却塔的运行效率进行监控分析，并在冷却塔运行效率不满足要求时通过异常分析模块对运行异常因素进行分析，提高异常处理效率。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的运行系数；将设定的运行系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为4.58、3.62和2.17；
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的运行系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如运行系数与处理水量的数值成正比。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统，其特征在于，包括底座(1)与外壳(2)，所述底座(1)侧面与外壳(2)固定连接，所述外壳(2)靠近底座(1)一侧的内侧壁固定连接有电机本体(3)；
由永磁半直驱电机与风叶机构组成一个降温装置，由若干个降温装置构成降温系统，所述降温系统电性连接有控制器，所述控制器通信连接有处理器，所述处理器还通信连接有风量优化模块、运行监测模块、异常分析模块以及存储模块；
所述风量优化模块用于对降温系统的降温装置开启数量进行优化分析并得到处理区间的边界值；
所述运行监测模块用于对冷却塔的运行效率进行监控分析：在冷却塔运行之前获取本次降温处理的处理水量，开启与处理水量相对应的处理区间的边界值相同数量的降温装置；
所述异常分析模块用于对冷却塔进行运行异常因素分析，通过异常因素分析结果生成驱动异常信号、风叶检测信号或风量优化信号并发送至处理器；
风量优化模块对降温系统的降温装置开启数量进行优化分析的具体过程包括：生成优化周期，获取优化周期内冷却塔所有的处理数据，冷却塔的处理数据包括进塔温度JW、出塔温度CW、降温时长JS、处理水量CS以及降温数量；进塔温度JW与出塔温度CW分别为处理水进入与离开冷却塔的温度值，降温时长JS为冷却塔进行冷却处理的时长，处理水量CS为冷却塔进行冷却处理的水量；由处理水量CS的最大值与最小值构成处理范围，将处理范围分割为若干个处理区间，通过对进塔温度JW、出塔温度CW、降温时长JS以及处理水量CS进行数值计算得到处理数据的运行系数YX；通过存储模块获取到运行阈值YXmin，将运行数据的运行系数YX与运行阈值YXmin进行比较并通过比较结果将处理数据标记为无效数据或有效数据；对有效数据进行边界分析并得到处理区间的边界值，将所有处理区间的边界值通过处理器发送至运行监测模块；
将运行系数YX与运行阈值YXmin进行比较的具体过程包括：若运行系数YX小于运行阈值YXmin，则判定冷却塔的运行效率不满足要求，将对应的处理数据标记为无效数据；若运行系数YX大于等于运行阈值YXmin，则判定冷却塔的运行效率满足要求，将对应的处理数据标记为有效数据；
对有效数据进行边界分析的具体过程包括：由处理水量CS位于处理区间之内的有效数据构成有效集合，对有效集合进行方差计算得到分布系数，通过存储模块获取到分布阈值，将分布系数与分布阈值进行比较：若分布系数小于分布阈值，则将有效集合中有效数据的降温数量最小值标记为处理区间的边界值；若分布系数大于等于分布阈值，则将有效集合中运行系数YX数值最小的有效数据从有效集合中删除，然后重新对有效集合的分布系数进行计算，以此类推，直至重新计算的分布系数小于分布阈值；
处理数据的运行系数YX的计算公式为：其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1。
2.根据权利要求1所述的一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统，其特征在于，所述外壳(2)远离底座(1)一侧的内侧壁固定安装有传动轴(4)，所述电机本体(3)输出端与传动轴(4)相靠近的一端分别固定安装有主动齿轮(5)与第一传动齿轮(6)，所述主动齿轮(5)与第一传动齿轮(6)相互啮合，所述外壳(2)远离底座(1)的一侧设置有输出轴(7)，所述输出轴(7)与传动轴(4)相靠近的一端分别设置有从动齿轮(8)与第二传动齿轮(9)，所述从动齿轮(8)与第二传动齿轮(9)相啮合。
3.根据权利要求2所述的一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统，其特征在于，运行监测模块对冷却塔的运行效率进行监控分析的过程还包括：在降温处理完成之后获取冷却塔的运行系数YX并与运行阈值YXmin进行比较：若运行系数YX大于等于运行阈值YXmin，则判定冷却塔本次运行效率满足要求；若运行系数YX小于运行阈值YXmin，则判定冷却塔本次运行效率不满足要求，运行监测模块向处理器发送运行异常信号，处理器接收到运行异常信号后将运行异常信号发送至异常分析模块。
4.根据权利要求3所述的一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统，其特征在于，异常分析模块对冷却塔进行运行异常因素分析的具体过程包括：生成分析时段，将开启的降温装置标记为开启对象，获取开启对象中永磁半直驱电机在分析时段内的输出转速平均值并标记为转速值，将所有的开启对象永磁半直驱电机的转速值进行求和取平均值得到转速表现值，对所有开启对象永磁半直驱电机的转速值进行方差计算得到转速偏差值，通过存储模块获取到转速表现阈值与转速偏差阈值，将转速表现值、转速偏差值分别与转速表现阈值、转速偏差阈值进行比较：若转速表现值大于转速表现阈值且转速偏差值小于等于转速偏差阈值，则判定降温系统的驱动正常，对降温系统进行风量检测；否则，判定降温系统的驱动异常，异常分析模块向处理器发送驱动异常信号，处理器接收到驱动异常信号后将驱动异常信号发送至管理人员的手机终端。
5.根据权利要求4所述的一种冷却塔专用永磁半直驱电机的运行监控系统，其特征在于，对降温系统进行风量检测的具体过程包括：获取开启对象在分析时段内产生的风量值，通过存储模块获取到风量阈值，将风量值与风量阈值进行比较：若风量值小于风量阈值，则判定降温系统的风量异常，异常分析模块向处理器发送风叶检测信号，处理器接收到风叶检测信号后将风叶检测信号发送至管理人员的手机终端；若风量值大于等于风量阈值，则判定降温系统的风量正常，异常分析模块向处理器发送风量优化信号，处理器接收到风量优化信号后将风量优化信号发送至风量优化模块，风量优化模块接收到风量优化信号后重新对降温系统的降温装置开启数量进行优化分析。
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Denomination of invention: A monitoring system for the operation of a dedicated permanent magnet semi direct drive motor for cooling towers Granted publication date: 20230829 Pledgee: Nanxun Zhejiang rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: ZHEJIANG FURDER DIVING TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980001971 |