CN201522549U - 便携式电机故障在线诊断装置 - Google Patents

Abstract

一种便携式电机故障在线诊断装置，它包括传感器、信号调理模块、模数转换模块、数字信号处理器和人机交互模块，所述的传感器作为便携式电机故障在线诊断装置的输入接收电机的信号，传感器的信号输出端与信号调理模块的信号输入端相连，调理电路的信号输出端与模数转换模块的信号输入端相连，模数转换模块的信号输出端与数字信号处理器的数字信号输入端相连，数字信号处理器的控制信号端与人机交互模块的控制信号端相连，人机交互模块的收发信号端作为便携式电机故障在线诊断装置的收发信号端与触摸屏连接。本实用新型的便携式电机故障在线诊断装置，具有能对电机做振动检测、而且也能对电机做电气方面的检测，具有体积小、重量轻、携带使用方便等优点。

Description

便携式电机故障在线诊断装置

本案申请是同日对本发明创造既申请实用新型专利又申请发明专利，发明创造名称为便携式电机故障在线诊断装置。

技术领域

本实用新型涉及一种对电机进行故障诊断的便携式仪器，尤其是采用了数字信号处理和嵌入式系统技术。具体地说是一种广泛应用于电厂、钢厂、化工厂等大量使用电机场合的便携式电机故障在线诊断装置。

背景技术

电机作为工农业生产中主要的动力设备，并且由于其结构简单、价格低廉安装方便以及能用于各种复杂的工作环境而得到广泛的应用。随着我国经济的发展和工业现代化程度不断的提高，生产系统中使用电机的数量和单台的容量不断的增加。由于电机的自然老化，以及受电机制造水平、运行管理水平、检修质量等方面的限制，近几年来，大容量电机运行中事故较多，轻则整个生产系统不能正常运行，造成巨大的经济损失，重则造成灾难性事故和人员伤亡，产生不良的社会影响。因此现代化的电力工业对大容量电机设备的安全性和可靠性提出了越来越高的要求。

大多数企业为了预防电机故障的发生，普遍采用设备轮换制。采用这种制度势必会出现以下两种情形：一方面，完好无损的电机拆下来检修浪费大量的人力和物力；另一方面，电机在未到轮换期的时候发生故障，不能及时发现，会使故障不断扩大，造成严重事故，导致系统无法正常的工作。

对电机进行故障诊断，实行预知性维修制度一直是学术界和工业界重点关心的问题。电机的故障主要有转子断条、偏心、定子匝间短路、三相不平衡、轴承、齿轮箱等，当出现故障后会在电机电流频谱或者振动频谱上出现一些特征量，故障诊断的原理就是通过数字信号处理技术来检测特征量，从而判断电机出现的故障。

目前常见的电机故障诊断装置分成两类，一是通过检测电流频谱来检测电机故障，另外一类是通过检测电机振动频谱来检测电机故障。还没有装置可以同时检测电流频谱和振动频谱。另外有些产品声称可以在线检测，实际上只起到一个采集数据的作用，而处理和分析要交给上位机来完成，并不是真正意义上的便携式在线诊断。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述这些不足，提出一种利用数字信号处理器和嵌入式系统的强大功能，设计一种能同时可以检测电流频谱和振动频谱，独立完成数据的采集、处理和分析的所有功能，不仅能构对电机做振动检测、而且也可以对电机做电气方面的检测的便携式电机故障在线诊断装置。

本实用新型的技术方案是：

一种便携式电机故障在线诊断装置，它包括传感器、信号调理模块、模数转换模块、数字信号处理器和人机交互模块，所述的传感器作为便携式电机故障在线诊断装置的输入接收被测电机的信号，传感器的信号输出端与信号调理模块的信号输入端相连，信号调理模块的信号输出端与模数转换模块的信号输入端相连，模数转换模块的信号输出端与数字信号处理器的数字信号输入端相连，数字信号处理器的控制信号端与人机交互模块的控制信号端相连，人机交互模块的收发信号端作为便携式电机故障在线诊断装置的收发信号端与触摸屏连接。

本实用新型还包括网络模块、USB模块、UART异步串口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器，所述的网络模块、USB模块和UART异步串口模块均与人机交互模块的对应信号端相连，FLASH存储器和SDRAM存储器的存储信号端与数字信号处理器的对应信号端相连。

本实用新型的传感器为电流钳形传感器和振动速度传感器。

本实用新型的装置还包括采样时钟模块，所述的数字信号处理器的控制信号输出端与采样时钟的控制信号输入端连接，采样时钟的信号输出端与模数转换模块的对应时钟信号输入端连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型可以从多个方面对电机故障进行定位。而且针对电机的故障类型有了很大的增加、例如可以对电机断条进行检测、可以对电机偏心进行检测、也可以对电机是否出现匝间短路进行检测等等，真正做到在线、实时检测电机故障的便携式电机故障在线诊断装置。

本实用新型的便携式电机故障在线诊断装置，具有能对电机做振动检测、而且也能对电机做电气方面的检测，具有体积小、重量轻、携带使用方便等优点，适合电力、石化、冶金、煤炭等大量使用电机的行业使用。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2电机MF103状态监测与安全评价系统信号处理部分电原理框图。

图3电机MF103状态监测与安全评价系统人机接口部分电原理框图。

图4是本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种便携式电机故障在线诊断装置，它包括传感器、信号调理模块(型号可为AD620)、模数转换模块(型号可为AD7656)、数字信号处理器(型号可为TMS320VC5502)和人机交互模块(型号可为S3C2440)，所述的传感器作为便携式电机故障在线诊断装置的输入接收被测电机(型号可为MF103)的信号，传感器的信号输出端与信号调理模块的信号输入端相连，调理电路的信号输出端与模数转换模块的信号输入端相连，模数转换模块的信号输出端与数字信号处理器的数字信号输入端相连，数字信号处理器的控制信号端与人机交互模块的控制信号端相连，人机交互模块的收发信号端作为便携式电机故障在线诊断装置的收发信号端与触摸屏连接。

本实用新型还包括网络模块(型号可为DM9000A)、USB模块、UART异步串口模块、FLASH存储器(型号可为SST39VF160)和SDRAM存储器(型号可为HY5P124)，所述的网络模块、USB模块和UART异步串口模块均与人机交互模块的对应信号端相连，设计这些接口的目的就是方便用户使用电脑与本装置通信。FLASH存储器和SDRAM存储器的存储信号端与数字信号处理器的对应信号端相连。事先设计好的程序在掉电的时候，是存放在FLASH中的。在上电的时候，就可以将程序搬移到SDRAM中运行了。

本实用新型的结构包括盒体、以DSP为核心的数字信号处理器和以ARM为处理器的人机交互模块、TFT触摸屏、接插件、第一电流钳型传感器、第二电流钳型传感器和振动速度传感器，其中，以DSP为核心的数字信号处理器和ARM为处理器的人机交互模块装在盒体内，TFT触摸屏装在盒体的面板上，第一电流钳型传感器和第二电流钳型传感器、振动速度传感器经接插件与以DSP为核心的数字信号处理器中对应的信号调理模块的信号输入端IN连接，DSP为核心的数字信号处理器由DSP的HDI接口经两块八同相三态收发器缓冲芯片与ARM芯片的数据线相连接，ARM模块经两块16位总线收发器与TFT触摸屏的接插件连接。

模数转换模块的输出信号传输给数字信号处理模块的DSP芯片进行分析和计算。分析计算后的数据经收发器传输给以ARM为处理器的人机交互模块，再经收发器将得到的数据在TFT触摸屏上显示了，TFT触摸屏选用手机触摸屏。连接在人机交互模块与TFT触摸屏的之间的收发器选用2块74LVC162245型16位总线收发器。

如图2所示，是电机状态监测与安全评价系统信号处理部分电原理框图。

传感器采集电机的三相交流电信号输出电流模拟量，传感器的输出与信号调理模块(型号可为AD620)的信号输入端相连，信号调理模块的信号输出端与模数转换模块(型号可为AD7656)的信号输入端相连，模数转换模块的信号输出端与数字信号处理器(型号可为TMS320VC5502)的数字信号输入端相连，数字信号处理器的控制信号端与采样时钟模块(型号可为74HC161)的控制信号输入端连接，采样时钟的信号输出端与模数转换模块的对应时钟信号输入端连接，数字信号处理器的另一个控制信号端与人机交互模块(型号可为S3C2440)的控制信号端相连，人机交互模块的收发信号端作为便携式电机故障在线诊断装置的收发信号端与键盘处理模块连接，键盘处理模块的输入与8×8键盘的信号输出端连接，数字信号处理器和人机交互模块的连接点之间连有预防死机的看门狗，所述的人机交互模块的存储信号端与对应的存储器连接，人机交互模块通用串行信号端与通用串行USB模块连接，使用通用串行总线1.1协议，通过上位机接口与上位机进行数据交换，人机交互模块的的异步串行信号端与UART异步串口模块连接，使用串口通信方式通过上位机通信接口与上位机进行数据交换。

图3电机状态监测与安全评价系统人机接口部分电原理框图。

本实用新型的UART异步串口模块为两个，USB模块为三个，分别是USB主机模块、USB设备1模块和USB设备2模块；人际交互模块与通过两个UART异步串口与上位机进行数据通信，人机交互模块的收发信号端与触摸屏连接，人机交互模块的通用串行信号端分别与对应的USB模块连接，人机交互模块的音频信号端与音频处理模块(型号可为UDA1341)的信号端连接，音频处理模块与音频连接，人机交互模块与SD卡、蜂鸣器、看门狗、硬盘接口IDE、网络模块以及存储器的对应信号端连接。

具体实施时：

本实用新型的装置的软件的工作流程如图4所示。

当进行单相稳态电流测试或单相启动电流测试时，使用一个第二电流钳传感器，可检测电机偏心故障和断条等故障。

当进行三相稳态电流测试时，需要使用三个第一电流钳传感器，可检测电机匝间短路、相间短路、接地短路和断相等故障。

振动测试时，将振动速度传感器放置在电机的水平方向上，可进行X单方向振动测试。将两个参数相同的振动速度传感器同时安装在机器的水平和垂直方向，即可进行XY联合振动测试，主要用于测量机器的振动位移、振动烈度、峭度指标以及绘制轴心轨迹。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种便携式电机故障在线诊断装置，其特征是它包括传感器、信号调理模块、模数转换模块、数字信号处理器和人机交互模块，所述的传感器作为便携式电机故障在线诊断装置的输入接收被测电机的信号，传感器的信号输出端与信号调理模块的信号输入端相连，信号调理模块的信号输出端与模数转换模块的信号输入端相连，模数转换模块的信号输出端与数字信号处理器的数字信号输入端相连，数字信号处理器的控制信号端与人机交互模块的控制信号端相连，人机交互模块的收发信号端作为便携式电机故障在线诊断装置的收发信号端与触摸屏连接。

2.根据权利要求1所述的便携式电机故障在线诊断装置，其特征是它还包括网络模块、USB模块、UART异步串口模块、FLASH存储器和SDRAM存储器，所述的网络模块、USB模块和UART异步串口模块均与人机交互模块的对应信号端相连，FLASH存储器和SDRAM存储器的存储信号端与数字信号处理器的对应信号端相连。

3.根据权利要求1所述的便携式电机故障在线诊断装置，其特征是所述的传感器为电流钳形传感器和振动速度传感器。

4.根据权利要求1所述的便携式电机故障在线诊断装置，其特征是所述的装置还包括采样时钟模块，所述的数字信号处理器的控制信号输出端与采样时钟的控制信号输入端连接，采样时钟的信号输出端与模数转换模块的对应时钟信号输入端连接。

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