CN201611384U - 电动机状态监测及故障诊断系统 - Google Patents

电动机状态监测及故障诊断系统 Download PDF

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国际平
张文瑞
吴明柱
王怀君
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Abstract

一种电动机状态监测及故障诊断系统,包括后台机和电动机安全运行监测装置,后台机由工控机、显示器以及通讯板卡组成,通讯板卡安装在工控机内部与工控机电信号连接,显示器与工控机连接,通讯板卡通过通讯总线与电动机安全运行监测装置连接,安全运行监测装置连接所需监控的电动机。本实用新型对监测量电气参量没有写入,可准确监测电动机定子绕组温度、电动机轴承温度;电动机绝缘可测量漏电流、介质损耗、绝缘电阻和电动机轴振动与瓦振动的优点,将检测到的信息进行分析处理,判断出设备的运行安全状况。

Description

电动机状态监测及故障诊断系统
(-)技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种监控系统,具体涉及一种电动机状态监测及故障诊断系统。
(二)背景技术
[0002] 目前,电动机检修均采用在设备停电基础上的预防性试验,检修前对设备是否有缺陷、隐患及其它健康状况缺乏了解,检修工作具有很大的盲目性和局限性。同时增加了停 电次数,影响了设备运行的可靠性。基本方式是根据时间安排的定期检修,这种方式有利于 提前消除一部分可能存在的故障隐患,具有一定的预防作用。但它的缺点是无论设备好坏, 都要进行定期检修,包括停机、调试、维修、更换部件等。当设备不存在危害安全问题时,这 种定期例行的检修不但造成人、财、物力的昂贵的消耗,而且不必要的拆装和检测反而可能 对本来良好的设备造成损害。同时,定期检修并不能保证设备在两次检修之间不发生故障, 而当故障发生时,只能采用随坏随修方式;因此当前国内电动机的检修方式正处于用预知 性的状态检修逐步取代原有的预防性停电定期检修阶段,实现电动机状态监测及故障诊断 是非常必要的,也是未来发展的必然趋势。
(三)发明内容
[0003] 为了实现电动机状态实时监测及故障诊断,本实用新型提供一种具有电动机绝缘 在线监测功能的电动机状态监测与故障诊断系统。
[0004] 本实用新型的目的是这样实现的:一种电动机状态监测及故障诊断系统,包括后 台机和电动机安全运行监测装置,后台机由工控机、显示器以及通讯板卡组成,通讯板卡安 装在工控机内部与工控机电信号连接,显示器与工控机连接,通讯板卡通过通讯总线与电 动机安全运行监测装置连接,电动机安全运行监测装置由电源抗干扰单元、电源单元、信号 采集单元、模拟信号处理单元和数据处理单元组成,电源抗干扰单元与电源单元连接,电源 单元为电动机安全运行监测装置供电,信号采集单元连接模拟信号处理单元,模拟信号处 理单元与数据处理单元电信号连接。所述的信号采集单元包括电压信号采集电路、电流信 号采集电路、温度信号采集电路、振动信号采集电路和绝缘信号采集电路,电压采集电路、 电流采集电路、温度采集电路、振动采集电路和绝缘信号采集电路分别与模拟信号处理单 元连接。所述的模拟信号处理单元包括信号放大电路、隔离运放模块、滤波电路和输出电 路,信号放大电路、隔离运放模块、滤波电路和输出电路依次电信号连接。所述的数据处理 单元包括DSP处理单元连接ARM单元,ARM单元通过通讯总线与后台机的通讯板卡连接。所 述的电动机安全运行监测装置还安装有空气开关。所述的DSP处理单元包括至少一片A/D 转换芯片。安全运行监测装置的信号采集单元连接所需监控的电动机。
[0005] 本实用新型可以连续实时采集电动机的电压、电流、温度、振动、绝缘等电动机运 行参数,具有可准确监测电动机定子绕组温度、电动机轴承温度;电动机绝缘可测量漏电 流、介质损耗、绝缘电阻和电动机轴振动与瓦振动的优点,将检测到的信息进行分析处理, 判断出设备的运行安全状况,为电动机状态检修提供决策性指导。本实用新型对监测量电气参量没有写入。 附图说明
[0006] 图1为本实用新型结构简图;其中1、显示器,2、工控机,3、后台机,4、ARM单元, 5、DSP处理单元,6、数据处理单元,7、电源单元,8、电源抗干扰单元,9、输出电路,10、滤波 电路,11、隔离运放模块,12、信号放大电路,13、电压信号采集电路,14、电流信号采集电路, 15、温度信号采集电路,16、振动信号采集电路,17、绝缘信号采集电路,18、模拟信号处理单 元,19、通讯板卡,20、信号采集单元。
[0007] 图2为本实用新型电压信号取样接线图; [0008] 图3为本实用新型电流信号取样接线图;
[0009] 图4为三相电动机绕组示意图;
[0010] 图5为本实用新型电动机安全运行监测装置模拟通道处理单元框图。 具体实施方式
[0011] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明:
[0012] 本实施例由一台后台机、一台电动机安全运行监测装置构成。电动机安全运行监 测装置就近安装在电动机附近,电动机安全运行监测装置通过通信总线连接至后台机。
[0013] 本实施例的具体包括以下步骤:
[0014] 1、电压测量:将1台电动机安全运行监测装置安装在电动机附近,用于测量电压 互感器的二次电压信号,信号取样接线方式如下:在PT的就地端子箱取电压信号,引至电 动机安全运行监测装置电压端子,接线如图2 ;
[0015] 2、电流测量:将电动机输入线接入电动机安全运行监测装置的电流端子,接线图 如图3 ;
[0016] 3、温度测量:将电动机出厂时预埋在定子绕组、轴承的温度传感器引入电动机安 全运行监测装置温度测量端子上;
[0017] 4、振动测量:采用振动传感器,在电动机轴瓦的水平和垂直方向两个位置安装振 动传感器,将信号线引入电动机安全运行监测装置;
[0018] 5、绝缘测量:将三相电动机的中性点打开,在三相绕组首末端穿入零磁通穿芯传 感器后,再将三相绕组末端闭合形成中性点。把零磁通穿芯传感器输出信号接入电动机安 全运行监测装置。
[0019] 电动机安全运行监测装置:电源抗干扰单元、电源单元、模拟信号处理单元、数据 处理单元组成
[0020] 1)电源抗干扰单元:由磁管、压敏电阻及保险组成,可有效的消除电快速脉冲及 浪涌冲击对系统供电的干扰,保证系统在受到干扰时正常运行。
[0021] 2)电源单元:数字部分采用开关电源供电,保证整体系统对功率需求,模拟部分 采用线性电源供电,保证采集精度在系统要求范围。
[0022] 3)模拟信号处理单元:
[0023] a)电气参量采集:
[0024] 通过电压、电流传感器对被测信号进行隔离、放大、滤波等处理后,将信号输出到DSP处理单元。
[0025] b)温度信号采集:
[0026] 应用PT100钼电阻采用三线制对电动机定子绕组温度、轴承温度进行采样、隔离、 放大、滤波等处理后,将信号输出到DSP处理单元。
[0027] c)振动信号采集: [0028] 采用振动传感器,以电动机轴瓦的水平和垂直方向为基点进行振动信号的采集、 隔离放大、滤波等处理后,将信号输出到DSP处理单元。
[0029] d)绝缘信号采集:
[0030] 通过零磁通穿心传感器对电动机绝缘信号对信号进行放大、滤波、量程选择等处 理后,将信号输出到DSP处理单元。
[0031] 4)数据处理单元:
[0032] a) DSP处理单元:
[0033] 包括A/D采样单元和DSP芯片,DSP芯片控制A/D进行采样,然后由计算单元采用 谐波分析法,对A/D采样序列进行FFT变换,计算出信号有效值、相位、频率、温度、烈度、介 质损耗因数等电动机运行参数。
[0034] b) ARM 单元:
[0035] 集成大容量CF存储卡、RS485、RS232通信接口、CAN通信接口、以太网接口、液晶 显示及键盘等,通过通讯总线与后台机连接,实现电动机运行监测的管理、数据汇总、数据 上传。
[0036] 电动机在工况电压下运行时,本实用新型中电动机安全运行监测装置连续采集电 动机电压、电流、温度、振动、绝缘等电动机运行参数。通过对采样参数的连续监测和分析, 判断电动机的运行状况。
[0037] 电动机安全运行监测装置测量原理:
[0038] 测量原理分以下几部分:
[0039] 1、信号经过隔离、放大、滤波、反馈等处理后输出电信号到DSP单元。
[0040] 2、DSP单元由DSP控制A/D采样,每采样20个周波计算一组数据,将电信号转换 成数字信号,DSP对数字信号序列采用谐波分析法进行分析,再通过FFT对信号进行频域分 析,最后计算出信号的有效值、相位、温度、频率等;经过多次测量和数字滤波方法计算出稳 定的信号有效值、相位、温度、频率等,之后通过双口 RAM将计算值传送至ARM单元。
[0041] 3、ARM单元进行数据分类显示、时钟管理、数据存储、通讯,将数据传输至后台机。
[0042] 后台机:
[0043] 1、通过通讯总线采集电动机安全运行监测装置计算得到的被测电动机的测量数 据。
[0044] 2、在线表格及图形化显示测量数据及电动机安全运行监测装置的工作状态。
[0045] 3、存储测得的电动机特征数据,存储时间为1年,在线分析历史数据,采用趋势分 析、对比分析等手段,准确判断电动机的运行状况,绘出电动机运行状态变化趋势曲线,根 据设备判据适时报警。

Claims (6)

  1. 一种电动机状态监测及故障诊断系统,包括后台机和电动机安全运行监测装置,其特征在于:后台机由工控机、显示器以及通讯板卡组成,通讯板卡安装在工控机内部与工控机电信号连接,显示器与工控机连接,通讯板卡通过通讯总线与电动机安全运行监测装置连接,电动机安全运行监测装置由电源抗干扰单元、电源单元、信号采集单元、模拟信号处理单元和数据处理单元组成,电源抗干扰单元与电源单元连接,电源单元为电动机安全运行监测装置供电,信号采集单元连接模拟信号处理单元,模拟信号处理单元与数据处理单元电信号连接,信号采集单元与所需监控的电动机连接。
  2. 2.根据权利要求1所述的一种电动机状态监测及故障诊断系统,其特征在于:所述的信号采集单元包括电压信号采集电路、电流信号采集电路、温度信号采集电路、 振动信号采集电路和绝缘信号采集电路,电压采集电路、电流采集电路、温度采集电路、振 动采集电路和绝缘信号采集电路分别与模拟信号处理单元连接。
  3. 3.根据权利要求1所述的一种电动机状态监测及故障诊断系统,其特征在于: 所述的模拟信号处理单元包括信号放大电路、隔离运放模块、滤波电路和输出电路,信 号放大电路、隔离运放模块、滤波电路和输出电路依次电信号连接。
  4. 4.根据权利要求1所述的一种电动机状态监测及故障诊断系统,其特征在于:所述的数据处理单元包括DSP处理单元连接ARM单元,ARM单元通过通讯总线与后台 机的通讯板卡连接。
  5. 5.根据权利要求1所述的一种电动机状态监测及故障诊断系统,其特征在于所述的电 动机安全运行监测装置还安装有空气开关。
  6. 6.根据权利要求4所述的一种电动机状态监测及故障诊断系统,其特征在于:所述的DSP处理单元包括至少一片A/D转换芯片。
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Addressee: Harbin Guoli Electric Co., Ltd.

Document name: Notification of Termination of Patent Right

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Granted publication date: 20101020

Termination date: 20180326

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