CN204945337U - 机电设备故障定位及报警保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机电设备故障定位及报警保护装置，用于解决现有技术中存在热继电器等保护设备无法保证机电设备安全运行及无法方便得知机电设备故障原因的问题。该装置包括：启动模块，用于启动电动机或/和机械设备、故障定位及报警保护模块和温度监测模块；故障定位及报警保护模块，用于在接收到温度监测模块发送的温度报警信号后进行故障定位，且控制启动模块断电保护电动机或/和机械设备；温度监测模块，用于监测电动机或/和机械设备的外壳温度，并在电动机或/和机械设备的外壳温度高于设定阈值时向故障定位及报警保护模块发送温度报警信号。采用上述装置能够远程通知维修人员故障状态，自动停止机电设备的运行，避免机电设备过热烧毁。

Description

机电设备故障定位及报警保护装置

技术领域

本实用新型涉及电力学领域，尤其涉及一种机电设备故障定位及报警保护装置。

背景技术

电动机是把电能转换成机械能的一种设备，对电动机寿命影响最大的主要因素是温度，温度过高极大的影响了电动机的寿命。现有技术中，无法可靠的保护电动机在生产运行中的安全。电动机因超负荷过流、断相运行过流、轴承磨损、外部风道不畅通等因素，引起的机身外壳过热，引发电动机绕组线圈烧毁和其他元器件损坏，给生产经济带来时间、人力及材料上的极大浪费。

如今电动机的保护技术措施，都通过热继电器和电动机综合保护器来完成超负荷、断相保护，近年来更先进的技术设备变频器也普遍应用，起到保护电动机超负荷、断相、失压、欠压等故障保护。实际生产中，热继电器、电动机综合保护器、变频控制器对运行中的电动机都不能完整可靠的起到保护电动机的安全。对于电动机的超负荷及断相运行上的保护，出现故障问题只能是热继电器动作后停机保护电动机，但若遇上热继电器失控不能动作时，电动机会持续运行直至损坏设备，并且通过热继电器保护电动机，当维修人员检修时无法第一时间得知电动机因何原因停机，需要经过多道工作程序才能查清故障、排除故障，造成维修时间过长，影响运行时间。

发明内容

本实用新型实施例提供一种机电设备故障定位及报警保护装置，用以解决现有技术中存在热继电器等保护设备无法保证机电设备安全运行及无法方便得知机电设备故障原因的问题。

本实用新型实施例提供一种机电设备故障定位及报警保护装置，该装置包括：

启动模块100，用于启动电动机或/和机械设备、故障定位及报警保护模块110和温度监测模块120；

故障定位及报警保护模块110，用于在接收到温度监测模块120发送的温度报警信号后进行故障定位，且控制启动模块100断电保护电动机或/和机械设备；

温度监测模块120，用于监测电动机或/和机械设备的外壳温度，并在电动机或/和机械设备的外壳温度高于设定阈值时向故障定位及报警保护模块110发送温度报警信号；

其中，启动模块100、故障定位及报警保护模块110、温度监测模块120以及电动机依次首尾相接形成回路；

启动模块100包括第一双匹开关(DK2)，确定第一双匹开关(DK2)连接火线的一端为火线端，确定第一双匹开关(DK2)连接零线的一端为零线端；

故障定位及报警保护模块110包括电流过载报警支路、高温报警支路、高温预警支路以及远程智能报警单元；

电流过载报警支路包括热继电器(RJ)以及第一接触器(C3)；热继电器(RJ)与火线端连接，热继电器(RJ)的常开节点与第一接触器(C3)的线圈一端连接，第一接触器(C3)的线圈另一端与零线端连接，第一接触器(C3)的主触点一端与火线端连接，另一端与热继电器(RJ)的常开节点连接；热继电器(RJ)的常闭节点与高温报警支路连接，以及与高温预警支路连接；第一接触器(C3)的常开辅助触点与远程智能报警单元连接；

高温报警支路包括第二接触器(T1)、第一时间继电器(SJ1)以及第三接触器(C4)；第二接触器(T1)的常闭节点与电源显示支路连接，电源显示支路与电动机启动/断开支路连接；第二接触器(T1)的常开节点与第一时间继电器(SJ1)的主触点的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第三接触器(C4)的主触点的一端连接，第一时间继电器(SJ1)的主触点的另一端和第三接触器(C4)的主触点的另一端皆与第三接触器(C4)的线圈的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第一时间继电器(SJ1)的线圈的一端连接，第三接触器(C4)的线圈的另一端和第一时间继电器(SJ1)的线圈的另一端皆与零线端连接；第三接触器(C4)的常开辅助触点与远程智能报警单元连接；电源显示支路用于显示机电设备故障定位及报警保护装置的通断电状态，电动机启动/断开支路用于启动或断开电动机；

高温预警支路包括第四接触器(T2)、第二时间继电器(SJ2)、第五接触器(C5)以及第三时间继电器(SJ3)；第四接触器(T2)的常闭节点空置，第四接触器(T2)的常开节点与第二时间继电器(SJ2)的主触点的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第五接触器(C5)的主触点的一端连接，第二时间继电器(SJ2)的主触点的另一端和第五接触器(C5)的主触点的另一端皆与第五接触器(C5)的线圈的一端连接，第二时间继电器(SJ2)的主触点的另一端和第五接触器(C5)的主触点的另一端皆与第三时间继电器(SJ3)的线圈的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第二时间继电器(SJ2)的线圈的一端连接，第五接触器(C5)的线圈的另一端、第二时间继电器(SJ2)的线圈的另一端以及第三时间继电器(SJ3)的线圈的另一端皆与零线端连接；第五接触器(C5)的常开辅助触点与远程智能报警单元连接；

温度监测模块120包括温度传感器；温度传感器测得温度高于高温报警温度阈值时，第二接触器(T1)的线圈吸合；温度传感器测得温度高于高温预警温度阈值时，第四接触器(T2)的线圈吸合。

本实用新型有益效果包括：完善了机电设备从电流到温度的多重保护。现有技术中只通过热继电器对机电设备进行保护，在热继电器失控不能动作时，就会造成机电设备的损毁，而本实用新型实施例提供的装置不仅可以在电流过载的情况下及时停机保护电动机，而且在出现故障后，第一时间通过信息化报警提示，维修人员就可以知道故障原因，及时到现场排除故障，从而减少了维修时间，提高了工作效率，解决了因超负荷、断相运行失控，用检测温度的方法解决对电动机的保护问题，避免因电动机损坏造成的经济损失，降低了维修工人的检修难度，本实用新型实施例提供的装置开启运转后，若有工作人员操作不到位或无人值守的情况下，仍然可以保护电动机不被损坏。

附图说明

图1为本实用新型实施例中提供的机电设备故障定位及报警保护装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中提供的机电设备故障定位及报警保护装置的电路结构图；

图3为本实用新型实施例中远程智能报警单元的电路连接图。

具体实施方式

为了给出一种可靠性高的机电设备过热过载保护的实现方案，本实用新型实施例提供了一种机电设备故障定位及报警保护装置，以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

现有技术通过热继电器对电动机进行过载保护，但电动机出现烧毁的原因有很多，例如超负荷过流、断相运行过流、轴承磨损或者外部风道不畅通等等，这些原因都会引起电动机机身外壳温度升高，引发电动机绕组线圈烧毁或其他元器件损坏的问题，给生产经济带来时间、人力物力上的极大浪费；并且电动机在运行中，出现设备故障时，维修人员通常都无法在第一时间得知，等到了现场又不能及时明确的判定故障原因，确定故障原因又需要耗费大量的时间，因此查清故障原因到排除故障期间，电动机都无法正常运行，给生产造成极大损失。在实际生产中，发现在总结热继电器、电动机综合保护器或变频控制器对运行中的电机起到的保护作用都有限，并且烧毁电动机都与机身外壳温度有直接关系，因此，本实用新型实施例要提供一种从电动机负荷电流和机身外壳温度上综合保护的方案，实现对电动机可靠的高性能的远程信息化报警管理保护。

参阅图1、图2和图3所示，本实用新型实施例提供一种机电设备故障定位及报警保护装置，该装置包括：启动模块100，用于启动电动机或/和机械设备、故障定位及报警保护模块110和温度监测模块120；故障定位及报警保护模块110，用于在接收到温度监测模块120发送的温度报警信号后进行故障定位，且控制启动模块100断电保护电动机或/和机械设备；温度监测模块120，用于监测电动机或/和机械设备的外壳温度，并在电动机或/和机械设备的外壳温度高于设定阈值时向故障定位及报警保护模块110发送温度报警信号。

其中，启动模块100、故障定位及报警保护模块110、温度监测模块120以及电动机依次首尾相接形成回路；参阅图2所示，图2中的接触器用方框表示的为接触器的线圈，用两个短平行线表示的接触器为接触器的主触点；参阅图3所示，图3中用两个短平行线表示的为接触器的常开辅助触点，用一条线段打断两个短平行线符号表示的为常闭辅助触点。启动模块100包括第一双匹开关(DK2)，确定第一双匹开关(DK2)连接火线的一端为火线端，确定第一双匹开关(DK2)连接零线的一端为零线端；启动模块100还包括三匹开关(DK1)，三匹开关(DK1)连接在火线上，作为整个装置的总开关，第一双匹开关(DK2)就连接在三匹开关(DK1)所在的火线。

参阅图2所示，以下提到的热继电器(RJ)、第二接触器(T1)和第四接触器(T2)的常闭节点，皆为图2中已经连接的节点，常开节点皆为图2中未连接的节点。故障定位及报警保护模块110包括电流过载报警支路、高温报警支路、高温预警支路以及远程智能报警单元；远程智能报警单元为现有的GSM智能报警系统，能够在接通时，远程给设置的手机发送短信或拨打电话。电流过载报警支路包括热继电器(RJ)以及第一接触器(C3)；热继电器(RJ)与火线端连接，热继电器(RJ)的常开节点与第一接触器(C3)的线圈一端连接，第一接触器(C3)的线圈另一端与零线端连接，第一接触器(C3)的主触点一端与火线端连接，另一端与热继电器(RJ)的常开节点连接；热继电器(RJ)的常闭节点与高温报警支路连接，以及与高温预警支路连接；第一接触器(C3)的常开辅助触点与远程智能报警单元连接。

高温报警支路包括第二接触器(T1)、第一时间继电器(SJ1)以及第三接触器(C4)；第二接触器(T1)的常闭节点与电源显示支路连接，电源显示支路与电动机启动/断开支路连接；第二接触器(T1)的常开节点与第一时间继电器(SJ1)的主触点的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第三接触器(C4)的主触点的一端连接，第一时间继电器(SJ1)的主触点的另一端和第三接触器(C4)的主触点的另一端皆与第三接触器(C4)的线圈的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第一时间继电器(SJ1)的线圈的一端连接，第三接触器(C4)的线圈的另一端和第一时间继电器(SJ1)的线圈的另一端皆与零线端连接；第三接触器(C4)的常开辅助触点与远程智能报警单元连接。

电源显示支路用于显示机电设备故障定位及报警保护装置的通断电状态，电动机启动/断开支路用于启动或断开电动机；高温预警支路包括第四接触器(T2)、第二时间继电器(SJ2)、第五接触器(C5)以及第三时间继电器(SJ3)；第四接触器(T2)的常闭节点空置，第四接触器(T2)的常开节点与第二时间继电器(SJ2)的主触点的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第五接触器(C5)的主触点的一端连接，第二时间继电器(SJ2)的主触点的另一端和第五接触器(C5)的主触点的另一端皆与第五接触器(C5)的线圈的一端连接，第二时间继电器(SJ2)的主触点的另一端和第五接触器(C5)的主触点的另一端皆与第三时间继电器(SJ3)的线圈的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第二时间继电器(SJ2)的线圈的一端连接，第五接触器(C5)的线圈的另一端、第二时间继电器(SJ2)的线圈的另一端以及第三时间继电器(SJ3)的线圈的另一端皆与零线端连接；第五接触器(C5)的常开辅助触点与远程智能报警单元连接；温度监测模块120包括温度传感器；温度传感器测得温度高于高温报警温度阈值时，第二接触器(T1)的线圈吸合；温度传感器测得温度高于高温预警温度阈值时，第四接触器(T2)的线圈吸合。

具体的，电源显示支路连接包括第六接触器(C2)以及电源指示灯(L1)；第二接触器(T1)的常闭节点与第六接触器(C2)的线圈的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第六接触器(C2)的主触点的一端连接，第六接触器(C2)的主触点的另一端与电源指示灯(L1)的一端连接，电源指示灯(L1)的另一端和第六接触器(C2)的线圈的另一端皆与零线端连接；第六接触器(C2)的常闭辅助触点一端与第一接触器(C3)、第三接触器(C4)和第五接触器(C5)都有连接，第六接触器(C2)的常闭辅助触点另一端与远程智能报警单元连接。在第六接触器(C2)的线圈吸合时，起到打开远程智能报警单元的作用。

电动机启动/断开支路包括停止按钮(TA)、第七接触器(C1)、启动按钮(QA)以及电动机运行指示灯(L2)；停止按钮(TA)的一端与第六接触器(C2)的主触点的另一端连接，停止按钮(TA)的另一端与启动按钮(QA)的一端连接，且与第七接触器(C1)的主触点的一端连接，启动按钮(QA)的另一端和第七接触器(C1)的主触点的另一端皆与电动机运行指示灯(L2)的一端连接，且启动按钮(QA)的另一端和第七接触器(C1)的主触点的另一端皆与第七接触器(C1)的线圈的一端连接，电动机运行指示灯(L2)的另一端和第七接触器(C1)的线圈的另一端皆与零线端连接。

下面结合附图，用具体实施例对本实用新型提供的装置进行详细描述。

在启动机电设备故障定位及报警保护装置时，先将三匹开关(DK1)接通，整个二次回路通过第一双匹开关(DK2)作为安全可靠的通断，接通第二双匹开关(DK3)，使得温度监控模块通电，此时，热继电器(RJ)、第二接触器(T1)和第四接触器(T2)获电，第六接触器(C2)的线圈通电，铁芯吸合动作，此时第六接触器(C2)的主触点才能给二次回路一个启动控制电源，电源指示灯(L1)亮，用于指示整个装置上电，同时，第一时间继电器(SJ1)和第二时间继电器(SJ2)的线圈也获电吸合，此时的第一时间继电器(SJ1)和第二时间继电器(SJ2)为传送信息做好了前期准备工作。

热继电器的工作原理是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。

在二次启动电源给定正常时，按下启动按钮(QA)，第七接触器(C1)的线圈获电吸合，直接连接电动机时，电动机上电待机，若通过变频器连接电动机，变频器和电动机皆上电待机，在电动机运行过程中，若负载电流过高，热继电器(RJ)动作，常闭节点断开，电动机停止运行，同时，热继电器(RJ)的常开节点接通，第一接触器(C3)的线圈获电动作，第一接触器(C3)的常开辅助触点的信号电源接通，手机网络信号接通，开始向提前设定好的手机号码发送报警信息，拨打电话提醒，同时，机电设备故障定位及报警保护装置上的故障信号灯亮起，等待维修人员到现场排除故障，维修人员未到现场即可通过手机短信得知电动机故障的原因。

同样在电动机运行过程或通过变频器启动的电动机运行过程中，电动机因各种故障原因引发电动机外壳温度升高，此时可能会引发两次报警，第一次与电动机外壳接触的温度传感器测得温度高于高温预警温度阈值时，第四接触器(T2)的线圈吸合，通常高温预警温度阈值设置为70摄氏度，第四接触器(T2)的常开节点接通电源后，第五接触器(C5)的线圈获电后吸合，第五接触器(C5)的常开辅助触点接通电源，触发远程智能报警单元将信号发送至事先设定的手机上，通知维修人员到现场排除故障，同时，第三时间继电器(SJ3)的线圈也获电吸合，第三时间继电器(SJ3)的时间到达后，第三时间继电器(SJ3)的常闭辅助触点打开。

当高温预警状态报警持续15分钟以后，手机布防信号再次自动设防，维修人员若未到现场排查，电动机在70摄氏度高温继续运行，若电动机外壳温度继续升高，达到高温报警温度阈值时，约设置为85摄氏度，第二接触器(T1)的线圈获电吸合；第二接触器(T1)的常开点接通电源，第三接触器(C4)的线圈获电吸合，第三接触器(C4)的常开辅助触点通电触发远程智能报警单元发射信号至维修人员的手机上，再一次通知维修人员到现场排除故障。

上述电路连接关系应用在电动机上，同样的，也可以将温度监测模块120应用在机械设备的外壳，用于在机械设备发热时，进行提前预警，以及高温报警。也可以加一组同样的结构，同时监测机械设备和电动机的运行，使得机械设备和电动机都不会因为运行故障发热引发烧毁的事故。

故障定位及报警保护模块110集成在一个机箱中，机箱外部设置有故障指示灯，分别连接相应的接触器辅助触点给故障指示灯供电，即可在机箱外侧显示，使得维修人员一到现场就能得知故障原因，尽快排除维修。

综上所述，本实用新型实施例提供的方案，完善了机电设备从电流到温度的多重保护。现有技术中只通过热继电器对机电设备进行保护，在热继电器失控不能动作时，就会造成机电设备的损毁，而本实用新型实施例提供的装置不仅可以在电流过载的情况下及时停机保护电动机，而且在出现故障后，第一时间通过信息化报警提示，维修人员就可以知道故障原因，及时到现场排除故障，从而减少了维修时间，提高了工作效率，解决了因超负荷、断相运行失控，用检测温度的方法解决对电动机的保护问题，避免因电动机损坏造成的经济损失，降低了维修工人的检修难度，本实用新型实施例提供的装置开启运转后，若有工作人员操作不到位或无人值守的情况下，仍然可以保护电动机不被损坏。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种机电设备故障定位及报警保护装置，其特征在于，所述装置包括：

启动模块，用于启动电动机或/和机械设备、故障定位及报警保护模块和温度监测模块；

故障定位及报警保护模块，用于在接收到温度监测模块发送的温度报警信号后进行故障定位，且控制启动模块断电保护电动机或/和机械设备；

温度监测模块，用于监测电动机或/和机械设备的外壳温度，并在电动机或/和机械设备的外壳温度高于设定阈值时向故障定位及报警保护模块发送温度报警信号；

其中，启动模块、故障定位及报警保护模块、温度监测模块以及电动机依次首尾相接形成回路；

启动模块包括第一双匹开关(DK2)，确定第一双匹开关(DK2)连接火线的一端为火线端，确定第一双匹开关(DK2)连接零线的一端为零线端；

故障定位及报警保护模块包括电流过载报警支路、高温报警支路、高温预警支路以及远程智能报警单元；

电流过载报警支路包括热继电器(RJ)以及第一接触器(C3)；热继电器(RJ)与火线端连接，热继电器(RJ)的常开节点与第一接触器(C3)的线圈一端连接，第一接触器(C3)的线圈另一端与零线端连接，第一接触器(C3)的主触点一端与火线端连接，另一端与热继电器(RJ)的常开节点连接；热继电器(RJ)的常闭节点与高温报警支路连接，以及与高温预警支路连接；第一接触器(C3)的常开辅助触点与远程智能报警单元连接；

高温报警支路包括第二接触器(T1)、第一时间继电器(SJ1)以及第三接触器(C4)；第二接触器(T1)的常闭节点与电源显示支路连接，电源显示支路与电动机启动/断开支路连接；第二接触器(T1)的常开节点与第一时间继电器(SJ1)的主触点的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第三接触器(C4)的主触点的一端连接，第一时间继电器(SJ1)的主触点的另一端和第三接触器(C4)的主触点的另一端皆与第三接触器(C4)的线圈的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第一时间继电器(SJ1)的线圈的一端连接，第三接触器(C4)的线圈的另一端和第一时间继电器(SJ1)的线圈的另一端皆与零线端连接；第三接触器(C4)的常开辅助触点与远程智能报警单元连接；电源显示支路用于显示机电设备故障定位及报警保护装置的通断电状态，电动机启动/断开支路用于启动或断开电动机；

高温预警支路包括第四接触器(T2)、第二时间继电器(SJ2)、第五接触器(C5)以及第三时间继电器(SJ3)；第四接触器(T2)的常闭节点空置，第四接触器(T2)的常开节点与第二时间继电器(SJ2)的主触点的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第五接触器(C5)的主触点的一端连接，第二时间继电器(SJ2)的主触点的另一端和第五接触器(C5)的主触点的另一端皆与第五接触器(C5)的线圈的一端连接，第二时间继电器(SJ2)的主触点的另一端和第五接触器(C5)的主触点的另一端皆与第三时间继电器(SJ3)的线圈的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第二时间继电器(SJ2)的线圈的一端连接，第五接触器(C5)的线圈的另一端、第二时间继电器(SJ2)的线圈的另一端以及第三时间继电器(SJ3)的线圈的另一端皆与零线端连接；第五接触器(C5)的常开辅助触点与远程智能报警单元连接；

温度监测模块包括温度传感器；温度传感器测得温度高于高温报警温度阈值时，第二接触器(T1)的线圈吸合；温度传感器测得温度高于高温预警温度阈值时，第四接触器(T2)的线圈吸合。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，电源显示支路连接包括第六接触器(C2)以及电源指示灯(L1)；第二接触器(T1)的常闭节点与第六接触器(C2)的线圈的一端连接，热继电器(RJ)的常闭节点与第六接触器(C2)的主触点的一端连接，第六接触器(C2)的主触点的另一端与电源指示灯(L1)的一端连接，电源指示灯(L1)的另一端和第六接触器(C2)的线圈的另一端皆与零线端连接。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，电动机启动/断开支路包括停止按钮(TA)、第七接触器(C1)、启动按钮(QA)以及电动机运行指示灯(L2)；停止按钮(TA)的一端与第六接触器(C2)的主触点的另一端连接，停止按钮(TA)的另一端与启动按钮(QA)的一端连接，且与第七接触器(C1)的主触点的一端连接，启动按钮(QA)的另一端和第七接触器(C1)的主触点的另一端皆与电动机运行指示灯(L2)的一端连接，且启动按钮(QA)的另一端和第七接触器(C1)的主触点的另一端皆与第七接触器(C1)的线圈的一端连接，电动机运行指示灯(L2)的另一端和第七接触器(C1)的线圈的另一端皆与零线端连接。