CN205992042U - 用于监测电机的状态监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及用于监测电机的状态监测装置。在方面中，本实用新型公开了一种包括多个传感器的状态监测装置，其包括用于测量沿大致平行于电机的转子轴线的第一轴线的磁场强度的第一值和沿第二轴线的磁场强度的第二值的至少一个磁场测量单元、用于测量沿第一轴线的振动的第一值和沿第二轴线的振动的第二值的至少一个振动传感器、用于测量邻近电机的区域的温度的温度传感器，以及用于测量电机周围的声音的声音传感器。状态监测装置还包括一个或多个处理器，其配置成接收来自多个传感器的测量结果，且基于接收到的测量结果确定电机的状态。
Description
技术领域
本发明涉及电机的状态监测的领域，并且更具体而言，本发明涉及使用具有多个传感器的状态监测装置来检测和确定马达中的故障。
背景技术
通常，马达中的状态评估和故障检测使用迄今已经开发的多种诊断装置和技术来完成。在它们中，行业中最广泛使用的是振动监测和电流特征分析。
上文提到的方法依靠用于检测马达中的故障的马达电流和振动的测量。用于执行测量的上文提到的方法需要通常安装麻烦且昂贵的传感器和其它设备。此外，电流和电压传感器必须安装在马达的接线盒内，这通常耗时且需要马达停止运转。此外，传感器的不正确安装可导致对马达的破坏、错误监测，或可引起安全问题。
因此，鉴于以上论述，需要一种解决上文提到的问题的状态监测装置。
实用新型内容
上文提到的缺陷、缺点和问题在本文中解决，这将通过阅读和理解以下说明书理解到。
在一个方面，本发明公开了一种用于监测和评估电机的状态的状态监测装置。状态监测装置包括能够附接到电机的本体的壳体。壳体容纳多个传感器，其包括至少一个磁场测量单元、至少一个振动传感器、声音传感器和温度传感器。磁场测量单元测量沿大致平行于电机的转子的轴线的第一轴线的磁场强度的第一值以及沿第二轴线的磁场强度的第二值。第二轴线与第一轴线成角度。
振动传感器测量沿第一轴线的振动的第一值和沿第二轴线的振动的第二值中的至少一者。温度传感器测量邻近电机的区域的温度且声音传感器用于测量电机周围的声音。
状态监测装置包括一个或多个处理器，其配置成接收来自多个传感器的测量结果，且基于接收到的测量结果确定电机的状态。此外，状态监测装置包括构造成与远程服务装置130通信的网络接口。
在实施例中，壳体使用适配器附连到电机的本体。壳体拧到适配器上。在实施例中，壳体单元还包括能够插入电机的两个相邻肋条之间的杆，以用于将壳体压配到电机的本体。在另一个实施例中，状态监测装置包括容纳在壳体中的能量源，以用于对多个传感器、一个或多个处理器和网络接口供能。在另一个实施例中，状态监测装置包括用于从电机的漏磁场和电机的热通量中的至少一者获取功率的能量获取模块。
本文描述了不同范围的系统。除该概述中所述的方面和优点之外，其它方面和优点将通过参照附图和参照以下的详细描述变得清楚。
附图说明
本发明的主题将在以下文本中参照附图中所示的优选示例性实施例来更详细阐释，在附图中：
图1示出了根据本发明的各种实施例的具有安装在马达的本体上的状态监测装置的马达；
图2示出了根据本发明的各种实施例的用于将状态监测装置安装在马达的本体上的多个安装构造；
图3示出了根据本发明的各种实施例的状态监测装置的各种构件；以及
图4示出了根据本发明的各种实施例的附连到电机的本体的适配器。
具体实施方式
在以下详细描述中，参照了形成其一部分的附图，且通过图示在附图中示出了可实施的特定实施例。足够详细地描述了这些实施例，以允许本领域的技术人员能够实施实施例，且将理解的是，在不脱离实施例的范围的情况下，可使用其它实施例，且可作出逻辑、机械、电气和其它变化。因此，以下详细描述不看作是限制意义。
图1示出了安装在电机110的本体上的状态监测装置120，其用于监测和评估电机110(也称为马达110)的状态。状态监测装置120包括能够附连到电机110的本体或壳的壳体。
壳体容纳多个传感器(图3中所示)。该多个传感器包括磁场测量单元330、振动传感器340、声音传感器350和温度传感器360。磁场测量单元330测量沿大致平行于电机110的转子的轴线(图2中示为轴线230)的第一轴线(图2中示为轴线260)的磁场强度的第一值。此外，磁场测量单元330在基准点测量沿第二轴线(图中示为轴线270)的磁场强度的第二值，其中第二轴线270与第一轴线260成角度。
本领域的技术人员将注意的是，尽管本发明公开了用于测量沿两条轴线的磁场强度的单个磁场测量单元，但此磁场测量单元可包括分别用于测量沿一条轴线的磁场强度的两个或更多个磁场传感器。在另一个实施例中，磁场测量单元包括连同单个发射器的两个或更多个磁性感测元件(例如，线圈)。在另一个实施例中，磁场测量单元可将磁场强度分解为沿第一轴线和第二轴线的两个分量。
振动传感器340测量沿第一轴线260的振动的第一值和/或沿第二轴线270的振动的第二值。温度传感器360测量邻近电机110的区域的温度。
声音传感器350测量电机110周围的声音，特别是电机110的驱动侧周围的声音。为了将背景噪音与源自马达(特别是轴承)的噪音区分开，滤掉关于与轴承不相关联的频率的值。
在实施例中，该多个传感器中的一个或多个传感器为能够以周期性间隔取得等距样本的数字传感器。在另一个实施例中，该多个传感器中的一个或多个传感器为具有集成的模数转换器的模拟传感器。
在实施例中，为了确保在马达110的运行状态期间进行测量，测量值相对于预定阈值相比较。仅在测量结果超出预定阈值时记录测量结果。在实施例中，预定阈值由实验决定。在另一个实施例中，预定阈值在马达的安装期间确定。
在另一个实施例中，磁场测量单元330、声音传感器350和温度传感器360在接收到来自振动传感器340的信号或马达装置指出马达110已经启动时记录和传输测量数据。
在其中磁场测量单元330的采样率不恒定或来自第一轴线和第二轴线的样本在不同采样周期下取得的实施例中，执行内插(线性、三次或样条)，以获得来自第一轴线和第二轴线的磁场强度的大致等距且同时的磁场数据。在获得第一轴线和第二轴线的内插连续磁场数据时，磁场数据去除线性分量来除去由磁场测量单元经历的静态背景磁通量和漂移。去除线性分量使用本领域中已知的技术执行。
状态监测装置120包括一个或多个处理器320，其配置成接收来自多个传感器的测量结果，且基于接收到的测量结果确定电机110的状态。在实施例中，处理器320周期性地获得来自多个传感器的测量数据。在其中电机110为感应马达的示例性实施例中，处理器320接收磁场数据，在关于两条轴线接收的数据上执行傅里叶变换，以及检测两条轴线上的滑移频率的幅度的失衡。如果失衡高于预先限定的阈值，则检测到故障。
在实施例中，在检测到故障时，处理器320配置成分类故障且确定检测到的故障的严重性。继续关于磁场数据的示例性实施例，检测到的故障随后通过检查主要分量是否存在于轴向或径向磁场中来分类为损坏的转子条或失准。故障的严重性与滑移频率下的磁场中存在的失衡量成正比例。
此外，状态监测装置120包括配置成与远程服务装置130通信的网络接口370，以及可操作地联接到一个或多个处理器320的存储器模块。故障指示物的严重性储存在与处理器320相关联的存储器中，且在请求时发送至远程服务装置。在实施例中，网络接口370包括特定形状的天线380以用于允许经由EM辐射通信，同时紧邻金属表面。
在分析之后，该一个或多个处理器320经由网络接口370与远程服务装置和数据集中器通信以指出电机110的状态。网络接口370能够在诸如蓝牙、无线HART等的无线介质上通信。
数据集中器将从状态监测装置120接收到的关于电机的状态的数据传输至记录者以用于远程储存。
在实施例中，壳体由塑料或非铁磁材料制成。在壳体由非铁磁金属材料制成时，在实施例中，壳体包括非金属或塑料窗口，以用于允许射频通信(源自网络接口)穿过。
在实施例中，适配器410(如图4中所示)提供成用于将壳体附连到马达110的本体。在实施例中，适配器使用本领域中已知的粘合剂或夹持机构附连到马达110的本体。壳体通过将壳体拧到适配器上附连到适配器。
在另一个实施例中，壳体单元使用能够插入电机的两个相邻肋条之间的杆附连到电机110的本体，以用于将壳体压配到电机的本体。
在实施例中，状态监测装置包括容纳在壳体中的能量源310，以用于对多个传感器、一个或多个处理器320和网络接口370供能。通过具有状态监测装置120内的能量源310和无线网络接口370，消除了对线的需要。在实施例中，能量获取模块(诸如热电发电机等)提供成从电机的漏磁场和电机的热能中的至少一者获取功率以用于对能量源充电。
整个组件朝低成本生产、组装和安装调整。为了使安装尽可能容易，装置为电池供能的，以完全消除任何线缆需要。因此，实现了对马达的连续低成本状态监测。
根据本发明，为了执行电机110的状态监测，操作者仅需要将状态监测装置120安装在电机110的框架(类似于铭牌)上。
该书面描述使用示例来描述本文的主题，包括最佳模式，且还允许本领域的技术人员制造和使用本主题。本主题可授予专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则意在使这些其它示例处于权利要求的范围内。
Claims (5)
1.一种用于监测电机的状态监测装置(120)，所述状态监测装置(120)包括：
a. 能够附连到所述电机(110)的本体的壳体；
b. 容纳在所述壳体内的多个传感器，所述多个传感器包括：
i. 至少一个磁场测量单元(330)，其用于测量沿大致平行于所述电机的转子的轴线的第一轴线的磁场强度的第一值以及沿第二轴线的磁场强度的第二值，其中所述第二轴线与所述第一轴线成角度；
ii. 至少一个振动传感器(340)，其用于测量沿所述第一轴线的振动的第一值以及沿所述第二轴线的振动的第二值中的至少一者；
iii. 温度传感器(360)，其用于测量邻近所述电机的区域的温度；以及
iv. 声音传感器(350)，其用于测量所述电机(110)周围的声音；
c. 一个或多个处理器(320)，其配置成接收来自所述多个传感器的测量结果，且基于所接收到的测量结果确定所述电机(110)的状态；
d. 网络接口(370)，其配置成与远程服务装置(130)通信；以及
e. 可操作地联接到所述一个或多个处理器的存储器模块。
2.根据权利要求1所述的状态监测装置(120)，其特征在于，所述壳体还包括能够插入所述电机(110)的两个相邻肋条之间的杆，以用于将所述壳体压配到所述电机(110)的本体。
3.根据权利要求1所述的状态监测装置(120)，其特征在于，所述壳体能够附连到附接在所述电机的本体上的适配器。
4.根据权利要求1所述的状态监测装置(120)，其特征在于，所述状态监测装置(120)包括容纳在所述壳体中的能量源(310)，以用于对所述多个传感器、所述一个或多个处理器(320)和所述网络接口(370)供能。
5.根据权利要求1所述的状态监测装置(120)，其特征在于，所述状态监测装置(120)还包括能量获取模块，以用于从所述电机(110)的漏磁场和所述电机(110)的热通量中的至少一者获取功率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant |