CN209044352U - 一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置，包括：设于空气压缩机的主体上、用于获取空气压缩机的运行数据的数据采集器；与数据采集器连接的控制器，用于接收、存储并分析运行数据，当分析结果满足预警条件时生成预警信号；与控制器及空气压缩机连接、用于在接收到预警信号后发出警报并断开空气压缩机的供电回路的报警器；分别与数据采集器、控制器及报警器连接、用于供电的电源适配器。本申请通过数据采集器和控制器对空气压缩机进行实时监控，可以提前发现故障，通过报警器发出警报，并切断空气压缩机的电源，保证空气压缩机的运行安全，同时降低了人工成本。

Description

一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置

技术领域

本申请涉及空气压缩机领域，特别是涉及一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置。

背景技术

空气压缩机是一种结构复杂的旋转机械，发生故障的概率较高，且一旦发生故障，将会给气动生产过程的经济性与安全性带来不利影响。在经济性方面，空气压缩机故障将会使气动生产设备丧失动力来源，造成生产停产，从而导致企业利润的大幅降低。同时空气压缩机的维修费用较高，一旦出现故障将进一步增加企业的运维成本。在安全性方面，空气压缩机是高速旋转类机械设备，储气罐由于存储被压缩的空气而具有较高的压力，故障时很容易发生部件高速抛出或气缸爆炸等重大安全事故，严重威胁现场工作人员生命安全，因此，需要对空气压缩机的运行状态进行监控。

传统的监控方案是采用人工巡视法，即指定专人对运行中的空气压缩机进行定期巡视，通过肉眼检查空气压缩机各部件是否运行正常、运行环境是否适宜，整个过程费时费力，且不能做到实时监控，预警效果较差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置，对空气压缩机进行实时监控，可以提前发现故障，通过报警器发出警报，并切断空气压缩机的电源，保证空气压缩机的运行安全，同时降低人工成本。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置，包括：

设于空气压缩机的主体上、用于获取所述空气压缩机的运行数据的数据采集器；

与所述数据采集器连接的控制器，用于接收、存储并分析所述运行数据，当分析结果满足预警条件时生成预警信号；

与所述控制器及所述空气压缩机连接、用于在接收到所述预警信号后发出警报并断开所述空气压缩机的供电回路的报警器；

分别与所述数据采集器、所述控制器及所述报警器连接、用于供电的电源适配器。

优选的，所述数据采集器、所述控制器及所述报警器中均包括Zig-Bee模块；

所述数据采集器、所述报警器及所述控制器均通过所述Zig-Bee模块无线连接。

优选的，所述数据采集器还包括：

设于所述空气压缩机的电机的一侧的功率传感器，所述功率传感器的输入端子与所述空气压缩机的接线端子连接，所述功率传感器的输出端子与所述Zig-Bee模块连接；

设于所述空气压缩机的电源模块上的电流传感器，所述电流传感器的输入端子与所述电源模块的接线端子连接，所述电流传感器的输出端子与所述Zig-Bee模块连接；

设于所述空气压缩机的气罐表面的压力传感器，所述压力传感器的输入端子通过安全阀门贯穿储气罐内部，所述压力传感器的输出端子与所述Zig-Bee模块连接；

设于所述空气压缩机的气缸的一侧的温度传感器，所述温度传感器的输入端子贴于所述气缸外壁，所述温度传感器的输出端子与所述Zig-Bee模块连接；

设于所述空气压缩机的机架上的振动传感器，所述振动传感器的输入端子固定于所述机架上，所述振动传感器的输出端子与所述Zig-Bee模块连接。

优选的，所述报警器还包括：

与所述Zig-Bee模块连接、用于发出警报的声光指示器；

分别与所述Zig-Bee模块及所述空气压缩机的供电回路连接、用于在接收到所述预警信号后断开的继电器。

优选的，所述电源适配器包括：

与所述数据采集器连接、用于为所述数据采集器供电的第一供电模块；

与所述控制器连接、用于为所述控制器供电的第二供电模块；

与所述报警器连接、用于为所述报警器供电的第三供电模块。

优选的，所述控制器包括：

用于接收并存储所述运行数据的存储器；

与所述存储器连接、用于分析所述运行数据，并当分析结果满足预警条件时生成预警信号的CPU；

与所述存储器及所述CPU连接的时钟电路。

优选的，所述声光指示器包括蜂鸣器和报警灯。

本申请提供了一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置，包括：设于空气压缩机的主体上、用于获取空气压缩机的运行数据的数据采集器；与数据采集器连接的控制器，用于接收、存储并分析运行数据，当分析结果满足预警条件时生成预警信号；与控制器及空气压缩机连接、用于在接收到预警信号后发出警报并断开空气压缩机的供电回路的报警器；分别与数据采集器、控制器及报警器连接、用于供电的电源适配器。可见，在实际应用中，采用本申请所提供的空气压缩机故障预警装置，通过数据采集器和控制器对空气压缩机进行实时监控，可以提前发现故障，通过报警器发出警报，并切断空气压缩机的电源，保证空气压缩机的运行安全，同时降低了人工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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申请的一些实施例，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为本申请所提供的一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置的结构示意图；

图2为本申请所提供的另一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置，对空气压缩机进行实时监控，可以提前发现故障，通过报警器发出警报，并切断空气压缩机的电源，保证空气压缩机的运行安全，同时降低人工成本。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请所提供的一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置的结构示意图，包括：

设于空气压缩机的主体上、用于获取空气压缩机的运行数据的数据采集器1；

具体的，数据采集器1设于空气压缩机本体上，用于完成对空气压缩机的运行数据的实时采集、处理及传输，当然，数据采集器1如何对运行数据进行处理并不是本申请的保护重点。

与数据采集器1连接的控制器2，用于接收、存储并分析运行数据，当分析结果满足预警条件时生成预警信号；

具体的，控制器2可以布置于生产现场的控制室、监控室内，用于接收、存储、分析运行数据，当分析结果满足预警条件时，给出预警信号。

与控制器2及空气压缩机连接、用于在接收到预警信号后发出警报并断开空气压缩机的供电回路的报警器3；

具体的，报警器3可以布置于生产现场、值班室、楼道等公共部位，用于根据接收到的预警信号发出警报，并切断空气压缩机的电源，全程无需人为干预，响应速度较快，预警效果较好。

分别与数据采集器1、控制器2及报警器3连接、用于供电的电源适配器4。

作为一种优选的实施例，电源适配器4包括：

与数据采集器1连接、用于为数据采集器1供电的第一供电模块；

与控制器2连接、用于为控制器2供电的第二供电模块；

与报警器3连接、用于为报警器3供电的第三供电模块。

具体的，电源适配器4包括第一供电模块、第二供电模块和第三供电模块，其中，第一供电模块与数据采集器1相连、第二供电模块与控制器2相连、第三供电模块与报警器3相连，用于将常规交流电源进行处理后为故障预警装置内各部分提供稳定的直流电源。

本申请提供了一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置，包括：设于空气压缩机的主体上、用于获取空气压缩机的运行数据的数据采集器；与数据采集器连接的控制器，用于接收、存储并分析运行数据，当分析结果满足预警条件时生成预警信号；与控制器及空气压缩机连接、用于在接收到预警信号后发出警报并断开空气压缩机的供电回路的报警器；分别与数据采集器、控制器及报警器连接、用于供电的电源适配器。可见，在实际应用中，采用本申请所提供的空气压缩机故障预警装置，通过数据采集器和控制器对空气压缩机进行实时监控，可以提前发现故障，通过报警器发出警报，并切断空气压缩机的电源，保证空气压缩机的运行安全，同时降低了人工成本。

请参照图2，图2为本申请所提供的另一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置的结构示意图，该故障预警装置在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，数据采集器1、控制器2及报警器3中均包括Zig-Bee模块5；

数据采集器1、报警器3及控制器2均通过Zig-Bee模块无线连接。

作为一种优选的实施例，数据采集器1还包括：

设于空气压缩机的电机的一侧的功率传感器11，功率传感器11的输入端子与空气压缩机的接线端子连接，功率传感器11的输出端子与Zig-Bee模块5连接；

设于空气压缩机的电源模块上的电流传感器12，电流传感器12的输入端子与电源模块的接线端子连接，电流传感器12的输出端子与Zig-Bee模块5连接；

设于空气压缩机的气罐表面的压力传感器13，压力传感器13的输入端子通过安全阀门贯穿储气罐内部，压力传感器13的输出端子与Zig-Bee模块5连接；

设于空气压缩机的气缸的一侧的温度传感器14，温度传感器14的输入端子贴于气缸外壁，温度传感器14的输出端子与Zig-Bee模块5连接；

设于空气压缩机的机架上的振动传感器15，振动传感器15的输入端子固定于机架上，振动传感器15的输出端子与Zig-Bee模块5连接。

具体的，本申请所提供的应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置，包括在现有空气压缩机各测点处直接安装的功率、电流、压力、温度、振动等各类传感器、在控制室布置的控制器2、在生产现场、楼道、值班室等区域安装的报警器3，无需对空压机进行复杂线路与结构改造，具有较强的实用性，便于推广应用。

具体的，数据采集器1主要包括功率传感器11、电流传感器12、压力传感器13、温度传感器14、振动传感器15、Zig-Bee模块5，数据采集器1通过Zig-Bee模块5与控制器2无线相连，用于实时采集空气压缩机各类运行数据，并将数据按采集时刻分组后传输至所述控制器2。

数据采集器1的Zig-Bee模块5布置于空气压缩机本体上，包含前向接收模块与后向发送模块两部分。前向接收模块与各传感器直接相连，用于控制各传感器完成同步采样操作，同时收集各传感器的采样数据，按照采集时刻对数据进行分组(每组数据为同一采集时刻下的5类传感器采集的数据)，后向发送模块与控制器2内的Zig-Bee模块5无线相连，用于将运行数据按照一定的协议格式打包后无线传输至控制器2的Zig-Bee模块5处。具体的，功率传感器11布置于空气压缩机电机一侧，其输入端子与空气压缩机电机接线端子相连，输出端子与Zig-Bee前向接收模块相连，用于实时采集空气压缩机的电机功率数据，并将电机功率数据直接传递至Zig-Bee前向接收模块；电流传感器12布置于空气压缩机电源模块处，其输入端子与空气压缩机电源接线端子相连，输出端子与Zig-Bee前向接收模块相连，用于实时采集空气压缩机运行时的电流数据，并将电流数据直接传递至Zig-Bee前向接收模块；压力传感器13布置于空气压缩机气罐表面，其输入端子(压力传感探头)通过安全阀门深入储气罐内部，输出端子与Zig-Bee前向接收模块相连，用于实时采集空气压缩机储气罐内压力数据，并将压力数据直接传递至Zig-Bee前向接收模块；温度传感器14布置于空气压缩机气缸一侧，其输入端子(温度传感探头)紧贴气缸外壁布置，输出端子与Zig-Bee前向接收模块相连，用于实时采集空气压缩机储气缸运行温度数据，并将温度数据直接传递至Zig-Bee前向接收模块。需要说明的是，温度传感器14的布置数量应与空气压缩机气缸数量一致，即每个气缸均对应一个温度传感器14；振动传感器15在空气压缩机机架的前后左右四个方位均有布置，其输入端子(振动传感探头)牢牢固定于四个方向的机架上，输出端子与Zig-Bee前向接收模块相连，用于实时采集空气压缩机四个方向水平、垂直振动数据，并将数据直接传递至Zig-Bee前向接收模块，需要说明的是，振动传感器15需与空气压缩机机架紧密相连，能跟随机架同步振动。

作为一种优选的实施例，报警器3还包括：

与Zig-Bee模块5连接、用于发出警报的声光指示器31；

分别与Zig-Bee模块5及空气压缩机的供电回路连接、用于在接收到预警信号后断开的继电器32。

作为一种优选的实施例，声光指示器31包括蜂鸣器和报警灯。

具体的，报警器3中包括Zig-Bee模块5、声光指示器31、继电器32，用于根据其内部Zig-Bee模块5无线接收到的预警信号产生声光提示，并同步切断设备电源。

具体的，报警器3内的Zig-Bee模块5分别与声光指示器31与继电器32一体化集成，包含前向接收模块与后向发送模块两部分。前向接收模块与控制器2内的Zig-Bee模块5无线相连，用于接收控制器2产生的预警信号；后向发送模块与声光指示器31与继电器32直接相连，用于将前向接收模块接收到的预警信号进行解压、去除首位格式等处理后传递给声光指示器31与继电器32。

具体的，声光指示器31包含蜂鸣器与报警灯两个部分，蜂鸣器用于根据Zig-Bee模块5送出的预警信号，发出声音警告信息，进行故障即将发生时的声音提示；报警灯用于根据Zig-Bee模块5送出的预警信号，发出红色灯光闪烁警告信息，进行故障即将发生时的灯光提示。

具体的，继电器32与空气压缩机的供电回路直接相连，用于根据Zig-Bee模块5送出的预警信号，切断空气压缩机的电源，防止设备故障的进一步恶化。

作为一种优选的实施例，控制器2包括：

用于接收并存储运行数据的存储器21；

与存储器21连接、用于分析运行数据，并当分析结果满足预警条件时生成预警信号的CPU 22；

与存储器21及CPU 22连接的时钟电路23。

具体的，控制器2包括Zig-Bee模块5、CPU 22、存储器21、时钟电路23等，控制器2通过Zig-Bee模块5分别与数据采集器1与报警器3无线相连，用于根据数据采集器1中各传感器采集的运行数据，对运行数据进行解析，根据解析结果产生预警信号，并利用Zig-Bee模块5将预警信号送出，当然，如何对运行数据进行解析，并不是本申请的保护重点。

其中，Zig-Bee模块5包含前向接收模块与后向发送模块，前向接收模块分别与CPU22、存储器21相连，用于无线接收数据采集器1内Zig-Bee模块5无线送出的运行数据，将运行数据进行解压、去除首尾格式字段后，在CPU22的控制下将运行数据存入存储器21。后向发送模块与CPU 22直接相连，用于将CPU 22产生的预警信号通过无线的方式发送至报警器3内Zig-Bee模块5，实现远程预警信息传递功能。

其中，CPU 22作为整个控制器2的控制中心，与控制器2内的各部分均有相连，用于控制数据采集器1完成空气压缩机运行数据的采集、控制Zig-Bee模块5与存储器21完成运行数据的接收与存储，使控制器2能根据数据采集器1监测到的运行数据实时判别空气压缩机的运行状态，并在故障即将发生时给出预警信号。

具体的，在CPU 22对运行数据进行分析时，可采用以下方案，使用MSET算法，计算与存储器21内存储的各组运行数据对应的估计值；然后计算实际值与估计值之间的偏差形成偏离度序列，对偏离度序列进行处理得出故障预警阈值，最后判断当前时刻数据采集器1所采集的运行数据的估计值与实际值之间的偏差是否超出故障预警阈值，如果超过故障预警阈值，则给出预警信号至Zig-Bee模块5处。进一步的，还可预先对存储器21内存储的运行数据进行降维、简化处理，降低变量的个数，剔除那些因传感器暂时故障、外界干扰、电压波动所产生的离群点与动态工况点，保证存储器21内数据源的质量，以便形成MSET算法的最优矩阵，以提高MSET算法的精度，提高故障预警装置的预警准确性。

其中，存储器21与Zig-Bee前向接收模块、CPU 22直接相连，其内部具有数据区与识别区2个区域。数据区用于根据CPU 22的控制指令存储Zig-Bee模块5传出的运行数据，各传感器采集的运行数据按数据采集器1的采样时刻进行分类存储。该数据区具有可读可写权限，可以在指令控制下直接快速存入和读出数据；识别区用于存储故障预警装置的出厂信息、防伪信息、检验信息等，在故障预警装置出厂时写入，具有只读权限，不能被改写。

其中，时钟电路23由时钟发生器、晶振、电容、电阻、电感组成，其与控制器2内的CPU 22、存储器21直接相连，用于提供各部件运行的时钟节拍，使各部件按照统一的时钟频率同步正常工作，确保装置正常运行。

综上所述，本申请的装置通过对空气压缩机的历史运行数据进行分析，在设备故障发生前给出预警信号并切断电源，极大提高空气压缩机的运行安全，且本申请所提供的应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置采用分体式布局，数据采集器1、控制器2、报警器3可以分别布置于不同的生产场所，占地面积较小，能灵活运用于不同空间、不同环境的空气压缩机工作场所，具有较高可推广性。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种应用于安全芯片生产的空气压缩机故障预警装置，其特征在于，包括：

设于空气压缩机的主体上、用于获取所述空气压缩机的运行数据的数据采集器；

与所述数据采集器连接的控制器，用于接收、存储并分析所述运行数据，当分析结果满足预警条件时生成预警信号；

与所述控制器及所述空气压缩机连接、用于在接收到所述预警信号后发出警报并断开所述空气压缩机的供电回路的报警器；

分别与所述数据采集器、所述控制器及所述报警器连接、用于供电的电源适配器。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机故障预警装置，其特征在于，所述数据采集器、所述控制器及所述报警器中均包括Zig-Bee模块；

所述数据采集器、所述报警器及所述控制器均通过所述Zig-Bee模块无线连接。

3.根据权利要求2所述的空气压缩机故障预警装置，其特征在于，所述数据采集器还包括：

设于所述空气压缩机的电机的一侧的功率传感器，所述功率传感器的输入端子与所述空气压缩机的接线端子连接，所述功率传感器的输出端子与所述Zig-Bee模块连接；

设于所述空气压缩机的电源模块上的电流传感器，所述电流传感器的输入端子与所述电源模块的接线端子连接，所述电流传感器的输出端子与所述Zig-Bee模块连接；

设于所述空气压缩机的气罐表面的压力传感器，所述压力传感器的输入端子通过安全阀门贯穿储气罐内部，所述压力传感器的输出端子与所述Zig-Bee模块连接；

设于所述空气压缩机的气缸的一侧的温度传感器，所述温度传感器的输入端子贴于所述气缸外壁，所述温度传感器的输出端子与所述Zig-Bee模块连接；

设于所述空气压缩机的机架上的振动传感器，所述振动传感器的输入端子固定于所述机架上，所述振动传感器的输出端子与所述Zig-Bee模块连接。

4.根据权利要求2所述的空气压缩机故障预警装置，其特征在于，所述报警器还包括：

与所述Zig-Bee模块连接、用于发出警报的声光指示器；

分别与所述Zig-Bee模块及所述空气压缩机的供电回路连接、用于在接收到所述预警信号后断开的继电器。

5.根据权利要求2所述的空气压缩机故障预警装置，其特征在于，所述电源适配器包括：

与所述数据采集器连接、用于为所述数据采集器供电的第一供电模块；

与所述控制器连接、用于为所述控制器供电的第二供电模块；

与所述报警器连接、用于为所述报警器供电的第三供电模块。

6.根据权利要求2所述的空气压缩机故障预警装置，其特征在于，所述控制器包括：

用于接收并存储所述运行数据的存储器；

与所述存储器连接、用于分析所述运行数据，并当分析结果满足预警条件时生成预警信号的CPU；

与所述存储器及所述CPU连接的时钟电路。

7.根据权利要求4所述的空气压缩机故障预警装置，其特征在于，所述声光指示器包括蜂鸣器和报警灯。