CN210514551U - 一种新型电机运行状态监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型电机运行状态监测装置，包括左电机壳、右电机壳、底板和吸附组件，所述左电机壳与右电机壳螺纹连接固定，且左电机壳固定焊接在底板的上表面，所述右电机壳可拆分设置，所述底板的底端面四角处均开设有凹槽，且凹槽的槽壁内部固定安装有固定环，所述固定环铰接连接杆，所述连接杆的另一端安装有万向轮，所述万向轮朝向凹槽内部翻转，所述凹槽的上方在底板的内部还开设有四组滑槽，所述滑槽内部滑动安装有滑板，所述滑板水平设置，且一端在底板的外部，与连接环焊接，所述吸附组件至少包括旋转柱以及吸盘，所述吸盘开口朝下。该用于监测电机运行状态的装置，结构合理，对于电机的保护性好，可广泛使用。

Description

一种新型电机运行状态监测装置

技术领域

本实用新型属于电机检测技术领域，具体涉及一种新型电机运行状态监测装置。

背景技术

电机，俗称“马达”，是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，电机在电路中是用字母M（旧标准用D）表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。

传统的380 V电机一般无法达到临界工作状态，这可能是多方面引起的，并且也包含设备定期运维所产生的维护不到位问题。这会使得380 V电机经常会存在大马拉小车或者小马拉大车的情况。举例某上市企业的冷却水塔的设备维护案例说明：

冷却水塔是一种将水冷却的装置，水在其中与流过的空气进行热交换、质交换，致使水温下降；它广泛应用于空调循环水系统和工业用循环水系统中。

冷却塔的工作过程：热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内,净化工作台，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面；干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，高湿度高晗值的热风从顶部抽出，冷却水滴入底盆内，经出水管流入主机。

冷却塔的主要动力设备是风机，而风机是由电机通过皮带来带动叶轮转动来工作的，由于风机内的叶轮和机壳是固定不变的，故冷动塔的工作效率的高低取决于风机内电机的工作效率。我们将通过监测电机的运行状态来监测冷动塔的工作状况。

在该上市企业的实际案例中，冷却塔共配有四台风机，根据室内温度控制的需要来调节四台风机的开关状态；并将四台风机并在一起，由一台智能电表统一计量四台风机的有功、无功、功率因素等用电信息，每台风机的额定功率为5.5KW。

在梳理该上市企业全厂区各动力设备的功率因素历史数据时，发现冷却塔的功率因素长时间处于0.2-0.4的范围，属于异常状态。再做进一步分析后，发现是由于风机内的皮带老化破损导致。

由于考虑冷却塔的冷却程度、冷却水量、环保的特殊要求，冷却塔安装在通风比较好的户外，则风机内的皮带是暴露在风吹日晒雨淋的环境下工作的，这样很容易出现皮带老化破损的情况。

在皮带老化破损的情况下，电机再通过老化破损的皮带去带动叶轮转动，就会出现皮带打滑的现象，此时，电机相当于大部分做功都在做无用功。这从读取电机运转的功率因素上也能体现出来，当皮带老化破损时，电机的功率因素只有0.2-0.4；当将老化破损的皮带更换成新皮带后，功率因率上升至0.7。如此可知，由于皮带老化破损而没有及时更换会带来很大的电能损失。

由于风机处于冷却塔的最顶端，不便于人员对皮带的日常巡检，另外，当皮带刚出现老化破损，其外观又不易察觉，而功率因素也表现出0.2-0.7的周期性变化，是不易被人所及时发现并治理的。

本专利提出一种用于380 V电机运行状态监测的装置通过快速采集和计算电机用电信息，如电流、电压、功率因数等，并结合设备定期运维数据，基于本地用电信息数据与运维数据建立的模型，快速分析判断380 V电机的运行效率，对异常的运行效率情况提出告警上报，可实现对老化皮带的及时更换治理。而及时更换皮带，所带来的电机功率因素提高，可以大幅度提升单台风机的工作效率，当单台风机工作于最佳运行状态时，三台电机可相当于四台功率因素0.3的电机的工作效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型电机运行状态监测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型电机运行状态监测装置，包括左电机壳、右电机壳、底板和吸附组件，所述左电机壳与右电机壳螺纹连接固定，且左电机壳固定焊接在底板的上表面，所述右电机壳可拆分设置，所述底板的底端面四角处均开设有凹槽，且凹槽的槽壁内部固定安装有固定环，所述固定环铰接连接杆，所述连接杆的另一端安装有万向轮，所述万向轮朝向凹槽内部翻转，所述凹槽的上方在底板的内部还开设有四组滑槽，所述滑槽内部滑动安装有滑板，所述滑板水平设置，且一端在底板的外部，与连接环焊接，所述吸附组件至少包括旋转柱以及吸盘，所述吸盘开口朝下，且上端与旋转柱的底端面固定相连，所述旋转柱穿过连接环并与之螺纹连接，所述底板的侧壁上在凹槽的外部固定设置有第一连接块，且第一连接块内部安装有第一螺栓，所述第一螺栓纵向穿过第一连接块与滑板螺纹连接固定，所述旋转柱沿连接环内部升降，且带动吸盘移动，所述滑板的侧壁上开设有与第一螺栓适配的螺纹孔，所述左电机壳与第一风扇的内部安装有温度感应器。

优选的，所述左电机壳与第一风扇的侧边闭上均安装有多组第一风扇，所述左电机壳与第一风扇的一端为开口设置，另一端为封闭设置，且封闭的面上安装有两组第二风扇。

优选的，所述底板的底端面在凹槽的外部固定设置有第二连接块，所述第二连接块通过第二螺栓螺纹连接竖直状态的连接杆。

优选的，所述底板的底端面四角处均安装有支脚，所述支脚的高度高于第二连接块。

优选的，所述滑板为长方体板状结构，且共对称设置有四组。

优选的，所述连接杆与固定环的铰接处安装有扭簧。

优选的，左电机壳（1）与右电机壳（2）之间安装有电机，三相电源通过导线与电机相连；所述的导线上还安装有全电子式三相电表模块、电力线载波通信模块，全电子式三相电表模块结构如下：电压互感器、电流互感器、32M FLASH存储器、分别与三相电能计量芯片相连；ARM微处理器与三相电能计量芯片相连；电力线载波通信模块组成结构如下：共由接收路与发送路两路组成，接收路：耦合电路、滤波电路、功放电路、模数转换器、微控制器从右往左依次相连；发送路：前述的微控制器、数模转换器、PA功率放大器、滤波电路、耦合电路，从左往右依次相连；所述的微控制器为fpga芯片构成；所述的导线还与上级信息平台相连。

本实用新型的技术效果和优点：该用于监测电机运行状态的装置，通过吸附组件的设置可有效增加底板与地面的稳定性，使得电机的运行更为稳定，有效降低电机因晃动而损害内部零件的概率，通过温度感应器感知电机的外部温度，并由第一风扇与第二风扇的运行增加对于电机的散热，使得电机在工作时散热更快，实用性强，通过翻转万向轮即可移动底板，将电机移动至需要位置，不使用时可翻转收起，与吸盘交替使用，增加底板的功能性，该用于监测电机运行状态的装置，结构合理，对于电机的保护性好，可广泛使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的底板内部结构示意图；

图3为本实用新型的后视图。

图4为本实用新型的监测系统示意图。

图中：1左电机壳、2右电机壳、3第一风扇、4滑板、5底板、6吸附组件、7第一螺栓、8固定环、9连接杆、10万向轮、11凹槽、12滑槽、13第一连接块、14第二螺栓、15第二连接块、16支脚、17旋转柱、18连接环、19第二风扇、20吸盘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了如图1-3所示的一种新型电机运行状态监测装置，包括左电机壳1、右电机壳2、底板5和吸附组件6，所述左电机壳1与右电机壳2螺纹连接固定，且左电机壳1固定焊接在底板5的上表面，所述右电机壳2可拆分设置，所述底板5的底端面四角处均开设有凹槽11，且凹槽11的槽壁内部固定安装有固定环8，所述固定环8铰接连接杆9，所述连接杆9的另一端安装有万向轮10，所述万向轮10朝向凹槽11内部翻转，所述凹槽11的上方在底板5的内部还开设有四组滑槽12，所述滑槽12内部滑动安装有滑板4，所述滑板4水平设置，且一端在底板5的外部，与连接环18焊接，所述吸附组件6至少包括旋转柱17以及吸盘20，所述吸盘20开口朝下，且上端与旋转柱17的底端面固定相连，所述旋转柱17穿过连接环18并与之螺纹连接，所述底板5的侧壁上在凹槽11的外部固定设置有第一连接块13，且第一连接块13内部安装有第一螺栓7，所述第一螺栓7纵向穿过第一连接块13与滑板4螺纹连接固定，所述旋转柱17沿连接环18内部升降，且带动吸盘20移动，所述滑板4的侧壁上开设有与第一螺栓7适配的螺纹孔，所述左电机壳1与第一风扇3的内部安装有温度感应器，通过吸附组件6的设置可有效增加底板5与地面的稳定性，使得电机的运行更为稳定，有效降低电机因晃动而损害内部零件的概率。

具体的，所述左电机壳1与第一风扇3的侧边闭上均安装有多组第一风扇3，所述左电机壳1与第一风扇3的一端为开口设置，另一端为封闭设置，且封闭的面上安装有两组第二风扇19，微处理器控制第一风扇3与第二风扇19转动，对于电机进行散热处理，使得电机保持良好的工作状态。

具体的，所述底板5的底端面在凹槽11的外部固定设置有第二连接块15，所述第二连接块15通过第二螺栓14螺纹连接竖直状态的连接杆9，将连接杆9翻转出凹槽11内部，并通过第二螺栓14将连接杆9与第二连接块15螺纹连接固定。

具体的，所述底板5的底端面四角处均安装有支脚16，所述支脚16的高度高于第二连接块15，支脚16用于支撑底板5。

具体的，所述滑板4为长方体板状结构，且共对称设置有四组。

具体的，所述连接杆9与固定环8的铰接处安装有扭簧，连接杆9与固定环8的铰接处安装有扭簧，使得连接杆9折叠在凹槽11内部时，不会自动滑出（折叠方式为现有技术）。

具体的，该用于监测电机运行状态的装置，在使用时，首先将右电机壳2拆除，将电机安装在右电接壳2与左电机壳1之间，再将右电接壳2与左电机壳1螺纹安装固定，右电接壳2与左电机壳1内部安装有温度感应器，型号为WRNT-03，当右电接壳2与左电机壳1内部的电机温度过高时，则由温度感应器感知并将信号传递给微处理器，微处理器由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器，这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能，微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，微处理器控制第一风扇3与第二风扇19转动，对于电机进行散热处理，使得电机保持良好的工作状态，同时通过拉伸滑板4，将吸盘20拉出，并向下旋转旋转柱17，将吸盘20与地面吸附，将第一螺栓7穿过第一连接块13将滑板4螺纹固定，吸盘20与地面的吸附力将底板5固定，减少底板5工作时的晃动，在需要移动电机时，将吸盘20拆除，反向旋转旋转柱17即可，将连接杆9翻转出凹槽11内部，并通过第二螺栓14将连接杆9与第二连接块15螺纹连接固定，通过万向轮10滑动电机，操作便捷，连接杆9与固定环8的铰接处安装有扭簧，使得连接杆9折叠在凹槽11内部时，不会自动滑出（折叠方式为现有技术），该用于监测电机运行状态的装置，结构合理，对于电机的保护性好，可广泛使用。

具体的，优选的，左电机壳（1）与右电机壳（2）之间安装有电机，三相电源通过导线与电机相连；所述的导线上还安装有全电子式三相电表模块、电力线载波通信模块，全电子式三相电表模块结构如下：电压互感器、电流互感器、32M FLASH存储器、分别与三相电能计量芯片相连；ARM微处理器与三相电能计量芯片相连；电力线载波通信模块组成结构如下：共由接收路与发送路两路组成，接收路：耦合电路、滤波电路、功放电路、模数转换器、微控制器从右往左依次相连；发送路：前述的微控制器、数模转换器、PA功率放大器、滤波电路、耦合电路，从左往右依次相连；所述的微控制器为fpga芯片构成；所述的导线还与上级信息平台相连。

本专利工作原理如下:

380 V电机运行状态监测装置由用电信息计量采集模块（含全电子式三相电表模块和电力线载波通信模块）和用电信息数据分析算法组成。全电子式三相电表模块负责高频次的对三相线路中的用电信息进行测量，并保存在本地存储寄存器；由用电信息数据分析算法对本地存储的用电信息进行分析，并结合设备定期运维数据，基于本地用电信息数据与运维数据建立的模型，快速分析判断380 V电机的运行效率，对异常的运行效率情况提出告警，并通过电力线载波通信模块及时向上级信息平台上报告警信息。

1) 用电信息计量采集模块

用电信息计量采集模块，由全电子式三相电表模块和电力线载波通信模块组成。

全电子式三相电表模块采用电压互感器和电流互感器分别来采集三相线路中的电压信号和电流信号，再由三相电能计量芯片对采样电压和电流信号进行处理，测量得出三相线路中的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因素、电度、谐波等用电信息。系统框图见附图2。所用三相电能计量芯片具有高频率采集功能的特点，对三相线路中的用电信息进行测量并保存在32M FLASH中，32M FLASH能保证停电后数据可保存10年不丢失。当监测到异常的运行状态时，ARM微处理器将相关告警信息通过SPI传送给电力线载波通信模块，及时向上级信息平台上报告警信息。

电力线载波通信模块同时具备电力线载波信号的发送机机制和接收机机制，见附图4。

附图4中，接收机由如下部分组成：电力线载波信号经过耦合电路后，从三相线路耦合出来，耦合电路可将三相线路中的３８０Ｖ强电电压隔离掉，以及可将三相线路中的低频信道干扰噪声信号隔离掉；并将载波信号低衰减的耦合下来，再通过滤波电路、自动增益控制功放、模数转换器再进入宽带基带处理器，解调出有用信号，最后传输至微控制器。

同样，附图4中，发送机由如下部分组成：微控制器控制基带处理器生成出信号，通过数模转换器、再经过PA功率放大器、滤波电路，再送至耦合电路，最后耦合进三相线路中。

2) 用电信息数据分析算法

用电信息数据分析算法基于用电信息，如电流、电压、功率因数，并结合设备定期运维数据，对电机运行的几种失效状态进行识别。用电信息通过用电信息计量采集模块进行采集，具体包括有功总电能、正向有功总电能、各相有功总电能、各相正向有功总电能、各相电流、各相电压、总功率因数、以及各相功率因数。采集频率为一分钟间隔，对于瞬时值，如电流、电压、功率因数均要求一分钟的瞬时值、平均值、最大值、以及最小值。对于采集的用电信息中数据缺失采用拉格朗日插值法补值。另外，建立专家样本数据，对电机老化的一般周期、电机损耗的变化周期进行设定。最后，再构建电机维护的历史记录，包括检查日期及时间、缺陷分类、缺陷部位、缺陷类型、缺陷等级、以及最终原因进行记录。

基于建立的用电信息数据、专家样本数据、以及电机维护历史记录，分别采用LM神经网络以及CART决策树模型构建分类模型。基于用电信息数据，对电机的缺陷情况进行分类决策。之后，再利用ROC曲线进行评估，针对特定类别，采用合适的模型进行分类决策。如在发生电机漏电时，LM神经网络所表现出来的分类性能更好。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型电机运行状态监测装置，包括左电机壳（1）、右电机壳（2）、底板（5）和吸附组件（6），其特征在于：所述左电机壳（1）与右电机壳（2）螺纹连接固定，且左电机壳（1）固定焊接在底板（5）的上表面，所述右电机壳（2）可拆分设置，所述底板（5）的底端面四角处均开设有凹槽（11），且凹槽（11）的槽壁内部固定安装有固定环（8），所述固定环（8）铰接连接杆（9），所述连接杆（9）的另一端安装有万向轮（10），所述万向轮（10）朝向凹槽（11）内部翻转，所述凹槽（11）的上方在底板（5）的内部还开设有四组滑槽（12），所述滑槽（12）内部滑动安装有滑板（4），所述滑板（4）水平设置，且一端在底板（5）的外部，与连接环（18）焊接，所述吸附组件（6）至少包括旋转柱（17）以及吸盘（20），所述吸盘（20）开口朝下，且上端与旋转柱（17）的底端面固定相连，所述旋转柱（17）穿过连接环（18）并与之螺纹连接，所述底板（5）的侧壁上在凹槽（11）的外部固定设置有第一连接块（13），且第一连接块（13）内部安装有第一螺栓（7），所述第一螺栓（7）纵向穿过第一连接块（13）与滑板（4）螺纹连接固定，所述旋转柱（17）沿连接环（18）内部升降，且带动吸盘（20）移动，所述滑板（4）的侧壁上开设有与第一螺栓（7）适配的螺纹孔，所述左电机壳（1）与第一风扇（3）的内部安装有温度感应器。

2.根据权利要求1所述的一种新型电机运行状态监测装置，其特征在于：所述左电机壳（1）与第一风扇（3）的侧边闭上均安装有多组第一风扇（3），所述左电机壳（1）与第一风扇（3）的一端为开口设置，另一端为封闭设置，且封闭的面上安装有两组第二风扇（19）。

3.根据权利要求1所述的一种新型电机运行状态监测装置，其特征在于：所述底板（5）的底端面在凹槽（11）的外部固定设置有第二连接块（15），所述第二连接块（15）通过第二螺栓（14）螺纹连接竖直状态的连接杆（9）。

4.根据权利要求1所述的一种新型电机运行状态监测装置，其特征在于：所述底板（5）的底端面四角处均安装有支脚（16），所述支脚（16）的高度高于第二连接块（15）。

5.根据权利要求1所述的一种新型电机运行状态监测装置，其特征在于：所述滑板（4）为长方体板状结构，且共对称设置有四组。

6.根据权利要求1所述的一种新型电机运行状态监测装置，其特征在于：所述连接杆（9）与固定环（8）的铰接处安装有扭簧。

7.根据权利要求1所述的一种新型电机运行状态监测装置，其特征在于：左电机壳（1）与右电机壳（2）之间安装有电机，三相电源通过导线与电机相连；所述的导线上还安装有全电子式三相电表模块、电力线载波通信模块，全电子式三相电表模块结构如下：电压互感器、电流互感器、32M FLASH存储器、分别与三相电能计量芯片相连；ARM微处理器与三相电能计量芯片相连；电力线载波通信模块组成结构如下：共由接收路与发送路两路组成，接收路：耦合电路、滤波电路、功放电路、模数转换器、微控制器从右往左依次相连；发送路：前述的微控制器、数模转换器、PA功率放大器、滤波电路、耦合电路，从左往右依次相连；所述的微控制器为fpga芯片构成；所述的导线还与上级信息平台相连。

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