CN218521383U - 异常监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种异常监测系统，用于纺织纺纱机中，所述异常监测系统包括：伺服电机，所述伺服电机适于驱动从动目标；电机驱动器，所述电机驱动器适于控制所述伺服电机的操作；以及控制单元，所述控制单元配置为监测作用在所述伺服电机上的负载扭矩，其中所述电机驱动器配置为检测施加到所述伺服电机的驱动电流的幅值并且将所检测到的驱动电流的幅值以频率信号输出的形式传输到所述控制单元。根据本实用新型的异常监测系统使得预防性维护变得更简单并且更容易，从而极大减少了停机时间。

Description

异常监测系统

技术领域

本实用新型涉及纺织纺纱机的状态监测，并且更具体地，本实用新型涉及一种监测机器参数的方法，这些参数诸如由于诸如清花室、粗梳机、并条机、精梳机、条卷机、锭壳、环锭细纱机、卷绕机的纺织纺纱机中的不平衡系统引起的机械行为/振动/振动能量。

背景技术

纺织纺纱机设置成通过多种工艺将纤维原材料转化为纱线。在纺纱厂中，多个机器处于连续工作状态以产生高生产率。在长时间段内，在所述纺纱机中逐渐发生磨损和撕裂。当进行进一步的生产时，由于轴承受损、轴承振动、齿轮磨损、驱动系磨损以及电机温度、速度、电流和扭矩的急剧增加，导致在机器参数中出现一些困难，这使得机械特性的改变或系统不平衡。

由于连续运行状态，纺纱机中经常发生上述故障。由于用于维护和修理的机器停机时间增加，这种频繁的故障会影响总体生产效率。此外，一些重大事故是由机器部件的意外故障导致的，并且由此增加维护成本以纠正损坏。此外，许多技术人员必须从事于参加/解决突然的故障。在常规方法中，定期手动监测机器以防止这些重大故障/事故。

在目前的实践中，基于机器参数的变化，预先安排预防性维护以避免随后发生损坏。状态监测是监测机械的各种物理参数或健康状况(诸如振动、轴承磨损等)的过程。从而能够识别机器性能的显著变化，这是发生机械故障的指示。它是预防性维护的主要组成部分。通过提供外部传感器组来进行一些已知的预防性维护。所述外部传感器放置在机器易于发生故障的相应的部件上。基于来自传感器的结果，分析机器部件的工作状态。基于由控制系统触发的信号，识别异常结果并且向操作者发出警告信号或者自动停止机器。

剧烈的环境变化和机器部件的异常振动导致机器配件中的摆动。由于摆动/振动，外部传感器传递不可靠的结果，这是因为这些异常行为偶尔还损坏传感器的灵敏度。因此，为了收集机器参数的准确数据，需要频繁地更换配备在机器中用于状态监控的传感器。传感器的频繁更换不利地影响生产效率、增加机器闲置时间、增加维护成本以及劳动力/技术人员参与度。这种不适当的结果影响机器的预防性维护。

由此，需要机器部件的寿命延长以用于具有期望质量的高生产，这将克服现有机器中存在的缺点。

实用新型内容

根据本实用新型的异常监测系统解决或至少部分地克服了上述缺点。

本实用新型的主要目的是提供一种在没有外部传感器的情况下用于在纺织纺纱机中监测机器参数的异常监测方法。

本实用新型的另一个目的是有效地监测机器类电机的温度、速度、电流以及扭矩等的异常或不平衡状态。

本实用新型的另一个目的是使机器部件的频繁更换最小化并且获得来自机器的可靠输出。

为了满足本实用新型的目的，纺织机的伺服驱动器/频率驱动器配备有监视系统，以识别机器的异常行为。伺服驱动器的内部电流传感装置用于捕获由损坏的轴承和齿轮导致的不平衡的机器行为。机械振动能量由伺服驱动器监测，并且所述振动在驱动系的频域中传递。由于不平衡的机器行为导致电机温度、速度、电流、扭矩以及异常振动的急剧增加，其直接影响电机电流。由此，根本不需要用于感测机器的物理参数的外部传感器或传感器组。在新机器上采用的初始参数用作标准或参考值。该标准测量值在伺服驱动器中固定为阈值。在异常发生期间，经由工业通信协议(CAN协议/POWERLINK协议/Ethernet IP协议/Ethercat协议/Profinet协议/Profibu协议/RS485协议/RS232协议/CCLink协议/SERCOS协议/DEVICE NET协议/IO LINK协议/串联和其他现场通信协议)向控制器执行数据传输。如果实时异常/振动值超过阈值，则控制单元在毫秒/微秒内对其进行处理，并且通过产生警报信号通知机器的行为。除了检测振动能量之外，伺服驱动器还检测机器中的异常/不平衡，诸如电机温度、速度、电流以及扭矩的突然增加、系统的机械行为的变化等。

根据本实用新型的一方面提供了一种异常监测系统，用于纺织纺纱机中，所述异常监测系统包括：伺服电机，所述伺服电机适于驱动从动目标；电机驱动器，所述电机驱动器适于控制所述伺服电机的操作；以及控制单元，所述控制单元配置为监测作用在所述伺服电机上的负载扭矩，其中所述电机驱动器配置为检测施加到所述伺服电机的驱动电流的幅值并且将所检测到的驱动电流的幅值以频率信号输出的形式传输到所述控制单元。

所述电机驱动器包括电流传感器，该电流传感器用于检测施加到所述伺服电机的驱动电流的幅值并且将所检测到的驱动电流的幅值以频率信号输出的形式传输到所述控制单元。

所述控制单元配置为将所述负载扭矩与预设阈值进行比较，其中所述负载扭矩基于来自所述电流传感器的所述频率信号输出，并且在所述频率超过所述阈值的情况下产生警报信号。

所述负载表示在所述从动目标中发生的振动。

当在所述从动目标中发生的振动在相应的驱动系的频域中传递由此影响所述电机的电流时，通过所述电流传感器检测所述驱动电流的幅值。

所述机器的所述驱动系直接或间接地联接到相应的驱动源的电机驱动器。

所述阈值是当所述机器是新的时通过所述电流传感器检测到的驱动系的频率。

所述目标是轴承、变速箱或任何其他功能机器部件。

所述警报信号以LED指示、显示屏或警报的形式示出。

所述电机驱动器在所述机器运行时从所述控制单元获得速度参考。

根据本实用新型的另一方面提供了一种纺织纺纱机中的异常监测方法，包括：

i.通过伺服电机驱动目标，并且通过电机驱动器控制所述伺服电机的操作；

ii.检测施加到所述伺服电机的驱动电流的幅值，并且将所检测到的驱动电流的幅值通过所述电机驱动器以频率信号输出的形式传输到控制单元；

iii.通过所述控制单元基于从所述电机驱动器接收到的所述频率信号输出监测作用在所述伺服电机上的负载扭矩。

所述电机驱动器包括电流传感器，该电流传感器用于检测施加到所述伺服电机的驱动电流的幅值并且将所检测到的驱动电流的幅值以频率信号输出的形式传输到所述控制单元。

通过所述控制单元基于从所述电机驱动器接收到的所述频率信号输出监测作用在所述伺服电机上的所述负载扭矩包括：将所述负载扭矩与预设阈值进行比较，其中所述负载扭矩基于来自所述电流传感器的所述频率信号输出，并且在所述频率超过所述阈值的情况下产生警报信号。

所述负载表示在所述从动目标中发生的振动。

检测施加到所述伺服电机的驱动电流的幅值包括：当在所述从动目标中发生的振动在相应的驱动系的频域中传递由此影响所述电机的电流时，检测所述驱动电流的幅值。

所述阈值是当所述机器是新的时通过所述电流传感器检测到的驱动系的频率。

根据本实用新型的异常监测系统使得预防性维护变得更简单并且更容易，从而极大减少了停机时间。由于预防性维护是以计划的定期间隔执行的，因此避免了操作疲劳。

附图说明

图1示出了例如并条机的纺纱预备机。

图2示出了根据本实用新型的纺织纺纱预备机中的异常监测系统的详细视图，该异常监测系统具有伺服驱动内置感测系统。

具体实施方式

纺纱厂生产线包括多个机器，这些机器组装成从预备机器到纺纱机以生产细支纱。为此，原纤维的转化开始于被称为纺纱预备机的清花室、粗梳机、并条机、条卷机以及精梳机，并且从纺纱机(诸如粗纺机、环锭细纱机、喷气或转杯纺纱机以及卷绕机等)获得最终产品或纱。

例如，本实用新型详细解释了图1所示的纺纱预备机的并条机A中的一个。将在纱条桶中沉积的纱条进给到并条机。并条机的进给纱条进一步穿过粗纱架的导辊。通常在进给区1中布置6到12个粗梳纱条桶。在牵伸之后，加工多个纱条以得到单股纱条。并条机的主要功能是并条和牵伸。扫描进给的粗疏纱条以消除不规则性，并且向前移动到牵伸单元2。所述牵伸单元2包括上3下3或上4下3的牵伸辊布置。在牵伸之后，所牵伸的纱条通过圈条单元3沉积在纱条容器上。最后能够将牵伸的纱条传送到进一步的工序。

需要监测机器参数(诸如温度、压力、加速度、振动、电流、扭矩等)，以避免不希望的机器停机时间。如之前在本文中解释的，这些参数通过使用传感器检测，例如用于检测机器中的运行部件(如电机、变速箱、牵伸辊以及轴承)的温度水平的温度传感器。加速度传感器/振动检测传感器监测电机轴的振动，压力传感器用于检测抽吸压力水平。例如，温度传感器连续感测电机温度。如果电机温度超过阈限，则操作者通过警报、显示器(HMI)或LED得到警告信号的通知。以上传感器组用于监测机器的相应部件处的机器参数。

根据本实用新型的实施方式，提供了一种纺织纺纱机中的异常监测系统，包括：

伺服电机，适于驱动从动目标；

电机驱动器，适于控制伺服电机的操作；以及

控制单元，配置为监测作用在伺服电机上的负载扭矩，其中，

电机驱动器配置为检测施加到伺服电机的驱动电流的幅值，并且将所检测到的驱动电流的幅值以频率信号输出的形式传输到所述控制单元。

在优选实施方式中，电机驱动器包括电流传感器，该电流传感器用于检测施加到伺服电机的驱动电流的幅值并且将所检测到的驱动电流的幅值以频率信号输出的形式传输到所述控制单元。

根据另一个优选实施方式，控制单元配置为将基于来自电流传感器的频率信号输出的负载扭矩与预设阈值进行比较并在所述频率超过所述阈值的情况下产生警报信号。

在本实用新型的另一个实施方式中，负载表示在从动目标中发生的振动。

根据本实用新型的另一个实施方式，当所述从动目标中发生的振动在相应的驱动系的频域中传递时，获得驱动电流的幅值，并且其影响由所述电流传感器检测到的电机电流。

本实用新型的其他实施方式公开了所述机器的驱动系直接或间接地联接到相应的驱动源的电机驱动器。

在另一个实施方式中，所述阈值是当机器是新的时通过电流传感器检测到的驱动系的频率。

本实用新型的另一个实施方式涉及一种纺织纺纱机中的异常监测方法，该方法包括：

i.通过伺服电机驱动目标，并且通过电机驱动器控制所述伺服电机的操作；

ii.检测施加到伺服电机的驱动电流的幅值，并且将所检测到的驱动电流的幅值通过电机驱动器以频率信号输出的形式传输到控制单元；

iii.通过控制单元基于从电机驱动器接收到的频率信号输出监测作用在伺服电机上的负载扭矩。

本实用新型的又一个实施方式，电机驱动器包括电流传感器，该电流传感器用于检测施加到伺服电机的驱动电流的幅值并且将所检测到的驱动电流的幅值以频率信号输出的形式传输到所述控制单元。

根据本实用新型的另一个实施方式，通过控制单元基于从电机驱动器接收到的频率信号输出监测作用在伺服电机上的负载扭矩包括：

将基于来自电流传感器的频率信号输出的负载扭矩与预设阈值进行比较，并且在所述频率超过所述阈值的情况下产生警报信号。

根据本实用新型的进一步的实施方式，检测施加到伺服电机的驱动电流的幅值包括：

当在所述从动目标中发生的振动在相应的驱动系的频域中传递由此影响电机电流时，检测驱动电流的大小。

根据本实用新型，通过图2所示的创造性伺服驱动器来监测参数变化。机器参数由伺服驱动器的内部或内置电流传感器记录。驱动器中的机器负载是机器系统或部件上的物理应力的直接指示。由于机器负载7，在机器部件中发生振动，并且这些机械振动通过相应的驱动系8捕获。所捕获到的数据以频率波9的形式传送到伺服驱动器4。机器的所有驱动系8直接或间接地联接到相应驱动源的伺服驱动器。

逆变器或伺服驱动器4连接到机器的相应的伺服电机6。在每个伺服驱动器4内部都安装有至少一个电流感测装置/传感器5。伺服驱动器4的所述内部电流传感装置/传感器5用于通过伺服电机6捕获并存储机器的机械振动9的数据。记录物理参数(诸如温度、压力、加速度或振动、电流、扭矩等数据)的差异并且将其传输到所述伺服驱动器。有时，机械振动的变化是由上述参数的变化导致的。由此，机械振动9由存在于伺服驱动器中的内部感测装置/传感器5捕获。在新的机器上采用的机器参数的正常值被认为是参考或标准测量值。该参考值存储在驱动器中，并且与收集到的数据或从机器的正常运行状态获取到的机器参数的实时值进行比较。这些参考值设定为驱动器的阈限值。

为了跟踪机器健康，将每个捕获的数据与参考值或预设值进行比较。将上述频率11形式的物理参数发送到机器控制器10。此外，控制器PLC10通过工业通信协议(CAN协议/POWERLINK协议/Ethernet IP协议/Ethercat协议/Profinet协议/Profibus协议/RS485协议/RS232协议/CCLink协议/SERCOS协议/DEVICE NET协议/IO LINK协议/串联和其他现场通信)读取，以在异常发生时通信用于停止/警报机器的命令。伺服驱动器4在机器运行时从控制器10获得速度参考值12。

根据本实用新型的一个方面，在机器运行的状态下，从多个部件(诸如轴承、齿轮箱或者任何其他功能机器部件)记录数据。将每个收集到的数据与参考值进行比较，并且在毫秒/微秒内进行分析。如果实时收集的数据或异常超过阈限，则系统触发警报信号，并且直观显示在设置在机器中的输出装置中。整个过程通过机器的中央处理单元10控制。偏离异常情况以上的信号可以以LED指示、显示屏、警报等形式示出。有利地，在识别的异常是严重故障或机械/电气故障的情况下，控制系统将使机器停止。

在以上描述中，并条机A已经描述为纺织纺纱机的具体实例，但是本公开不限于此。例如，本实用新型可以应用于包括代替并条机A的清花室、粗梳机、精梳机、条卷机、锭壳、环锭细纱机、卷绕机等的纺织纺纱系统。

由此，根据本实用新型的创造性特征，在机器的存在易于发生故障的区域的每个位置处都不需要单独的传感器包。此外，在机器完全损坏之前，预防性维护变得更简单并且更容易，从而极大减少了停机时间。由于预防性维护是以计划的定期间隔执行的，因此避免了操作疲劳。

鉴于描述本实用新型的本公开，等同的含义和范围内的所有改变、修改以及变化被视为在本实用新型的范围和精神内。应当理解，上文所描述的本公开的方面和实施方式可以彼此任意组合使用。若干方面和实施方式可以组合在一起以形成本公开的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种异常监测系统，用于纺织纺纱机中，其特征在于，所述异常监测系统包括：

伺服电机，所述伺服电机适于驱动从动目标；

电机驱动器，所述电机驱动器适于控制所述伺服电机的操作；以及

控制单元，所述控制单元配置为监测作用在所述伺服电机上的负载扭矩，其中

所述电机驱动器配置为检测施加到所述伺服电机的驱动电流的幅值并且将所检测到的驱动电流的幅值以频率信号输出的形式传输到所述控制单元。

2.根据权利要求1所述的异常监测系统，其特征在于，所述电机驱动器包括电流传感器，该电流传感器用于检测施加到所述伺服电机的驱动电流的幅值并且将所检测到的驱动电流的幅值以频率信号输出的形式传输到所述控制单元。

3.根据权利要求2所述的异常监测系统，其特征在于，所述控制单元配置为将基于来自所述电流传感器的所述频率信号输出的所述负载扭矩与预设的阈值进行比较，并且在来自所述电流传感器的所述频率信号输出超过所述阈值的情况下产生警报信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的异常监测系统，其特征在于，形成所述负载扭矩的负载表示在所述从动目标中发生的振动。

5.根据权利要求2至3中任一项所述的异常监测系统，其特征在于，当在所述从动目标中发生的振动在相应的驱动系的频域中传递由此影响所述伺服电机的电流时，通过所述电流传感器检测所述驱动电流的幅值。

6.根据权利要求5所述的异常监测系统，其特征在于，所述纺织纺纱机的所述驱动系直接或间接地联接到相应的驱动源的电机驱动器。

7.根据权利要求3所述的异常监测系统，其特征在于，所述阈值是当所述纺织纺纱机是新的时，通过所述电流传感器检测到的驱动系的频率。

8.根据权利要求1所述的异常监测系统，其特征在于，所述从动目标是轴承、变速箱或任何其他功能机器部件。

9.根据权利要求3所述的异常监测系统，其特征在于，所述警报信号以LED指示、显示屏或警报的形式示出。

10.根据权利要求1所述的异常监测系统，其特征在于，所述电机驱动器在所述纺织纺纱机运行时从所述控制单元获得速度参考。

Images