TW201638472A - 泵浦監測裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明闡述一種具有用以驅動泵浦之一電動馬達之真空泵浦監測裝置。該監測裝置包括：至少一個感測器，其用於量測該電動馬達之一電流以產生一基於時間之信號；及至少一個電子處理器，其經組態以將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號且分析該基於頻率之信號以識別表示一泵浦故障條件之一信號型樣。 藉由監測該基於頻率之信號，該監測裝置可識別一泵浦故障條件。該信號型樣可舉例而言對應於與該泵浦故障條件相關聯之一振動特徵符號。存在於一泵送系統中之所有潛在振動源將舉例而言透過負載轉矩及軸件速度變化影響該馬達。驅動振動所需要之能量係由該電動馬達提供且必要地轉化為其電功率特徵符號。經識別振動特徵符號可由該電動馬達及/或該泵浦之操作產生。該監測裝置可診斷該泵浦中之一故障。另一選擇係或另外，該監測裝置可預測該泵浦中之一故障。

Description

泵浦監測裝置及其方法

本發明係關於一種泵浦監測裝置；且係關於一種包括一泵浦監測裝置之泵浦裝置。更特定而言(但非排他性地)，本發明係關於一種用於監測一真空泵浦之泵浦監測裝置，且係關於一種包括一泵浦監測裝置之真空泵浦裝置。本發明亦係關於一種包括一泵浦監測裝置之換流器。

已知藉由監測振動及/或雜訊而診斷一泵浦之一機械條件。然而，由於此等方法需要額外換能器以及精心製成之信號處理器件，因此其係昂貴的且可難以在現場實施。此外，為了執行對泵浦之一完全監測，在(舉例而言)軸承、齒輪箱、定子機座等位置處將需要大量振動換能器。

自US 8,721,295已知用於一乾式真空泵浦之一自診斷方法。該方法包括監測用於結合一系統壓力使泵浦之一轉子旋轉之一馬達之一電流。該方法尋求識別在所量測電流中呈峰值之形式之一次性事件；或判定該所量測電流何時超過一預定義臨限值。

US 2008/0294382揭示用於泵浦故障預測之一方法及裝置。可定義用於以經改良可預測性管理來自相對大量之泵浦之複數個定性變數(例如，程序變數)的一模型。為了定義該模型，一主分量分析(PCA)可用以考量多變數資料之相關性。一管理變數可經選擇以表示選定主 分量之變化。若管理變數超過一上部控制線，則一控制器可判定泵浦正在一異常狀態下操作。一感測器可連接至泵浦以針對與該泵浦及一對應半導體製作程序相關聯之定性變數即時地收集資料。可在實際上發生一泵浦故障之前藉由使用一資訊系統來收集與程序變數有關之資料並在統計上處理該所收集資料而預測一泵浦之一替換時間。

在此背景下，設想了本發明。至少在某些實施例中，本發明尋求克服或改善與先前技術方法及裝置相關聯之限制中之至少某些限制。

本發明之態樣係關於一種用於一泵浦之泵浦監測裝置；係關於一種包括一泵浦監測裝置之泵浦裝置；且係關於一種包括一泵浦監測裝置之換流器。本發明之態樣發現關於氣體泵浦(具體而言，真空泵浦及壓縮機)之特定應用。

根據本發明之一項態樣，提供一種真空泵浦監測裝置，該真空泵浦具有用以驅動該泵浦之一電動馬達，該監測裝置包括：至少一個感測器，其用於量測該電動馬達之一電流以產生一基於時間之信號；及至少一個電子處理器，其經組態以：將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號；且分析該基於頻率之信號以識別表示一泵浦故障條件之一信號型樣。

根據本發明之又一態樣，提供一種用於具有一電動馬達之一真空泵浦之泵浦監測裝置，該監測裝置包括：至少一個感測器，其用於量測該電動馬達之一電流以產生一基於時間之信號；及至少一個電子處理器，其經組態以： 將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號；且分析該基於頻率之信號以識別表示一泵浦故障條件之一信號型樣。

藉由監測該基於頻率之信號，該監測裝置可識別一泵浦故障條件。該信號型樣可(舉例而言)對應於與該泵浦故障條件相關聯之一振動特徵符號。存在於一泵送系統中之所有潛在振動源將(舉例而言)透過負載轉矩及軸件速度變化影響該馬達。驅動振動所需要之能量係由該電動馬達提供且必要地轉化為其電功率特徵符號。經識別振動特徵符號可由該電動馬達及/或該泵浦之操作產生。至少在某些實施例中，該監測裝置可診斷該泵浦中之一故障。另一選擇係或另外，該監測裝置可預測該泵浦中之一故障。

該電動馬達之該電流係相對於時間而量測以產生該基於時間之信號。該至少一個電子處理器經組態以執行電流波形之一頻率分解。藉此，由電流感測器產生之該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號。對該基於頻率之信號之該分析可識別指示一已知泵浦故障條件之一信號型樣。該信號型樣可對應於適合用於提供該泵浦之狀態之一指示之一振動特徵符號，舉例而言，由於內部組件之磨損而即將出故障之一泵浦將具有不同於一嶄新泵浦之一振動特徵符號。該泵浦故障條件可與該電動馬達及/或該泵浦有關。

該至少一個電子處理器可經組態以應用一傅立葉(Fourier)變換演算法以便將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號。舉例而言，可將一直接傅立葉變換應用於該基於時間之信號。對該馬達電流實施一傅立葉變換可提供用於以一無感測器方式偵測及/或預測一泵浦條件之一診斷工具。

該至少一個電子處理器可經組態以將該基於時間之信號劃分為複數個分段以用於處理。該等分段可自一基於時間之信號獨立地變換 至一基於頻率之信號。該等經變換分段可隨後經組合。每一分段可對應於一預定義頻率範圍。

該基於時間之信號之該變換及對該基於頻率之信號之該後續分析可由相同電子處理器或由不同電子處理器執行。舉例而言，一第一電子處理器可將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號；且一第二電子處理器可分析該基於頻率之信號。該監測裝置可在參考或不參考額外感測器之情況下相依於所量測電流而監測該泵浦。

該信號型樣可包括該基於頻率之信號中之至少一個信號峰值。該信號峰值表示針對一給定頻率之該信號之振幅之一局部增加或減少。

該信號型樣可包括該基於頻率之信號中之以一預定義頻率或在一預定義頻率範圍內發生之至少一個信號峰值。

該信號型樣可包括該至少一個信號峰值之一振幅。該振幅表示對以一給定頻率貢獻之功率之一量測。

該信號型樣可係預定義的且表示一已知泵浦故障條件。舉例而言，該泵浦故障條件可與偏心操作或一轉矩振盪相關聯。與一已知泵浦故障條件相關聯之該信號型樣可藉由經驗分析來判定。舉例而言，該信號型樣可藉由量測具有一已知泵浦故障條件之一泵浦中之一馬達之該電流來判定。

一故障診斷可與該預定義信號型樣相關聯。該監測裝置可輸出與在該基於頻率之信號中識別之該信號型樣相關聯之該故障診斷。

該監測裝置可包括用於量測該泵浦之操作參數之一或多個感測器。至少一個泵浦監測感測器可經提供以量測該泵浦之一操作溫度；及/或量測該泵浦之效能(舉例而言，量測該泵浦之一排氣壓力)。一泵浦監測感測器亦可經提供以量測該電動馬達之一旋轉速度。該至少一個處理器可經組態以使所量測參數與該泵浦故障條件相關以推斷該泵 浦故障條件之來源。至少在某些實施例中，與一可變泵浦狀態(諸如溫度、壓力、功率等)有關之資訊之相關性可達成該泵浦之預測性監測。

該信號型樣可對應於一振動特徵符號。該振動特徵符號可係該電動馬達之振動特徵符號；或係結合該電動馬達之該泵浦之振動特徵符號。

該泵浦可係一真空泵浦。該真空泵浦可(舉例而言)經調適以供在一半導體製作程序中使用。

該至少一個電子處理器可經組態以不斷地操作以將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號。另一選擇係，該至少一個電子處理器可僅在該泵浦正在一或多個預定操作模式中操作時執行該信號變換。舉例而言，在其中該泵浦係一真空泵浦之配置中，當該泵浦正在一預定義壓力臨限值以下或在一預定義壓力範圍內操作時，該至少一個電子處理器可執行該信號變換。另一選擇係，當該泵浦之一操作速度在一預定義速度範圍內或處於一預定義速度時，該至少一個電子處理器可執行該信號變換。另一選擇係，當至該泵浦之一電源供應在一預定義功率範圍內或處於一預定義功率位準時，該至少一個電子處理器可執行該信號變換。該信號型樣可針對該一或多個預定操作模式而定義。該監測裝置可耦合至一泵浦控制器以判定該泵浦何時處於該預定義操作模式中。另一選擇係，該監測裝置可相依於來自至少一個泵浦監測感測器之一信號而判定該泵浦何時處於該預定義操作模式中。

自本發明之又一態樣觀察，提供一種用於將電流供應至該電動馬達之換流器，其中該換流器包括如本文中所闡述之一泵浦監測裝置。至少一個電子處理器可併入至該換流器中。舉例而言，該至少一個電子處理器可整合至一換流器控制單元中。在此配置中，該換流器控制單元可實施一即時頻譜分析演算法，諸如一傅立葉變換。基於時 間之信號可至少實質上即時地傳輸至該換流器控制單元。

自本發明之又一態樣觀察，提供一種包括如本文中所闡述之一泵浦監測裝置之泵浦裝置。該泵浦裝置可包括連接至電動馬達之一換流器。經組態以將基於時間之信號變換為一基於頻率之信號之至少一個電子處理器可安置於該換流器中。舉例而言，該換流器可包括一換流器控制單元。該換流器控制單元可包括經組態以用於將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號之該至少一個電子處理器。該至少一個電子處理器可嵌入於該換流器控制單元中。至少在某些實施例中，該換流器控制單元可實施一即時頻譜分析演算法，諸如一傅立葉變換。該基於時間之信號可至少實質上即時地傳輸至該換流器控制單元。

可在該換流器控制單元中執行對該基於頻率之信號之分析。另一選擇係，該換流器控制單元可將該基於頻率之信號輸出至(舉例而言)一泵浦控制器以用於分析。該換流器可與該泵浦控制器聯繫，且在使用中，該泵浦控制器可(舉例而言)在該泵浦正在該一或多個預定操作模式中操作時請求頻率分解。一故障診斷信號可相依於對該基於頻率之信號之該分析而產生。

自本發明之又一態樣觀察，提供一種監測具有一電動馬達之一真空泵浦之方法，該方法包括：量測該電動馬達之一電流以產生一基於時間之信號；將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號；及處理該基於頻率之信號以識別表示一泵浦故障條件之一信號型樣。

該信號型樣可包括該基於頻率之信號中之以一預定義頻率或在一預定義頻率範圍內發生之至少一個信號峰值。

該信號型樣可包括該至少一個信號峰值之一振幅。

該信號型樣可係表示該泵浦之一已知泵浦故障條件之一預定義 信號型樣。一故障診斷可與該信號型樣相關聯。該方法可包括輸出與在該基於頻率之信號中識別之該信號型樣相關聯之該故障診斷。

該方法可包括量測該泵浦之一或多個操作參數且使已知振動特徵符號與該一或多個操作參數相關。

該方法可包括應用一傅立葉變換演算法以將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號。舉例而言，可將一直接傅立葉變換應用於該基於時間之信號。

該方法可包括將該基於時間之信號劃分為複數個分段以用於處理。該等分段可自一基於時間之信號獨立地變換至一基於頻率之信號。該等經變換分段可隨後經組合。每一分段可對應於一預定義頻率範圍。

該信號型樣可對應於一振動特徵符號。該振動特徵符號可係該電動馬達之振動特徵符號；或可係結合該電動馬達之該泵浦之振動特徵符號。

該泵浦可係一真空泵浦。該真空泵浦可(舉例而言)經調適以供在一半導體製作程序中使用。

該方法可包括不斷地將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號。另一選擇係，可僅在該泵浦正在一或多個預定操作模式中操作時執行該信號變換。該信號型樣可針對該一或多個預定操作模式而定義。

本文中所闡述之該至少一個電子處理器可實施於一或多個控制器中。為了組態該至少一個電子處理器，可提供一適合指令集，該適合指令集在被執行時致使該至少一個電子處理器實施本文中所規定之方法。舉例而言，該指令集可在被執行時致使該至少一個電子處理器實施本文中所闡述之變換。該指令集可適合地嵌入於該一或多個電子處理器中。另一選擇係，該指令集可作為保存於一或多個記憶體上之 軟體而提供以在該至少一個計算器件上經執行。亦可使用其他適合配置。

在本申請案之範疇內明確地意欲，可獨立地或以任一組合獲取先前段落、申請專利範圍及/或以下說明及圖式中所陳述之各種態樣、實施例、實例及替代方案，且特定而言其個別特徵。亦即，可以任一方式及/或組合來組合所有實施例及/或任一實施例之特徵，除非此等特徵係不相容的。申請人保留改變任一最初申請之請求項或相應地申請任一新請求項之權利，包含將任一最初申請之請求項修正成附屬於及/或併入任一其他請求項(儘管最初並未以彼方式主張)之任一特徵之權利。

1‧‧‧泵浦系統

2‧‧‧泵浦

3‧‧‧換流器

4‧‧‧泵浦控制器

5‧‧‧電動馬達

6‧‧‧定子

7‧‧‧轉子

8‧‧‧第一電子處理器

9‧‧‧換流器控制單元

10‧‧‧第二電子處理器

11‧‧‧系統記憶體

12‧‧‧電流感測器

13‧‧‧電子儲存器件

100‧‧‧第一功率頻譜密度頻譜

105‧‧‧第一基於頻率之信號

110‧‧‧第一峰值

115‧‧‧第二基於頻率之信號

120‧‧‧第二峰值

200‧‧‧第二功率頻譜密度頻譜

205‧‧‧第一基於頻率之信號

210‧‧‧第一峰值

210’‧‧‧第一峰值

215‧‧‧第二峰值

215’‧‧‧第二峰值

220’‧‧‧第三峰值

225‧‧‧第二基於頻率之信號

300‧‧‧第三功率頻譜密度頻譜

305‧‧‧第一基於頻率之信號

310‧‧‧第一峰值

310’‧‧‧第一峰值

315’‧‧‧第二峰值

325‧‧‧第二基於頻率之信號

T1‧‧‧第一預定義臨限值

現在將參考附圖僅以實例之方式闡述本發明之一或多項實施例，其中：圖1展示根據本發明之一態樣之併入有一泵浦監測器件之一泵浦系統之一示意性表示；圖2展示相依於圖1中所展示之泵浦系統之定子電流而產生之一第一功率頻譜密度頻譜；圖3展示相依於圖1中所展示之泵浦系統之定子電流而產生之一第二功率頻譜密度頻譜；及圖4展示相依於圖1中所展示之泵浦系統之定子電流而產生之一第三功率頻譜密度頻譜。

現在將參考圖1至圖4闡述根據本發明之一實施例之一泵浦系統1。如本文中所闡述，泵浦系統1經組態以執行一自診斷功能。

泵浦系統1包括一泵浦2、一換流器3及一泵浦控制器4。本實施例中之泵浦2係用於自一半導體工具或類似物泵送氣體之一真空泵 浦，諸如一多級正位移泵浦。然而，將瞭解，本發明並不限於一特定類型之泵浦機構。泵浦2包括具有一定子6及一轉子7之一電動馬達5。泵浦控制器4連接至換流器3且提供一人機介面(HMI)以促進對泵浦2之控制。泵浦控制器4包括一第一電子處理器8。

換流器3操作以將直流電(DC)轉換為交流電(AC)(舉例而言，一個3相AC信號)以給電動馬達5供電。換流器3包括具有連接至系統記憶體11之一第二電子處理器10之一換流器控制單元9。第二電子處理器10連接至一電流感測器12及一電子儲存器件13。由電流感測器12產生之一電流信號可至少實質上即時地傳送至第二電子處理器10。一操作指令集儲存於系統記憶體11中且在被執行時致使第二電子處理器10將自電流感測器12接收之一基於時間之信號變換為一基於頻率之信號。第二電子處理器10經組態以按規則時間間隔自電流感測器12對電動馬達5之定子電流進行取樣以產生用於由第二電子處理器10處理之輸入資料。在本實施例中，馬達電流之取樣速率係兩(2)毫秒(ms)。在本實施例中，第二電子處理器10經組態以藉由應用一離散傅立葉變換(DFT)而至少實質上即時地處理輸入資料以產生寫入至電子儲存器件13之輸出資料。該輸出資料包括振幅及頻率資料。由於DFT至少實質上即時地處理輸入資料，因此不必要儲存該輸入資料。在一變體中，輸入資料可視情況作為一基於時間之信號而寫入至電子儲存器件13。該輸入資料可由第二電子處理器10讀取以用於處理。舉例而言，第二電子處理器10可使用用以儲存輸入及輸出資料集兩者之電子儲存器件13來實施一標準正向傅立葉變換直至計算完成為止。電子儲存器件13可(舉例而言)呈快閃記憶體之形式。

第二電子處理器10經組態以將基於時間之信號變換為一基於頻率之信號。在本實施例中，第二電子處理器10實施一DFT演算法以產生基於頻率之信號。該基於頻率之信號呈馬達定子電流之一功率頻譜 密度(PSD)頻譜(包括振幅對頻率)之形式。該功率頻譜密度闡述基於時間之定子電流量測如何分佈於一頻率範圍內。根據奈奎斯特-香農(Nyquist-Shannon)定理，可解析之最大頻率係取樣間隔之一半，因此較高取樣間隔允許較高頻率被解析。如上文所概述，馬達電流之取樣速率係兩(2)毫秒，且因此，在本實施例中之頻率範圍係自0Hz至250Hz。所規定之頻率範圍(0Hz至250Hz)係針對一特定泵浦機構而定義且不同頻率範圍可針對不同泵浦機構而選擇。可針對具有取樣速率之一對應增加之一不同泵浦機制而監測一較高頻率範圍。功率頻譜密度可以圖形形式表示為在Y軸上之振幅；其中頻率(Hz)在X軸上。

在接收輸入資料時，DFT演算法用每一新輸入樣本來更新輸出資料集。一旦已更新輸出中之每一者，便可捨棄該輸入樣本。將瞭解，DFT演算法構建輸出資料集所需要之執行時間及儲存空間與輸出點之數目(亦即，針對其計算振幅之頻率之數目)成比例。在本實施例中，待分析之頻率範圍係DC至在0.1Hz之一解析度下之250Hz(對應於2500個輸出點)。第二電子處理器10經組態以將輸入資料劃分為複數個輸入資料分段，每一輸入資料分段對應於待分析之頻率範圍之一子區段。DFT演算法針對輸入資料之每一輸入資料分段而重複使得關於頻率範圍之一子區段執行每一反覆或遍次。該等輸入資料分段可各自與用於分析之一單個頻率點有關。然而，在本實施例中，每一輸入資料分段與用於分析之大約100個頻率點有關。由第二電子處理器10應用DFT演算法以產生複數個輸出資料分段。每一輸出資料分段對應於頻率範圍之一子區段。第二電子處理器10將該等輸出資料分段輸出至泵浦控制器4中之第一電子處理器8。第一電子處理器8接收該複數個輸出資料分段且產生一累積輸出資料集。該累積輸出資料集涵蓋整個振幅對頻率頻譜範圍(自DC至250Hz)。第一電子處理器8可經組態以與第二電子處理器10通信以請求僅在滿足特定操作條件時輸出一或多 個輸出資料分段。舉例而言，第一電子處理器8可僅在泵浦2正以一經定義壓力或在一經定義壓力範圍內操作時請求一或多個輸出資料分段。可相依於一控制輸入或一所量測參數(諸如壓力)而判定操作條件。可捨棄在不滿足該等操作條件時所計算之輸出資料分段。

已認識到，存在於泵浦系統1中之所有振動源將(舉例而言)透過負載轉矩及軸件速度變化影響電動馬達5。因此，用以驅動振動所必需之能量必須由電動馬達5提供且必要地轉化為其電功率特徵符號。泵浦系統1中之任一振動將建立馬達電流中之一表徵信號型樣。電動馬達5之不同操作特性將產生功率頻譜密度內之不同信號型樣。藉由分析功率頻譜密度以識別一或多個表徵信號型樣，可識別可導致異常操作的泵浦2中之一泵浦故障條件(或一潛在泵浦故障條件)。在其處發生一信號峰值(亦即，一相對大之向上或向下振幅改變)之頻率及/或信號峰值之振幅可用以識別泵浦系統1之一特定振動特徵符號。以實例之方式，一特定頻率處(或一經定義頻率範圍內)之信號峰值可指示電動馬達5之一特定振動特徵符號。該振動特徵符號可(舉例而言)係電動馬達5中之偏心度或電動馬達5中之一轉矩振盪之結果。藉由識別與振動特徵符號相關聯之信號型樣，可識別或預測泵浦2之泵浦故障條件。第二電子處理器10可藉此提供一自診斷功能。

第二電子處理器10經組態以(舉例而言)經由一串列鏈路將功率頻譜密度輸出至第一電子處理器8。第一電子處理器8分析該功率頻譜密度以識別指示電動馬達5之一特定振動特徵符號之一或多個預定義信號型樣。舉例而言，一第一信號型樣可對應於歸因於偏心度之電動馬達5之一振動特徵符號；且一第二信號型樣可對應於歸因於轉矩振盪之電動馬達5之一振動特徵符號。該一或多個信號型樣規定：(a)一頻率(或一頻率範圍)，其中一信號峰值之存在(或不存在)指示一振動特徵符號；及/或(b)一信號峰值之一振幅，其(舉例而言)經定義為一離 散值、一最小臨限值或一範圍。將瞭解，信號型樣可定義一個以上信號峰值。頻率及/或振幅可(舉例而言)基於電動馬達5之歷史操作資料而動態地產生；或可(舉例而言)基於經驗分析而預定義。

相依於功率頻譜密度之分析，泵浦控制器4可執行自診斷以識別現有或未來可能的故障。第一電子處理器8可(舉例而言)將一通知或一警示輸出給一操作者(舉例而言)以顯示一故障碼。第一電子處理器8可相依於對基於頻率之信號之分析而輸出一故障診斷信號。

藉由處理功率頻譜密度，第一電子處理器8可識別對應於以下各項中之一或多者之一泵浦故障條件：轉矩振盪；不平衡；前進阻力/堵塞/滑移；軸件對準；一齒輪箱故障；偏心度；偏擺；軸承磨損；構建錯誤/漂移；電故障；定子繞組故障，諸如繞組不平衡(舉例而言，由於匝之間的短路)；轉子斷條；端環斷裂；及馬達轉子故障。

第二電子處理器10可僅相依於來自電流感測器12之輸出而診斷及/或預測泵浦2中之故障。此相比於需要額外感測器來監測電動馬達5之振動之先前技術裝置係尤其有利的。在本實施例之一變體中，第二電子處理器10可視情況經組態以自一不同感測器接收一信號以判定額外泵浦操作參數。可提供一溫度感測器以量測電動馬達5之溫度並將一操作溫度信號輸出至第二電子處理器10。可提供一壓力感測器以量測來自泵浦2之一排氣(出口)壓力並將一操作壓力信號輸出至第二電子處理器10。第二電子處理器10可使泵浦操作參數與處理功率頻譜密度頻譜之結果相關。此方法可促進對泵浦2中之一泵浦故障條件之診斷及/或預測以(舉例而言)將振動特徵符號區分開。

現在將參考圖2、圖3及圖4闡述根據本發明之一實施例之泵浦系統1之操作。特定而言，現在將闡述第二電子處理器10用以識別存在於一系列功率頻譜密度頻譜中之預定義信號型樣之操作。在各別功率頻譜密度頻譜中，相似元件符號用於相似特徵，雖然為清晰起見在每 一圖中遞增110。

圖2中以實例之方式展示一第一功率頻譜密度頻譜100。針對泵浦2之正常操作展示一第一基於頻率之信號105。第一基於頻率之信號105包括表示電動馬達5之一標準振動特徵符號之一第一峰值110。一第二基於頻率之信號115表示泵浦2之異常操作。第一峰值110存在於第二基於頻率之信號115中但振幅顯著地增加。為了識別或預測泵浦故障條件，第二電子處理器10分析功率頻譜密度頻譜以判定第二峰值120之量值是否大於一第一預定義臨限值T1。

圖3中以實例之方式展示一第二功率頻譜密度頻譜200。一第一基於頻率之信號205表示電動馬達5之一標準振動特徵符號。第一基於頻率之信號205包括一第一峰值210(在大約20Hz處)及一第二峰值215(在大約25Hz處)。一第二基於頻率之信號225表示泵浦2之異常操作。第二基於頻率之信號225包括一第一峰值210’(在大約20Hz處)、一第二峰值215’(在大約25Hz處)及一第三峰值220’(在大約23Hz處)。第二基於頻率之信號225中之第一峰值210’及第二峰值215’之振幅與存在於第一基於頻率之信號205中之彼等峰值實質上相同。然而，第三峰值220’僅存在於第二基於頻率之信號225中。為了識別或預測泵浦故障條件，第一電子處理器8分析功率頻譜密度頻譜以判定第三峰值220’是否存在於一預定義頻率(在本實施例中係大約23Hz)處。若第三峰值220’經識別，則第一電子處理器8診斷或預測泵浦2之對應泵浦故障條件。

圖4中以實例之方式展示一第三功率頻譜密度頻譜300。一第一基於頻率之信號305表示電動馬達5之一標準振動特徵符號。第一基於頻率之信號305包括一第一峰值310(在大約40Hz處)。一第二基於頻率之信號325表示泵浦2之異常操作。第二基於頻率之信號325包括一第一峰值310’(在大約40Hz處)及一第二峰值315’(在大約31Hz處)。 第二基於頻率之信號325中之第一峰值310’之振幅與存在於第一基於頻率之信號305中之彼等峰值實質上相同。然而，第二峰值315’僅存在於第二基於頻率之信號325中。為了識別或預測泵浦故障條件，第一電子處理器8分析功率頻譜密度頻譜以判定第二峰值315’是否存在於一預定義頻率(在本實施例中係大約31Hz)處。若第二峰值315’經識別，則第一電子處理器8診斷或預測泵浦2之對應泵浦故障條件。

泵浦系統2之實施例已闡述用以產生基於頻率之信號之一傅立葉變換之應用。將瞭解，可採用替代分析技術來將基於時間之信號變換為基於頻率之信號。以實例之方式，適合數學變換包含哈特萊(Hartley)、正弦(Sin)/餘弦(Cos)等。

將瞭解，可在不背離本申請案之範疇之情況下對本文中所闡述之泵浦系統1做出各種改變及修改。在本文中所闡述之實施例中，功率頻譜密度係由第二電子處理器10產生且然後輸出至第一電子處理器8以用於分析。此等功能兩者皆可由相同處理器(第一電子處理器8或者第二電子處理器10)執行。另一選擇係，一離散診斷單元可用以產生功率頻譜密度並執行相關分析。

1‧‧‧泵浦系統

2‧‧‧泵浦

3‧‧‧換流器

4‧‧‧泵浦控制器

5‧‧‧電動馬達

6‧‧‧定子

7‧‧‧轉子

8‧‧‧第一電子處理器

9‧‧‧換流器控制單元

10‧‧‧第二電子處理器

11‧‧‧系統記憶體

12‧‧‧電流感測器

13‧‧‧電子儲存器件

Claims (20)

1. 一種用於監測具有一電動馬達之一真空泵浦之泵浦監測裝置，該監測裝置包括：至少一個感測器，其用於量測該電動馬達之一電流以產生一基於時間之信號；及至少一個電子處理器，其經組態以：將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號；且分析該基於頻率之信號以識別表示一泵浦故障條件之一信號型樣。
2. 如請求項1之泵浦監測裝置，其中該信號型樣包括該基於頻率之信號中之至少一個信號峰值。
3. 如請求項2之泵浦監測裝置，其中該信號型樣包括該基於頻率之信號中之以一預定義頻率或在一預定義頻率範圍內發生之至少一個信號峰值。
4. 如請求項2或請求項3之泵浦監測裝置，其中該信號型樣包括該至少一個信號峰值之一振幅。
5. 如請求項1之泵浦監測裝置，其中該信號型樣係預定義的且表示一已知泵浦故障條件。
6. 如請求項5之泵浦監測裝置，其中一故障診斷與該預定義信號型樣相關聯。
7. 如請求項6之泵浦監測裝置，其包括輸出與在該基於頻率之信號中識別之該信號型樣相關聯之該故障診斷。
8. 如請求項5之泵浦監測裝置，其包括用於量測該泵浦之一或多個操作參數之一或多個泵浦監測感測器，該至少一個電子處理器經組態以使該泵浦故障條件與該一或多個操作參數相關。
9. 一種用於將電流供應至該電動馬達之換流器，其中該換流器包括如請求項1之一泵浦監測裝置。
10. 如請求項9之換流器，其包括一換流器控制單元，其中至少一個電子處理器整合至該換流器控制單元中。
11. 一種泵浦裝置，其包括如請求項1之一泵浦監測裝置。
12. 如請求項11之泵浦裝置，其包括連接至電動馬達之一換流器，其中經組態以將基於時間之信號變換為一基於頻率之信號之至少一個電子處理器安置於該換流器中。
13. 一種監測具有一電動馬達之一真空泵浦之方法，該方法包括：量測該電動馬達之一電流以產生一基於時間之信號；將該基於時間之信號變換為一基於頻率之信號；及處理該基於頻率之信號以識別表示一泵浦故障條件之一信號型樣。
14. 如請求項13之方法，其中該信號型樣包括該基於頻率之信號中之至少一個信號峰值。
15. 如請求項14之方法，其中該信號型樣包括該基於頻率之信號中之以一預定義頻率或在一預定義頻率範圍內發生之至少一個信號峰值。
16. 如請求項14或請求項15之方法，其中該信號型樣包括該至少一個信號峰值之一振幅。
17. 如請求項13之方法，其中該信號型樣係預定義的且表示一已知泵浦故障條件。
18. 如請求項17之方法，其中一故障診斷與該預定義信號型樣相關聯。
19. 如請求項18之方法，其包括輸出與在該基於頻率之信號中識別之該信號型樣相關聯之該故障診斷。
20. 如請求項17之方法，其包括量測泵浦之一或多個操作參數且使該已知泵浦故障條件與該一或多個操作參數相關。