[发明专利]电动机设备状态在线监测装置及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测技术，特别涉及电动机在线监测的装置和方法。

背景技术

现代工业生产及我们的日常生活，电机是最主要的原动力和驱动装置，运用也十分的广泛。目前，电动机采用定期 检修的方式，都是在设备停电基础上进行预防性试验，检修前对设备是否存在缺陷、隐患以及其他健康状况缺乏了解，检修工作具有很大的盲目性和局限性，同时，增加了停电时间，影响了设备运行的可靠性。这种方式能够提前消除一部分可能存在的故障隐患，具有一定的防护作用，但是它的缺点是无法发现电机工作状态时候的健康状况，可能存在的故障隐患，定期检修并不能保证设备在两次检修之间不发生故障，而当故障发生时，只能采用随坏随修方式。传统的电机监测和检测是依靠人的感官或是利用简单的工具做辅助检测，传统的检测手段与检测人员的经验水平有直接的关系，因此要求人员必须具有较高的技能与水平，同时，这种监测方法不能做定量测定，无法早起发现电机内部的故障。

发明内容

本发明提供一种在线检测电动机的装置和方法，采用对电动机定子、转子以及轴承的几个重要部分的状态参数进行全面实时监测，解决现有技术中不能定量分析以及无法提前预知故障的技术问题。

本发明为解决上述技术问题而提供的这种电动机设备状态在线监测装置包括依次连接的数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块以及数据输出模块。所述数据处理模块包括数据存储器、与该数据存储器连接的时钟模块以及A/D转换模块，所述数据存储器连接所述数据分析模块，所述A/D转换模块连接数据采集模块。所述数据分析模块包括数据分析模块、与该数据分析模块连接的故障诊断模块所述数据分析模块分别连接数据处理模块及数据输出模块；所述该监测装置还包括连接所述数据分析模块的数据通讯模块。

这种电动机设备状态在线监测装置的监测方法包括以下步骤： A.利用数据采集模块采集电动机的状态参数，包括三相电流、电压、温度、压力、流量、转矩或振动频率等； B.对步骤A所采集的数据进行处理，适应数据分析模块的需要，对数据的处理包括将采集到的模拟信号通过A/D转换模块转换为数字信号；并将信号存储在数据存储器中，在处理数据的同时，对采集时间进行记录； C.数据分析模块对数据进行全面分析，并把分析结果输出至数据输出模块，事先对电机故障判断阀值进行人为设置，在接收到数据处理模块传送的电机参数后，与电机故障判断阀值进行比对分析，并将分析结果输出至数据输出模块，电机故障判断阀值包括过压、欠压、电压不平衡、电流不平衡、阻抗不平衡、过载电流、堵转电流、短路电路或零序电流，还包括对定子负序视在阻抗低通滤波，并结合定子视在阻抗角，以此判断定子绕组匝间是否短路，按照定子负序阻抗的负荷及大小判断电机是否有故障及故障部位； D.数据输出模块将数据输出。

本发明改变了传统的电动机检测方式，运用在线监测的方式，更准确、实时的掌握电机在各个状态的健康状况，更有效、早期的解决电机存在的故障隐患，不依赖于工作人员的技能水平，电动机的在线状态监测及故障诊断是未来发展的必然趋势。

附图说明

图1是本发明监测装置的结构示意图。 图2是本发明电动机设备状态在线检测的基本流程图。 图3是电动机定子绕组匝间短路故障在线监测基本流程图。

具体实施方式

结合上述附图说明本发明的具体实施例。

电动机由定子、转子、轴承、气隙等几个部分组成。由于电动机长期运行，使得它的性能会逐渐劣化，从而导致电动机出现各种各样的故障。一般按照故障出现的部位，可将常见故障分为定子故障、转子故障、轴承故障，为了预防电动机出现各种故障，需要对其进行实时的状态监测，预防故障的发生。

定子绕组故障主要包括匝间短路、过热、绝缘故障。其中，匝间短路故障占定子绕组故障的50%，过热故障约占20%，而绝缘故障则占到25%左右。通过对定子三相电流频谱、电压、温度等的监测，可以基本确定定子的具体故障以及出现故障的部位。

转子故障主要有绕组击穿、开焊以及气隙偏心，这些故障发生后，会导致转子转速下降、波动、电动机振动加剧，严重时会出现扫堂等现象。通过对定子电流的频率分量的提取、机壳等部件的振动频谱分析、转子转速的波动等检测来诊断转子出现故障的具体原因。

轴承部分的故障主要有轴承磨损、表面剥落、腐蚀、破裂、锈蚀、胶合等现象，出现故障后，会引起电动机的异常振动。轴承部分的故障也可通过检测定子电流的频谱特性来预防与诊断。