CN107065720A - 智能电机故障录波预警*** - Google Patents

智能电机故障录波预警*** Download PDF

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周封
周宇星
曹滨
郝婷
李隆
唐树斌
王晨光
刘健
王丙全
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Abstract

本发明提出了一种智能电机故障录波预警***，属于电机故障诊断技术领域。***包括运行参数采集模块、数据处理分析模块、日历模块、存储模块、通讯模块。运行参数采集模块实时采集电机运行数据，数据处理分析模块结合时间信息，采用先进先出的存储原则，按照时间顺序存储录波数据；检测到电机停运后，停止数据的存储更新，恢复启动则继续存储；数据处理分析模块根据电机实时录波数据自动判断和分析电机运行情况，及时进行电机故障预警。本***实现了电机多种运行参数的故障录波及事后故障原因的判断，通过电机故障预警，及时发现、及时处理潜在故障，具有成本低廉、智能化程度高、通用性强等优点，可广泛应用于电机的故障监测和诊断。

Description

智能电机故障录波预警***
技术领域
本发明涉及一种电机故障录波***，特别是一种智能电机故障录波预警***，属于电机故障诊断技术领域。
背景技术
电机的稳定运行对于正常生产、生活有着非常重大的意义，及时发现、诊断、排除电机运行过程中出现的故障，可以保证电机的正常工作，避免不必要的经济损失。电机故障往往是由某些运行参数异常而导致，故障在产生、发展的过程中，会在相关参数中表现出明显的特征，因此对电机运行参数进行监测，可以获取故障前后一段时间内相关参数的变化情况，用于故障后的分析，为判断电机故障类型提供原始数据依据，便于检修人员查找故障原因，避免同类故障的发生。
故障录波技术能够记录下故障前后一段时间内电气量与非电气量的变化，再现故障和不正常运行时各参量的变化过程，目前主要广泛应用于电力***中，作为评价继电保护动作行为、分析故障和异常运行的重要依据。但是电力***录波与电机在录波参数及录波技术要求上有很大区别，无法直接用于电机录波，且价格高昂，更不具备预警功能。
目前没有通用的电机故障录波***，更没有智能化的电机故障录波预警***。因此，提供一种成本低廉、可靠性高、智能化程度高、适合实际应用的通用电机故障录波***十分有必要。
发明内容
为了解决电机故障录波的技术问题，本发明提供了一种智能电机故障录波预警***。实时记录电机故障前后的运行数据，在故障发生后提供给用户和制造厂商，进行故障原因分析查找；自动分析记录电机的异常运行、不正常运行状态和故障先兆状态的相关数据，进行提前预警，并辅助进行故障原因的查找分析。具有成本低廉、智能化程度高、通用性强等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述***包括运行参数采集模块（1）、数据处理分析模块（2）、日历模块（3）、存储模块（4）、通讯模块（5）。
运行参数采集模块（1）实时采集电机运行数据，送给数据处理分析模块（2）进行处理，结合日历模块（3）的时间信息，数据处理分析模块（2）采用先进先出的存储原则，将处理后的电机运行数据按照时间顺序存储到存储模块（4）中。采用先进先出的存储原则，即总是用最新的数据覆盖当前最旧的数据，这是由于存储模块（4）的空间是有限的，而且进行故障录波只需保留故障前后一段时间的电机运行数据即可。
数据处理分析模块（2）检测到电机停运后，停止电机运行数据的存储更新，检测到电机启动后，继续电机运行数据的存储更新。电机停运期间的数据本身就没有录波的意义，停运的时间足够长的话，甚至会将有用的数据完全覆盖。
数据处理分析模块（2）经通讯模块（5）与其他设备交换数据。录波数据在电机故障后是需要导出到计算机中进行分析的，因此这里的其他设备可以是计算机等设备。
所述的运行参数采集模块（1）包括电参数采集模块（101）、温度采集模块（102）、振动采集模块（103）、环境参数采集模块（104）。电参数采集模块（101）采集电机运行的实时电压和电流，温度采集模块（102）测量电机各部分实时温升，振动采集模块（103）测量电机的实时振动，环境参数采集模块（104）测量电机工作区域的环境参数，需采集的环境参数一般包括环境温度、环境湿度和粉尘浓度等。
电参数采集模块（101）是录波装置的核心模块，也就是说，运行参数采集模块（1）只需采用电参数采集模块（101）就能实现电机的多数故障的录波和预警；温度、振动和环境参数一般用于特殊故障的分析，或用于辅助故障的判断。在判断电机故障或对运行状态进行诊断时，结合采集的电机振动、温度和环境参数进行分析，可有效防止对电机故障的误判、漏判和错判，提高***故障诊断和预警的可靠性、准确性。
在电机故障发生后，通过提取存储模块（3）中储存的故障前后的录波数据，分析查找故障原因。利用录波数据判断故障类型，便于检修人员查找故障原因，避免同类故障的发生、以及完善和优化电机设计。
所述数据处理分析模块（1）根据测量到的电机运行数据实时进行电机运行异常情况判断，提取异常运行区间数据，结合发生时间单独保存，并进行统计分析，当在设定时间段内，发生异常的次数超过设定值时，进行预警。在故障发生后利用录波数据进行故障诊断时，除了故障前后的录波数据之外，曾经发生过的电机运行异常情况也是重要的诊断依据，因此需要进行记录，从而丰富了故障录波的数据来源；而且，电机运行发生过多次异常情况时，虽然仍未发生故障，也说明电机存在故障隐患，因此一旦异常的次数超过设定值，就进行预警，提示检修人员对电机进行检修，能够有效避免电机故障的发生。预警可以现场报警，也可以通过便携设备（6）进行报警。
所述数据处理分析模块（1）根据测量到的电机运行数据实时进行电机不正常运行状态和故障先兆状态的判断，提取不正常运行状态和故障先兆状态的数据和特征，结合发生时间单独保存，并进行预警。与上述的电机运行异常情况相比，电机不正常运行状态和故障先兆状态更是电机故障诊断的重要依据，当然也更需要进行提前预警。同时也进一步丰富了故障录波的数据来源。
所述***还包括便携设备（6）和网络服务器（7），经通讯模块（5）与数据处理分析模块（2）相连，设置***的工作参数、查看获取录波数据或接受预警信息。运行及管理人员可以通过便携设备（6）和网络服务器（7）对***的工作参数进行设置，如运行数据的存储时间间隔、电机异常情况的判据等，并查看或获取录波数据，作为用户电机检修，厂商制造工艺和电机设计改进的依据等。便携设备（6）可以是智能手机、平板电脑等，此外，还可以通过安装特定的APP，由运行人员随身携带，实时接受预警信息，便于及时采取相应的措施。
所述的数据处理分析模块（1）通过通讯模块（5）连接网络服务器（7）获取网络标准时间，对日历模块（3）进行校准。防止日历模块（3）出现时间偏差导致的数据记录不准确，从而影响***对电机故障的预警和对故障类型的判断。
所述***本体采用防爆、防火、防水、防尘设计，使***在恶劣的天气和环境下也能正常工作，同时可在恶劣情况下和突发事故时不至损坏其中的数据，在事故后提取保全的数据，从而根据保存的录波数据分析故障原因和反演还原故障发生过程。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
1）实时记录电机故障前后的运行数据，在故障发生后提供给用户和制造厂商，进行故障原因分析查找，有效解决了电机故障录波问题。***结构简单，成本低廉、智能化程度高、通用性强，适用于绝大多数类型的电机。
2）在依据电参数录波进行故障诊断的基础上，还对电机振动、温度和周围的环境参数进行了录波，辅助故障判断，有效防止***对电机故障的误判、漏判和错判，提高故障诊断和预警的可靠性、准确率。
3）针对电机运行异常情况、不正常运行状态和故障先兆状态进行在线分析判断和数据录波存储，而不是单纯地记录故障前运行数据，丰富了故障录波的数据来源，从而有效提高了故障诊断的准确性；同时依据上述的分析判断，提前发出预警，提示检修人员对电机进行检修，能够有效避免电机故障的发生。
4）***本体采用防爆、防火、防水、防尘设计，使在恶劣情况下和突发事故时不至损坏其中的数据，从而根据保存的录波数据分析查找故障原因，反演还原故障发生过程。而且将电机的故障数据提供给制造厂商，还可作为制造工艺和电机设计改进的依据，以及界定故障责任的依据等。
附图说明
图1：本发明的***结构图。
图中：1-运行参数采集模、2-数据处理分析模块、3-日历模块、4-存储模块、5-通讯模块、6-便携设备、7-网络服务器；101-电参数采集模块、102-温度采集模块、103-振动采集模块、104-环境参数采集模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示，***包括运行参数采集模块（1）、数据处理分析模块（2）、日历模块（3）、存储模块（4）、通讯模块（5）、便携设备（6）和网络服务器（7），数据处理分析模块（2）分别与运行参数采集模块（1）、日历模块（3）、存储模块（4）和通讯模块（5）相连。使用单独的日历模块（3）则不需选用具有时钟日历功能的数据处理分析模块（2），可以很大程度的降低数据处理分析模块（2）的性能要求，降低***成本。
运行参数采集模块（1）包括电参数采集模块（101）、温度采集模块（102）、振动采集模块（103）、环境参数采集模块（104）。电参数采集模块（101）采集电机运行的实时电压和电流，***根据采集到的电压和电流就能实现电机的多数故障的录波和预警，如电动机的绕组短路，缺相运行等故障均会在电动机运行电压和电流上体现。温度采集模块（102）、振动采集模块（103）和环境参数采集模块（104）则用于特殊故障的分析或辅助故障的判断。如电机的某些机械故障会通过电机的温升，振动以及工作区域的温度、湿度和粉尘浓度等环境参数体现出来，并据此查找故障原因，这样对多种运行参数进行录波，提高了故障分析判断和预警的准确性。
运行参数采集模块（1）将实时采集到的电机电压、电流、温度、振动、环境参数等电机运行数据，送给数据处理分析模块（2）进行处理，同时根据日历模块（3）提供时间信息，将录波数据与对应的采集时间相结合，送入存储模块（4）中保存。数据处理分析模块（2）在控制数据的存储时采用先进先出的存储原则，将处理后的电机运行数据按照时间顺序存储到存储模块（4）中，当存储模块（4）的存储空间用完后，总是用最新的数据覆盖当前最旧的数据，保留故障前后一段时间的电机运行数据。
数据处理分析模块（2）实时检测和分析电机的运行状态，一旦检测到电机停运后，停止电机运行数据的存储更新，此时运行参数采集模块（1）仍正常工作，采集到的运行数据直接丢弃，不进行任何处理或存储，数据处理分析模块（2）检测到电机启动后，接着电机停运前录波数据继续存储更新。
数据处理分析模块（2）经通讯模块（5）与其他设备交换数据，录波数据在电机故障后是需要导出到计算机中进行分析的，因此这里的其他设备可以是计算机设备，也可以是U盘等具有数据交换功能的设备。
在电机故障发生后，提取存储模块（3）中储存的故障前后的录波数据，利用录波数据判断故障类型，分析查找故障原因，将分析结果反馈给用户，便于检修人员查找故障原因，避免同类故障的发生，将分析结果反馈给电机制造厂商，便于完善和优化电机设计。
数据处理分析模块（1）实时检测电机运行数据，并实时对电机运行情况进行判断，当电机运行异常时，提取异常运行区间数据，结合发生时间单独保存，并进行统计分析，当在设定时间段内，发生异常的次数超过设定值时，进行预警。当检测到电机处在不正常运行状态和故障先兆状态时，提取不正常运行状态和故障先兆状态的数据和特征，结合发生时间单独保存，也进行预警。预警可以现场报警，也可以通过便携设备（6）进行报警。在故障发生后利用录波数据进行故障诊断时，除了故障前后的录波数据之外，曾经发生过的电机运行异常情况和不正常运行状态和故障先兆状态的数据和特征都是重要的诊断依据，因此需要进行记录；此时电机虽然仍未发生故障，也说明电机存在故障隐患，发生故障的可能性高，因此提示检修人员对电机进行检修，能够有效避免电机故障的发生。
便携设备（6）和网络服务器（7），经通讯模块（5）与数据处理分析模块（2）相连，设置***的工作参数、查看获取录波数据或接受预警信息。运行及管理人员可以通过便携设备（6）和网络服务器（7）对***的工作参数进行设置，如运行数据的存储时间间隔、电机异常情况的判据等，并查看或获取录波数据，作为用户电机检修，厂商制造工艺和电机设计改进的依据等。此外，便携设备（6）可以是通用的智能手机、平板电脑等，安装特定的APP，运行人员随身携带，可实时接受预警信息，便于及时采取相应的措施。
数据处理分析模块（1）通过通讯模块（5）连接网络服务器（7）获取网络标准时间，一旦发现网络标准时间与日历模块（3）所提供的的时间有偏差，立即以网络标准时间为基准，通过通讯模块（5）校正日历模块（3）的时间，确保的数据记录的时间准确性，保证***对电机故障的预警和对故障类型的判断。
***本体采用防爆、防火、防水、防尘设计，使***在恶劣的天气和环境下也能正常工作，同时可在恶劣情况下和突发事故时不至损坏其中的数据，在事故后提取保全的数据，从而根据保存的录波数据分析故障原因和反演还原故障发生过程。
以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.智能电机故障录波预警***，其特征在于：***包括运行参数采集模块（1）、数据处理分析模块（2）、日历模块（3）、存储模块（4）、通讯模块（5）；
运行参数采集模块（1）实时采集电机运行数据，送给数据处理分析模块（2）进行处理，结合日历模块（3）的时间信息，数据处理分析模块（2）采用先进先出的存储原则，将处理后的电机运行数据按照时间顺序存储到存储模块（4）中；
数据处理分析模块（2）检测到电机停运后，停止电机运行数据的存储更新，检测到电机启动后，继续电机运行数据的存储更新；
数据处理分析模块（2）经通讯模块（5）与其他设备交换数据。
2.根据权利要求1所述的智能电机故障录波预警***，其特征在于：所述的运行参数采集模块（1）包括电参数采集模块（101）、温度采集模块（102）、振动采集模块（103）、环境参数采集模块（104）；电参数采集模块（101）采集电机运行的实时电压和电流，温度采集模块（102）测量电机各部分实时温升，振动采集模块（103）测量电机的实时振动，环境参数采集模块（104）测量电机工作区域的环境参数。
3.根据权利要求1所述的智能电机故障录波预警***，其特征在于：在电机故障发生后，通过提取存储模块（3）中储存的故障前后的录波数据，分析查找故障原因。
4.根据权利要求1所述的智能电机故障录波预警***，其特征在于：数据处理分析模块（1）根据测量到的电机运行数据实时进行电机运行异常情况判断，提取异常运行区间数据，结合发生时间单独保存，并进行统计分析，当在设定时间段内，发生异常的次数超过设定值时，进行预警。
5.根据权利要求1所述的智能电机故障录波预警***，其特征在于：数据处理分析模块（1）根据测量到的电机运行数据实时进行电机不正常运行状态和故障先兆状态的判断，提取不正常运行状态和故障先兆状态的数据和特征，结合发生时间单独保存，并进行预警。
6.根据权利要求1所述的智能电机故障录波预警***，其特征在于：***还包括便携设备（6）和网络服务器（7），经通讯模块（5）与数据处理分析模块（2）相连，设置***的工作参数、查看获取录波数据或接受预警信息。
7.根据权利要求1所述的智能电机故障录波预警***，其特征在于：数据处理分析模块（1）通过通讯模块（5）连接网络服务器（7）获取网络标准时间，对日历模块（3）进行校准。
8.根据权利要求1所述的智能电机故障录波预警***，其特征在于：***本体采用防爆、防火、防水、防尘设计。
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