CN107749614A - 一种电动机保护*** - Google Patents

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吴东波
苑智伟
关呈功
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Abstract

本发明涉及一种电动机保护***，包括：机械故障监控单元，用于对电动机进行机械故障监控，并输出机械故障监控数据；电动机保护控制器，用于对电动机进行电气故障监控，并根据电气故障监控数据和机械故障监控数据是否异常输出控制指令，以实现对电动机的跳闸保护。本发明通过内嵌入无线物联网通讯模块，利用物联网无线通讯方式实时采集机械故障监控单元所测量监控的机械振动故障情况，提高了电动机保护控制器针对于电动机的全面保护，提升电动机应用的可靠性，可通过远程实时了解到现场电动机的电气性能和机械性能的工作情况，提升电动机设备的维修维护时限，同时可以排除电动机故障隐患，可以避免意外事故的发生，集中管理电动机的可靠运行。

Description

一种电动机保护***
技术领域
本发明涉及电动机领域，尤其涉及一种电动机保护***。
背景技术
在工业用电动机拖动控制应用中，电动机故障在实际应用中40％发生于电气故障，而电动机故障高达60％因机械故障造成电动机烧毁，目前电动机保护控制器主要用于电气保护，无法针对机械振动故障造成的发热、振动、位移、噪音和耗电量等保护监控。据统计超过一半的非计划停工都是由机械故障引起的，很多因素影响电动机使用寿命，在发生故障的最早征兆时，设备可以再工作数月，之后才彻底停工，在实际生产工艺中造成非常大的损失。
发明内容
本发明实施例提供一种电动机保护***，可同时实现对电动机的电气保护和机械保护，实现对电动机机械振动、位移、温度等机械故障进行实时监控。
本发明提供一种电动机保护***，包括：
机械故障监控单元，用于对电动机进行机械故障监控，并输出机械故障监控数据；
电动机保护控制器，用于对电动机进行电气故障监控，并根据电气故障监控数据和机械故障监控数据是否异常输出控制指令，以实现对电动机的跳闸保护。
在本发明的电动机保护***中，所述机械故障监控单元内嵌第一LORA无线物联网通讯模块，电动机保护控制器内嵌第二LORA无线物联网通讯模块，通过第一LORA无线物联网通讯模块和第二LORA无线物联网通讯模块实现机械故障监控数据的传输。
在本发明的电动机保护***中，所述机械故障监控单元包括：
振动加速度传感器，用于检测电动机的振动信号；
振动信号采样模块，用于对振动加速度传感器输出的振动信号进行放大处理；
温度传感器，用于检测电动机的外壳机械温度；
温度信号采样模块，用于对温度传感器输出的温度信号进行放大处理；
数据处理模块，分别与所述振动信号采样模块和温度信号采样模块相连接，所述数据处理模块用于根据振动信号进行机械振动速度信号的测量，并通过机械振动速度信号计算机械振动加速度值和机械振动位移值；所述数据处理模块内嵌所述第一LORA无线物联网通讯模块。
在本发明的电动机保护***中，所述电动机保护控制器包括：
电流互感器，用于检测电动机的电流信号；
电流信号采样模块，用于对电流信号进行放大处理；
电压互感器，用于检测电动机的电压信号；
电压信号采样模块，用于对电压信号进行放大处理；
主控制模块内嵌第二LORA无线物联网通讯模块以接收机械振动速度值、机械振动加速度值、机械振动位移值和外壳机械温度，并用于判断电流信号、电压信号、机械振动速度值、机械振动加速度值、机械振动位移值以及外壳机械温度是否异常，以输出相应的控制指令；
继电器模块，用于根据控制指令开启或关断以实现对电动机的跳闸保护；
状态检测模块，用于对电动机的运行状态进行检测。
在本发明的电动机保护***中，所述机械故障监控单元和电动机保护控制器均设有供电模块。
本发明的一种电动机保护***至少具有以下有益效果：
1、本发明通过内嵌入无线LORA数据传输物联网通讯模块的电动机保护控制器利用物联网无线通讯方式实时采集机械振动监测单元测量监控的电动机机械振动故障情况，提高了电动机保护控制器针对于电动机的全面保护，提升电动机应用的可靠性，可通过远程实时了解到现场电动机的电气性能和机械性能的工作情况，提升电动机设备的维修维护时限，同时可以排除电动机故障隐患，可以避免意外事故的发生，集中管理电动机的可靠运行。
2、本发明的电动机保护控制器电气保护与机械振动保护装置安装方便，成本低廉，无需外部接线，便于设备改造项目应用。
附图说明
图1是本发明的一种电动机保护***的结构框图；
图2是本发明的机械故障监控单元的结构框图；
图3是本发明的电动机保护控制器的结构框图。
具体实施方式
如图1所示本发明的电动机保护***，包括：机械故障监控单元1和电动机保护控制器2。机械故障监控单元1用于对电动机3进行机械故障监控，并输出机械故障监控数据。电动机保护控制器2用于对电动机3进行电气故障监控，并根据电气故障监控数据和机械故障监控数据是否异常以输出相应的控制指令，实现对电动机的跳闸保护。机械故障监控单元1内嵌第一LORA无线物联网通讯模块11，电动机保护控制器2内嵌第二LORA无线物联网通讯模块21，通过第一LORA无线物联网通讯模块11和第二LORA无线物联网通讯模块21实现机械故障监控数据的传输。机械故障监控数据包括：机械振动速度，机械振动加速度值、机械振动位移和外壳机械温度。
如图2所示，本发明的机械故障监控单元1包括：振动加速度传感器12、振动信号采样模块13、温度传感器14、温度信号采样模块15、数据处理模块16和第一供电模块17。振动加速度传感器12用于检测电动机3的振动信号，振动信号采样模块13用于对振动加速度传感器12输出的振动信号进行放大处理。温度传感器14用于检测电动机3的外壳机械温度，温度信号采样模块15用于对温度传感器14输出的温度信号进行放大处理。数据处理模块16分别与所述振动信号采样模块13和温度信号采样模块15相连接，数据处理模块16用于根据振动信号进行机械振动速度信号的测量，并通过机械振动速度信号计算机械振动加速度值和机械振动位移值。具体实施时，数据处理模块16采用MCU，经振动信号采样模块13放大处理后的振动信号进入MCU的ADC电路中进行对机械振动速度信号的测量，通过机械振动速度信号的测量值利用MCU内部算法一次积分变换分别计算出机械振动加速度值和机械位移值。第一供电模块17采用常规的直流DC24V供电。所述数据处理模块16内嵌所述第一LORA无线物联网通讯模块11。
如图3所示，本发明的电动机保护控制器2包括：电流互感器22、电流信号采样模块23、电压互感器24、电压信号采样模块25、主控制模块26、第二供电模块27、继电器模块28和状态检测模块29。电流互感器22用于检测电动机3的电流信号，电流信号采样模块23用于对电流信号进行放大处理。电压互感器24用于检测电动机的电压信号，电压信号采样模块25用于对电压信号进行放大处理。主控制模块26内嵌第二LORA无线物联网通讯模块21以接收机械振动速度值、机械振动加速度值、机械振动位移值和外壳机械温度，并判断电流信号、电压信号、机械振动速度值、机械振动加速度值、机械振动位移值以及外壳机械温度是否异常，以输出相应的控制指令。继电器模块28用于根据控制指令开启或关断以实现对电动机3的跳闸保护。状态检测模块29用于对电动机3的运行状态进行检测，实现电动机运行状态的采集功能，如接触器状态、断路器状态、启停控制信号点的接入。第二供电模块27采用交流AC220V供电。
机械故障监控单元1可以对即将发生的电机机械故障提供预警，给维护人员时间，计划需要的维修和采购需要的部件。实时采集电机健康信息，使操作人员能够在发生危险状况前让电机停机。本发明的电动机保护控制器电气保护与机械振动保护装置安装方便，成本低廉，无需外部接线，便于设备改造项目应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，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 (5)

1.一种电动机保护***，其特征在于，包括：
机械故障监控单元，用于对电动机进行机械故障监控，并输出机械故障监控数据；
电动机保护控制器，用于对电动机进行电气故障监控，并根据电气故障监控数据和机械故障监控数据是否异常输出控制指令，以实现对电动机的跳闸保护。
2.如权利要求1所述的电动机保护***，其特征在于，所述机械故障监控单元内嵌第一LORA无线物联网通讯模块，电动机保护控制器内嵌第二LORA无线物联网通讯模块，通过第一LORA无线物联网通讯模块和第二LORA无线物联网通讯模块实现机械故障监控数据的传输。
3.如权利要求2所述的电动机保护***，其特征在于，所述机械故障监控单元包括：
振动加速度传感器，用于检测电动机的振动信号；
振动信号采样模块，用于对振动加速度传感器输出的振动信号进行放大处理；
温度传感器，用于检测电动机的外壳机械温度；
温度信号采样模块，用于对温度传感器输出的温度信号进行放大处理；
数据处理模块，分别与所述振动信号采样模块和温度信号采样模块相连接，所述数据处理模块用于根据振动信号进行机械振动速度信号的测量，并通过机械振动速度信号计算机械振动加速度值和机械振动位移值；所述数据处理模块内嵌所述第一LORA无线物联网通讯模块。
4.如权利要求3所述的电动机保护***，其特征在于，所述电动机保护控制器包括：
电流互感器，用于检测电动机的电流信号；
电流信号采样模块，用于对电流信号进行放大处理；
电压互感器，用于检测电动机的电压信号；
电压信号采样模块，用于对电压信号进行放大处理；
主控制模块内嵌第二LORA无线物联网通讯模块以接收机械振动速度值、机械振动加速度值、机械振动位移值和外壳机械温度，并用于判断电流信号、电压信号、机械振动速度值、机械振动加速度值、机械振动位移值以及外壳机械温度是否异常，以输出相应的控制指令；
继电器模块，用于根据控制指令开启或关断以实现对电动机的跳闸保护；
状态检测模块，用于对电动机的运行状态进行检测。
5.如权利要求1所述的电动机保护***，其特征在于，所述机械故障监控单元和电动机保护控制器均设有供电模块。
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