CN207924100U

CN207924100U - 状态监测设备

Info

Publication number: CN207924100U
Application number: CN201820184460.8U
Authority: CN
Inventors: P.乔丹德; M.奥尔曼
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2028-02-02

Abstract

在一些方面，本实用新型公开了一种状态监测设备，其用于监测和评估电机的状态。状态监测设备包括：壳体本体，其能够被固定在电机的本体上的某个位置上；传感器，其测量与电机有关的电气参数和机械参数中的一个；处理器，其接收来自传感器的测量值，并基于接收的测量值确定电机的状态；网络接口，其配置成用于与远程服务设备和网关设备中的一个通信；用于为网络接口提供功率的能量源；和功率调节器，其用于调节从能量源到网络接口的功率，其中功率调节器配置成基于预定的时间表在预定的时间段为网络接口提供功率。

Description

状态监测设备

技术领域

本实用新型涉及电机的状态监测的领域，且更具体而言，本实用新型涉及低能量状态监测设备。

背景技术

常规上，使用迄今开发的多种诊断设备和技术实现马达中的状况评估和故障检测。这种状态监测设备包括一个或多个用于测量马达的多种参数的传感器、用于基于来自传感器的测量值确定马达状态的处理器和用于传送关于马达状态的信息的网络接口。常规上，使用无线协议诸如蓝牙®执行这种信息/数据传递。通过多个电池为状态监测设备的多个构件提供功率。状态监测设备面临的一个挑战为电池使用期限。状态监测设备可利用蓝牙设备通信的范围还取决于从电池汲取的电流。而且，有限的电池使用期限对算法中的计算产生许多限制，这导致计算马达的健康状况参数的准确性较低。额外增大电池导致PCB的总体尺寸增加并可引发敏感环境中的安全担忧。另外，使用远距离通信与网关设备进行通信将显著增加对更多能量的需求。

当考虑到更换电池的高昂成本时，给密集网络中的大量节点提供功率的问题变得至关重要。为了方便地放置和使用节点，它们必须很小，如果通过电池提供的功率意在持续设备的整个使用期限，那么这使它们的使用期限受到严重的限制。

因此，根据上述论述，需要解决以上提及的问题的设备。为了解决这些问题，本实用新型公开了一种能够高效地管理电池功率的状态监测设备。

实用新型内容

在本文中解决上述缺点、不足以及问题，这将通过阅读和理解以下说明书而得到理解。

在一些方面中，本实用新型公开了一种用于监测和评估电机状态的状态监测设备。状态监测设备包括：壳体本体，其能够被固定在电机的本体上的某个位置上；传感器，其测量与电机有关的电气参数和机械参数中的一个；处理器，其接收来自传感器的测量值并基于接收的测量值确定电机的状态；网络接口，其配置成用于与远程服务设备和网关设备中的一个通信；能量源，其用于为网络接口提供功率；和功率调节器，其用于调节从能量源到网络接口的功率，其中，功率调节器配置成基于预定的时间表在预定的时间段为网络接口提供功率。

本文描述了不同范围的设备。作为对在该实用新型内容中描述的方面和优点的补充，参照附图并参照接下来的具体实施方式，另外的方面和优点将变得显而易见。

附图说明

在下文中将参照在附图中示出的优选的示范性实施例更详细地解释本实用新型的主题，在附图中：

图1示出马达以及根据本实用新型的多个实施例的低能量状态监测设备；和

图2示出根据本实用新型的多个实施例的低能量状态监测设备的多个构件。

具体实施方式

在以下详细描述中，参照了附图，附图形成了以下详细描述的一部分，并在附图中以举例的方式示出可实践的具体实施例。足够详细地描述了这些实施例，以使本领域的技术人员能够实践实施例，并且要理解的是，可利用其它实施例并且可进行逻辑、机械、电气以及其它改变而不脱离实施例的范围。因此，不在限制的意义上理解以下详细的描述。

图1示出用于监测和评估电机110(也被称为马达110)的状态的状态监测设备120，其被安装在电机110的本体上。状态监测设备120包括能够被固定到电机110的本体或外壳上的壳体本体。

壳体本体容纳多个传感器(在图2中被示出为传感器220)。传感器包括磁场传感器、振动传感器、声学传感器和温度传感器。磁场传感器测量沿着与电机110的转子的轴线基本上平行的第一轴线的第一磁场强度值。另外，磁场传感器在基准点处测量沿着第二轴线的第二磁场强度值，其中，第二轴线与第一轴线成角度。振动传感器测量沿着第一轴线的第一振动值和/或沿着第二轴线的第二振动值。温度传感器测量接近电机110的区域的温度。声学传感器测量电机110周围的声音，特别是马达110的驱动侧周围的声音。

状态监测设备120包括一个或多个处理器210，处理器210配置成接收来自传感器220的测量值并基于接收的测量值确定电机110的状态。在其中电机110为感应马达的示范性实施例中，处理器210接收磁场数据，对接收的与两个轴相关的数据进行傅立叶变换，并检查在两个轴上的转差频率的幅度的不平衡性。如果不平衡性超过预定的阈值，则检测到故障。

另外，状态监测设备120包括网络接口250，其配置成用于与远程服务设备和网关设备中的至少一个通信，用于传送确定的电机110的状态。经过分析之后，一个或多个处理器210经由网络接口250与远程服务设备和数据集中器通信以指示电机110的状态。网络接口250能够通过无线媒介诸如蓝牙LE、无线HART、6LoWPAN、LoRaWAN等进行通信。另外，状态监测设备120包括能量源240(也被称为电池240)，能量源240容纳在壳体本体中，用于为传感器220、处理器210和网络接口250提供功率。

在一个实施例中，网络接口250为基于BLE 4.0的接口，其用来与远程服务工具上的应用通信，以传输马达的状态。为了与远程服务工具进行有效的通信，网络接口250 应当始终通电并定期发送公告数据包。例如，在一个实施例中，网络接口250本身每六秒钟公告一次，使得远程服务设备可经由在远程服务设备上的服务应用连接到状态监测设备110上。通过经由网络接口250连接到状态监测设备110上，现场工程师可然后经由远程服务设备监测马达110的健康状况参数。

因为由网络接口250定期公告消耗了能量源240的大量能量，所以状态监测设备120包括用于调节提供到网络接口250的功率的功率调节器230。功率调节器230基于存储在功率调节器230中的预定的时间表调节在预定的时间段在预定的时刻通往网络接口250的功率。时间表依赖于在状态监测设备120的配置期间设置在状态监测设备120的处理器210上的本地时间。下面进一步解释这一点。

在一个示例中，在现场，在夜晚期间，不可能会有任何现场工程师/操作人员将试图连接到状态监测设备120上以监测马达110的参数。因此，预定的时间表指示，在夜晚的几小时期间(例如20：00到5：00)，可能不会为网络接口250提供功率。因此，功率调节器230确保，在该时段期间，不会为网络接口250提供功率。因为BLE公告消耗了存储在能量源240中的大量功率，所以通过关闭网络接口250而实现大量的功率节省。在一个实施例中，功率调节器230调节通往网络接口250的功率，从而改变网络接口250的公告模式，以确保在时间表中指示的时间段期间不发送公告数据包(也被称为功率节省模式)。

在一个实施例中，在功率调节器230中的预定的时间表可由操作人员设置以保持公告处于关闭状态。用户可从远程服务设备上的服务应用设置预定的时间表。

在另一实施例中，经由状态监测设备120，基于马达110的状态和检测到的马达使用模式，处理器210可更改存储在功率调节器230中的预定的时间表。基于来自传感器220的测量值，处理器210可确定其中马达100未通电或不经常通电的时间段，并因此确定，对于这些时段，网络接口250的功率可受调节并相应地将这些时间段存储在预定的时间表中。因此，功率调节器230连同网络接口250将调节由网络接口250消耗的功率。

在又一实施例中，经由状态监测设备120，基于马达110的状态和检测到的马达使用模式，处理器210通过服务应用可建议BLE公告关闭时间。例如，对于连接到通常在白天的某些固定时间期间运行的负载的马达110，蓝牙公告可在那天中的其它时间期间关闭。

这将节省大量的能量源使用期且其可被用于其它任务，诸如每小时收集更多的进程数据、每次分析从传感器收集更多采样数等。

本书面描述使用示例以描述本文的主题，包括最佳模式，并且还使任何本领域的技术人员能够制造和使用本主题。本主题的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有不异于权利要求的文字语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求的文字语言无显著差异的等效结构要素，那么这些其它示例旨在处于权利要求的范围内。

Claims

1.一种状态监测设备(120)，其用于监测和评估电机(110)的状态，所述状态监测设备(120)包括：

a. 壳体本体，其能够被固定到所述电机(110)的本体上的某个位置上；

b. 容纳在所述壳体本体内的至少一个传感器(220)，所述至少一个传感器(220)配置成在所述位置处测量与所述电机(110)相关的电气参数和机械参数中的至少一个；

c. 一个或多个处理器(210)，其配置成接收来自所述至少一个传感器(220)的测量值，并基于接收的所述测量值确定所述电机(110)的状态；

d. 网络接口(250)，其配置成用于与远程服务设备和网关设备中的至少一个通信；

e. 能量源(240)，其容纳在所述壳体本体中，用于为所述网络接口(250)提供功率；和

f. 功率调节器(230)，其容纳在所述壳体本体中，用于调节从所述能量源(240)到所述网络接口(250)的功率，其中，所述功率调节器(230)基于预定的时间表调节所述网络接口(250)在预定的时间段的功率消耗。

2.根据权利要求1所述的状态监测设备(120)，其特征在于，所述网络接口(250)为与蓝牙LE兼容的。

3.根据权利要求1所述的状态监测设备(120)，其特征在于，所述电机(110)的状态包括所述电机(110)的健康状况、所述电机(110)的能量使用率、所述电机(110)的性能效率中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的状态监测设备(120)，其特征在于，所述至少一个传感器(220)为振动传感器，其用于测量沿着与所述电机(110)的转子的轴线基本上平行的第一轴线的第一振动值和沿着第二轴线的第二振动值，其中，所述第二轴线与所述第一轴线成第一角度。

5.根据权利要求1所述的状态监测设备(120)，其特征在于，所述至少一个传感器(220)为磁通量传感器，其用于测量沿着与所述电机(110)的转子的轴线基本上平行的第一轴线的第一磁场强度值和沿着第二轴线的第二磁场强度值，其中，所述第二轴线与所述第一轴线成第一角度。