基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统，本系统包括电机控制回路、电机控制器、连接电机控制回路的电压互感器和电流互感器，振动传感器设于电机轴承端并且输出信号传输至振动信号采集模块，温度传感器设于电机轴承端和绕组端并且输出信号传输至温度信号采集模块，电压互感器和电流互感器输出信号传输至电气信号采集模块，电气信号采集模块、振动信号采集模块、温度信号采集模块和电机控制器与监测诊断分析模块之间通过网络通讯连接。本系统实时采集电机负载电压、电流、振动以及温度信号，通过频谱分析，实现电机故障的趋势和定位诊断分析，并进行在线实时预警，有效减少电机故障率，确保生产系统的安全正常运行。

【技术实现步骤摘要】
基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统
本技术涉及电气设备监测诊断领域，尤其涉及一种基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统。
技术介绍
随着现代工业技术的发展和设备制造水平的提高，生产系统中采用的电机数量不断增加，单机容量也不断提高。鼠笼式异步电机作为设备的主要传动元件和执行元件，其正常运行对保证生产制造过程的安全、高效、优质及低耗运行意义十分重大，其故障不仅会损坏电机本身，而且会影响整个生产系统，甚至危及人身安全，造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。对生产系统中重要的异步电机进行状态监测及诊断，可以有效地降低电机故障率，减少突发事故造成的停产损失，降低维修成本，防止对人员和设备的安全隐患，并为实现状态检修创造条件：也可为电机设计和制造者提供经验和数据积累，并提供改进电机性能及可靠性的重要信息。因此分析异步电机在故障情况下的行为特征并作出诊断，对保证生产系统安全可靠运行、有针对性地减少电机故障率都是十分必要的。目前，大多异步电机的保护功能主要是由继电保护系统实现，其在电机控制回路接入CT和/或PT检测电机负载电压、电流值，通过4～20mA的模拟量信号接入PLC控制器等控制系统，控制系统对电机负载电压、电流的有效值进行趋势分析，该方式采集的信号为有效值信号，对于频谱分析而言不适用。因此往往当电机继电保护系统动作时故障已经发生，这是因为传统的电机保护没有预防故障和早期发现故障的功能。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统，本系统克服传统电机保护的缺陷，实时采集电机负载电压、电流、振动以及温度信号，通过频谱分析，实现电机典型电气、机械故障的趋势和定位诊断分析，并进行在线实时预警，有效减少电机故障率，确保生产系统的安全正常运行。为解决上述技术问题，本技术基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统包括电机控制回路、电机控制器、连接电机控制回路的电压互感器和电流互感器，还包括振动传感器、温度传感器、电气信号采集模块、振动信号采集模块、温度信号采集模块和监测诊断分析模块，所述振动传感器设于电机轴承端并且输出信号传输至所述振动信号采集模块，所述温度传感器设于电机轴承端和绕组端并且输出信号传输至所述温度信号采集模块，所述电压互感器和电流互感器输出信号传输至所述电气信号采集模块，所述电气信号采集模块、振动信号采集模块、温度信号采集模块和电机控制器与监测诊断分析模块之间通过网络通讯连接。进一步，本系统还包括移动智能终端，所述移动智能终端与监测诊断分析模块之间通过无线网络通讯连接。进一步，所述振动信号采集模块内置高通滤波回路、带通滤波回路和振动阈值报警单元，所述振动传感器传输的信号经所述高通滤波回路和带通滤波回路传输至监测诊断分析模块，当所述振动传感器传输的信号大于振动阈值时，所述振动阈值报警单元输出报警信号。进一步，所述温度传感器是PT100铂热电阻，所述电机控制器是可编程逻辑控制器。进一步，所述监测诊断分析模块包括频谱分析单元，所述频谱分析单元对电流互感器采集的电流信号和振动传感器采集的振动信号进行傅里叶变换，提取电流信号和振动信号的基频和倍频信息，对故障频率特征进行搜索，作出电机故障识别。由于本技术基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统采用了上述技术方案，即本系统包括电机控制回路、电机控制器、连接电机控制回路的电压互感器和电流互感器，振动传感器设于电机轴承端并且输出信号传输至振动信号采集模块，温度传感器设于电机轴承端和绕组端并且输出信号传输至温度信号采集模块，电压互感器和电流互感器输出信号传输至电气信号采集模块，电气信号采集模块、振动信号采集模块、温度信号采集模块和电机控制器与监测诊断分析模块之间通过网络通讯连接。本系统克服传统电机保护的缺陷，实时采集电机负载电压、电流、振动以及温度信号，通过频谱分析，实现电机典型电气、机械故障的趋势和定位诊断分析，并进行在线实时预警，有效减少电机故障率，确保生产系统的安全正常运行。附图说明下面结合附图和实施方式对本技术作进一步的详细说明：图1为本技术基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统示意图。具体实施方式实施例如图1所示，本技术基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统包括电机控制回路T、电机控制器U4、连接电机控制回路T的电压互感器PT和电流互感器CT，还包括振动传感器2、温度传感器3、电气信号采集模块U1、振动信号采集模块U2、温度信号采集模块U3和监测诊断分析模块U5，所述振动传感器2设于电机1轴承端并且输出信号传输至所述振动信号采集模块U2，所述温度传感器3设于电机1轴承端和绕组端并且输出信号传输至所述温度信号采集模块U3，所述电压互感器PT和电流互感器CT输出信号传输至所述电气信号采集模块U1，所述电气信号采集模块U1、振动信号采集模块U2、温度信号采集模块U3和电机控制器U4与监测诊断分析模块U5之间通过网络通讯连接。优选的，本系统还包括移动智能终端U6，所述移动智能终端U6与监测诊断分析模块U5之间通过无线网络通讯连接。移动智能终端可以是智能手机、PAD等设备，利用移动互联技术，实现智能移动应用APP、完成设备点检、异常状态报警、诊断结果移动端显示和查阅等功能。优选的，所述振动信号采集模块U2内置高通滤波回路、带通滤波回路和振动阈值报警单元，所述振动传感器2传输的信号经所述高通滤波回路和带通滤波回路传输至监测诊断分析模块U5，当所述振动传感器2传输的信号大于振动阈值时，所述振动阈值报警单元输出报警信号。优选的，所述温度传感器3是PT100铂热电阻，所述电机控制器U4是可编程逻辑控制器。优选的，所述监测诊断分析模块U5包括频谱分析单元，所述频谱分析单元对电流互感器CT采集的电流信号和振动传感器2采集的振动信号进行傅里叶变换，提取电流信号和振动信号的基频和倍频信息，对故障频率特征进行搜索，作出电机1故障识别。本系统中电气信号采集模块具有0～5A的三相电流信号接口、电压信号接口、数字量输入和输出信号接口以及通信接口，鉴于辊道电机由于变工况运行时转速不稳定、负荷变化等状况而产生非平稳信号,对于非平稳信号，难点在于用小波分析的方法进行特征的提取，对产生的信号进行监测和分析，并将分析后的结果进行传输，因此，电气信号采集模块要求响应快、稳定性好，其用于电机控制电压、三相电流等信号的采集，同时通过以太网实现与监测诊断分析模块的通讯连接，进行电机编码信号传输，将电压和电流信号波形与电机编码信号进行匹配，并对采集的信号进行处理、特征提取，将信息处理结果通过以太网实现与监测诊断分析系统间的信息传递；振动信号采集模块具有0～5V振动信号接口、输出信号接口、4～20mA模拟量输出和通信接口，根据异步电机运行工况和振动主频点的不同，内置高通滤波回路和带通滤波回路，对采集的信号进行监测和分析，并将分析后的数据通过以太网进行传输，因此，该模块要求响应快、稳定性好，同时实现本地振动阈值的报警；温度信号采集模块具有PT100铂热电阻信号输入接口以及通信接口，其主要用于电机轴承温度和绕组温度信号的采集，同时，通过以太网与监测诊断分析模块进行通讯连接，传输温度信号实时值；电机控制器一般采用可编程逻辑控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统，包括电机控制回路、电机控制器、连接电机控制回路的电压互感器和电流互感器，其特征在于：还包括振动传感器、温度传感器、电气信号采集模块、振动信号采集模块、温度信号采集模块和监测诊断分析模块，所述振动传感器设于电机轴承端并且输出信号传输至所述振动信号采集模块，所述温度传感器设于电机轴承端和绕组端并且输出信号传输至所述温度信号采集模块，所述电压互感器和电流互感器输出信号传输至所述电气信号采集模块，所述电气信号采集模块、振动信号采集模块、温度信号采集模块和电机控制器与监测诊断分析模块之间通过网络通讯连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统，包括电机控制回路、电机控制器、连接电机控制回路的电压互感器和电流互感器，其特征在于：还包括振动传感器、温度传感器、电气信号采集模块、振动信号采集模块、温度信号采集模块和监测诊断分析模块，所述振动传感器设于电机轴承端并且输出信号传输至所述振动信号采集模块，所述温度传感器设于电机轴承端和绕组端并且输出信号传输至所述温度信号采集模块，所述电压互感器和电流互感器输出信号传输至所述电气信号采集模块，所述电气信号采集模块、振动信号采集模块、温度信号采集模块和电机控制器与监测诊断分析模块之间通过网络通讯连接。2.根据权利要求1所述的基于频谱分析的交流异步电机在线监测诊断系统，其特征在于：本系统还包括移动智能终端，所述移动智能终端与监测诊断分析模块之间通过无线网络通讯连接。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋明中，王小兵，常乐，叶海燕，沈嘉麟，徐涛，陈黎敏，
申请(专利权)人：上海金艺检测技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31