基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统的制作方法

本发明涉及电动机和发电机领域技术领域，具体为一种基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统。

背景技术：

近年来，各个行业逐步引进了大量的各式各样的高性能、高效率的电动机和发电机设备，再结合高性能的自动化系统，来实现大规模输电和生产，这样的大规模输电和生产通常都要求连续作业，如果其中的电动机和发电机设备出现故障停止运转很可能会导致整个输电线路的瘫痪和生产线的停产，生产秩序被破坏，造成的损失不可估量，甚至可能导致其他致命问题，另一方面，为了确保设备稳定运转，采取了提高设备投资和强化设备保养的措施，结果产生的保养费用和相应的人工费占了生产成本中不小的比例。

设备状态监测的方法和手段有很多，例如中国专利cn102998574b中涉及一种车用驱动发动机旋转变压器的故障检测系统，该系统利用sin信号及cos信号来算出故障检测信号，检测旋转变压器的信号线因断路及短路引起的故障状态，相比传统的方法没有驱动发动机速度限制的情况下时间更短，但是不能够进行长期的跟踪和维护，使电动机和发电机设备运行得到的安全保障降低，故提出一种基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统，具备进行长期的跟踪和维护等优点，解决了现有的电气检测系统对设备不能够进行长期的跟踪和维护，使发动机和发电机设备运行得到的安全保障降低的问题。

(二)技术方案

为实现上述进行长期的跟踪和维护的目的，本发明提供如下技术方案：基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统，包括电流检测部，所述电流检测部的输出端与切换器的输入端电连接，所述切换器的输入端与磁场检测部的输出端电连接，所述选择性放大电路的输入端与切换器的输出端电连接，所述选择性放大电路的输出端与a/d转换器的输入端电连接，所述a/d转换器的输出端与输出电路的输入端电连接，所述输出电路和a/d转换器的输入端均与顺序控制电路的输出端电连接，所述顺序控制电路的输入端与波形选择电路的输出端电连接，所述波形选择电路的输入端与地址产生计数器的输出端电连接，所述顺序控制电路的输出端分别与地址产生计数器和波形记忆电路的输入端电连接，所述输出电路的输出端与中央处理装置的输入端电连接，所述中央处理装置与程序记忆电路双向电连接，所述中央处理装置分别与地址产生计数器和波形记忆电路双向电连接，所述中央处理装置分别与输出端口、输入端口、辅助记忆电路和主记忆电脑双向电连接，所述输出端口的输出端与显示装置的输入端电连接，所述输入端口的输入端与操作装置的输出端电连接。

优选的，所述选择性放大电路中，与电流检测部或者磁场检测部所测定的信号等级相对应，然后被选择性放大，所述a/d转换器将选择性放大电路输出的模拟信号转换为数字信号。

优选的，所述输出电路将位于20a的数据作为信号传送给运算处理装置，所述波形记忆电路的内容通过cpu21的控制作为运算数据被存储，所述辅助记忆电路存储后述电气设备的运行数据，例如设备定数和电压系数和高次波措施系数等，并进行电气设备的额定值和运行值的条件设定，此时设定值的输入通过输入端口实现。

优选的，所述输出端口将cpu21的运算结果向外部输出，并拥有通过输出信号，驱使lcd和打印机等工作的显示装置，所述地址产生计数器使用2种8位的升降计数器，由于高8位低8位，可以制出合计16位的地址，所述地址产生计数器有着①输入测定波形、②输出测定波形和③程序传送的功能。

优选的，所述顺序控制电路接受到开始指令后，便重复以下操作步骤，将波形数据传送至波形记忆电路、重启地址产生计数器和将波形记忆电路内的波形数据传输给cpu21，另外波形地址选择电路根据地址产生计数器的操作选择波形地址区域。

本发明要解决的另一技术问题是提供基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统，包括以下步骤：

1)通过切换器选择诊断对象，并将发动力和发电机和输入端口连接，并使用操作装置调用中央处理装置中对应测量模块；

2)将步骤1)中和系统连接的发动机和发电机通过波形记忆电路和中央处理装置测出总谐波失真率，需要测出总谐波失真率的谐波次数该设定为2次到40次，用各次数的谐波含有率除以总谐波失真率，得出指数thk；

3)将步骤2)中得出的指数thk进行判定，通过运算处理装置调用主记忆电路中的chk，chk是k次谐波的判定基准，比较chk和thk的大小，并将结果进行储存；

4)将步骤3)中判定的结果通过中央处理装置进行运算，看是否处于劣化状态，不处于则显示正常，若属于中央处理装置调用中央处理器进行数据库的对比，生成数据对比图并存储；

5)将步骤4)中生成的数据对比图进行运算预测分析，将结果存储并通过显示装置将其显示或打印。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统，具备以下有益效果：

1、该基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统，通过运用非接触式电流谐波采集电动机和发电机运行状态下的实时数据，谐波是指基本频率的整数倍，具有规则性，一般情况下频率与噪音往往会混同在一起，但通常谐波包括基波的分数谐波，以3khz～3.6khz左右为对象，频率为从10khz开始khz等级的频率带的交流，指的是连续发生的交流，谐波在像发电机和电动机这样的旋转机器中，原理上是可以通过空间谐波而发生的，检测数据不需要专业人员现场分析，检测完后直接通过中央处理装置可以出检测报告，可实现提前对发动机和发电机健康状态预警和生成趋势图，该技术在不影响设备正常运行的情况下，判断发动机和发电机相应部位的异常状态，检测结果直接反映发动机和发电机的运行状况，通过观察趋势图，可了解发动机发电机劣化趋势，区分出是异常还是劣化问题，实现了预测发动机和发电机异常部位的目的，进而提前预警和提出维修计划，防止突发事件的发生。

2、基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统，采用谐波技术对发动机和发电机的老化进行诊断，并利用中央处理器对设备进行长期的跟踪和维护，按照时间系列收集和分析诊断资料，生成检测报告，延长设备更换周期，减少设备的点检调整，实现了预测发动机和发电机异常部位的目的，进而提前预警和提出维修计划，整个检测过程可在电动机和发电机工作状态下，带电进行诊断，在带电状态下，可诊断出电动机和发电机绕组的初期绝缘劣化，设备运行状态下检测，更能反映机电设备及负载部的故障情况，故障谐波检测仪能同时检测电气部分和机械部分，实现对设备整体把控，检测数据不需要专业人员现场分析，检测完后直接可以出检测报告，更加的方便。

附图说明

图1为本发明提出的基于谐波法的变频器和电力电容器故障诊断系统框图；

图2为本发明提出的基于谐波法的变频器和电力电容器故障诊断系统判断流程图；

图3为本发明基于谐波法的在线式故障诊断系统逻辑的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统，包括电流检测部，所述电流检测部的输出端与切换器的输入端电连接，所述切换器的输入端与磁场检测部的输出端电连接，所述选择性放大电路的输入端与切换器的输出端电连接，所述选择性放大电路中，与电流检测部或者磁场检测部所测定的信号等级相对应，然后被选择性放大，所述选择性放大电路的输出端与a/d转换器的输入端电连接，所述a/d转换器将选择性放大电路输出的模拟信号转换为数字信号，所述a/d转换器的输出端与输出电路的输入端电连接，所述输出电路将位于20a的数据作为信号传送给运算处理装置，所述输出电路和a/d转换器的输入端均与顺序控制电路的输出端电连接，所述顺序控制电路接受到开始指令后，便重复以下操作步骤，将波形数据传送至波形记忆电路、重启地址产生计数器和将波形记忆电路内的波形数据传输给cpu21，另外波形地址选择电路根据地址产生计数器的操作选择波形地址区域，所述顺序控制电路的输入端与波形选择电路的输出端电连接，所述波形选择电路的输入端与地址产生计数器的输出端电连接，所述地址产生计数器使用2种8位的升降计数器，由于高8位低8位，可以制出合计16位的地址，所述地址产生计数器有着①输入测定波形、②输出测定波形和③程序传送的功能，所述顺序控制电路的输出端分别与地址产生计数器和波形记忆电路的输入端电连接，所述波形记忆电路的内容通过cpu21的控制作为运算数据被存储，所述输出电路的输出端与中央处理装置的输入端电连接，所述中央处理装置与程序记忆电路双向电连接，所述中央处理装置分别与地址产生计数器和波形记忆电路双向电连接，所述中央处理装置分别与输出端口、输入端口、辅助记忆电路和主记忆电脑双向电连接，通过运用非接触式电流谐波采集电动机和发电机运行状态下的实时数据，谐波是指基本频率的整数倍，具有规则性，一般情况下频率与噪音往往会混同在一起，但通常谐波包括基波的分数谐波，以3khz～3.6khz左右为对象，频率为从10khz开始khz等级的频率带的交流，指的是连续发生的交流，谐波在像发电机和电动机这样的旋转机器中，原理上是可以通过空间谐波而发生的，检测完后直接通过中央处理装置可以出检测报告，可实现提前对发动机和发电机健康状态预警和生成趋势图，该技术在不影响设备正常运行的情况下，判断发动机和发电机相应部位的异常状态，检测结果直接反映发动机和发电机的运行状况，通过观察趋势图，可了解发动机发电机劣化趋势，区分出是异常还是劣化问题，实现了预测发动机和发电机异常部位的目的，进而提前预警和提出维修计划，防止突发事件的发生，所述辅助记忆电路存储后述电气设备的运行数据，例如设备定数和电压系数和高次波措施系数等，并进行电气设备的额定值和运行值的条件设定，此时设定值的输入通过输入端口实现，所述输出端口的输出端与显示装置的输入端电连接，所述输入端口的输入端与操作装置的输出端电连接，所述输出端口将cpu21的运算结果向外部输出，并拥有通过输出信号，驱使lcd和打印机等工作的显示装置，采用谐波技术对发动机和发电机的老化进行诊断，并利用中央处理器对设备进行长期的跟踪和维护，按照时间系列收集和分析诊断资料，生成检测报告，延长设备更换周期，减少设备的点检调整，实现了预测发动机和发电机异常部位的目的，进而提前预警和提出维修计划，整个检测过程可在电动机和发电机工作状态下，带电进行诊断，在带电状态下，可诊断出电动机和发电机绕组的初期绝缘劣化，设备运行状态下检测，更能反映机电设备及负载部的故障情况，故障谐波检测仪能同时检测电气部分和机械部分，实现对设备整体把控，检测数据不需要专业人员现场分析，检测完后直接可以出检测报告，更加的方便。

请参阅图2，本发明要解决的另一技术问题是提供基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统，包括以下步骤：

1)通过切换器选择诊断对象，并将发动力和发电机和输入端口连接，并使用操作装置调用中央处理装置中对应测量模块；

2)将步骤1)中和系统连接的发动机和发电机通过波形记忆电路和中央处理装置测出总谐波失真率，需要测出总谐波失真率的谐波次数该设定为2次到40次，用各次数的谐波含有率除以总谐波失真率，得出指数thk；

3)将步骤2)中得出的指数thk进行判定，通过运算处理装置调用主记忆电路中的chk，chk是k次谐波的判定基准，比较chk和thk的大小，并将结果进行储存；

4)将步骤3)中判定的结果通过中央处理装置进行运算，看是否处于劣化状态，不处于则显示正常，若属于中央处理装置调用中央处理器进行数据库的对比，生成数据对比图并存储；

5)将步骤4)中生成的数据对比图进行运算预测分析，将结果存储并通过显示装置将其显示或打印。

请参阅图3，基于谐波法的电动机和发电机故障诊断系统，通过电流检测部进行电流测定，最好让夹紧装置为非接触状态，不过其他方式也可以，另外，磁场检测部若使用搜索式线圈感应器或霍尔元件感应器或磁阻传感器等，进行磁通量测定的话较为合适，因为其产生的磁通量和通过电流检测部测定的电流成比例，所以代替测定电流的磁通量，通过磁场检测部进行测定方便省事，电流检测部和磁场检测部之间的转换用切换s实现，信号处理装置通过位于20a的数据信号向运算处理装置20通信，24a为输入信号，表示通过操作装置向运算处理装置输入的条件设定数据。

综上所述，通过运用非接触式电流谐波采集电动机和发电机运行状态下的实时数据，谐波是指基本频率的整数倍，具有规则性，一般情况下频率与噪音往往会混同在一起，但通常谐波包括基波的分数谐波，以3khz～3.6khz左右为对象，频率为从10khz开始khz等级的频率带的交流，指的是连续发生的交流，谐波在像发电机和电动机这样的旋转机器中，原理上是可以通过空间谐波而发生的，检测数据不需要专业人员现场分析，检测完后直接通过中央处理装置可以出检测报告，可实现提前对发动机和发电机健康状态预警和生成趋势图，该技术在不影响设备正常运行的情况下，判断发动机和发电机相应部位的异常状态，检测结果直接反映发动机和发电机的运行状况，通过观察趋势图，可了解发动机发电机劣化趋势，区分出是异常还是劣化问题，实现了预测发动机和发电机异常部位的目的，进而提前预警和提出维修计划，防止突发事件的发生。

并且，采用谐波技术对发动机和发电机的老化进行诊断，并利用中央处理器对设备进行长期的跟踪和维护，按照时间系列收集和分析诊断资料，生成检测报告，延长设备更换周期，减少设备的点检调整，实现了预测发动机和发电机异常部位的目的，进而提前预警和提出维修计划，整个检测过程可在电动机和发电机工作状态下，带电进行诊断，在带电状态下，诊断出电动机和发电机绕组的初期绝缘劣化，设备运行状态下检测，更能反映机电设备及负载部的故障情况，故障谐波检测仪能同时检测电气部分和机械部分，实现对设备整体把控，检测数据不需要专业人员现场分析，检测完后直接可以出检测报告，更加的方便。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。