监控电机运行状况的系统、移动电话机以及基于服务器的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于电机诊断的系统的领域，尤其涉及用于对电机的运行状况进行监控的系统。
【背景技术】
[0002]在许多情况下，诸如电动马达、发电机等的电机由用于运行状况(包括滑差、关于电子部件的故障等)的各种监控系统进行监控。通常，对这些电机进行监控的监控系统由临近电机并与其相关联的一个或多个换能器组成。监控系统还可以包括用于信号处理、报警并进行显示的部件，这些部件可以结合成一个装置或位于不同的部件中。
[0003]专利号为8，396，280的美国专利公开了一种便携式资产检验装置，在对一个或多个资产(例如在处理或其它环境中的资产)进行检验时可以使用这种装置。这种便携式资产检验装置中的照相机可以用来对正被检验的资产拍摄数字照片。这种便携式资产检验装置中的录音机可以用来对用户口头记录或与资产检验相关联的其它声音进行录音。收集的数据可以实时地或非实时地被传输到外部系统。因此，这种便携式资产检验装置只收集了视觉数据和声学数据。将这种便携式资产检验装置应用于电机运行状况监控的领域时，准确度相对较低。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的一个目的是提供一种用于对电机的运行状况进行监控的系统，包括:便携单元、空气传播声学传感器、磁场传感器、以及处理单元，便携单元适于在电机附近自由地移动，空气传播声学传感器适于在自由移动路径上的第一位置对电机产生的声学数据进行测量，磁场传感器适于在自由移动路径上的第二位置对电机产生的磁场数据进行测量，处理单兀适于基于来自空气传播声学传感器的声学数据以及来自磁场传感器的磁场数据计算电机的运行状况；其中:空气传播声学传感器和磁场传感器与便携单元集成在一起。通过将处理单元集成在便携单元中而使它们彼此一起移动，使得监控系统更加紧凑并且对测量位置的选择更加灵活。
[0005]根据本发明的另一个目的，其提供了一种移动电话机，该移动电话机具有用于对电机的运行状况进行监控的系统。移动电话机的再使用用来提供诊断信息，为维修技术人员构成了强大的、并且非常易于得到的工具，并且通过销售服务而非硬件很容易想象许多不同的商业效益。
[0006]根据本发明的另一个目的，其提供了用于对电机的运行状况进行监控的基于服务器的系统，包括:用于对电机的运行状况进行监控的系统、识别标记阅读器、以及服务器；识别标记阅读器集成在用于对电机的运行状况进行监控的系统的便携单元中，适于从电机的识别标记标签中接收或读取代表关于电机的识别信息的信号；服务器适于将与关于电机的识别信息相关联的历史数据与用于对电机的运行状况进行监控的系统进行同步；其中:根据权利要求1或2的用于对电机的运行状况进行监控的系统的处理单元进一步适于基于电机参数以及与关于电机的识别信息相关联的历史数据选择电机运行状况计算的最佳类型。在该系统中，当数据的处理在服务器上远程地完成时，电动马达所有的测量都被执行(利用很多嵌入式传感器)。这种方案假设用于数据处理的算法对于任何第三方是不可见的(易于复制)。额外地，该方案需要向服务器上传未被处理的(或被部分处理的)数据，这对于建立具有与马达有关的信息的数据库很关键。基于这种数据库，执行使用期预测或任何其它统计分析将是可行的。
【附图说明】
[0007]下文将参考附图所示的优选的示例性实施例对本发明的主题进行更详细地说明，其中，
[0008]图1是根据本发明实施例的用于对电机的运行状况进行监控的系统的框图；
[0009]图2A和图2B是示出了针对电机滑差估计对本发明实施例进行实施的方法的流程图；
[0010]图3A示出了 HPS算法的原理；
[0011]图3B示出了由监控系统测量的声学数据频谱；
[0012]图3C示出了 HPS之后声学数据频谱的结果；
[0013]图3D示出了具有主要同步频率的电机磁场频谱；
[0014]图4A和图4B是示出了针对电机故障检测对本发明实施例进行实施的方法的流程图；
[0015]图5A和图5B分别呈现了健康电机的情况和有断条故障的电机的声谱；
[0016]图5C和图f5D分别呈现了对电机旋转速度的高阶频率谐波中的频谱而言图5A和图5B的放大的视图；
[0017]图6A和图6B分别示出了健康的电机和有转子断条故障的电机的轴向磁场频谱的磁场数据的频谱；
[0018]图6C示出了针对转子断条情况对磁场频谱的低频的放大。在该区域特征频率(主要谐波以及第三谐波)清晰可见；
[0019]图7示出了用于对电机的运行状况进行监控的基于服务器的系统的信号流。
[0020]附图中使用的附图标记及其含义以简要的形式列在附图标记列表中。原则上，在附图中相同的部件使用相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0021]图1是根据本发明实施例的用于对电机的运行状况进行监控的系统的框图。如图1所示，系统I包括便携单元10、空气传播声学传感器11、磁场传感器12以及处理单元13，其中，空气传播声学传感器11和磁场传感器12与便携单元10集成在一起。例如，便携单元10以及与其集成在一起的空气传播声学传感器11和磁场传感器12可以由操作员手持并携带，并在电机附近自由地移动，例如，在操作员方便的移动路径上移动到各个位置(例如临近电机的轴的位置、临近电机的定子的位置等)。在电机所在的工厂中，有其它机器相对于电机位于各个位置。在一些情况下，这些机器靠近电机的轴，因而在此处没有容纳监控系统的安装空间；在其它情况下，这些机器靠近电机的定子，因而在此处没有容纳监控系统的安装空间。在对各种情景进行处理时，通过将传感器与便携单元集成在一起，操作员能够灵活地将监控系统放在没有障碍物的地方。这有助于以灵活的方式执行监控过程，该方式适于工厂内的各种机器布置。
[0022]空气传播声学传感器11是声到电的换能器，例如麦克风。由于与便携单元10集成在一起，它能在移动路径上的第一位置对电机产生的声学数据进行测量。例如，只要在通向临近电机的轴或定子所处的位置的路上没有障碍物，操作员就能将便携单元10带到临近电机的轴或定子的地方。空气传播声学传感器11被选择，使得它根据电机发出的声压提供一个输出，该输出反映了与运行状况有关的电机特性。例如，空气传播声学传感器11可以是对电机发出的声波的能量进行转换的麦克风。空气传播声学传感器11产生的输出或输出信号通过其任何测量的空气传播声学传感器11可以是(例如)电压输出、电流输出。磁场传感器12是磁到电的换能器，例如磁力计。由于与便携单元10集成在一起，它能在移动路径上的第二位置对电机产生的磁数据进行测量。例如，只要在通向临近电机的轴或定子所处的位置的路上没有障碍物，操作员就能将便携单元10带到临近电机的轴或定子的地方。磁场传感器12被选择,使得它根据电机引起的磁场密度提供一个输出，该输出反映了与运行状况有关的电机特性。例如，磁场传感器12可以是对电机引起的磁场的能量进行转换的磁力计。磁场传感器12转换的输出或输出信号通过其任何测量的磁场传感器12可以是(例如)电压输出、电流输出。技术人员应当理解的是，自由移动路径上的第一位置与自由移动路径上的第二位置是相同的，或者它们可以彼此不同。例如，第一位置和第二位置都位于靠近电机的轴/定子的同一个地方，因此，同时在同一个地方进行声学测量和磁测量。虽然在一个地方同时进行了测量，但是不同的信号类型可以一起进行分析。例如，基于声学信号以及基于磁信号的线频率可以对速度进行估计。如果没有同时进行测量，则根据声学的速度可能与根据磁场的线频率不对应。可替换地，第一位置靠近电机的轴，而第二位置靠近电机的定子。
[0023]如下文更加详细地描述的,处理单兀13基于来自空气传播声学传感器11的声学数据以及来自磁场传感器12的磁场数据可以计算电机的运行状况。电机的运行状况包括(例如)滑差、关于电子部件的故障等。通常，通过通信线路14将声学数据和磁场数据提供给处理单元13。在多种情况下，通信线路14可以是有线的、无线的或者有线和无线的结合。在一个方面，处理单元13是计算机的一部分；可替换地，处理单元13可以集成在便携单元10中。通过将处理单元13集成在便携单元10中而使它们彼此一起移动，使得监控系统I更加紧凑并且对测量位置的选择更加灵活。
[0024]图2A和图2B是示出了针对电机滑差估计对本发明实施例进行实施的方法的流程图。
[0025]在步骤20，操作员可以将监控系统I带到临近电机的第一位置。例如，第一位置可以在没有被其它机器占用的地方靠近电机的轴/定子。
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