专利名称：一种电动设备全能效快速检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动设备全能效快速检测方法及装置。
背景技术：
全球气候变化与能源紧缺问题日渐突出，我国在众多节能领域开展多层次、全方位的研究；其中，电机及其电动设备覆盖范围之广、节能潜力之大是众所周知的，电机及电动系统的节能研究与推广应用在国家节能工作中占据战略地位。然而，电机作为电动设备 (系统)的心脏，以及电动设备(系统)本身结构、运行的复杂性，都对数学模型、指标量化、能效快速诊断、精确性技术改造等提出了严峻的挑战。电机及外围电动设备(系统)的实验室研究定标与工厂出厂额定效率是在相关国标或行业标准许可范围之内的。随着长时间运行，关键因素是在轴承磨损与轴平衡系统偏移下，能效参数直接显著降低；而且，磨损和不平衡将加速设备(系统)综合能效迅速降低。磨损和不平衡除了显著降低能效外，还间接导致设备加工精度降低为代表的一系列指标下降。传统意义上电机能效检测依据输出功率与输入功率的比值，间接测量额定电压与电流以及对负载杂散损耗的处理。但在实际操作中，由于能效检测本身是一个复杂的物理过程以及测量的不精确，造成实际能效测评较为困难。对电机外围设备组成的复杂的电动设备(系统)的能效检测就更加困难，甚至难已建模精确分析。传统方法耗时长、以电参数检测为代表的数据繁杂、工作量巨大、一般不能在线多参数综合检测、且必须由机械电子、电气等相关专业人员操作与分析。
发明内容
发明目的本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种快速的电动设备全能效快速检测方法及装置。技术方案电机各部件及外围设备在设计出厂时根据本身结构等特点，形成自身固有频率。由于电机各部件中关键部件是轴承与轴，轴承与轴结构、材质等确定，固有频率 (特征频率)即已确定。在长期运行中，轴承的磨损与轴的不平衡，将直接导致能效参数降低。电机及外围电动设备中显著影响能效的关键部件轴承与轴固有频率不受电机运动状态而随机改变。本发明所述的电动设备全能效快速检测方法，包括如下步骤
(1)确立电动设备额定工况或特设工况的频谱基准线，并建立相应对标数据库；额定工况与特设工况下能效值与关键部件失效后能效值按照定义区间做多组数据标定；国内外轴承作为标准件，按照公开的相关特征频率及频谱计算公式可迅速得出锁定的一个或多个原件的特征频谱；或与专业机构合作，直接调取库文件参考值；
(2)由宽频谱采集加速度振动传感器采集待测零件的振动信号，通过傅里叶变换成频谱信号；
(3)将步骤(2)采集的频谱信号与步骤(1)建立的对标数据库中的频谱基准线做频谱变化量与能效数值关联分析；(4)由分析结果直接找到对应的失效零件，进行替换或优化。其中步骤(1)中，所述频谱基准线由合格的电动设备出厂时整机运行中待测零件的频谱数据确立；或，由正常运行的电动设备的频谱数据确立频谱基准线。上述频谱变化量与能效数值关联分析可由专门的频谱分析系统进行，分析结果可直接输出。宽频谱加速度振动传感器可根据检测需要，可以通过频谱采集装置同时并联多只传感器，再通过采集卡与计算机相连，计算机中的频谱分析系统可同时对多路信号进行处理与输出能效结果。由上述检测方法，可维持电机及电动设备最佳能效状态运行，从而实现所有部件的综合改造节能途径。振动传感器安装位置不受具体限定，通过快锁装置在相关不同位置装夹比较，信号振幅有强弱变化，频率不受影响。本发明所述实现上述检测方法的装置，包括宽频谱采集加速度振动传感器、数据线或多路采集卡和计算机数据库，所述宽频谱采集加速度振动传感器与待测零件相连，将采集的信号通过数据线或多路采集卡输入到所述计算机数据库。有益效果1、本发明电动设备全能效快速检测方法，不需要对电机及外围设备(系统)进行大量电参数与负载检测，也不需对负载杂散损耗做繁琐分析；也避免了电参数检测的一定危险性。2、本发明方法不需要对单台电机及外围设备做单个参数逐一检测，也规避了电机与外围设备综合系统难以建模分析弊端。3、本发明方法中，振动频谱分析装置及对标数据库、频谱分析系统等分析工具体积小巧，高度专业系统集成，实现电机及外围设备 (系统)的多参数同时在线频谱监测，并不完全需要专业机械电子、电气人员采集与繁琐分析处理。4、本发明方法在节能减排实践中，对成批电机及电动设备(系统)能实现在线、批量、几乎所有关键部件频谱采集的全能效分析、快速检测并直接输出打印数据分析报告。
图1为本发明装置的结构示意图。图2为本发明方法原理图。图3为本发明中传感器对电机进行检测的原理图。图4为本发明方法中频谱分析示意图。图5为轴承磨损与轴不平衡分析图。图6为能效评估示意图。
具体实施例方式下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。实施例如图1所示，本发明所述电动设备全能效快速检测装置，包括宽频谱采集加速度振动传感器1、数据线或多路采集卡2和计算机数据库3，所述宽频谱采集加速度振动传感器1与待测零件相连，将采集的信号通过数据线或多路采集卡2输入到所述计算机数据库3。所述宽频谱采集加速度振动传感器1的频谱宽，集成芯片设计，体积小；一只传感器可同时锁定多个目标物，也可通过采集卡同时设置多只传感器集中批量在线采集(传感器之间交叉分析有利于精度提高)；采集的信号通过计算机管理平台对关键部件轴承、轴的频谱分析得出磨损量与不平衡度；通过能效拟合分析或设定区间高精度查表实现能效快速检测。如图3所示，本发明宽频谱采集加速度振动传感器1可检测电机的频率、加速度、 振幅、估算转速、平衡度等多组参数。本发明以汽车厂冲压设备的全能效快速检测方法为例进行详细描述，如图2所示，本发明方法中，一台或一组电机及外围设备的全能效快速检测的依据是几乎所有部件频谱全采样(FFT与H-FFT变换)，关键部件轴承与轴可依据特征频率识别出来；磨损量与不平衡度可与标准库做定性与定量对比自动分析；影响标准能效下降的关键因素磨损量与不平衡度可设定区间标定，拟合的线性系统或非线性系统查表调取能效参考值。可实现大批量、不停机、安全且快速检测的特殊需要。具体包括如下步骤
(1)确立冲压设备额定工况的频谱基准线，并建立相应对标数据库；
首先，明确冲压设备标准件型号与铭牌参数包括电机型号、轴承、轴等关键部件，根据具体厂家的公式建立频谱基准线；
其次，在主电机基座上装夹宽频谱采集振动传感器，原则上不需考虑传统测量上轴向或径向等相关影响；然后通过数据线与计算机相连，在计算机中，将额定工况下能效值(即最佳能效值)、部件失效后能效值(即最差能效值)以及它们之间的能效值区间分别与频谱值作出多组数据标定，建立对标数据库，可以根据需要在数据库中调取标定的频谱参考值；
(2)由宽频谱采集加速度振动传感器采集待测零件的振动信号，通过傅里叶变换成频谱信号；
具体操作方法为冲压设备上电，在电机相应转速下，通过探针设定基准脉冲信号，并测定轴与轴承特征频率；通过FFT及H-FFT处理，得到整机与关键部件轴与轴承的当前工况下频谱信号；
(3)将步骤(2)采集的频谱信号与步骤(1)建立的对标数据库中的频谱基准线做频谱变化量与能效数值关联分析；
如图4所示，频谱分析是依据关键部件失效的时间变化量做频率信号采集、FFT变换， 识别、分析关键元件信号；依据频谱数据评估失效区间频率范围；如图5所示，用振动信号频谱H-FFT分析轴承磨损与轴不平衡，通过测定的当前工况下频谱数据与对标数据库中的参考值做比较算法，得出相应关键部件轴承与轴的磨损量与不平衡数据，
如图6所示，关联对标数据库或标准件失效曲线算法公式，依据磨损量与不平衡，在特定转速状态下幅值分布情况，得到能效评估数据分布，从而得到能效测评报告；
(4)由分析结果直接找到对应的失效零件，进行替换或优化。根据快速检测报告数据，评估冲压设备关键部件轴承或轴的节能改造潜能以及冲压“压延”精度要求的精度，评估替换关键部件的改造计划单。如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化
权利要求
1.一种电动设备全能效快速检测方法，其特征在于包括如下步骤(1)确立电动设备额定工况或特设工况的频谱基准线，并建立相应对标数据库；(2)由宽频谱采集加速度振动传感器采集待测零件的振动信号，通过傅里叶变换成频谱信号；(3)将步骤(2)采集的频谱信号与步骤(1)建立的对标数据库中的频谱基准线做频谱变化量与能效数值关联分析；(4)由分析结果直接找到对应的失效零件，进行替换或优化。
2.根据权利要求1所述的电动设备全能效快速检测方法，其特征在于步骤(1)中，所述频谱基准线由合格的电动设备出厂时整机运行中待测零件的频谱数据确立；或，由正常运行的电动设备的频谱数据确立频谱基准线。
3.根据权利要求1所述的电动设备全能效快速检测方法，其特征在于步骤(1)中对标数据库的建立方法为在主电机基座上装夹宽频谱采集振动传感器，然后通过数据线与计算机相连，在计算机中，将额定工况下能效值、部件失效后能效值以及它们之间的能效值区间分别与频谱值作出多组数据标定，建立对标数据库。
4.一种实现权利要求1所述检测方法的装置，其特征在于包括宽频谱采集加速度振动传感器(1)、数据线或多路采集卡(2)和计算机数据库(3)，所述宽频谱采集加速度振动传感器(1)与待测零件相连，将采集的信号通过数据线或多路采集卡(2)输入到所述计算机数据库(3)。
全文摘要
本发明公开了一种电动设备全能效快速检测方法，其特征在于包括如下步骤(1)确立电动设备额定工况或特设工况的频谱基准线，并建立相应对标数据库；(2)由宽频谱采集加速度振动传感器采集待测零件的振动信号，通过傅里叶变换成频谱信号；(3)将步骤(2)采集的频谱信号与步骤(1)建立的对标数据库中的频谱基准线做频谱变化量与能效数值关联分析；(4)由分析结果直接找到对应的失效零件，进行替换或优化。本发明电动设备全能效快速检测方法，不需要对电机及外围设备(系统)进行大量电参数与负载检测，也不需对负载杂散损耗做繁琐分析；也避免了电参数检测的一定危险性。
文档编号G01P3/00GK102393244SQ20111036036
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者章国灿 申请人:江苏碳标新能源科技有限公司