一种电机监控系统的制作方法

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机监控系统。

背景技术：

电机在社会生产过程中被广泛使用，但现有电机的监测只能通过工作人员现场进行监测，一些电机安装位置不便于人工监测，无法对电机的工作状态实时监控。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种电机监控系统，能够实现对电机的监控。

本发明提供的技术方案如下：

一种电机监控系统，用于电机的监控，该系统包括：

至少一台电机；

与所述电机相连接，检测所述电机运行时工作参数的检测装置；

与所述检测装置相连接，接收所述工作参数并根据所述工作参数计算所述电机的运行数据的控制装置；

与所述控制装置通信连接，接收所述控制装置发送的运行数据的服务器；

与所述服务器通信连接，接收所述运行数据的移动终端，其中：

所述检测装置包括：设置在所述电机的外壳上，用于检测所述电机运行时的振动强度和外壳温度的振温传感器；检测所述电机运行时的工作电流的电流检测模块；及检测所述电机运行时的工作电压的电压检测模块中的至少一个；

所述控制装置包括接收所述振动强度、外壳温度，并根据检测到的工作电流、工作电压及所述电机的预设参数计算所述电机运行时的有功功率、无功功率、功率因数、节电率、累计用电量、累计节电量和累计节约碳排放量中的至少一个运行数据的控制器。

进一步地，该系统还包括：

至少一个分别与所述控制器和所述电机相连接，用于启动所述电机开始运行的电机启动器。

进一步地，还包括：

设置在所述电机的线圈上，与所述控制器相连接，测量所述线圈运行时的温度的线圈温度传感器。

进一步地，所述控制器在所述振动强度超过预设振动强度阈值、所述外壳温度超过预设外壳温度阈值、所述线圈温度超过预设线圈温度阈值、或确定所述运行数据中的至少一项超过预设阈值时，生成报警信号，并将所述报警信号发送至所述服务器和所述移动终端。

进一步地，所述控制装置还包括与所述控制器相连接，显示所述运行数据，并接收用户输入的控制命令的触摸显示屏。

进一步地，所述控制装置还包括与所述控制器相连接，与所述服务器通信连接的物联网中继模块。

进一步地，所述检测装置还包括：

用于检测所述电机的电源相序的相序检测模块。

进一步地，所述电机包括节能高效电机或再制造能效升级电机

进一步地，所述控制器通过所述电流检测模块对所述电机的电源进行缺相检测。

进一步地，所述控制装置还包括与所述控制器相连接，用于与其他设备通信的远程扩展模块。

利用本申请中的电机节能智能监控系统，可以对多台电机运行过程中的振动强度、外壳温度进行实时监测，避免电机出现异常情况而无法及时处理，使电机的工作状态可以被实时监测，工作更稳定。并且通过服务器和移动终端可以实时了解到电机的运行数据。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明较佳实施例提供的电机监控系统的功能模块示意图。

图2为本发明较佳实施例提供的另一种电机监控系统的功能模块示意图。

其中，附图标记汇总如下：

电机监控系统 100；电机 101；检测装置 102；振温传感器 1021；电流检测模块 1022；电压检测模块 1023；线圈温度传感器 1024；控制装置 103；控制器 1031；触摸显示屏 1032；物联网中继模块 1033；远程扩展模块 1034；服务器 104；移动终端 105；电机启动器 106。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

据中国产业调研网发布的中国高效节能电机市场调查研究与发展趋势预测报告(2015-2020年)显示，我国电机用电量占总用电量的比重达50％，占工业用电量的比重接近70％。因此，要降低单位GDP能耗，在电机领域大有可为，而高效节能电机可作为节能的突破口。高效节能电机的节能效果显著，通常情况下，效率可提高3％-5％左右，其中稀土永磁电机的效率甚至可以提高10％以上。由此可见，提高电机效率，降低电机能源消耗，研发推广应用高效、超高效电动机，具有其十分重要的国家能源战略意义和现实的社会效益。加快推广应用高效电机，对于完成“十三五”节能减排任务，促进产业结构调整升级意义重大。

随着国家节能减排的积极推行以及对高效节能电机补贴政策的落实，高效节能电机的替代低效电机将迎来爆发式的增长。由于高成本同样会带来高风险，使用单位缺乏对高效节能电机风险控制以及应对风险对策。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种电机监控系统100，如图1所示，用于电机101的监控，该系统包括：至少一台电机101；与所述电机101相连接，检测所述电机101运行时工作参数的检测装置102；与所述检测装置102相连接，接收所述工作参数并根据所述工作参数计算所述电机101的运行数据的控制柜；与所述控制装置103通信连接，接收所述控制装置103发送的运行数据的服务器104；与所述服务器104通信连接，接收所述运行数据的移动终端105。

上述系统可以对多台电机101进行实时的监测，及时了解每一台电机101的工作状态。所述检测装置102可以包括：设置在所述电机101的外壳上，用于检测所述电机101运行时的振动强度和外壳温度的振温传感器1021；检测所述电机101运行时的工作电流的电流检测模块1022；及检测所述电机101运行时的工作电压的电压检测模块1023中的至少一个。

电机101在工作过程中，由于转子的旋转、固定不牢固、状态异常等情况会使整个电机101机体振动，在电机101工作过程中，由于异常的振动可以导致电机101的工作异常。并且通过电机101自身的振动情况也可以间接判断电机101的工作状态。并且，电机101在工作过程中可能由于轴承润滑不好、轴承疲劳、线圈老化、散热效果不好等等原因造成电机101的工作异常，电机101的工作异常大部分情况下会表现出异常的温度升高。如果出现异常的温度升高超过一定时间，电机101就会出现故障甚至烧毁。例如永磁同步电机中的磁钢在温度超过一定范围或振动超过一定强度，就会对电机101造成损害。

检测装置102中的振温传感器1021可以安装在电机101的外壳上，具体的安装位置可以根据电机101的实际结构确定，振温传感器1021主要检测电机101外壳的振动强度和温度。在电机101工作过程中，实时反映电机101的振动强度和具体温度，振温传感器1021的具体规格可以根据实际需要确定。

上述电流检测模块1022和电压检测模块1023可实时检测电机101的工作电流和工作电压。系统中的每一台电机101可以对应设置一检测装置102，实现电机101的针对性监控，对每一台电机101的振动强度、外壳温度、工作电流和工作电压进行检测。

所述控制装置103包括接收所述振动强度、外壳温度，并根据检测到的工作电流、工作电压及所述电机101的预设参数计算所述电机101运行时的有功功率、无功功率、功率因数、节电率、累计用电量、累计节电量和累计节约碳排放量中的至少一个运行数据的控制器1031。

电机101的预设参数在电机101出厂时即测定完毕，使用本电机101监控系统100可以将相关电机101的预设参数预先存储。控制器1031可以接收检测装置102中的各个传感器检测得到的数据，并根据相关数据计算得到电机101的运行数据。

在本申请实施例中，还可以计算电机101的加权平均综合效率η_c，具体计算公式如下：

其中，η_ci为电机101在负载i下的综合效率，量纲为百分数，t_i为电机101在负载i下的运行时间，量纲为小时，n为电机101负载的变化次数。通过上述公式可以计算得到一台电机101的综合效率，实时了解电机101的工作状态。

此外，还可以计算电机101的综合经济负载率β_CM，具体计算公式如下：

其中，ΔP₀为电机101的空载有功损耗，量纲为千瓦。ΔP_N为电机101额定负载时的有功损耗，量纲为千瓦。Q₀为电机101的空载无功功率，量纲为千乏。Q_N为电机101额定负载时的无功功率，量纲为千乏。K_Q为无功经济当量，量纲为千瓦每千乏。经过对电机101综合经济负载率的计算，可以根据不同电机101的具体情况确定电机101的最佳工作状态。

上述加权平均综合效率和综合经济负载率也可以作为运行数据的一部分进行统计和计算。其他运行数据的计算方式可以根据现有的计算方法得到。

控制装置103可以设计为柜式结构，检测装置102检测得到的数据可以通过有线或无线的方式传输至控制装置103。系统中的服务器104可以采用现有的监控服务器104，在控制装置103可以将检测装置102检测得到的数据和计算得到的运行数据通过网络发送至服务器104，在服务器104上进行存储、显示，方便工作人员了解电机101的工作状态。并且，相关的运行数据还可以通过网络发送至移动终端105，使得工作人员不受工作地点的限制实时的了解电机101的运行数据。

具体的，控制器1031可以具有8路DI输入(Digital Input，开关量输入)和10路DO输出(Digital Output，开关量输出)。其中2路包括晶体管输出，可输出高速脉冲；8路继电器输出，最大电流可允许8A，且内置熄弧压敏电阻。控制器1031可以具有2路温度检测，检测装置102中使用PT100传感器检测相关温度。控制器1031还可以具有2路压力检测，使用4～20mA变送器信号。并可以设置交流电源相序检测功能，以适用于100～690Vac电源等级的电源相序检测。控制器1031还可具有2路三相电机101的电流检测与缺相检测端口，实现电机101保护。具有4路独立的串行通讯端口，可同时实现与HMI、上位机或3G模块、变频器、其他PLC等并机运行通讯功能。控制器1031还可陪陪CANlink3.0及以太网扩展功能、USB下载与监控功能，支持远程模块扩展。控制器1031中Modbus主站协议相对通用版本进行优化，N:N通讯方式可支持快速的16:16通讯。控制器1031可以具有1路0～10V模拟量输出。程序容量可达24k步。

进一步的，如图2所示，该系统还包括：至少一个分别与所述控制器1031和所述电机101相连接，用于启动所述电机101开始运行的电机启动器106。

本申请实施例中的电机101可以是节能高效电机，例如高效率三相异步电机YE3或YE4等，也可以是永磁同步电机，或者其他类型的再制造能效升级电机。电机启动器106可以利用电机中原有的启动器，例如高效率三相异步电机的启动器可以是星-角启动器，或者软启动器等，在本申请中，即可以利用这些现有的启动器作为电机启动器106，将启动器通过控制线缆与控制器1031连接，控制器1031可以通过电机启动器106控制电机101开始运行。

永磁同步电机可以采用变频器启动并运行，永磁同步电机的变频器可以作为电机启动器106，一台变频器可以控制多台电机101的启动和运行。一台变频器在完成对一台电机101的启动并自动切换至工频运行后，变频器就可以对下一台电机101进行启动，以此类推。一台变频器就可以完成对多台电机101的启动，将多台电机101组成群组，实现群控，不需要一台电机101单独配备一台变频器。可以有效的节约变频器的硬件投入，降低成本，缩短投资回报周期。

此外，该系统还包括：设置在所述电机101的线圈上，与所述控制器1031相连接，测量所述线圈运行时的温度的线圈温度传感器1024。

电机101在工作过程中，内部线圈在电流作用下会产生热量，如果降温装置出现故障，导致线圈内的热量不能及时排出，就会对电机造成损害，因此，实时监测线圈的工作温度可以及时发现电机101的异常。通过线圈温度传感器1024检测线圈的温度，实现对电机101工作状态的实时监测。

进一步的，所述控制装置103还包括与所述控制器1031相连接，显示所述运行数据，并接收用户输入的控制命令的触摸显示屏1032。通过触摸显示屏1032可以将控制器1031接收及计算得到的相关运行数据显示出来，方便工作人员进行监控。并且通过触摸显示屏1032可以接收输入的控制命令，以控制相应的电机101根据对应指令做出相应动作。

具体的，触摸显示屏1032可以采用隔离电源供电，并采用三防漆处理、采用高速大容量处理器和存储器，如使用主频为400MHz的Risc(Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机)CPU，存储器采用128M的Flash ROM。触摸显示屏1032可以配置性能更高的电容，寿命更长，整机设计寿命可以达到10年。同时具有保密、模拟、穿透、宏指令、多国语言与文字、配方、报警等功能。最多可连接4种不同协议的设备。连接的各个设备之间通过HMI进行资料交换。在一台HMI上可以管理所有信息，实现“一屏多机”连接。同时支持通过以太网远程上下载程序，让客户更为方便的远程操作、HMI与PLC之间进行远程穿透通讯，让调试工作更加轻松。触摸显示频可以采用65,546色真彩显示。可以支持JPG、BMP、GIF等格式图片，显示效果更加逼真，视角范围更宽。采用高分辨率、高亮度LCD，采用LED背光长时间使用后不会有泛黄现象，功耗更低，更加节能环保。

所述控制装置103还包括与所述控制器1031相连接，与所述服务器104通信连接的物联网中继模块1033。物联网中级模块可以采用现有的通讯协议，具体协议标准可以根据实际情况确定。

通过物联网中继模块1033也可以将控制器1031接收到的相关数据和计算得到的运行数据传输至服务器104进行显示。例如，可以将电机101改造前后的累计节电量、累计减少的碳排放量进行传输和显示，为用户或能效监察部门提供节能减排的奖罚的依据。

进一步的，所述检测装置102还包括：用于检测所述电机101的电源相序的相序检测模块。通过设置相序检测模块可以检测电机101电源的相序是否正确，避免由于相序错误导致电机101损毁的异常情况。

此外，所述控制器1031在所述振动强度超过预设振动强度阈值、所述外壳温度超过预设外壳温度阈值、所述线圈温度超过预设线圈温度阈值、或确定所述运行数据中的至少一项超过预设阈值时，生成报警信号，并将所述报警信号发送至所述服务器104和所述移动终端105。

控制器1031对接收到的振动强度、外壳温度、线圈温度等数据与预设数值进行比较，如果不满足预设条件，表明电机101出现了异常情况，需要及时处理，此时，控制器1031通过生成报警信号，将异常情况发送至服务器104和移动终端105，以便工作人员远程及时了解到电机101的异常报警信息，做出相应的针对性处理。

所述控制装置还包括与所述控制器相连接，用于与其他设备通信的远程扩展模块1034。可以实现与多个设备的远程功能扩展。

综上所述，利用本申请中的电机监控系统100，可以对多台电机101运行过程中的振动强度、外壳温度进行实时监测，避免电机101出现异常情况而无法及时处理，使电机101的工作状态可以被实时监测，工作更稳定。并且通过服务器104和移动终端105可以实时了解到电机101的运行数据。

此外，通过对节能高效电机的监测，使得电机的节电量、减少碳排放量等数据可以实时远程监控。在电机出现故障或异常时，能够及时确定电机的异常状态，避免电机故障造成更严重的事故。通过服务器104和移动终端105可以实时接收相关的报警信息，延长电机的使用寿命。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

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。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。