一种便携式电机检测装置及其检测方法与流程

本发明属于电机检测，更具体地，涉及一种便携式电机检测装置及其检测方法。

背景技术：

1、电动机作为将电能转化为机械能的装置，目前已渗透到工业生产及日常生活的方方面面。作为系统的关键或核心设备，电机对整个系统的安全、可靠运行具有至关重要的作用。对一些对可靠性要求较高的场合，电机突然停机可能带来重大经济损失甚至人员伤亡。因此，有必要采取各种积极措施来减少或消除故障隐患以确保重要系统的安全稳定运行。电机发生故障并最终造成突然停机的过程往往是渐变的。在这个过程中，如果未及时发现故障，则故障会逐步发展扩大并可能诱发其他故障。

2、现有的电机检测系统由电流传感器、电压传感器、扭矩传感器、光电编码器、dsp处理器(数字信号处理器)和labview上位机等主要模块组成，通过安装的传感器实现对电机参数进行在线获取，通过信号调理电路解析之后传给dsp处理器进行信号处理，dsp处理器将处理完成的信号通过232串口通信接口传输到电脑中，将信号实时的传输上来，再调用labview中的信号处理函数实现对电机运行参数的实时在线监测、保存和历史回放。

3、然而，电机在长期运行状态下，其性能不断减弱，故障率不断提高，而前述现有的电机检测装置结构复杂、体形笨重，系统数据的传输均使用有线连接，检测的数据涉及电压扭矩等多种传感器，设备价格高昂，且使用时需要在在电机停机的情况下进行连接，不利于技术人员快速进行电机故障分析。综上所述，现有技术方案难以满足电机故障检测装置非侵入式、效率高、成本低和方便携带等需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种便携式电机检测装置及其检测方法，以解决现有电机检测装置不便携带，且需要在电机停机的情况下通过线缆连接进行故障检测，从而导致检测效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种便携式电机检测装置，包括装置主体和开合式电流传感器，其中，所述装置主体内设置有预警单元、数据处理单元和电源模块；

3、所述电源模块为所述装置主体供电；

4、所述数据处理单元分别与所述开合式电流传感器和所述预警单元连接，所述开合式电流传感器用于检测待测电机的三相电流数据；所述数据处理单元用于采集所述三相电流数据，并基于三相电流数据计算电流特征值，所述电流特征值包括电流正序分量i、电流负序分量i和电机转速ne，还用于比对所述电流特征值与预设阈值的大小，以判断待测电机是否故障；

5、所述预警单元用于基于所述数据处理单元的计算结果和判断结果，显示所述电流特征值和待测电机故障。

6、进一步的，所述数据处理单元包括数据采集模块，所述数据采集模块与所述开合式电流传感器通信连接，所述数据采集模块用于采集所述三相电流数据。

7、进一步的，所述数据处理单元还包括数据分析模块，所述数据分析模块与所述数据采集模块通信连接，其用于基于三相电流数据计算电流特征值；优选的，所述数据处理单元还包括存储有预设阈值的数据存储模块，所述数据存储模块与所述数据分析模块通信连接；更优选的，所述电流特征值还包括电流有效值和电流谐波值。

8、进一步的，所述数据处理单元还包括预警单元驱动模块，所述预警单元驱动模块分别与所述数据分析模块和所述预警单元连接，所述预警单元驱动模块用于接收所述数据分析模块发出的显示指令，并基于所述显示指令驱动所述预警单元显示所述电流特征值及待测电机故障。

9、进一步的，所述检测装置还包括与所述装置主体通过卡扣结构相连的收纳盒，所述收纳盒用于收纳所述开合式电流传感器；优选的，所述装置主体侧边设置有磁性件，所述收纳盒上设置有能与所述磁性件吸附连接的结构件，所述收纳盒与所述装置主体能通过磁吸方式相连。

10、根据本发明的另一个方面，还提供一种如前任一所述的一种便携式电机检测装置的检测方法，所述检测方法包括：

11、s1、开合式电流传感器卡接在待测电机的三相线上检测三相电流数据；

12、s2、数据处理单元采集所述三相电流数据，并基于所述三相电流数据计算电流特征值，所述电流特征值包括电流正序分量i1、电流负序分量i2和电机转速ne；

13、s3、数据处理单元将所述电流特征值与预设阈值进行比较，所述预警单元基于数据处理单元的计算结果和比较结果显示电流特征值并进行故障预警：

14、若所述电流特征值未超过所述预设阈值，则所述预警单元仅显示所述电流特征值；

15、若所述电流特征值超过所述预设阈值，则预警单元显示所述电流特征值，并进行故障预警。

16、进一步的，步骤s2中，数据采集单元采集待测电机的三相电流数据的步骤包括：

17、s201、基于预设采样率采集待测电机的三相电流数据，获取的三相电流原始信号为ia(n)、ib(n)和ic(n)，其中，n为采样点数；

18、s202、基于预设的滤波截止频率，将三相电流数据进行一阶低通滤波处理，处理后的三相电流信号为ias(n)、ibs(n)和ics(n)。

19、进一步的，所述电流正序分量i1、电流负序分量i2和电机转速ne的计算方式如下：

20、基于所述三相电流信号ias(n)、ibs(n)和ics(n)，利用三相锁相环算法获取电流正序分量i1、电流负序分量i2和电机转速ne。

21、进一步的，所述电流特征值还包括电流有效值，电流有效值计算方式如下：

22、使is＝[ias(n)ibs(n)ics(n)]，并对is进行快速傅里叶变换，从而获取快速傅里叶变换后三相电流信号的最大基波幅值作为电流有效值i；

23、优选的，所述电流有效值i的计算公式为：

24、

25、其中：ia1、ib1和ic1分别为三相基波幅值中的最大值。

26、进一步的，所述电流特征值还包括电流谐波值，电流谐波值计算方式如下：

27、计算三相电流信号ias(n)、ibs(n)和ics(n)对应的三相电流谐波，并将三相电流谐波中的最大值作为电流谐波值。

28、通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，主要具备以下优点：

29、1、本发明的检测装置包括一个装置主体和开合式的电流传感器，且装置主体上设置有数据处理单元、预警单元和供电电源，三者集成于一体，且开合式电流传感器与数据处理单元相连，开合式的电流传感器只需要卡在待测电机的三相线上，便可在电机不停机的情况下获取待测电机的工作参数；相比于现有方案中，通过常用的电流传感器、电压传感器、扭矩传感器和光电编码器等检测单元需要在电机停机情况下才能加装进行故障检测，并连接串口线来获取控制器的参数才能进行检测的方式，本发明的电机故障检测装置结构小巧、使用方便，仅用开合式的电流传感器卡在电机三相线上即可检测，还能在不影响电机运行的情况下快速检测运转电机。

30、2、本发明的检测装置中的数据处理单元能够同步采集三相电流数据，并计算电流特征值，电流特征值包括电流正序分量i、电流负序分量i和电机转速ne，并将计算出的电流特征值与保存的阈值进行对比，通过预警单元驱动模块驱动预警单元显示电流特征值的大小，并根据比对情况提示电机故障。

31、3、本发明的数据处理单元包括数据采集模块，在电机稳定运行状态下，能够采集开合式电流传感器获取的待测电机的三相电流数据；还包括数据分析模块，数据分析模块的输入端与数据采集模块的输出端相连，用于基于三相电流数据计算电流特征值；还包括存储有预设阈值的数据存储模块，数据存储模块与数据分析模块连接，数据分析模块计算的电流特征值还包括电流有效值和谐波。

32、4、本发明的检测装置中，装置主体上设置有通过卡扣结构相连的开合式电流传感器收纳盒，当不使用检测装置时，3个开合式电流传感器收纳在传感器收纳盒中，使用检测装置时，将开合式电流传感器从收纳盒中取出进行检测，若收纳盒妨碍检测，则将收纳盒从装置主体上取下，待使用完后再与装置主体卡接到一起，并将开合式电流传感器收纳进去。

33、5、本发明的检测装置的装置主体侧边还设置有磁性件，收纳盒上也设置有能与该磁性件吸附连接的结构件，检测装置工作时，取下的收纳盒能与装置主体采用磁吸方式相连，防止丢失。

34、6、本发明的检测方法通过获取三相电流，将三相电流信号经过一阶低通滤波器处理，并通过三相锁相环跟踪方法计算获取正序电流、负序电流和电机转速，避免了普通的傅里叶变换方法因为频谱泄漏导致相位误差较大，无法准确识别负序电流的问题。