用于對電樞進行功能監測的裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于對電樞(22)進行功能監測的裝置，該裝置包括：至少一個傳感器模塊(2)，其具有至少一個用于采集至少一個電樞特有的測量值的傳感器(4)；以及，數據采集單元(6)，其用于采集至少一個電樞特有的測量值。
【專利說明】
用于對電樞進行功能監測的裝置[0001 ] 本發明涉及一種對電樞進行功能監測的裝置。
[0002]為了使設備(例如核設備)順利運轉，有必要確保各部件(例如各種電樞)的功能無故障。由于在此類設備中有許多電樞，因此各部件的預防性保養(即定期維護和檢查)耗費大量的時間成本并產生大量費用。因此理想的是，將可能會影響部件功能的改變和/或損壞及早識別出來，以便盡可能避免設備不必要的停機并將必要的保養減少至最小時間。
[0003]例如從WO 93/08482中已知一種檢測電動電樞的裝置，在此裝置中所述電樞配有結構單元，驅動器的饋線上的電壓分接和電流分接在所述結構單元中進行。所述結構單元還可連接到診斷模塊，該診斷模塊與測量和分析單元連接用于進一步傳輸測量值。
[0004]從WO 99/24840中也已知一種用于使用電樞所配有的結構單元、診斷模塊和分析單元來檢測電樞的裝置。還有用于診斷模塊的供能裝置，例如可通過結構單元上的連接頭將其激活，致使在沒有待處理的信號時，可在待機模式下來操作診斷模塊。
[0005]本發明的任務在于提供一種裝置，借助該裝置可對電樞進行可靠且成本低廉的功能監測。
[0006]此任務通過具有權利要求1所述特征的、用于對電樞進行功能監測的裝置得以實現。
[0007]根據本發明，所述裝置包括:至少一個傳感器模塊，其具有至少一個用于得到至少一個電樞特有的測量值的傳感器；以及，數據采集單元，其用于采集至少一個電樞特有的測量值。所述電樞例如包括其驅動器、電源和電路元件，從而使得確定例如電流、電壓、驅動力、扭矩、閥沖程或排空壓力來作為電樞特有的測量值。換言之:提供一種模塊式系統來對電樞進行功能監測，在所述系統中傳感器和數據采集分離開來。在這種情況下，數據采集局限于純粹記錄測量數據。由此可獨立于所使用的傳感器模塊將數據采集單元用于電樞診斷和驅動器診斷的不同應用。只是傳感器模塊必須分別與待檢測的電樞匹配，數據采集單元可以任意組合。數據采集單元將測量值存儲在本地和/或將其傳輸到中央分析系統。此外數據采集單元還可識別相應的傳感器模塊，從而識別測量數據與特定電樞的從屬關系。
[0008]所述裝置被設置用于固定地或永久性地安裝，并且例如布置在電纜出口中或布置在開關設備中相應電樞所屬的插槽中。在這種情況下裝置或傳感器模塊在插槽或電纜出口中是硬連線的。因此在設備的正常運行期間而不是只在設備停機期間才可對電樞(特別是電動電樞)進行檢驗。
[0009]可借助所述裝置來進行監測從而根據狀態來進行保養的多個電樞在當功能行為變差時可被單獨更換。此外還可同時對多個電樞進行監測。可對臨界區域中的電樞進行針對性分析，進一步檢驗或維護，抑或更換。因此將避免定期進行預防性的、耗時的維護。通過有針對性地且適當地延長維修間隔期和維修措施會產生明顯的費用優勢和時間優勢。此外還可減少對負責維護和保養的設備人員的輻射照射。
[0010]數據采集單元特別具有存儲介質用于存儲所采集的測量數據。為此例如設置集成在數據采集單元中的SD存儲卡，當缺少到分析系統的連接時將測量數據存儲在所述存儲卡上。由此來確保無縫記錄測量值并且可以連續監測電樞，即使之后才來分析所述測量值。因此例如有可能的是，之后才將對電樞功能行為造成不利影響的運行條件識別出來并在今后避免。
[0011]然而特別有利的是，數據采集單元具有接口，其用于將至少一個測量值傳輸到中央分析系統。此時數據傳輸例如借助標準的TCP/IP協議通過以太網來進行。所述以太網除了中央數據和分析服務器外還具有工作站系統，從而使得經過分析的測量數據可直接提供給設備人員使用并且例如借助信號燈顏色將其用圖形顯示出來。如果存在到中央分析服務器的連接，則測量數據可由數據采集單元來傳輸，如果沒有所述連接則將測量數據首先存儲在SD存儲卡上且如有必要晚些時候再將其傳輸給中央分析服務器或借助便攜式計算機來進行傳輸，所述便攜式計算機將數據采集單元上的或SD存儲卡的數據讀取出來。通過為評估電樞功能而實現的軟件在中央分析服務器上自動分析測量數據。也可將電樞有效功率的計算結果存儲在數據和分析服務器上用于分析。
[0012]在一種優選的實施形式中，至少一個傳感器模塊和/或數據采集單元具有非易失性存儲器。在所述存儲器中永久儲存著電樞的分配，即模塊識別，從而使得在數據采集單元中或在中央數據和分析服務器上可識別出來的是，相應的傳感器模塊與哪一個電樞連接。同樣還可存儲電樞特有的測量值的校準常數和換算因子，以便將測得的原始數據換算成其物理值。測量值和永久存儲的信息，也就是說此外還有校準常數和換算因子，由數據采集單元讀取出來并傳輸到中央數據和分析服務器。測量數據的換算在中央數據和分析服務器上進行。數據采集單元的非易失性存儲器上存儲了與測量相關的參數例如采樣率、以觸發為條件的前置時間和跟蹤時間。此外非易失性存儲器還被用于識別數據采集單元。
[0013]在所述裝置的一個有利的實施形式中，傳感器模塊具有多個被水平布置在支承導軌上的傳感器。這能使得在安裝時能夠節省空間，在安裝時將裝置例如布置在電纜出口中或布置在電樞開關設備的插槽中。例如將電流傳感器用作傳感器來檢查電動驅動的電樞，其布置在共同的導電軌上。在這種情況下各傳感器被彼此電隔離，以確保設備安全。
[0014]在另一個優選的實施形式中，傳感器模塊中的至少一個傳感器是磁場傳感器。因此所述裝置可用于非接觸式測量和檢驗磁閥門。
[0015]在另一個有利的實施形式中，傳感器模塊中的至少一個傳感器是壓力傳感器，這使得可以對氣動電樞進行檢查。
[0016]有利的是，在裝置中將傳感器模塊布置在第一殼體中并將數據采集單元布置在第二殼體中，其中第一和第二殼體具有同一底面。由此可將傳感器模塊和數據采集單元直接層疊布置且可以節省空間地安裝。
[0017]下面將借助實施例的描述并參考附圖來進一步詳細說明本發明的其它特征和優點。以示意性原理圖分別示出了:
[0018]圖1示出了用于監測電樞的裝置，
[0019]圖2示出了用于監測電動驅動電樞的傳感器模塊，
[0020]圖3示出了用于監測磁閥門的傳感器模塊，
[0021]圖4示出了用于監測氣動電樞的傳感器模塊，
[0022]圖5示出了用于監測氣動電樞的裝置的電路圖。
[0023]圖1示出了使用傳感器模塊2監測電樞22的裝置，所述傳感器模塊例如具有2個傳感器4用于得到電樞特有的測量值。此外，該裝置還包括數據采集單元6用于采集至少一個測量值。數據采集單元6具有存儲介質8，所述存儲介質被用于在沒有到達中央數據和分析服務器10的連接時存儲測量值。
[0024]數據采集單元6包括非易失性存儲器14b，其上存儲了與測量相關的參數，例如采樣率和以觸發為條件的前置時間和跟蹤時間，以及用于傳輸測量值的相關數據，例如IP地址。此外，存儲器14b還被用于識別數據采集單元6。
[0025]為了能在存在以太網連接28時將測量值傳輸給中央數據和分析服務器10，在數據采集單元6中有接口 12可供使用。通過以太網借助標準TCP/IP協議來進行數據傳輸。此外還設置了以太網交換機24，其在必要時將多個數據采集單元6與數據和分析服務器10連接。借助實現的軟件在中央數據和分析服務器10上評估電樞22的功能。此外將一個或多個工作站系統26集成到網絡中，從而使得設備人員可以識別數據和分析服務器10進行的分析。
[0026]傳感器模塊2具有非易失性存儲器14a，其中存儲著電樞特有的測量值的校準常數和換算因子。此外，所述存儲器14a還被用于識別傳感器模塊2或識別用所述傳感器模塊2檢驗的電樞22，從而使得可正確分配測量值。
[0027]傳感器模塊2布置在第一殼體16中，數據采集單元6布置在第二殼體18中，其中第一殼體16的底面對應于第二殼體18的底面,從而使得傳感器模塊2、16和數據米集單兀6、18可以層疊安裝。
[0028]為了檢查電動驅動電樞22a或磁閥門22b，將傳感器模塊2和數據采集單元6布置在開關設備20中，通過該開關設備可操縱電樞22a、22b，從而使得可在正常運行期間對電樞22進行檢查。在這種情況下不僅可將傳感器模塊2和數據采集單元6安裝在開關設備20的插槽21中，而且也可將其安裝在開關設備20內的電纜出口中。
[0029]由傳感器模塊2和數據采集單元6組成的模塊化系統，其允許使用所述裝置來對不同電樞22進行檢查，原因在于只有傳感器模塊2必須與相應的電樞匹配，但數據采集單元6獨立于電樞類型故可以廣泛使用。
[0030]圖2示出了一種用于監測電驅動或電動驅動的電樞22a的裝置，其中測定作為電樞特有的測量值的電流和電壓。所述裝置布置在一個-此處未被示出的-開關設備20中，其中電樞運行所需的饋線30連接在裝置上。為了測量饋線30中的電流強度給饋線分別分配電流變換器32，所述饋線分別通過兩根測量線34與電流分接36連接。根據驅動方式-交流驅動或直流驅動-將感應電流變換器或直流電流變換器用作電流變換器32。電流變換器32被水平布置在導電軌(未被示出)上。通過分別從饋線30出來的電壓測量線38進行電壓分接，所述電壓測量線通過斷路器40引向電壓變換器42。數據采集單元6得到所測得的電流和電壓值，借助A/D轉換器進行轉換并將其存儲在存儲介質8上或通過接口 12將其傳輸到中央數據和分析服務器10。此外，還可借助光耦合器44來直接或通過無電勢接觸器，例如通過耦合繼電器來采集接通/關斷(AUF/ZU)觸發信號。需要24V的外部直流電壓供應來進行電源供給，其實施在內部通過電源適配器48進行。
[0031]圖3示出了具有傳感器模塊2和數據采集單元6的裝置用于監測磁閥門22b，其中將磁場傳感器50與前置放大器52集成在一起，以便非接觸式地測量電流。通過連接的饋線30借助電壓測量線38來進行電壓分接，所述電壓測量線通過電阻器40引向模擬光耦合器45。電流和電壓測量值或測量信號在有源低通濾波器54中被進一步處理。
[0032]數據采集單元6得到所測量的電流和電壓值，借助A/D轉換器對其進行轉換并將其存儲在存儲介質8上或通過接口 12將其傳輸到中央數據和分析服務器10。此外還可借助光耦合器44來直接地或通過無電勢接觸器(例如通過耦合繼電器)來采集觸發信號。需要24V的外部直流電壓供應來進行能量供給，其實施在內部通過電源適配器48進行。此外還進行24V的并行分接以便為傳感器模塊2中的有源元件供電。
[0033]圖4示出了用于檢查氣動電樞22c的裝置，在圖5中繪制了用于監測氣動電樞的裝置的電路圖。所述裝置直接連接在氣動電樞22c上。其具有多達四個壓力傳感器，這些壓力傳感器采集壓縮空氣源58的壓力(壓力傳感器56c)，由Ι/P轉換器60轉換的氣動控制信號62 (壓力傳感器56b)，以及從壓力調節器68引向電樞22c的壓縮空氣(壓力傳感器56a、56d)。壓力傳感器56具有電壓輸出或DMS跨線。此外還可以設置測力傳感器64和位置傳感器66來采集其它測量值。傳感器模塊2能夠生成用于Ι/P轉換器60的控制信號。借助光耦合器44可檢測到兩個機械最終位置探測器70。
[0034]數據采集單元6獲得所測量的壓力、力、路程、最終位置和開關信號方面的值，借助于A/D轉換器對其進行轉換并將其存儲在存儲介質8上或通過接口 12將其傳輸到中央數據和分析服務器10。需要24V的外部直流電壓供應來進行能量供給，其實施在內部通過電源適配器48進行。此外，還進行24V的并行分接以便為傳感器模塊2中的有源元件供電。
[0035]上面參考優選的實施例對本發明進行了描述。但是要明白一點，本發明并不局限于所示出的實施例的具體實施，相反相關專業人員可依據本發明派生出一些變體形式，但不偏離本發明重要的基本思想。
[0036]參考標記列表
[0037]2 傳感器模塊
[0038]4 傳感器
[0039]6 數據采集單元
[0040]8 存儲介質
[0041]10 數據和分析服務器
[0042]12 接口
[0043]14a 內部非易失性存儲器(傳感器模塊)
[0044]14b 內部非易失性存儲器(數據采集單元)
[0045]16 傳感器模塊的殼體
[0046]18 數據采集單元的殼體
[0047]20 開關設備
[0048]21 插槽
[0049]22 電樞
[0050]22a 電動/電驅動的電樞
[0051]22b 磁閥門
[0052]22c 氣動電樞
[0053]24 以太網交換機
[0054]26 工作站系統
[0055]28 以太網
[0056]30饋線
[0057]32電流變換器
[0058]34測量線
[0059]36電流分接U、I3
[0060]38電壓測量線
[0061]40電阻器
[0062]42電壓變換器 U1'U2、U3
[0063]44光耦合器
[0064]45模擬光稱合器
[0065]46Ust
[0066]48電源適配器
[0067]50磁場傳感器
[0068]52放大器
[0069]54低通濾波器
[0070]56壓力傳感器
[0071]58壓縮空氣源
[0072]60I/P 轉換器
[0073]62氣動控制信號
[0074]64測力傳感器
[0075]66位置傳感器
[0076]68壓力調節器
[0077]70機械最終位置探測器
【權利要求】
1.一種用于對電樞(22)進行功能監測的裝置，所述裝置包括:至少一個傳感器模塊(2)，其具有至少一個用于得到至少一個電樞特有的測量值的傳感器(4);以及，數據采集單元(6)，其用于采集至少一個電樞特有的測量值。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述數據采集單元(6)具有存儲介質(8)。
3.如權利要求1或2中任一項所述的裝置，其中所述數據采集單元(6)包括接口(12)，所述接口(12)用于將至少一個測量值傳輸到中央分析系統(10)。
4.如權利要求1或2中任一項所述的裝置，其中所述傳感器模塊(2)和/或數據采集單元(6)具有非易失性存儲器(14a、14b)。
5.如前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述傳感器模塊(2)具有多個、被水平布置在支承導軌上的傳感器(4)。
6.如前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述傳感器模塊中的至少一個傳感器(4)是磁場傳感器(50)。
7.如前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述傳感器模塊(2)中的至少一個傳感器(4)是壓力傳感器(4c)。
8.如前述權利要求中任一項所述的裝置，其中將所述傳感器模塊(2)布置在第一殼體(16)中并將所述數據米集單兀(6)布置在第二殼體(18)中,其中第一殼體(16)和第二殼體(18)具有同一底面。
【文檔編號】G01R31/00GK104407246SQ201410685743
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】克勞斯·艾因茲曼, 卡爾海因茨·海恩 申請人:阿海琺有限公司