一種電機監控系統的制作方法

本發明涉及電機技術領域，具體而言，涉及一種電機監控系統。

背景技術：

電機在社會生產過程中被廣泛使用，但現有電機的監測只能通過工作人員現場進行監測，一些電機安裝位置不便于人工監測，無法對電機的工作狀態實時監控。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供了一種電機監控系統，能夠實現對電機的監控。

本發明提供的技術方案如下：

一種電機監控系統，用于電機的監控，該系統包括：

至少一臺電機；

與所述電機相連接，檢測所述電機運行時工作參數的檢測裝置；

與所述檢測裝置相連接，接收所述工作參數并根據所述工作參數計算所述電機的運行數據的控制裝置；

與所述控制裝置通信連接，接收所述控制裝置發送的運行數據的服務器；

與所述服務器通信連接，接收所述運行數據的移動終端，其中：

所述檢測裝置包括：設置在所述電機的外殼上，用于檢測所述電機運行時的振動強度和外殼溫度的振溫傳感器；檢測所述電機運行時的工作電流的電流檢測模塊；及檢測所述電機運行時的工作電壓的電壓檢測模塊中的至少一個；

所述控制裝置包括接收所述振動強度、外殼溫度，并根據檢測到的工作電流、工作電壓及所述電機的預設參數計算所述電機運行時的有功功率、無功功率、功率因數、節電率、累計用電量、累計節電量和累計節約碳排放量中的至少一個運行數據的控制器。

進一步地，該系統還包括：

至少一個分別與所述控制器和所述電機相連接，用于啟動所述電機開始運行的電機啟動器。

進一步地，還包括：

設置在所述電機的線圈上，與所述控制器相連接，測量所述線圈運行時的溫度的線圈溫度傳感器。

進一步地，所述控制器在所述振動強度超過預設振動強度閾值、所述外殼溫度超過預設外殼溫度閾值、所述線圈溫度超過預設線圈溫度閾值、或確定所述運行數據中的至少一項超過預設閾值時，生成報警信號，并將所述報警信號發送至所述服務器和所述移動終端。

進一步地，所述控制裝置還包括與所述控制器相連接，顯示所述運行數據，并接收用戶輸入的控制命令的觸摸顯示屏。

進一步地，所述控制裝置還包括與所述控制器相連接，與所述服務器通信連接的物聯網中繼模塊。

進一步地，所述檢測裝置還包括：

用于檢測所述電機的電源相序的相序檢測模塊。

進一步地，所述電機包括節能高效電機或再制造能效升級電機

進一步地，所述控制器通過所述電流檢測模塊對所述電機的電源進行缺相檢測。

進一步地，所述控制裝置還包括與所述控制器相連接，用于與其他設備通信的遠程擴展模塊。

利用本申請中的電機節能智能監控系統，可以對多臺電機運行過程中的振動強度、外殼溫度進行實時監測，避免電機出現異常情況而無法及時處理，使電機的工作狀態可以被實時監測，工作更穩定。并且通過服務器和移動終端可以實時了解到電機的運行數據。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明較佳實施例提供的電機監控系統的功能模塊示意圖。

圖2為本發明較佳實施例提供的另一種電機監控系統的功能模塊示意圖。

其中，附圖標記匯總如下：

電機監控系統 100；電機 101；檢測裝置 102；振溫傳感器 1021；電流檢測模塊 1022；電壓檢測模塊 1023；線圈溫度傳感器 1024；控制裝置 103；控制器 1031；觸摸顯示屏 1032；物聯網中繼模塊 1033；遠程擴展模塊 1034；服務器 104；移動終端 105；電機啟動器 106。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發明的描述中，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

據中國產業調研網發布的中國高效節能電機市場調查研究與發展趨勢預測報告(2015-2020年)顯示，我國電機用電量占總用電量的比重達50％，占工業用電量的比重接近70％。因此，要降低單位GDP能耗，在電機領域大有可為，而高效節能電機可作為節能的突破口。高效節能電機的節能效果顯著，通常情況下，效率可提高3％-5％左右，其中稀土永磁電機的效率甚至可以提高10％以上。由此可見，提高電機效率，降低電機能源消耗，研發推廣應用高效、超高效電動機，具有其十分重要的國家能源戰略意義和現實的社會效益。加快推廣應用高效電機，對于完成“十三五”節能減排任務，促進產業結構調整升級意義重大。

隨著國家節能減排的積極推行以及對高效節能電機補貼政策的落實，高效節能電機的替代低效電機將迎來爆發式的增長。由于高成本同樣會帶來高風險，使用單位缺乏對高效節能電機風險控制以及應對風險對策。

有鑒于此，本申請實施例提供了一種電機監控系統100，如圖1所示，用于電機101的監控，該系統包括：至少一臺電機101；與所述電機101相連接，檢測所述電機101運行時工作參數的檢測裝置102；與所述檢測裝置102相連接，接收所述工作參數并根據所述工作參數計算所述電機101的運行數據的控制柜；與所述控制裝置103通信連接，接收所述控制裝置103發送的運行數據的服務器104；與所述服務器104通信連接，接收所述運行數據的移動終端105。

上述系統可以對多臺電機101進行實時的監測，及時了解每一臺電機101的工作狀態。所述檢測裝置102可以包括：設置在所述電機101的外殼上，用于檢測所述電機101運行時的振動強度和外殼溫度的振溫傳感器1021；檢測所述電機101運行時的工作電流的電流檢測模塊1022；及檢測所述電機101運行時的工作電壓的電壓檢測模塊1023中的至少一個。

電機101在工作過程中，由于轉子的旋轉、固定不牢固、狀態異常等情況會使整個電機101機體振動，在電機101工作過程中，由于異常的振動可以導致電機101的工作異常。并且通過電機101自身的振動情況也可以間接判斷電機101的工作狀態。并且，電機101在工作過程中可能由于軸承潤滑不好、軸承疲勞、線圈老化、散熱效果不好等等原因造成電機101的工作異常，電機101的工作異常大部分情況下會表現出異常的溫度升高。如果出現異常的溫度升高超過一定時間，電機101就會出現故障甚至燒毀。例如永磁同步電機中的磁鋼在溫度超過一定范圍或振動超過一定強度，就會對電機101造成損害。

檢測裝置102中的振溫傳感器1021可以安裝在電機101的外殼上，具體的安裝位置可以根據電機101的實際結構確定，振溫傳感器1021主要檢測電機101外殼的振動強度和溫度。在電機101工作過程中，實時反映電機101的振動強度和具體溫度，振溫傳感器1021的具體規格可以根據實際需要確定。

上述電流檢測模塊1022和電壓檢測模塊1023可實時檢測電機101的工作電流和工作電壓。系統中的每一臺電機101可以對應設置一檢測裝置102，實現電機101的針對性監控，對每一臺電機101的振動強度、外殼溫度、工作電流和工作電壓進行檢測。

所述控制裝置103包括接收所述振動強度、外殼溫度，并根據檢測到的工作電流、工作電壓及所述電機101的預設參數計算所述電機101運行時的有功功率、無功功率、功率因數、節電率、累計用電量、累計節電量和累計節約碳排放量中的至少一個運行數據的控制器1031。

電機101的預設參數在電機101出廠時即測定完畢，使用本電機101監控系統100可以將相關電機101的預設參數預先存儲。控制器1031可以接收檢測裝置102中的各個傳感器檢測得到的數據，并根據相關數據計算得到電機101的運行數據。

在本申請實施例中，還可以計算電機101的加權平均綜合效率η_c，具體計算公式如下：

其中，η_ci為電機101在負載i下的綜合效率，量綱為百分數，t_i為電機101在負載i下的運行時間，量綱為小時，n為電機101負載的變化次數。通過上述公式可以計算得到一臺電機101的綜合效率，實時了解電機101的工作狀態。

此外，還可以計算電機101的綜合經濟負載率β_CM，具體計算公式如下：

其中，ΔP₀為電機101的空載有功損耗，量綱為千瓦。ΔP_N為電機101額定負載時的有功損耗，量綱為千瓦。Q₀為電機101的空載無功功率，量綱為千乏。Q_N為電機101額定負載時的無功功率，量綱為千乏。K_Q為無功經濟當量，量綱為千瓦每千乏。經過對電機101綜合經濟負載率的計算，可以根據不同電機101的具體情況確定電機101的最佳工作狀態。

上述加權平均綜合效率和綜合經濟負載率也可以作為運行數據的一部分進行統計和計算。其他運行數據的計算方式可以根據現有的計算方法得到。

控制裝置103可以設計為柜式結構，檢測裝置102檢測得到的數據可以通過有線或無線的方式傳輸至控制裝置103。系統中的服務器104可以采用現有的監控服務器104，在控制裝置103可以將檢測裝置102檢測得到的數據和計算得到的運行數據通過網絡發送至服務器104，在服務器104上進行存儲、顯示，方便工作人員了解電機101的工作狀態。并且，相關的運行數據還可以通過網絡發送至移動終端105，使得工作人員不受工作地點的限制實時的了解電機101的運行數據。

具體的，控制器1031可以具有8路DI輸入(Digital Input，開關量輸入)和10路DO輸出(Digital Output，開關量輸出)。其中2路包括晶體管輸出，可輸出高速脈沖；8路繼電器輸出，最大電流可允許8A，且內置熄弧壓敏電阻。控制器1031可以具有2路溫度檢測，檢測裝置102中使用PT100傳感器檢測相關溫度。控制器1031還可以具有2路壓力檢測，使用4～20mA變送器信號。并可以設置交流電源相序檢測功能，以適用于100～690Vac電源等級的電源相序檢測。控制器1031還可具有2路三相電機101的電流檢測與缺相檢測端口，實現電機101保護。具有4路獨立的串行通訊端口，可同時實現與HMI、上位機或3G模塊、變頻器、其他PLC等并機運行通訊功能。控制器1031還可陪陪CANlink3.0及以太網擴展功能、USB下載與監控功能，支持遠程模塊擴展。控制器1031中Modbus主站協議相對通用版本進行優化，N:N通訊方式可支持快速的16:16通訊。控制器1031可以具有1路0～10V模擬量輸出。程序容量可達24k步。

進一步的，如圖2所示，該系統還包括：至少一個分別與所述控制器1031和所述電機101相連接，用于啟動所述電機101開始運行的電機啟動器106。

本申請實施例中的電機101可以是節能高效電機，例如高效率三相異步電機YE3或YE4等，也可以是永磁同步電機，或者其他類型的再制造能效升級電機。電機啟動器106可以利用電機中原有的啟動器，例如高效率三相異步電機的啟動器可以是星-角啟動器，或者軟啟動器等，在本申請中，即可以利用這些現有的啟動器作為電機啟動器106，將啟動器通過控制線纜與控制器1031連接，控制器1031可以通過電機啟動器106控制電機101開始運行。

永磁同步電機可以采用變頻器啟動并運行，永磁同步電機的變頻器可以作為電機啟動器106，一臺變頻器可以控制多臺電機101的啟動和運行。一臺變頻器在完成對一臺電機101的啟動并自動切換至工頻運行后，變頻器就可以對下一臺電機101進行啟動，以此類推。一臺變頻器就可以完成對多臺電機101的啟動，將多臺電機101組成群組，實現群控，不需要一臺電機101單獨配備一臺變頻器。可以有效的節約變頻器的硬件投入，降低成本，縮短投資回報周期。

此外，該系統還包括：設置在所述電機101的線圈上，與所述控制器1031相連接，測量所述線圈運行時的溫度的線圈溫度傳感器1024。

電機101在工作過程中，內部線圈在電流作用下會產生熱量，如果降溫裝置出現故障，導致線圈內的熱量不能及時排出，就會對電機造成損害，因此，實時監測線圈的工作溫度可以及時發現電機101的異常。通過線圈溫度傳感器1024檢測線圈的溫度，實現對電機101工作狀態的實時監測。

進一步的，所述控制裝置103還包括與所述控制器1031相連接，顯示所述運行數據，并接收用戶輸入的控制命令的觸摸顯示屏1032。通過觸摸顯示屏1032可以將控制器1031接收及計算得到的相關運行數據顯示出來，方便工作人員進行監控。并且通過觸摸顯示屏1032可以接收輸入的控制命令，以控制相應的電機101根據對應指令做出相應動作。

具體的，觸摸顯示屏1032可以采用隔離電源供電，并采用三防漆處理、采用高速大容量處理器和存儲器，如使用主頻為400MHz的Risc(Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機)CPU，存儲器采用128M的Flash ROM。觸摸顯示屏1032可以配置性能更高的電容，壽命更長，整機設計壽命可以達到10年。同時具有保密、模擬、穿透、宏指令、多國語言與文字、配方、報警等功能。最多可連接4種不同協議的設備。連接的各個設備之間通過HMI進行資料交換。在一臺HMI上可以管理所有信息，實現“一屏多機”連接。同時支持通過以太網遠程上下載程序，讓客戶更為方便的遠程操作、HMI與PLC之間進行遠程穿透通訊，讓調試工作更加輕松。觸摸顯示頻可以采用65,546色真彩顯示。可以支持JPG、BMP、GIF等格式圖片，顯示效果更加逼真，視角范圍更寬。采用高分辨率、高亮度LCD，采用LED背光長時間使用后不會有泛黃現象，功耗更低，更加節能環保。

所述控制裝置103還包括與所述控制器1031相連接，與所述服務器104通信連接的物聯網中繼模塊1033。物聯網中級模塊可以采用現有的通訊協議，具體協議標準可以根據實際情況確定。

通過物聯網中繼模塊1033也可以將控制器1031接收到的相關數據和計算得到的運行數據傳輸至服務器104進行顯示。例如，可以將電機101改造前后的累計節電量、累計減少的碳排放量進行傳輸和顯示，為用戶或能效監察部門提供節能減排的獎罰的依據。

進一步的，所述檢測裝置102還包括：用于檢測所述電機101的電源相序的相序檢測模塊。通過設置相序檢測模塊可以檢測電機101電源的相序是否正確，避免由于相序錯誤導致電機101損毀的異常情況。

此外，所述控制器1031在所述振動強度超過預設振動強度閾值、所述外殼溫度超過預設外殼溫度閾值、所述線圈溫度超過預設線圈溫度閾值、或確定所述運行數據中的至少一項超過預設閾值時，生成報警信號，并將所述報警信號發送至所述服務器104和所述移動終端105。

控制器1031對接收到的振動強度、外殼溫度、線圈溫度等數據與預設數值進行比較，如果不滿足預設條件，表明電機101出現了異常情況，需要及時處理，此時，控制器1031通過生成報警信號，將異常情況發送至服務器104和移動終端105，以便工作人員遠程及時了解到電機101的異常報警信息，做出相應的針對性處理。

所述控制裝置還包括與所述控制器相連接，用于與其他設備通信的遠程擴展模塊1034。可以實現與多個設備的遠程功能擴展。

綜上所述，利用本申請中的電機監控系統100，可以對多臺電機101運行過程中的振動強度、外殼溫度進行實時監測，避免電機101出現異常情況而無法及時處理，使電機101的工作狀態可以被實時監測，工作更穩定。并且通過服務器104和移動終端105可以實時了解到電機101的運行數據。

此外，通過對節能高效電機的監測，使得電機的節電量、減少碳排放量等數據可以實時遠程監控。在電機出現故障或異常時，能夠及時確定電機的異常狀態，避免電機故障造成更嚴重的事故。通過服務器104和移動終端105可以實時接收相關的報警信息，延長電機的使用壽命。

另外，在本發明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨立的部分，也可以是各個模塊單獨存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨立的部分。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。