[发明专利]与电机联接的机械传动系的状况监测有效
申请号: | 201280013258.4 | 申请日: | 2012-02-24 |
公开(公告)号: | CN103429876A | 公开(公告)日: | 2013-12-04 |
发明(设计)人: | A.K.蒂瓦里;R.穆克杰;S.拉马钱德拉帕尼克;A.K.库马尔;P.L.弗利恩;A.巴纳杰;S.博亚纳帕利 | 申请(专利权)人: | 通用电气公司 |
主分类号: | F02D29/04 | 分类号: | F02D29/04;F02D41/22;G01M13/02;G01M15/14;G05B23/02;H02P21/14 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人: | 肖日松;谭祐祥 |
地址: | 美国*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 电机 联接 机械传动 状况 监测 | ||
技术领域
本发明大体上涉及状况监测,且更特定地涉及检测与电机联接的机械传动系中的异常的方法和系统。
背景技术
通常,功率产生单元包括机械传动系和电机。这种电机通常包括发电机或马达,其可为同步型或异步型的。另外,机械传动系包括往复式发动机、燃气涡轮、风力涡轮或压缩机。通常,机械传动系在操作过程中被认为带有问题或异常。这种异常的非限制性示例包括多缸往复式发动机中的死缸或故障缸,其导致大量燃料损失。因此,这种功率产生单元的健康主要使用安装在机械传动系中的多个传感器系统来监测。目前,传感器系统包括专用传感器,其用于测量振动、温度和压力以用于确定机械传动系中的任何异常。这种传感器系统易于失效且需要频繁维护。该传感器还需要频繁校准以用于感测准确的测量,并且进一步增加复杂性以用于进行用来检测异常的测量。此外,这种传感器系统涉及功率产生单元的额外费用。
因此,存在持续的需要以用于对准确检测功率产生单元的机械传动系中的异常进行改进。
发明内容
根据本发明的实施例,提供了一种监测机械传动系的健康的方法。该方法包括:从与机械传动系联接的电机的至少一个相获取电压和电流信号。该方法还包括:基于所获得的电压和电流信号,将具有非正弦磁通分布的电机表示为多个谐波阶次(harmonic order)正弦分布虚拟电机的组合。该方法还包括:确定与正弦分布虚拟电机的一个或多个组合相关联的转矩曲线。最后,该方法包括:基于转矩曲线,检测机械传动系中异常的存在。
根据本发明的实施例,提供了一种用于监测机械传动系的健康的系统。该系统包括与联接至机械传动系的电机通信的装置模块。装置模块被配置为测量机器的特性并且包括存储器,其中存储器包括指令以用于:从与机械传动系联接的电机的至少一个相获得电压和电流信号;基于所获得的电压和电流信号,将具有非正弦磁通分布的电机表示为多个谐波阶次正弦分布虚拟电机的组合;确定与正弦分布虚拟电机的一个或多个组合相关联的转矩曲线;以及基于转矩曲线检测机械传动系中异常的存在。
根据本发明的实施例,提供了一种用于监测机械传动系的健康的方法。该方法包括:从与机械传动系联接的电机的至少一个相获得电压和电流信号;以及基于所获得的电压和电流信号的代数运算而检测机械传动系中异常的存在。
附图说明
当参考附图阅读下面的详细描述时,本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解,在所有附图中相似标号表示相似部件,其中:
图1是根据本发明的实施例的用于确定功率转换单元的机械传动系中的异常的系统的框图。
图2示出根据本发明的实施例的通过非正弦分布电机设定的n阶谐波磁链(flux linkage)矢量。
图3是根据本发明的实施例的连接在相同轴上的具有各种瞬时速度的多个虚拟电机的表示。
图4示出根据本发明的实施例的以不同电角速度(electrical angular speed)旋转的不同谐波磁链矢量。
图5示出根据本发明的实施例的归因于负载转矩脉动的幅度调制,其导致非正弦分布电机中的定子磁链矢量的电角速度的振荡。
图6示出根据本发明的实施例的从所估计转矩的频谱识别的基本谐波,以进一步估计准确的电角速度we*。
图7示出根据本发明的实施例的转矩曲线的非限制性示例,其针对连接至电机的单缸往复式发动机产生。
图8示出根据本发明的实施例的多缸转矩曲线的叠加表示的非限制性示例。
图9示出根据本发明的实施例的根据给定点火顺序运行的非故障多缸往复式发动机的所得转矩曲线的非限制性示例。
图10示出根据给定点火顺序运行的故障多缸往复式发动机的转矩曲线的另一非限制性示例。
图11示出经滤波的转矩曲线的非限制性示例,其绘出故障缸的驱动端和非驱动端的相位信息。
图12是根据本发明的实施例的监测功率产生单元中的机械传动系的健康的方法400的流程图。
具体实施方式
当介绍本发明的各种实施例的元件时,用词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示存在一个或多个该元件。用语“包含”、“包括”和“具有”意图为包含性的,并且意味着可存在除所列元件之外的额外元件。操作参数的任何示例并不排除所公开实施例的其他参数。
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