[发明专利]泵监视设备和方法

说明书

技术领域

本公开涉及泵监视设备；并且涉及包括泵监视设备的泵设备。更具体地，但是非唯一地，本公开涉及用于监视真空泵的泵监视设备，并且涉及包括泵监视设备的真空泵设备。本公开还涉及包括泵监视设备的逆变器。

背景技术

已知的是通过监视振动和/或噪声来诊断泵的机械状态。然而，这些方法是昂贵的，并且难以就地实施，因为其需要附加的变换器以及复杂的信号处理装置。另外，为了执行泵的完整的监视，在各位置（例如轴承、齿轮箱、定子框架等）可需要大量的振动变换器。

用于干真空泵的自诊断方法从US 8,721,295已知。所述方法包括监视马达的电流用于结合系统压力旋转泵的转子。所述方法力图识别测量的电流中的以峰值形式的一次性事件；或者确定何时测量的电流超过预定阈值。

US 2008/0294382公开了用于泵故障预测的设备和方法。可以限定模型用于以改善的可预测性来管理来自相对大量的泵的多个定性变量（例如，过程变量）。为了限定模型，主成分分析（PCA）可以被用于考虑多变量数据的关联。管理变量可以被选择用于代表所选择的主成分的变化。如果管理变量超过上控制线，则控制器可确定泵以非正常状态操作。传感器可以被连接至泵，以实时收集数据用于与泵和相应半导体制造过程相关的定性变量。通过使用信息系统收集涉及过程变量的数据并且统计处理所收集的数据，泵的更换时间可以在泵故障实际发生之前被预测。

在这样的背景下，构想了本发明。至少在某些实施例中，本发明力图克服或改良与现有技术的方法和设备相关的限制中的至少一些。

发明内容

本发明的方面涉及用于泵的泵监视设备；涉及包括泵监视设备的泵设备；并且涉及包括泵监视设备的逆变器。本发明的方面找到对于气体泵（具体地是真空泵和压缩机）的特定应用。

根据本发明的一个方面，提供真空泵监视设备，所述真空泵具有电动马达以便驱动泵，所述监视设备包括：

至少一个传感器，用于测量电动马达的电流以生成基于时间的信号；以及

至少一个电子处理器，配置为：

将基于时间的信号转换为基于频率的信号；并且

分析基于频率的信号以识别代表泵故障条件的信号样式。

根据本发明的另外的方面，提供泵监视设备，用于具有电动马达的真空泵，所述监视设备包括：

至少一个传感器，用于测量电动马达的电流以生成基于时间的信号；以及

至少一个电子处理器，配置为：

将基于时间的信号转换为基于频率的信号；并且

分析基于频率的信号以识别代表泵故障条件的信号样式。

通过监视基于频率的信号，监视设备可以识别泵故障条件。信号样式可以例如对应于与泵故障条件相关联的振动特性。泵送系统中存在的所有潜在的振动源将影响马达，例如通过负载扭矩和轴速度变化。驱动振动所需要的能量通过电动马达提供，并且必然地转化为其电功率特性。识别的振动特性可以由电动马达和/或泵的操作导致。至少在某些实施例中，监视设备可以诊断泵中的故障。替代地，或附加地，监视设备可以预测泵中的故障。

电动马达的电流被关于时间测量，以生成基于时间的信号。所述至少一个电处理器配置为执行电流波形的频率分解。由电流传感器生成的基于时间的信号由此被转换为基于频率的信号。基于频率的信号的分析可识别指示已知的泵故障条件的信号样式。信号样式可以对应于振动特性，所述振动特性适合用于提供泵的状态的指示，例如由于内部部件的磨损将要失效的泵将具有与全新的泵不同的振动特性。泵故障条件可以涉及电动马达；和/或涉及泵。

所述至少一个电子处理器可以被配置为应用傅里叶变换（Fourier Transform）算法，以便将基于时间的信号转换为基于频率的信号。例如，直接傅里叶变换可以被应用于基于时间的信号。马达电流的傅里叶变换的实施方式可以提供诊断工具，用于以无传感器的方式检测和/或预测泵条件。

所述至少一个电子处理器可以被配置为将基于时间的信号划分为多个区段（segment）用于处理。所述区段可以独立地从基于时间的信号转换为基于频率的信号。转换过的区段可以随后被组合。每个区段可对应预定的频率范围。

基于时间的信号的转换以及基于频率的信号的随后的分析可以通过相同的电子处理器或者通过不同的电子处理器来执行。例如，第一电子处理器可以将基于时间的信号转换为基于频率的信号；并且第二电子处理器可以分析基于频率的信号。监视设备可以参考或不参考附加的传感器依靠测量的电流来监视泵。