[发明专利]一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测方法及装置，包括振动信号传感器、漏磁传感器和计算单元，所述振动信号传感器和漏磁传感器的输出端均与计算单元的输入端连接，所述漏磁传感器用于采集电机的轴线、径向以及切向的漏磁信号，振动信号传感器用于采集感应电机机壳的振动信号，所述计算单元用于对漏磁和振动信号进行信号处理，得到电机的转速n_r、转差率s、实际转矩T以及供电频率f_s。解决了现有监测技术中存在的成本高、部署困难等问题，为中小型感应电机提供合适的状态监测方案。

技术领域

本发明属于电机的状态监测技术领域，具体涉及一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测方法及装置。

背景技术

感应电机是工业中应用广泛，是主要的能源消耗设备，而电机故障会导致高昂的维修成本、巨大的停产损失，甚至危及人身安全。掌握电机的工作状态，可以实现能源的优化配置，节约成本；而掌握电机的健康状态，对及时排除故障，降低经济损失有重要意义。

工业中常用的监测系统都是基于电流监测方法和振动监测方法。但是电流监测需要采集电机单相或三相电流，振动监测方法需要测量电机轴承振动，必须在电机的多个位置部署多个传感器。这导致整个监测系统价格昂贵，接线布线繁琐，部署难度大。然而在工业应用中的大量的中小型感应电机由于自身价格低廉且数量大而无法配备这种昂贵的监测系统。此外，这种监测系统部署难度大，信号获取成本高，尤其是对于已经工作的电机，需要停机安装甚至需要改变供电电路。

因此，需要一种新的、非侵入式的、经济且有效的监测方法及装置，来满足中小型电机的监测需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测方法及装置，解决了现有监测技术中存在的成本高、部署困难等问题，为中小型感应电机提供合适的状态监测方案。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是采用监测装置测量电机的机壳振动信号和机壳外漏磁信号，结合振动和漏磁信号用于电机的工作状态监测。

本发明所述的一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测装置，包括振动信号传感器、漏磁传感器和计算单元，振动信号传感器和漏磁传感器的输出端均与计算单元的输入端连接，漏磁传感器用于采集电机的轴线、径向以及切向的漏磁信号，振动信号传感器用于采集感应电机机壳的振动信号，计算单元用于对漏磁和振动信号进行信号处理，得到电机的转速n_r、电机实际转差率s、实际转矩T以及供电频率f_s。

进一步的，振动信号传感器以及漏磁传感器与计算单元之间设置有信号处理单元，信号处理单元用于对振动信号传感器和漏磁传感器采集到的信号进行放大、滤波和隔离。

进一步的，还包括电源管理模块、磁场能量收集模块和备用电源，磁场能量收集模块用于收集电机漏磁场的能量并转换为电能给监测装置的供电；当磁场能量转换的电能足以维持监测装置工作时，电源管理模块只使用磁场转换的电能；当磁场能量不足时，启用备用电源辅助供电。

进一步的，磁场能量收集模块包括收集线圈，根据下式选择收集线圈：

式中：n_c--线圈匝数；L_c--线圈长度；R_c--线圈到电机主轴的距离；p—电机极对数；电机漏磁场磁感应强度；ω—电机供电频率；Δ—线圈相对电机主轴的空间角。

进一步的，计算单元与外部存储模块连接，外部存储模块用于存储漏磁信号和振动信号。

进一步的，计算单元与无线传输模块连接，无线传输模块为WI-FI、蓝牙或Zigbee。

进一步的，振动信号传感器为MEMS振动传感器，漏磁传感器为MEMS漏磁传感器。