專利名稱：便攜式電機故障在線診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對電機進行故障診斷的便攜式儀器，尤其是采用了數(shù)字信號處理和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。具體地說是一種廣泛應(yīng)用于電廠、鋼廠、化工廠等大量使用電機場合的便攜式電機故障在線診斷裝置。
背景技術(shù)：
電機作為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要的動力設(shè)備，并且由于其結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉安裝方便以及能用于各種復(fù)雜的工作環(huán)境而得到廣泛的應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)現(xiàn)代化程度不斷的提高，生產(chǎn)系統(tǒng)中使用電機的數(shù)量和單臺的容量不斷的增加。由于電機的自然老化，以及受電機制造水平、運行管理水平、檢修質(zhì)量等方面的限制，近幾年來，大容量電機運行中事故較多，輕則整個生產(chǎn)系統(tǒng)不能正常運行，造成巨大的經(jīng)濟損失，重則造成災(zāi)難性事故和人員傷亡，產(chǎn)生不良的社會影響。因此現(xiàn)代化的電力工業(yè)對大容量電機設(shè)備的安全性和可靠性提出了越來越高的要求。 大多數(shù)企業(yè)為了預(yù)防電機故障的發(fā)生，普遍采用設(shè)備輪換制。采用這種制度勢必會出現(xiàn)以下兩種情形一方面，完好無損的電機拆下來檢修浪費大量的人力和物力；另一方面，電機在未到輪換期的時候發(fā)生故障，不能及時發(fā)現(xiàn)，會使故障不斷擴大，造成嚴重事故，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常的工作。 對電機進行故障診斷，實行預(yù)知性維修制度一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界重點關(guān)心的問題。電機的故障主要有轉(zhuǎn)子斷條、偏心、定子匝間短路、三相不平衡、軸承、齒輪箱等，當出現(xiàn)故障后會在電機電流頻譜或者振動頻譜上出現(xiàn)一些特征量，故障診斷的原理就是通過數(shù)字信號處理技術(shù)來檢測特征量，從而判斷電機出現(xiàn)的故障。 目前常見的電機故障診斷裝置分成兩類， 一是通過檢測電流頻譜來檢測電機故障，另外一類是通過檢測電機振動頻譜來檢測電機故障。還沒有裝置可以同時檢測電流頻譜和振動頻譜。另外有些產(chǎn)品聲稱可以在線檢測，實際上只起到一個采集數(shù)據(jù)的作用，而處理和分析要交給上位機來完成，并不是真正意義上的便攜式在線診斷。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述這些不足，提出一種利用數(shù)字信號處理器和嵌入式系統(tǒng)的強大功能，設(shè)計一種能同時可以檢測電流頻譜和振動頻譜，獨立完成數(shù)據(jù)的采集、處理和分析的所有功能，不僅能構(gòu)對電機做振動檢測、而且也可以對電機做電氣方面的檢測的便攜式電機故障在線診斷裝置。[0008] 本實用新型的技術(shù)方案是 —種便攜式電機故障在線診斷裝置，它包括傳感器、信號調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模
3塊、數(shù)字信號處理器和人機交互模塊，所述的傳感器作為便攜式電機故障在線診斷裝置的輸入接收被測電機的信號，傳感器的信號輸出端與信號調(diào)理模塊的信號輸入端相連，信號調(diào)理模塊的信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端與數(shù)字信號處理器的數(shù)字信號輸入端相連，數(shù)字信號處理器的控制信號端與人機交互模塊的控制信號端相連，人機交互模塊的收發(fā)信號端作為便攜式電機故障在線診斷裝置的收發(fā)信號端與觸摸屏連接。本實用新型還包括網(wǎng)絡(luò)模塊、USB模塊、UART異步串口模塊、FLASH存儲器和SDRAM存儲器，所述的網(wǎng)絡(luò)模塊、USB模塊和UART異步串口模塊均與人機交互模塊的對應(yīng)信號端相連，F(xiàn)LASH存儲器和SDRAM存儲器的存儲信號端與數(shù)字信號處理器的對應(yīng)信號端相連。[0011] 本實用新型的傳感器為電流鉗形傳感器和振動速度傳感器。 本實用新型的裝置還包括采樣時鐘模塊，所述的數(shù)字信號處理器的控制信號輸出
端與采樣時鐘的控制信號輸入端連接，采樣時鐘的信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的對應(yīng)時鐘
信號輸入端連接。 本實用新型的有益效果 本實用新型可以從多個方面對電機故障進行定位。而且針對電機的故障類型有了很大的增力口、例如可以對電機斷條進行檢領(lǐng)U、可以對電機偏心進行檢領(lǐng)U、也可以對電機是否出現(xiàn)匝間短路進行檢測等等，真正做到在線、實時檢測電機故障的便攜式電機故障在線診斷裝置。 本實用新型的便攜式電機故障在線診斷裝置，具有能對電機做振動檢測、而且也能對電機做電氣方面的檢測，具有體積小、重量輕、攜帶使用方便等優(yōu)點，適合電力、石化、冶金、煤炭等大量使用電機的行業(yè)使用。

圖1是本實用新型的原理框圖。 圖2電機MF103狀態(tài)監(jiān)測與安全評價系統(tǒng)信號處理部分電原理框圖。[0018] 圖3電機MF103狀態(tài)監(jiān)測與安全評價系統(tǒng)人機接口部分電原理框圖。[0019] 圖4是本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。 如圖l所示，一種便攜式電機故障在線診斷裝置，它包括傳感器、信號調(diào)理模塊(型號可為AD620)、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(型號可為AD7656)、數(shù)字信號處理器(型號可為TMS320VC5502)和人機交互模塊(型號可為S3C2440)，所述的傳感器作為便攜式電機故障在線診斷裝置的輸入接收被測電機(型號可為MF103)的信號，傳感器的信號輸出端與信號調(diào)理模塊的信號輸入端相連，調(diào)理電路的信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端與數(shù)字信號處理器的數(shù)字信號輸入端相連，數(shù)字信號處理器的控制信號端與人機交互模塊的控制信號端相連，人機交互模塊的收發(fā)信號端作為便攜式電機故障在線診斷裝置的收發(fā)信號端與觸摸屏連接。 本實用新型還包括網(wǎng)絡(luò)模塊(型號可為DM9000A) 、USB模塊、UART異步串口模塊、FLASH存儲器(型號可為SST39VF160)和SDRAM存儲器(型號可為HY5P124)，所述的網(wǎng)絡(luò)模塊、USB模塊和UART異步串口模塊均與人機交互模塊的對應(yīng)信號端相連，設(shè)計這些接口的目的就是方便用戶使用電腦與本裝置通信。FLASH存儲器和SDRAM存儲器的存儲信號端與數(shù)字信號處理器的對應(yīng)信號端相連。事先設(shè)計好的程序在掉電的時候，是存放在FLASH中的。在上電的時候，就可以將程序搬移到SDRAM中運行了。 本實用新型的結(jié)構(gòu)包括盒體、以DSP為核心的數(shù)字信號處理器和以ARM為處理器的人機交互模塊、TFT觸摸屏、接插件、第一電流鉗型傳感器、第二電流鉗型傳感器和振動速度傳感器，其中，以DSP為核心的數(shù)字信號處理器和ARM為處理器的人機交互模塊裝在盒體內(nèi)，TFT觸摸屏裝在盒體的面板上，第一電流鉗型傳感器和第二電流鉗型傳感器、振動速度傳感器經(jīng)接插件與以DSP為核心的數(shù)字信號處理器中對應(yīng)的信號調(diào)理模塊的信號輸入端IN連接，DSP為核心的數(shù)字信號處理器由DSP的HDI接口經(jīng)兩塊八同相三態(tài)收發(fā)器緩沖芯片與ARM芯片的數(shù)據(jù)線相連接，ARM模塊經(jīng)兩塊16位總線收發(fā)器與TFT觸摸屏的接插件連接。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出信號傳輸給數(shù)字信號處理模塊的DSP芯片進行分析和計算。分析計算后的數(shù)據(jù)經(jīng)收發(fā)器傳輸給以ARM為處理器的人機交互模塊，再經(jīng)收發(fā)器將得到的數(shù)據(jù)在TFT觸摸屏上顯示了， TFT觸摸屏選用手機觸摸屏。連接在人機交互模塊與TFT觸摸屏的之間的收發(fā)器選用2塊74LVC162245型16位總線收發(fā)器。[0025] 如圖2所示，是電機狀態(tài)監(jiān)測與安全評價系統(tǒng)信號處理部分電原理框圖。[0026] 傳感器采集電機的三相交流電信號輸出電流模擬量，傳感器的輸出與信號調(diào)理模塊(型號可為AD620)的信號輸入端相連，信號調(diào)理模塊的信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(型號可為AD7656)的信號輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端與數(shù)字信號處理器(型號可為TMS320VC5502)的數(shù)字信號輸入端相連，數(shù)字信號處理器的控制信號端與采樣時鐘模塊(型號可為74HC161)的控制信號輸入端連接，采樣時鐘的信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的對應(yīng)時鐘信號輸入端連接，數(shù)字信號處理器的另一個控制信號端與人機交互模塊(型號可為S3C2440)的控制信號端相連，人機交互模塊的收發(fā)信號端作為便攜式電機故障在線診斷裝置的收發(fā)信號端與鍵盤處理模塊連接，鍵盤處理模塊的輸入與8X8鍵盤的信號輸出端連接，數(shù)字信號處理器和人機交互模塊的連接點之間連有預(yù)防死機的看門狗，所述的人機交互模塊的存儲信號端與對應(yīng)的存儲器連接，人機交互模塊通用串行信號端與通用串行USB模塊連接，使用通用串行總線1. 1協(xié)議，通過上位機接口與上位機進行數(shù)據(jù)交換，人機交互模塊的的異步串行信號端與UART異步串口模塊連接，使用串口通信方式通過上位機通信接口與上位機進行數(shù)據(jù)交換。 圖3電機狀態(tài)監(jiān)測與安全評價系統(tǒng)人機接口部分電原理框圖。[0028] 本實用新型的UART異步串口模塊為兩個，USB模塊為三個，分別是USB主機模塊、USB設(shè)備1模塊和USB設(shè)備2模塊；人際交互模塊與通過兩個UART異步串口與上位機進行數(shù)據(jù)通信，人機交互模塊的收發(fā)信號端與觸摸屏連接，人機交互模塊的通用串行信號端分別與對應(yīng)的USB模塊連接，人機交互模塊的音頻信號端與音頻處理模塊(型號可為UDA1341)的信號端連接，音頻處理模塊與音頻連接，人機交互模塊與SD卡、蜂鳴器、看門狗、硬盤接口 IDE、網(wǎng)絡(luò)模塊以及存儲器的對應(yīng)信號端連接。[0029] 具體實施時本實用新型的裝置的軟件的工作流程如圖4所示。 當進行單相穩(wěn)態(tài)電流測試或單相啟動電流測試時，使用一個第二電流鉗傳感器，可檢測電機偏心故障和斷條等故障。 當進行三相穩(wěn)態(tài)電流測試時，需要使用三個第一電流鉗傳感器，可檢測電機匝間短路、相間短路、接地短路和斷相等故障。 振動測試時，將振動速度傳感器放置在電機的水平方向上，可進行X單方向振動測試。將兩個參數(shù)相同的振動速度傳感器同時安裝在機器的水平和垂直方向，即可進行XY聯(lián)合振動測試，主要用于測量機器的振動位移、振動烈度、峭度指標以及繪制軸心軌跡。[0034] 本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求一種便攜式電機故障在線診斷裝置，其特征是它包括傳感器、信號調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號處理器和人機交互模塊，所述的傳感器作為便攜式電機故障在線診斷裝置的輸入接收被測電機的信號，傳感器的信號輸出端與信號調(diào)理模塊的信號輸入端相連，信號調(diào)理模塊的信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端與數(shù)字信號處理器的數(shù)字信號輸入端相連，數(shù)字信號處理器的控制信號端與人機交互模塊的控制信號端相連，人機交互模塊的收發(fā)信號端作為便攜式電機故障在線診斷裝置的收發(fā)信號端與觸摸屏連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電機故障在線診斷裝置，其特征是它還包括網(wǎng)絡(luò)模塊、USB模塊、UART異步串口模塊、FLASH存儲器和SDRAM存儲器，所述的網(wǎng)絡(luò)模塊、USB模塊和UART異步串口模塊均與人機交互模塊的對應(yīng)信號端相連，F(xiàn)LASH存儲器和SDRAM存儲器的存儲信號端與數(shù)字信號處理器的對應(yīng)信號端相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電機故障在線診斷裝置，其特征是所述的傳感器為電流鉗形傳感器和振動速度傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電機故障在線診斷裝置，其特征是所述的裝置還包括采樣時鐘模塊，所述的數(shù)字信號處理器的控制信號輸出端與采樣時鐘的控制信號輸入端連接，采樣時鐘的信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的對應(yīng)時鐘信號輸入端連接。
專利摘要一種便攜式電機故障在線診斷裝置，它包括傳感器、信號調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號處理器和人機交互模塊，所述的傳感器作為便攜式電機故障在線診斷裝置的輸入接收電機的信號，傳感器的信號輸出端與信號調(diào)理模塊的信號輸入端相連，調(diào)理電路的信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端與數(shù)字信號處理器的數(shù)字信號輸入端相連，數(shù)字信號處理器的控制信號端與人機交互模塊的控制信號端相連，人機交互模塊的收發(fā)信號端作為便攜式電機故障在線診斷裝置的收發(fā)信號端與觸摸屏連接。本實用新型的便攜式電機故障在線診斷裝置，具有能對電機做振動檢測、而且也能對電機做電氣方面的檢測，具有體積小、重量輕、攜帶使用方便等優(yōu)點。
文檔編號G01R23/02GK201522549SQ20092023526
公開日2010年7月7日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者張卿杰, 徐友, 紀曉輪, 黃允凱 申請人:南京威寶電氣自動化有限公司