電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，屬于電機(jī)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在電機(jī)的機(jī)殼上設(shè)有若干連接到振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路上的振動(dòng)傳感器；在電機(jī)的電路接線板上連接有三相電路，其中三相電路上分別設(shè)有連接到電流信號(hào)調(diào)理電路上的電流互感器；在電機(jī)的繞組邊緣設(shè)有若干個(gè)連接到溫度信號(hào)調(diào)理電路上的溫度傳感器；其中振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路、電流信號(hào)調(diào)理電路和溫度信號(hào)調(diào)理電路連接于數(shù)據(jù)采集卡上，所述數(shù)據(jù)采集卡連接于計(jì)算機(jī)上。本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)、電流、溫度信號(hào)，而且能把這些數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，為電機(jī)故障診斷和健康狀況評(píng)估提供依據(jù)。
【專利說(shuō)明】電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡，能把反映電機(jī)運(yùn)行狀況的振動(dòng)、電流和溫度信號(hào)實(shí)時(shí)采集到計(jì)算機(jī)，為后續(xù)的電機(jī)故障診斷和健康性能評(píng)估提供依據(jù)。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)某一部件出現(xiàn)故障時(shí)，在振動(dòng)、溫度、電流等特征量中都會(huì)有所體現(xiàn)，綜合各種不同傳感器的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和診斷有助于提高診斷準(zhǔn)確率和診斷系統(tǒng)的魯棒性。
[0003]選擇電機(jī)故障診斷中最常見(jiàn)的三類信號(hào):振動(dòng)信號(hào)、電流信號(hào)、溫度信號(hào)。這三類信號(hào)單獨(dú)或其組合反映電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡、偏心、磨損、軸承故障、籠型繞組的斷條、匝間短路、繞組過(guò)熱、鐵心過(guò)熱等電機(jī)常見(jiàn)故障。在電機(jī)運(yùn)行的正常態(tài)和故障態(tài)分別測(cè)取空載，半載，全負(fù)載三種情況下的振動(dòng)信號(hào)、定子電流信號(hào)以及溫度信號(hào)，利用這些數(shù)據(jù)就能實(shí)現(xiàn)電機(jī)健康性能評(píng)估和故障診斷。
[0004]現(xiàn)有的電機(jī)多參數(shù)測(cè)試儀只能將測(cè)試參數(shù)通過(guò)波形、指針或數(shù)字的形式顯示在儀表上，或者將故障代碼顯示出來(lái)。無(wú)論哪種情況，研究人員都無(wú)法獲得實(shí)時(shí)的電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行下一步的信息處理和分析。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了克服現(xiàn)有電機(jī)多參數(shù)測(cè)試儀只能將測(cè)試參數(shù)通過(guò)波形、指針、數(shù)字或故障代碼的形式顯示在儀表上，而不能將測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上的不足，本實(shí)用新型提供一種電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)、溫度、電流信號(hào)，而且能把這些數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，為電機(jī)故障診斷和健康狀況評(píng)估提供依據(jù)。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在電機(jī)的機(jī)殼上設(shè)有若干連接到振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路上的振動(dòng)傳感器；在電機(jī)的電路接線板上連接有三相電路，其中三相電路上分別設(shè)有連接到電流信號(hào)調(diào)理電路上的電流互感器；在電機(jī)的繞組邊緣設(shè)有若干個(gè)連接到溫度信號(hào)調(diào)理電路上的溫度傳感器；其中振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路、電流信號(hào)調(diào)理電路和溫度信號(hào)調(diào)理電路連接于數(shù)據(jù)采集卡上，所述數(shù)據(jù)采集卡連接于計(jì)算機(jī)上。
[0008]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，電機(jī)選用Y160M2-2，額定功率為15kw、額定轉(zhuǎn)速為2930r/min、額定電壓為AC380V，額定電流為29A。振動(dòng)信號(hào)測(cè)量采用ZRCD-21監(jiān)視用速度傳感器，安裝在電機(jī)機(jī)殼的側(cè)面和頂面，用螺絲固定，水平測(cè)點(diǎn)和垂直測(cè)點(diǎn)呈90°夾角，分別采集水平方向和垂直方向的原始振動(dòng)信號(hào)。電流信號(hào)檢測(cè)采用LMK-0.66測(cè)量用電流互感器，安裝在電源進(jìn)線一側(cè)，分別測(cè)量U、V、W三相定子電流信號(hào)。LMK-0.66測(cè)量用電流互感器電流比800: 5，容量10VA，精度0.5級(jí)。溫度信號(hào)測(cè)量采用鉬電阻ptlOO，測(cè)溫范圍-50°C?+850°C，測(cè)溫精度〈0.5°C，分辨率0.TC。鉬電阻ptlOO預(yù)埋在繞組與機(jī)殼的空隙處，圓周上等間隔處安裝4個(gè)ptlOO，在機(jī)殼上鉆一個(gè)孔引出4個(gè)電阻進(jìn)行溫度測(cè)量。本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于LABVIEW、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器、信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)電機(jī)振動(dòng)、定子電流、繞組溫度三類參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；利用ZRCD-21監(jiān)視用速度傳感器、LMK-0.66測(cè)量用電流互感器、PtlOO鉬電阻分別測(cè)量Y160M2-2型三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)殼振動(dòng)、定子相電流、繞組溫度。通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，接入數(shù)據(jù)采集卡USB-DMP609，經(jīng)過(guò)USB連接至上位機(jī)，利用虛擬儀器LABVIEW在計(jì)算機(jī)上顯示信號(hào)隨時(shí)間變化曲線，并實(shí)時(shí)保存采集數(shù)據(jù)，信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度和采樣頻率用戶自己設(shè)定。本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)、電流、溫度信號(hào)，而且能把這些數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，為電機(jī)故障診斷和健康狀況評(píng)估提供依據(jù)。
[0009]本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述振動(dòng)傳感器包括設(shè)于電機(jī)機(jī)殼的側(cè)面上檢測(cè)水平方向振動(dòng)的第一振動(dòng)傳感器、以及設(shè)于電機(jī)機(jī)殼頂面上檢測(cè)垂直方向振動(dòng)的第二振動(dòng)傳感器；其中所述第一振動(dòng)傳感器的測(cè)點(diǎn)與第二振動(dòng)傳感器的測(cè)點(diǎn)之間呈90°夾角，所述第一振動(dòng)傳感器與第二振動(dòng)傳感器分別通過(guò)振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路連接到數(shù)據(jù)米集卡上。
[0010]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，振動(dòng)信號(hào)測(cè)量采用ZRCD-21監(jiān)視用振動(dòng)傳感器，其中分別為設(shè)于電機(jī)機(jī)殼的側(cè)面上檢測(cè)水平方向振動(dòng)的第一振動(dòng)傳感器、以及設(shè)于電機(jī)機(jī)殼頂面上檢測(cè)垂直方向振動(dòng)的第二振動(dòng)傳感器；水平方向振動(dòng)傳感器和垂直方向振動(dòng)傳感器均用螺絲固定在電機(jī)的機(jī)殼上，信號(hào)端由四芯航空插頭引出，由于振動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)為電壓信號(hào)，因此振動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)可以視實(shí)際情況選取或者不選取振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路。本專利所述的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，如果對(duì)一些功率較小的電機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其工作時(shí)，電機(jī)振動(dòng)幅度較小，振動(dòng)傳感器輸出的電壓信號(hào)可能是毫伏級(jí)的，就需要放大電路(即振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路)，考慮到本實(shí)用專利的實(shí)用性和普遍性，在電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖中增加一個(gè)振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路，即布置一個(gè)可調(diào)增益放大器，將微弱的電壓信號(hào)放大到伏級(jí)。本實(shí)用新型采用的Y160M2-2型三相異步電動(dòng)機(jī)，其功率達(dá)到15kw，工作時(shí)振動(dòng)幅度大，振動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)可以達(dá)到IV左右，出現(xiàn)故障時(shí)更大。因此本實(shí)用新型可以不需要通過(guò)振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路就可將振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)直接連接到數(shù)據(jù)采集卡上。在垂直方向和水平方向的振動(dòng)傳感器的引腳直接連接在信號(hào)采集卡的模擬量輸入端AINl和AIN2，引腳共地接數(shù)據(jù)采集卡引腳17?19，ZRCD-21的頻率響應(yīng)范圍為10?1000HZ，對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速600?6000r/min，其靈敏度為280mv/cm/s。該系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)信號(hào)，而且能把這些數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，為電機(jī)故障診斷和健康狀況評(píng)估提供依據(jù)。
[0011]本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在電機(jī)的定子側(cè)通過(guò)電路接線板連接于三相電路上，其中每相電路上均設(shè)有電流互感器，三個(gè)電流互感器分別通過(guò)電流信號(hào)調(diào)理電路連接到數(shù)據(jù)采集卡上，其中電流信號(hào)調(diào)理電路內(nèi)設(shè)置的電阻分別與每個(gè)電流互感器串聯(lián)。
[0012]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，定子電流信號(hào)檢測(cè)采用LMK-0.66測(cè)量用電流互感器，電流比800:5，安裝在電源進(jìn)線一側(cè)，分別測(cè)量U、V、W三相定子電流信號(hào)。由于數(shù)據(jù)采集卡的輸入信號(hào)為-5?+5v，因此，需要把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，在LMK-0.66測(cè)量用的電流互感器的輸出端分別連接一個(gè)10 Ω電阻；由LMK-0.66的電流比和電流信號(hào)調(diào)理電路可知，可測(cè)定子電流的范圍為O?80A，即使考慮啟動(dòng)電流、過(guò)載電流等因素，也完全滿足該電機(jī)定子電流的測(cè)量要求。三個(gè)10 Ω電阻共地，其共地端接數(shù)據(jù)采集卡的引腳17~19，三個(gè)10 Ω電阻的另一端分別接數(shù)據(jù)采集卡的模擬量輸入端AIN3、AIN4和AIN5。使得該系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流信號(hào)，而且能把這些數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，為電機(jī)故障診斷和健康狀況評(píng)估提供依據(jù)。
[0013]本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，溫度傳感器為四個(gè)均布于電機(jī)圓周方向上的鉬電阻，使相鄰的兩個(gè)鉬電阻之間呈90°夾角，所述鉬電阻預(yù)埋于電機(jī)繞組與機(jī)殼的空隙處，四個(gè)鉬電阻分別通過(guò)溫度信號(hào)調(diào)理電路連接到數(shù)據(jù)采集卡上，其中溫度信號(hào)調(diào)理電路內(nèi)設(shè)置的電阻分別與每個(gè)鉬電阻串聯(lián)。
[0014]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，溫度信號(hào)測(cè)量采用四個(gè)鉬電阻ptlOO，鉬電阻ptlOO預(yù)埋在繞組與機(jī)殼的空隙處，圓周上等間隔安裝4個(gè)，在機(jī)殼上鉆一個(gè)孔引出鉬電阻ptlOO，分別與4個(gè)100 Ω的電阻串聯(lián)，加5v電壓，該調(diào)理電路將電機(jī)繞組溫度變化轉(zhuǎn)換為鉬電阻ptlOO兩端的電壓信號(hào)，從而進(jìn)行溫度測(cè)量。溫度信號(hào)調(diào)理電路中溫度和電阻之間的關(guān)系滿足式(I)。
[0015](1+3.9083*10_3襯-5.775*10_7襯2)(I)
[0016]式(I)中慫為鉬電阻在0°C的電阻值，R0 =100Ω。電動(dòng)機(jī)繞組的溫度，根據(jù)絕緣材料的耐熱等級(jí)，最高運(yùn)行溫度為H級(jí)的180°C，鉬電阻可達(dá)168.46 Ω。通過(guò)溫度信號(hào)調(diào)理電路，鉬電阻PtlOO的分壓正端分別接入數(shù)據(jù)采集卡的模擬量輸入端AIN6、AIN7、AIN8和AIN9 ;電壓負(fù)端共地，接數(shù)據(jù)采集卡的引腳17~19。則熱電阻在溫度t時(shí)的電阻與分壓~之間的關(guān)系滿足式(2)。
[0017]TPf=IOO^Fi / (5- Vj )(2)
[0018]式(2)中為鉬電阻兩端的分壓，數(shù)據(jù)采集卡采集該分壓后，代入式(2)計(jì)算出鉬電阻ptlOO在溫度t時(shí)的電阻值，代入式(I)計(jì)算溫度；式(I)和式(2)通過(guò)LABVIEW中的公式節(jié)點(diǎn)，計(jì)算之后能在電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前面板上直接以溫度值顯示。該系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度信號(hào)，而且能把這些數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，為電機(jī)故障診斷和健康狀況評(píng)估提供依據(jù)。
[0019]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果有一下兩點(diǎn)。
[0020]1、本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)、電流、溫度信號(hào)，而且能把這些數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，通過(guò)LABVIEW的界面可以直觀的觀察電機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀況。
[0021]2、本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)保存在計(jì)算機(jī)硬盤上，以便用于與電機(jī)相關(guān)的運(yùn)行狀況分析，也可以在此基礎(chǔ)上開(kāi)展電機(jī)在線故障診斷和健康性能評(píng)估等研究。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖2是圖1中振動(dòng)傳感器布點(diǎn)及其與數(shù)據(jù)采集卡的接線圖。
[0024]圖3是圖1中電流傳感器布點(diǎn)、轉(zhuǎn)換電路及其與數(shù)據(jù)采集卡的接線圖。
[0025]圖4是圖1中溫度傳感器布點(diǎn)、轉(zhuǎn)換電路及其與數(shù)據(jù)采集卡的接線圖。
[0026]圖5是圖1所示電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖。[0027]圖中標(biāo)記:1-電機(jī)，2-數(shù)據(jù)采集卡，3-計(jì)算機(jī)，4-第一鉬電阻，5-第二鉬電阻，6-第三鉬電阻，7-第四鉬電阻，8-溫度信號(hào)調(diào)理電路，9-振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路，10-電路信號(hào)調(diào)理電路，11-第一振動(dòng)傳感器，12-第二振動(dòng)傳感器，13-第一電流互感器，14-第二電流互感器，15-第三電流互感器，16-電路接線板，17-USB數(shù)據(jù)線，18-第一電阻，19-第二電阻，20-第三電阻，21-第四電阻，22-第五電阻，23-第六電阻，24-第七電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0029]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0030]如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在電機(jī)I的機(jī)殼上設(shè)有若干連接到振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路9上的振動(dòng)傳感器，其中所述振動(dòng)傳感器包括設(shè)于電機(jī)I機(jī)殼的側(cè)面上檢測(cè)水平方向振動(dòng)的第一振動(dòng)傳感器11、以及設(shè)于電機(jī)I機(jī)殼頂面上檢測(cè)垂直方向振動(dòng)的第二振動(dòng)傳感器12 ;其中所述第一振動(dòng)傳感器11的測(cè)點(diǎn)與第二振動(dòng)傳感器12的測(cè)點(diǎn)之間呈90°夾角，所述第一振動(dòng)傳感器11與第二振動(dòng)傳感器12分別通過(guò)振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路9連接到數(shù)據(jù)采集卡2上；在電機(jī)I的定子通過(guò)電路接線板16連接于三相電路上，其中每相電路上均設(shè)有電流互感器，三個(gè)電流互感器分別為第一電流互感器13、第二電流互感器14和第三電流互感器15，三個(gè)電流互感器分別通過(guò)電流信號(hào)調(diào)理電路10連接到數(shù)據(jù)采集卡2上，其中電流信號(hào)調(diào)理電路10內(nèi)設(shè)置的電阻分別與每個(gè)電流互感器串聯(lián)；在電機(jī)I的繞組邊緣設(shè)有若干個(gè)連接到溫度信號(hào)調(diào)理電路8上的溫度傳感器；其中溫度傳感器為四個(gè)均布于電機(jī)I圓周方向上的鉬電阻，具體為第一鉬電阻4、第二鉬電阻5、第三鉬電阻6和第四鉬電阻7，其中任意兩個(gè)相鄰的兩個(gè)鉬電阻之間呈90°夾角，所述鉬電阻預(yù)埋于電機(jī)I繞組與機(jī)殼的空隙處，四個(gè)鉬電阻分別通過(guò)溫度信號(hào)調(diào)理電路8連接到數(shù)據(jù)采集卡2上，其中溫度信號(hào)調(diào)理電路8內(nèi)設(shè)置的電阻分別與每個(gè)鉬電阻串聯(lián)；其中振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路9、電路信號(hào)調(diào)理電路10和溫度信號(hào)調(diào)理電路8連接于數(shù)據(jù)采集卡2上，所述數(shù)據(jù)采集卡2通過(guò)USB數(shù)據(jù)線17連接于計(jì)算機(jī)3上，其中計(jì)算機(jī)3作為上位機(jī)，利用虛擬儀器LABVIEff顯示信號(hào)隨時(shí)間變化曲線，并保存實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度和采樣頻率用戶自己設(shè)定。
[0031]本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，電機(jī)I選用Y160M2-2，額定功率為15kw、額定轉(zhuǎn)速為2930r/min、額定電壓為AC380V，額定電流為29A。振動(dòng)信號(hào)測(cè)量采用ZRCD-21監(jiān)視用速度傳感器11和12，安裝在電機(jī)機(jī)殼的側(cè)面和頂面，用螺絲固定，水平測(cè)點(diǎn)和垂直測(cè)點(diǎn)呈90°夾角，分別采集水平方向和垂直方向的原始振動(dòng)信號(hào)。溫度信號(hào)測(cè)量采用鉬電阻ptlOO，測(cè)溫范圍-50。。?+8500C，測(cè)溫精度〈0.5°C，分辨率0.10C0鉬電阻ptlOO預(yù)埋在繞組與機(jī)殼的空隙處，圓周上等間隔處安裝4個(gè)鉬電阻ptlOO，在機(jī)殼上鉆一個(gè)孔引出4個(gè)電阻進(jìn)行溫度測(cè)量。電流信號(hào)檢測(cè)采用LMK-0.66測(cè)量用電流互感器13、14和15，安裝在電源進(jìn)線一側(cè)，分別測(cè)量U、V、W三相定子電流信號(hào)。LMK-0.66測(cè)量用電流互感器電流比800:5,容量10VA,精度0.5級(jí)。
[0032]振動(dòng)信號(hào)測(cè)量采用ZRCD-21監(jiān)視用速度傳感器，如圖2所示。水平方向的第一振動(dòng)傳感器11和垂直方向的第二振動(dòng)傳感器12均用螺絲固定在電機(jī)I的機(jī)殼上，信號(hào)端由四芯航空插頭引出。由于振動(dòng)傳感器的輸出為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，故振動(dòng)傳感器不需要信號(hào)調(diào)理電路直接與數(shù)據(jù)采集卡2相連。垂直方向和水平方向振動(dòng)傳感器的引腳I直接連接在信號(hào)采集卡2的模擬量輸入端AINl和AIN2，引腳4共地接數(shù)據(jù)采集卡2引腳17~19。ZRCD-21的頻率響應(yīng)范圍為10~1000HZ，對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速600~6000r/min，其靈敏度為280mv/cm/s。
[0033]如圖3所示，定子電流信號(hào)檢測(cè)采用LMK-0.66測(cè)量用電流互感器，分別為第一電流互感器13、第二電流互感器14和第三電流互感器15，電流比800:5。安裝在電源進(jìn)線一偵牝分別測(cè)量U、V、W三相定子電流信號(hào)。由于數(shù)據(jù)采集卡2的輸入信號(hào)為-5~+5v，因此，需要把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，在LMK-0.66測(cè)量用電流互感器13、14和15的輸出端分別連接一個(gè)10Ω電阻18、19和20。由LMK-0.66的電流比和信號(hào)調(diào)理電路可知，可測(cè)定子電流的范圍為O~80A。即使考慮啟動(dòng)電流、過(guò)載電流等因素，也完全滿足該電機(jī)定子電流的測(cè)量要求。三個(gè)10Ω電阻18、19和20 —端共地，其共地端接數(shù)據(jù)采集卡2的引腳17~19，三個(gè)10 Ω電阻18、19和20的另一端分別接數(shù)據(jù)采集卡2的模擬量輸入端AIN3、AIN4和 AIN5。
[0034]如圖4所示，溫度信號(hào)測(cè)量采用四個(gè)鉬電阻ptlOO，分別為第一鉬電阻4、第二鉬電阻5、第三鉬電阻6和第四鉬電阻7，鉬電阻ptlOO預(yù)埋在繞組與機(jī)殼的空隙處，圓周上等間隔安裝4個(gè)，在機(jī)殼上鉆一個(gè)孔引出鉬電阻ptlOO，使得每個(gè)ptlOO鉬電阻分別與一個(gè)100 Ω的電阻串聯(lián)，加5v電壓，該電阻將PtlOO的電阻變化轉(zhuǎn)換為PtlOO兩端的電壓變化，從而進(jìn)行溫度測(cè)量。
[0035]其中溫度信號(hào)測(cè)量采用PtlOO鉬電阻，在溫度和電阻之間的關(guān)系滿足I。
[0036]R=R0 (1+3.9083*IO^3*t~5.775*10^7*t2)(I)
[0037]式I中慫為鉬電阻在0°C的電阻值，慫=100 Ω。電動(dòng)機(jī)繞組的溫度，根據(jù)絕緣材料的耐熱等級(jí)，最高運(yùn)行溫度為H 級(jí)的180°C，鉬電阻可達(dá)168.46 Ω。PtlOO鉬電阻可采用圖4所示的轉(zhuǎn)換電路。四個(gè)PtlOO鉬電阻的分壓正端分別接入數(shù)據(jù)采集卡2的模擬量輸入端AIN6、AIN7、AIN8和AIN9 ;電壓負(fù)端共地，接數(shù)據(jù)采集卡2的引腳17~19。則熱電阻在溫度t時(shí)的電阻與分壓~之間的關(guān)系滿足式2。
[0038]R=100*Vi / (5- Vi )(2)
[0039]式2中為鉬電阻兩端的分壓，數(shù)據(jù)采集卡2采集該分壓后，代入式2計(jì)算出ptlOO在溫度t時(shí)的電阻值，代入式I計(jì)算溫度。式I和式2通過(guò)LABVIEW中的公式節(jié)點(diǎn)，計(jì)算之后能在電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前面板上直接以溫度值顯示。
[0040]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包含USB-DMP609數(shù)據(jù)采集卡2和計(jì)算機(jī)3，通過(guò)USB數(shù)據(jù)線17將數(shù)據(jù)采集卡2連接到計(jì)算機(jī)3。虛擬儀器LABVIEW顯示振動(dòng)、電流、溫度信號(hào)隨時(shí)間變化曲線或數(shù)值，并保存采集數(shù)據(jù)。
[0041]數(shù)據(jù)采集卡USB-DMP6092是一款USB2.0總線16位A/D數(shù)據(jù)采集卡，具有16路單端模擬輸入，內(nèi)置程控增益控制，板載FIFO存儲(chǔ)系統(tǒng)，可進(jìn)行設(shè)定點(diǎn)數(shù)或循環(huán)采集的內(nèi)部時(shí)鐘觸發(fā)高速連續(xù)采樣最高采樣頻率達(dá)250KHz，全部工作在軟件設(shè)置模式、二路12位D/A輸出、開(kāi)關(guān)量16路輸入/輸出全程控，并可位設(shè)置及位讀取、一路16位計(jì)數(shù)器及頻率計(jì)、一路程控寬頻率范圍(550Hz~65KHz)的脈沖及各種模擬波形輸出、二路程控可調(diào)基頻脈寬調(diào)制(PWM)器。采用USB總線，支持即插即用。USB-DMP609數(shù)據(jù)采集卡為非NI數(shù)據(jù)采集卡，在用LabVIEW編寫程序時(shí)，不能直接調(diào)用DAQ，而是需要另外編寫相關(guān)的函數(shù)，并需要封裝為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù).DLL。在本設(shè)計(jì)中，DMP.dll包含了打開(kāi)數(shù)據(jù)采集卡函數(shù)HANDLEOpenDevice (unsigned char)、多通道掃描函數(shù)Dmp609_Scan_Ad()、時(shí)鐘觸發(fā)多通道連續(xù)采樣函數(shù)Dmp609_Timer_Scan_Ad O及讀取采集卡存儲(chǔ)板內(nèi)載數(shù)據(jù)函數(shù)Dmp609_Read_Ad()等。
[0042]LABVIEff的開(kāi)發(fā)環(huán)境分為三個(gè)部分:前面板、程序面板、圖標(biāo)/連接端口。前面板就是圖形化用戶界面，以曲線的形式顯示垂直和水平的振動(dòng)信號(hào)、U、V、W三相定子電流、四路溫度信號(hào)。程序面板就是程序編輯界面，程序流程圖如圖5所示。
[0043]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，主要用到了打開(kāi)數(shù)據(jù)采集卡函數(shù)OpenDevice、多通道掃描連續(xù)采樣函數(shù)Dmp609_Timer_Scan_Ad及讀取采集卡存儲(chǔ)板內(nèi)數(shù)據(jù)函數(shù)Dmp609_Read_Ad ()。OpenDevice 打開(kāi)數(shù)據(jù)卡，并將數(shù)據(jù)柄傳到 Dmp609_Timer_Scan_Ad ()和Dmp609_Read_Ad()，而多通道掃描函數(shù)和讀采集卡數(shù)據(jù)函數(shù)收到數(shù)據(jù)柄后就能對(duì)指定的數(shù)據(jù)卡進(jìn)行操作。多通道掃描函數(shù)連續(xù)采樣函數(shù)有7個(gè)參數(shù)，包括了數(shù)據(jù)柄、掃描起始通道、掃描終止通道、設(shè)置增益、采樣循環(huán)狀態(tài)、時(shí)鐘周期及函數(shù)返回值。由于需要9路數(shù)據(jù)2路振動(dòng)信號(hào)、3路電流信號(hào)、4路溫度信號(hào)，按順序連接數(shù)據(jù)采集卡的接口，起始通道設(shè)置為I，終止通道設(shè)置9。在采集數(shù)據(jù)過(guò)程需要連續(xù)采集，循環(huán)狀態(tài)設(shè)置為I。讀取采集卡存儲(chǔ)板數(shù)據(jù)函數(shù)有4個(gè)參數(shù)，有卡操作數(shù)據(jù)柄、采樣數(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)組及函數(shù)返回。
[0044]在多通道掃 描時(shí)鐘觸發(fā)連續(xù)采樣方式下，調(diào)用c語(yǔ)言編寫的DMP609.DLL庫(kù)函數(shù)中的Dmp609_Timer_Scan_Ad函數(shù)，由內(nèi)部時(shí)鐘觸發(fā)，對(duì)所設(shè)定通道進(jìn)行掃描采樣，從起始通道I開(kāi)始，相鄰?fù)ǖ罆r(shí)差小于15m，順序采樣到終止通道9結(jié)束。同時(shí)采樣數(shù)據(jù)順序?qū)懭隖IFO,再調(diào)用DLL庫(kù)函數(shù)中的Dmp609_Read_Ad函數(shù)讀出數(shù)據(jù)，由于采集到的通道值數(shù)據(jù)范圍為O~65535，為滿足實(shí)際需求還需要運(yùn)用LABVIEW中公式節(jié)點(diǎn)對(duì)采集到的各路通道數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換公式如式3所示。
[0045]V= (dada-32767) *g/65535( 3)
[0046]式3中，data為數(shù)據(jù)采集卡經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后得到數(shù)據(jù)，g為多通道掃描時(shí)鐘觸發(fā)采集函數(shù)中設(shè)置的增益，V為顯示出來(lái)的電壓值。
[0047]由于Dmp609_T imer_Scan_Ad函數(shù)返回的各通道轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值的數(shù)組data為L(zhǎng)ABVIEW定義的全局變量數(shù)組，返回的data[0]為start所選擇的起始通道的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、data [I]為start+Ι通道的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),依此類推。故需將數(shù)組data通過(guò)LABVIEW抽取一維數(shù)組函數(shù)將其分為9個(gè)子數(shù)組，各個(gè)子數(shù)組再經(jīng)過(guò)調(diào)用公式節(jié)點(diǎn)運(yùn)用電壓與振動(dòng)、電流、溫度的關(guān)系換算關(guān)系來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的換算，就能得到相應(yīng)通道采集到的實(shí)際數(shù)值了，再通過(guò)寫入電子表格文件函數(shù)就可以將采集到的數(shù)據(jù)保存為文本文件，通過(guò)波形圖表顯示各通道的波形，幅值電平測(cè)量函數(shù)提取幅值和電平，提取頻率信息函數(shù)測(cè)得相應(yīng)的峰值、幅值及頻率。
[0048]本實(shí)用新型的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)、電流、溫度信號(hào)，而且能把這些數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，為電機(jī)故障診斷和健康狀況評(píng)估提供依據(jù)。其采集的數(shù)據(jù)可以用于與電機(jī)相關(guān)的運(yùn)行狀況分析，也可以用于電機(jī)故障診斷和健康性能評(píng)估等研究。
[0049]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:在電機(jī)(I)的機(jī)殼上設(shè)有若干連接到振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路(9)上的振動(dòng)傳感器；在電機(jī)(I)的電路接線板(16)上連接有三相電路，其中三相電路上分別設(shè)有連接到電流信號(hào)調(diào)理電路(10)上的電流互感器；在電機(jī)(I)的繞組邊緣設(shè)有若干個(gè)連接到溫度信號(hào)調(diào)理電路(8)上的溫度傳感器；其中振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路(9)、電流信號(hào)調(diào)理電路(10)和溫度信號(hào)調(diào)理電路(8)連接于數(shù)據(jù)采集卡(2)上，所述數(shù)據(jù)采集卡(2)連接于計(jì)算機(jī)(3)上。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述振動(dòng)傳感器包括設(shè)于電機(jī)(I)機(jī)殼的側(cè)面上檢測(cè)水平方向振動(dòng)的第一振動(dòng)傳感器(11)、以及設(shè)于電機(jī)(I)機(jī)殼頂面上檢測(cè)垂直方向振動(dòng)的第二振動(dòng)傳感器(12);其中所述第一振動(dòng)傳感器(11)的測(cè)點(diǎn)與第二振動(dòng)傳感器(12)的測(cè)點(diǎn)之間呈90°夾角，所述第一振動(dòng)傳感器(11)與第二振動(dòng)傳感器(12)分別通過(guò)振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路(9)連接到數(shù)據(jù)采集卡(2)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:在電機(jī)(I)的定子通過(guò)電路接線板(16)連接于三相電路上，其中每相電路上均設(shè)有電流互感器，三個(gè)電流互感器分別通過(guò)電流信號(hào)調(diào)理電路(10)連接到數(shù)據(jù)采集卡(2)上，其中電流信號(hào)調(diào)理電路(10)內(nèi)設(shè)置的電阻分別與每個(gè)電流互感器串聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)多參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:溫度傳感器為四個(gè)均布于電機(jī)(I)圓周方向上的鉬電阻，使相鄰的兩個(gè)鉬電阻之間呈90°夾角，所述鉬電阻預(yù)埋于電機(jī)(I)繞組與機(jī)殼的空隙處，四個(gè)鉬電阻分別通過(guò)溫度信號(hào)調(diào)理電路(8)連接到數(shù)據(jù)采集卡(2)上，其中溫度信號(hào)調(diào)理電路(8)內(nèi)設(shè)置的電阻分別與每個(gè)鉬電阻串聯(lián)。
【文檔編號(hào)】G01R31/34GK203534846SQ201320669044
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】康志亮, 許麗佳, 鄒志勇, 夏高翔, 曾斌, 唐小章, 楊秀毅 申請(qǐng)人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)