專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電動(dòng)設(shè)備全能效快速檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)設(shè)備全能效快速檢測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
全球氣候變化與能源緊缺問(wèn)題日漸突出，我國(guó)在眾多節(jié)能領(lǐng)域開(kāi)展多層次、全方位的研究；其中，電機(jī)及其電動(dòng)設(shè)備覆蓋范圍之廣、節(jié)能潛力之大是眾所周知的，電機(jī)及電動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能研究與推廣應(yīng)用在國(guó)家節(jié)能工作中占據(jù)戰(zhàn)略地位。然而，電機(jī)作為電動(dòng)設(shè)備 (系統(tǒng))的心臟，以及電動(dòng)設(shè)備(系統(tǒng))本身結(jié)構(gòu)、運(yùn)行的復(fù)雜性，都對(duì)數(shù)學(xué)模型、指標(biāo)量化、能效快速診斷、精確性技術(shù)改造等提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。電機(jī)及外圍電動(dòng)設(shè)備(系統(tǒng))的實(shí)驗(yàn)室研究定標(biāo)與工廠(chǎng)出廠(chǎng)額定效率是在相關(guān)國(guó)標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)許可范圍之內(nèi)的。隨著長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，關(guān)鍵因素是在軸承磨損與軸平衡系統(tǒng)偏移下，能效參數(shù)直接顯著降低；而且，磨損和不平衡將加速設(shè)備(系統(tǒng))綜合能效迅速降低。磨損和不平衡除了顯著降低能效外，還間接導(dǎo)致設(shè)備加工精度降低為代表的一系列指標(biāo)下降。傳統(tǒng)意義上電機(jī)能效檢測(cè)依據(jù)輸出功率與輸入功率的比值，間接測(cè)量額定電壓與電流以及對(duì)負(fù)載雜散損耗的處理。但在實(shí)際操作中，由于能效檢測(cè)本身是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程以及測(cè)量的不精確，造成實(shí)際能效測(cè)評(píng)較為困難。對(duì)電機(jī)外圍設(shè)備組成的復(fù)雜的電動(dòng)設(shè)備(系統(tǒng))的能效檢測(cè)就更加困難，甚至難已建模精確分析。傳統(tǒng)方法耗時(shí)長(zhǎng)、以電參數(shù)檢測(cè)為代表的數(shù)據(jù)繁雜、工作量巨大、一般不能在線(xiàn)多參數(shù)綜合檢測(cè)、且必須由機(jī)械電子、電氣等相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員操作與分析。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速的電動(dòng)設(shè)備全能效快速檢測(cè)方法及裝置。技術(shù)方案電機(jī)各部件及外圍設(shè)備在設(shè)計(jì)出廠(chǎng)時(shí)根據(jù)本身結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，形成自身固有頻率。由于電機(jī)各部件中關(guān)鍵部件是軸承與軸，軸承與軸結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等確定，固有頻率 (特征頻率)即已確定。在長(zhǎng)期運(yùn)行中，軸承的磨損與軸的不平衡，將直接導(dǎo)致能效參數(shù)降低。電機(jī)及外圍電動(dòng)設(shè)備中顯著影響能效的關(guān)鍵部件軸承與軸固有頻率不受電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而隨機(jī)改變。本發(fā)明所述的電動(dòng)設(shè)備全能效快速檢測(cè)方法，包括如下步驟
(1)確立電動(dòng)設(shè)備額定工況或特設(shè)工況的頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)，并建立相應(yīng)對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)；額定工況與特設(shè)工況下能效值與關(guān)鍵部件失效后能效值按照定義區(qū)間做多組數(shù)據(jù)標(biāo)定；國(guó)內(nèi)外軸承作為標(biāo)準(zhǔn)件，按照公開(kāi)的相關(guān)特征頻率及頻譜計(jì)算公式可迅速得出鎖定的一個(gè)或多個(gè)原件的特征頻譜；或與專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)合作，直接調(diào)取庫(kù)文件參考值；
(2)由寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器采集待測(cè)零件的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)傅里葉變換成頻譜信號(hào)；
(3)將步驟(2)采集的頻譜信號(hào)與步驟(1)建立的對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)做頻譜變化量與能效數(shù)值關(guān)聯(lián)分析；(4)由分析結(jié)果直接找到對(duì)應(yīng)的失效零件，進(jìn)行替換或優(yōu)化。其中步驟(1)中，所述頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)由合格的電動(dòng)設(shè)備出廠(chǎng)時(shí)整機(jī)運(yùn)行中待測(cè)零件的頻譜數(shù)據(jù)確立；或，由正常運(yùn)行的電動(dòng)設(shè)備的頻譜數(shù)據(jù)確立頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)。上述頻譜變化量與能效數(shù)值關(guān)聯(lián)分析可由專(zhuān)門(mén)的頻譜分析系統(tǒng)進(jìn)行，分析結(jié)果可直接輸出。寬頻譜加速度振動(dòng)傳感器可根據(jù)檢測(cè)需要，可以通過(guò)頻譜采集裝置同時(shí)并聯(lián)多只傳感器，再通過(guò)采集卡與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)中的頻譜分析系統(tǒng)可同時(shí)對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行處理與輸出能效結(jié)果。由上述檢測(cè)方法，可維持電機(jī)及電動(dòng)設(shè)備最佳能效狀態(tài)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)所有部件的綜合改造節(jié)能途徑。振動(dòng)傳感器安裝位置不受具體限定，通過(guò)快鎖裝置在相關(guān)不同位置裝夾比較，信號(hào)振幅有強(qiáng)弱變化，頻率不受影響。本發(fā)明所述實(shí)現(xiàn)上述檢測(cè)方法的裝置，包括寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器、數(shù)據(jù)線(xiàn)或多路采集卡和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，所述寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器與待測(cè)零件相連，將采集的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)或多路采集卡輸入到所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。有益效果1、本發(fā)明電動(dòng)設(shè)備全能效快速檢測(cè)方法，不需要對(duì)電機(jī)及外圍設(shè)備(系統(tǒng))進(jìn)行大量電參數(shù)與負(fù)載檢測(cè)，也不需對(duì)負(fù)載雜散損耗做繁瑣分析；也避免了電參數(shù)檢測(cè)的一定危險(xiǎn)性。2、本發(fā)明方法不需要對(duì)單臺(tái)電機(jī)及外圍設(shè)備做單個(gè)參數(shù)逐一檢測(cè)，也規(guī)避了電機(jī)與外圍設(shè)備綜合系統(tǒng)難以建模分析弊端。3、本發(fā)明方法中，振動(dòng)頻譜分析裝置及對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)、頻譜分析系統(tǒng)等分析工具體積小巧，高度專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)電機(jī)及外圍設(shè)備 (系統(tǒng))的多參數(shù)同時(shí)在線(xiàn)頻譜監(jiān)測(cè)，并不完全需要專(zhuān)業(yè)機(jī)械電子、電氣人員采集與繁瑣分析處理。4、本發(fā)明方法在節(jié)能減排實(shí)踐中，對(duì)成批電機(jī)及電動(dòng)設(shè)備(系統(tǒng))能實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)、批量、幾乎所有關(guān)鍵部件頻譜采集的全能效分析、快速檢測(cè)并直接輸出打印數(shù)據(jù)分析報(bào)告。


圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明方法原理圖。圖3為本發(fā)明中傳感器對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)的原理圖。圖4為本發(fā)明方法中頻譜分析示意圖。圖5為軸承磨損與軸不平衡分析圖。圖6為能效評(píng)估示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明所述電動(dòng)設(shè)備全能效快速檢測(cè)裝置，包括寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器1、數(shù)據(jù)線(xiàn)或多路采集卡2和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)3，所述寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器1與待測(cè)零件相連，將采集的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)或多路采集卡2輸入到所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)3。所述寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器1的頻譜寬，集成芯片設(shè)計(jì)，體積小；一只傳感器可同時(shí)鎖定多個(gè)目標(biāo)物，也可通過(guò)采集卡同時(shí)設(shè)置多只傳感器集中批量在線(xiàn)采集(傳感器之間交叉分析有利于精度提高)；采集的信號(hào)通過(guò)計(jì)算機(jī)管理平臺(tái)對(duì)關(guān)鍵部件軸承、軸的頻譜分析得出磨損量與不平衡度；通過(guò)能效擬合分析或設(shè)定區(qū)間高精度查表實(shí)現(xiàn)能效快速檢測(cè)。如圖3所示，本發(fā)明寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器1可檢測(cè)電機(jī)的頻率、加速度、 振幅、估算轉(zhuǎn)速、平衡度等多組參數(shù)。本發(fā)明以汽車(chē)廠(chǎng)沖壓設(shè)備的全能效快速檢測(cè)方法為例進(jìn)行詳細(xì)描述，如圖2所示，本發(fā)明方法中，一臺(tái)或一組電機(jī)及外圍設(shè)備的全能效快速檢測(cè)的依據(jù)是幾乎所有部件頻譜全采樣(FFT與H-FFT變換)，關(guān)鍵部件軸承與軸可依據(jù)特征頻率識(shí)別出來(lái)；磨損量與不平衡度可與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)做定性與定量對(duì)比自動(dòng)分析；影響標(biāo)準(zhǔn)能效下降的關(guān)鍵因素磨損量與不平衡度可設(shè)定區(qū)間標(biāo)定，擬合的線(xiàn)性系統(tǒng)或非線(xiàn)性系統(tǒng)查表調(diào)取能效參考值?？蓪?shí)現(xiàn)大批量、不停機(jī)、安全且快速檢測(cè)的特殊需要。具體包括如下步驟
(1)確立沖壓設(shè)備額定工況的頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)，并建立相應(yīng)對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)；
首先，明確沖壓設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)件型號(hào)與銘牌參數(shù)包括電機(jī)型號(hào)、軸承、軸等關(guān)鍵部件，根據(jù)具體廠(chǎng)家的公式建立頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)；
其次，在主電機(jī)基座上裝夾寬頻譜采集振動(dòng)傳感器，原則上不需考慮傳統(tǒng)測(cè)量上軸向或徑向等相關(guān)影響；然后通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與計(jì)算機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)中，將額定工況下能效值(即最佳能效值)、部件失效后能效值(即最差能效值)以及它們之間的能效值區(qū)間分別與頻譜值作出多組數(shù)據(jù)標(biāo)定，建立對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以根據(jù)需要在數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取標(biāo)定的頻譜參考值；
(2)由寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器采集待測(cè)零件的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)傅里葉變換成頻譜信號(hào)；
具體操作方法為沖壓設(shè)備上電，在電機(jī)相應(yīng)轉(zhuǎn)速下，通過(guò)探針設(shè)定基準(zhǔn)脈沖信號(hào)，并測(cè)定軸與軸承特征頻率；通過(guò)FFT及H-FFT處理，得到整機(jī)與關(guān)鍵部件軸與軸承的當(dāng)前工況下頻譜信號(hào)；
(3)將步驟(2)采集的頻譜信號(hào)與步驟(1)建立的對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)做頻譜變化量與能效數(shù)值關(guān)聯(lián)分析；
如圖4所示，頻譜分析是依據(jù)關(guān)鍵部件失效的時(shí)間變化量做頻率信號(hào)采集、FFT變換， 識(shí)別、分析關(guān)鍵元件信號(hào)；依據(jù)頻譜數(shù)據(jù)評(píng)估失效區(qū)間頻率范圍；如圖5所示，用振動(dòng)信號(hào)頻譜H-FFT分析軸承磨損與軸不平衡，通過(guò)測(cè)定的當(dāng)前工況下頻譜數(shù)據(jù)與對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的參考值做比較算法，得出相應(yīng)關(guān)鍵部件軸承與軸的磨損量與不平衡數(shù)據(jù)，
如圖6所示，關(guān)聯(lián)對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)或標(biāo)準(zhǔn)件失效曲線(xiàn)算法公式，依據(jù)磨損量與不平衡，在特定轉(zhuǎn)速狀態(tài)下幅值分布情況，得到能效評(píng)估數(shù)據(jù)分布，從而得到能效測(cè)評(píng)報(bào)告；
(4)由分析結(jié)果直接找到對(duì)應(yīng)的失效零件，進(jìn)行替換或優(yōu)化。根據(jù)快速檢測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)，評(píng)估沖壓設(shè)備關(guān)鍵部件軸承或軸的節(jié)能改造潛能以及沖壓“壓延”精度要求的精度，評(píng)估替換關(guān)鍵部件的改造計(jì)劃單。如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)設(shè)備全能效快速檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟(1)確立電動(dòng)設(shè)備額定工況或特設(shè)工況的頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)，并建立相應(yīng)對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)；(2)由寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器采集待測(cè)零件的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)傅里葉變換成頻譜信號(hào)；(3)將步驟(2)采集的頻譜信號(hào)與步驟(1)建立的對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)做頻譜變化量與能效數(shù)值關(guān)聯(lián)分析；(4)由分析結(jié)果直接找到對(duì)應(yīng)的失效零件，進(jìn)行替換或優(yōu)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)設(shè)備全能效快速檢測(cè)方法，其特征在于步驟(1)中，所述頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)由合格的電動(dòng)設(shè)備出廠(chǎng)時(shí)整機(jī)運(yùn)行中待測(cè)零件的頻譜數(shù)據(jù)確立；或，由正常運(yùn)行的電動(dòng)設(shè)備的頻譜數(shù)據(jù)確立頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)設(shè)備全能效快速檢測(cè)方法，其特征在于步驟(1)中對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立方法為在主電機(jī)基座上裝夾寬頻譜采集振動(dòng)傳感器，然后通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與計(jì)算機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)中，將額定工況下能效值、部件失效后能效值以及它們之間的能效值區(qū)間分別與頻譜值作出多組數(shù)據(jù)標(biāo)定，建立對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。
4.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述檢測(cè)方法的裝置，其特征在于包括寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器(1)、數(shù)據(jù)線(xiàn)或多路采集卡(2)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)(3)，所述寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器(1)與待測(cè)零件相連，將采集的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)或多路采集卡(2)輸入到所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)設(shè)備全能效快速檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟(1)確立電動(dòng)設(shè)備額定工況或特設(shè)工況的頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)，并建立相應(yīng)對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)；(2)由寬頻譜采集加速度振動(dòng)傳感器采集待測(cè)零件的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)傅里葉變換成頻譜信號(hào)；(3)將步驟(2)采集的頻譜信號(hào)與步驟(1)建立的對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的頻譜基準(zhǔn)線(xiàn)做頻譜變化量與能效數(shù)值關(guān)聯(lián)分析；(4)由分析結(jié)果直接找到對(duì)應(yīng)的失效零件，進(jìn)行替換或優(yōu)化。本發(fā)明電動(dòng)設(shè)備全能效快速檢測(cè)方法，不需要對(duì)電機(jī)及外圍設(shè)備(系統(tǒng))進(jìn)行大量電參數(shù)與負(fù)載檢測(cè)，也不需對(duì)負(fù)載雜散損耗做繁瑣分析；也避免了電參數(shù)檢測(cè)的一定危險(xiǎn)性。
文檔編號(hào)G01P3/00GK102393244SQ20111036036
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者章國(guó)燦 申請(qǐng)人:江蘇碳標(biāo)新能源科技有限公司