[發明專利]一種電機轉速估算方法及系統

在審

• 申請號: 202210731048.4
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN114942385A
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 胡鑫;陳磊;李永耀;雷文平;王宏超;李凌均;王麗雅;韓捷
• 申請（專利權）人: 鄭州恩普特科技股份有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01P3/00;G01P15/00;G01H17/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 王凱迪

本發明涉及一種電機轉速估算方法及系統，方案包括待測電機、加速度傳感器、邊端的采集器和遠端的處理器。通過云邊協同方式估算電機的轉速：將各傳感器采集的加速度信號積分成速度信號；根據服務器下發的電機頻率類型及轉速工作范圍，取出各傳感器速度信號頻譜圖上頻率范圍內滿足條件的極大值對應各譜線位置；根據各譜線位置得出各傳感器估算的電機轉速；根據各傳感器估算的電機轉速，出現最多的轉速或最小的任意兩個轉速差中較大的轉速作為該組采集數據的轉速值；一次數據上傳時間內多組數據估算的轉速值，出現最多的轉速或最小的任意兩個轉速差中較大的轉速作為該上傳周期采集數據的最終轉速值。方案通過振動加速度傳感器準確的估算了電機轉速。

技術領域

本發明涉及一種電機轉速估算方法及系統，屬于機械設備健康監測與故障診斷領域。

背景技術

在機械設備的健康狀態監測、綜合評價、故障診斷過程中，轉速都是不可或缺的參數。對于大多數機械設備來說，往往采用電機作為驅動設備，電機按照頻率類型可分為定頻電機和變頻電機。

對于定頻電機，通常是用額定轉速作為實際轉速，但是對于異步電動機，尤其是有轉子斷條故障的電機來說，實際轉速和額定轉速是有明顯差異的，如果用額定轉速作為實際轉速，則會造成故障的漏判或誤判；另外，實際轉速對計算異步電機的負載系數，監測電機負荷情況也十分有意義。

對于變頻電機，轉速一般從變頻器或數控系統中讀取，但是在系統之間不能互通的時候，就無法從變頻器或數控系統獲得轉速數據。而在電機設備現場加裝轉速傳感器又存在改造難度大，成本高的問題。且設備現場可能不具備安裝轉速傳感器的條件。

此時要想實現設備健康監測和故障診斷，如何獲得或者估算電機的轉速就成為一個重要的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種電機轉速估算方法及系統，用以解決電機設備現場缺少安裝轉速傳感器條件，且又不能從第三方系統獲取真實轉速時，難以獲得轉速的問題。

為實現上述目的，本發明的方案包括：

本發明的一種電機轉速估算方法的技術方案，包括如下步驟：

1)采集待測電機的振動信號，根據振動信號得到對應的速度信號頻譜；

2)根據待測電機的轉速工作范圍確定速度信號頻譜上工作轉頻的上限和下限，取頻率在工作轉頻上限和下限之間、幅值大于設定值的頻譜數據作為待選數據；

3)確定待測電機的轉頻；

若待測電機為定頻電機，則將對應待選數據中最大幅值對應的頻率作為待測電機的轉頻；

若待測電機為變頻電機，判斷對應待選數據中各頻譜數據的頻率之間是否存在整數倍關系；若不存在整數倍關系，則將對應待選數據中最大幅值對應的頻率作為待測電機的轉頻；若兩個或兩個以上的頻譜數據的頻率之間有整數倍關系，則取其基頻作為待測電機的轉頻；

4)根據待測電機的轉頻計算待測電機的轉速。

本發明中的電機轉速估算方法及系統，采用振動信號進行轉速估算，可減少電機設備轉速傳感器的安裝。對定頻異步電動機來說，轉速的估算可以用來推導電機運行負荷系數，監測電機是否超負荷運行，同時再結合電機的極數、額定頻率可以計算出轉子斷條故障是否發生的分貝值。對于變頻電機來說，轉速的估算可以解決設備健康監測評估系統必須從變頻器或者第三方控制系統獲取實時轉速的困境。

本發明可作為電機制造企業所配套設備預測性維護系統中的重要組成部分，也可作為能源、化工、電力、建材、水務等行業設備健康監測評估系統中電機轉速獲取的一種簡易方法。

進一步地，步驟1)中，所述振動信號包括待測電機不同位置上的振動信號；根據待測電機不同位置的振動信號得到該電機的多個速度信號頻譜；步驟2)、3)中，根據待測電機多個速度信號頻譜得到待測電機的多個轉頻數值；