[发明专利]一种电机转速估算方法及系统

说明书

本发明涉及一种电机转速估算方法及系统，方案包括待测电机、加速度传感器、边端的采集器和远端的处理器。通过云边协同方式估算电机的转速：将各传感器采集的加速度信号积分成速度信号；根据服务器下发的电机频率类型及转速工作范围，取出各传感器速度信号频谱图上频率范围内满足条件的极大值对应各谱线位置；根据各谱线位置得出各传感器估算的电机转速；根据各传感器估算的电机转速，出现最多的转速或最小的任意两个转速差中较大的转速作为该组采集数据的转速值；一次数据上传时间内多组数据估算的转速值，出现最多的转速或最小的任意两个转速差中较大的转速作为该上传周期采集数据的最终转速值。方案通过振动加速度传感器准确的估算了电机转速。

技术领域

本发明涉及一种电机转速估算方法及系统，属于机械设备健康监测与故障诊断领域。

背景技术

在机械设备的健康状态监测、综合评价、故障诊断过程中，转速都是不可或缺的参数。对于大多数机械设备来说，往往采用电机作为驱动设备，电机按照频率类型可分为定频电机和变频电机。

对于定频电机，通常是用额定转速作为实际转速，但是对于异步电动机，尤其是有转子断条故障的电机来说，实际转速和额定转速是有明显差异的，如果用额定转速作为实际转速，则会造成故障的漏判或误判；另外，实际转速对计算异步电机的负载系数，监测电机负荷情况也十分有意义。

对于变频电机，转速一般从变频器或数控系统中读取，但是在系统之间不能互通的时候，就无法从变频器或数控系统获得转速数据。而在电机设备现场加装转速传感器又存在改造难度大，成本高的问题。且设备现场可能不具备安装转速传感器的条件。

此时要想实现设备健康监测和故障诊断，如何获得或者估算电机的转速就成为一个重要的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机转速估算方法及系统，用以解决电机设备现场缺少安装转速传感器条件，且又不能从第三方系统获取真实转速时，难以获得转速的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明的一种电机转速估算方法的技术方案，包括如下步骤：

1)采集待测电机的振动信号，根据振动信号得到对应的速度信号频谱；

2)根据待测电机的转速工作范围确定速度信号频谱上工作转频的上限和下限，取频率在工作转频上限和下限之间、幅值大于设定值的频谱数据作为待选数据；

3)确定待测电机的转频；

若待测电机为定频电机，则将对应待选数据中最大幅值对应的频率作为待测电机的转频；

若待测电机为变频电机，判断对应待选数据中各频谱数据的频率之间是否存在整数倍关系；若不存在整数倍关系，则将对应待选数据中最大幅值对应的频率作为待测电机的转频；若两个或两个以上的频谱数据的频率之间有整数倍关系，则取其基频作为待测电机的转频；

4)根据待测电机的转频计算待测电机的转速。

本发明中的电机转速估算方法及系统，采用振动信号进行转速估算，可减少电机设备转速传感器的安装。对定频异步电动机来说，转速的估算可以用来推导电机运行负荷系数，监测电机是否超负荷运行，同时再结合电机的极数、额定频率可以计算出转子断条故障是否发生的分贝值。对于变频电机来说，转速的估算可以解决设备健康监测评估系统必须从变频器或者第三方控制系统获取实时转速的困境。

本发明可作为电机制造企业所配套设备预测性维护系统中的重要组成部分，也可作为能源、化工、电力、建材、水务等行业设备健康监测评估系统中电机转速获取的一种简易方法。

进一步地，步骤1)中，所述振动信号包括待测电机不同位置上的振动信号；根据待测电机不同位置的振动信号得到该电机的多个速度信号频谱；步骤2)、3)中，根据待测电机多个速度信号频谱得到待测电机的多个转频数值；