具体实施方式

本公开的实施例涉及一种用于监测旋转装置的方法以及状态监测设备。在一个实施例中，旋转装置可以是在工业环境中使用的马达、发电机、泵等中的一个。使用与旋转装置相关联的状态监测设备以执行该方法。状态监测设备可以被固定到旋转装置以监测旋转装置。具体地，状态监测设备可以基于监测来检测旋转装置的运行状态，以访问旋转装置的状态。

现在参考图1，其示出了马达100的示意图。马达100可以是以间歇占空比运行的任何马达。在一个实施例中，间歇占空比可以被定义为以间隔基础(例如一小时的占空比)发生的运行周期。如图1所示，马达100上附有状态监测设备101。状态监测设备101可以监测马达100以访问马达100的状态。具体地，状态监测设备101可以在每个预定时间段监测马达100，以检测马达100运行状态。例如，预定时间段可以是一小时。监测可以在每个预定时间间隔之后，在预定时间段中被执行。例如，预定时间间隔可以是2.5分钟。因此，在这种情况下，可以在一小时的时间段中的每2.5分钟后执行一次监控。以预定时间间隔在旋转装置处监测和处理数据可以节省存储空间并且导致状态监测设备101的节能。马达100的运行状态可以包括关于以预定时间间隔的马达100的启动和100的停止的信息。运行状态可以在多个预定时间间隔被检测。例如，运行状态可以包括马达100在每个预定时间间隔处于启动位置还是处于停止位置的信息。可以处理与运行状态相关联的信息，以访问马达100的状态。

图2示出了根据本公开的实施例的状态监测设备的功能框图。

图2中示出了状态监测设备101的简化表示。状态监测设备101包括外壳主体103，该外壳主体103能够被附接到旋转装置(诸如马达100(如图1所示))的主体或外壳或框架上。外壳主体103容纳多个传感器，该多个传感器包括但不限于振动传感器204、磁场传感器205以及其他传感器206。振动传感器204、磁场传感器205在本公开中被称为一个或多个传感器。一个或多个传感器记录以及传输测量信号。一个或多个传感器可以根据状态监测设备101相对于旋转装置的放置来执行测量。

此外，状态监测设备101包括用于存储数据的存储器201。数据可以包括由一个或多个传感器在监测旋转装置时测量的数据。该数据可以包括用于检测旋转装置的运行状态的参考值。此外，该数据包括在多个预定时间间隔中为旋转装置计算的运行状态。

在一个实施例中，振动传感器204诸如加速度计可以被用于测量旋转装置中的振动。振动传感器204被用于在每个预定时间间隔之后测量旋转装置的振动，然后被状态监测设备101使用，以检测旋转装置的运行状态。振动传感器204(即例如加速度计)被配置为在每个预定时间间隔之后执行或测量振动数据。例如，加速度计可能处于“唤醒振动模式”。振动传感器204可以与定时器相关联，该定时器可以被配置为用于在每个预定时间间隔之后测量数据。

在一个实施例中，磁场传感器205或磁力计可以被用于测量旋转装置(诸如马达100)周围的磁通量。磁场传感器205是将磁场强度转换为电信号的换能器。测量的磁通量被用于计算旋转装置的线频率。在每个预定时间段的开始，测量来自振动传感器204和磁场传感器205的数据，以计算振动的RMS值的参考值。

此外，状态监测设备101可以包括网络接口203，该网络接口203被配置为用于与外部实体通信。在一个实施例中，网络接口203能够通过无线媒体诸如蓝牙、无线HART等以进行通信。如图2所示，网络接口203可以使用天线207以与外部实体通信。在另一实施例中，网络接口203可以被配置为促进处理器202和外部实体之间的通信。外部实体可以包括服务器等。根据本公开的实施例，图3示出了与服务器通信的用于监测旋转装置的状态监测设备的示例性实施例。在一个实施例中，如图3所示，与旋转装置、马达100相关联的状态监测设备101与服务器301连接。在这种情况下，根据相对放置，一个或多个传感器可以测量数据并且将测量值发送到处理器202，处理器202可以通过网络接口203将原始数据传送到服务器301以供处理。状态监测设备101从服务器301接收处理过的信息以评估马达100的状态。

此外，状态监测设备101还包括处理器202，该处理器202被配置为从一个或多个传感器接收测量值以及检测旋转装置的运行状态。处理器202被配置为在每个预定时间段后周期地监测和检测旋转装置的运行状态。在预定时间段中的每个预定时间间隔之后，处理器202从振动传感器204接收与振动相关联的信号，以检测旋转装置中振动的存在。

例如，马达100中的振动可以由振动传感器204(诸如加速度计)来检测，该振动传感器可以向用于收集数据的处理器202发送信号。基于状态监测设备101相对于旋转装置的放置，该信号对应于振动传感器204的测量位置。在检测到振动的情况下，处理器202以第一频率从振动传感器204获取振动的预定数量的样本。在示例中，预定数量的样本可以是六十四个样本并且第一频率可以是两千赫兹。振动的预定数量的样本被获取，以计算旋转装置的振动均方根(RMS)值。

本领域技术人员将理解，在本发明中，可以获取任何预定数量的样本来确定振动的RMS值。在一个实施例中，通过任何已知技术以计算振动的RMS值。此外，处理器被配置为将振动的均方根值与参考值进行比较，以在预定时间间隔检测旋转装置的运行状态。在一个实施例中，处理器202基于由多个传感器测量的数据以计算在预定时间段开始时的参考值。如果确定振动的RMS值被确定为大于参考值，则检测到旋转装置正处于启动状态。同样，如果确定振动的RMS值小于参考值，则检测到旋转装置正处于停止状态。处理在预定时间段中的每个预定时间间隔检测到的运行状态，以评估旋转装置的状态。

图4示出了根据本公开的实施例的用于监测旋转装置的方法的流程图。

图4示出了根据本发明实施例的用于监测旋转装置的方法的流程图。旋转装置通常可以存在于工业环境中，例如加工厂等。

诸如马达100的旋转装置与状态监测设备101相关联。状态监测设备101被安装/附接在旋转装置上以用于监测。状态监测设备101在每个预定时间间隔检测旋转装置的运行状态，该运行状态被用于评估旋转装置的状态。

在旋转装置(例如马达100)的每个预定时间段开始时，状态监测设备101基于由多个传感器测量的数据以确定振动的参考值。在一个实施例中，旋转装置以可变频率接收功率，该功率被用于计算参考值。因此，参考值在每个预定时间段被更新。

状态监测设备101接收由振动传感器204以预定频率(例如2kHz)测量的多个样本(例如1024个样本)，以确定峰态和速度RMS。来自多个传感器的测量值可以被用于计算旋转装置的速度和线频率。在一个实施例中，能够使用任何已知技术来确定旋转装置的速度和线频率。此外，状态监测设备101接收由磁场传感器205以预定频率(例如300Hz)测量的多个样本，以确定频谱。在一个实施例中，可以从多轴磁场传感器收集多个样本。测量的RMS值与振动阈值进行比较，以检测旋转装置是否处于启动/停止状态。具体地，如果测量的RMS值大于振动阈值，则检测到旋转装置正处于启动状态。如果检测到旋转装置处于启动状态，则将参考值更新为RMS值。参考值被存储在存储器201中。随后，在预定时间间隔之后(例如，在两分半钟之后)，状态监测设备101可以从一个或多个传感器接收数据。

在块401，该方法包括基于与振动相关联的信号以检测旋转装置中振动的存在。在一个实施例中，振动传感器204可以等待特定时间(例如两秒)，以检测振动的存在。如果在特定时间中没有检测到振动，状态监测设备101可以检查旋转装置是否被切换为“ON”并且执行预定次数的振动检测。在每个预定时间间隔之后开始振动的检测。在一个实施例中，状态监测设备101可以为一个或多个传感器的每个预定时间间隔设置定时器。具体地，振动传感器204被配置为基于状态监测设备101相对于旋转装置的放置，以测量与振动传感器的测量位置相对应的信号。在一个实施例中，测量位置是状态监测设备101安装在旋转装置上的位置。更具体地，该位置是当状态监测设备101被附接在旋转装置上时在状态监测设备101的外壳主体103内的一个或多个传感器的位置。在一个实施例中，状态监测设备101可以被不同地定位以用于测量。在一个实施例中，如果在旋转装置中没有检测到振动，则状态监测设备101检测到旋转装置正处于停止状态并且定时器被设置为下一预定时间间隔。

在块403，一旦在旋转装置中检测到振动的存在，该方法包括从振动传感器204获取与振动相关联的预定数量的样本。预定数量的样本以第一频率来被获取。在一个示例中，预定数量的样本可以包括六十四个样本、二十八个样本等。本领域技术人员应当理解，在本公开中，样本的数量是可配置的。在一个示例中，第一频率可以是两千赫兹。本领域技术人员应当理解，用于收集预定数量的样本的第一频率可以基于旋转装置并且在本公开中是可配置的。在一个实施例中，与振动相关联的预定数量的样本包括旋转装置在振动期间的加速度值。

在块405，该方法包括基于预定数量的样本以计算振动的RMS值。在一个实施例中，RMS值被定义为波形的平方值的平均值的平方根。在一个实施例中，能够通过任何已知的现有技术来计算振动的RMS值。

在块407，该方法包括将计算出的振动RMS值与为预定时间段计算的参考值进行比较。具体地，如果旋转装置以可变频率运行，振动的参考值可以随时间变化。因此，在每个预定时间段计算参考值，以提高对旋转装置运行状态的检测的准确度。

基于比较，检测旋转装置的运行状态。在一个实施例中，旋转装置的运行状态包括在预定时间段的每个预定时间间隔中关于马达的一个或多个启动和旋转装置的一个或多个停止的信息。例如，如果确定计算出的RMS值大于参考值，则运行状态被检测为启动状态。在一个实施例中，为了确定旋转装置的启动，当旋转装置开始运行时，RMS值的幅度可以快速增加。这样的信号特征很容易被检测到。旋转装置的启动的检测是基于参考值而被实现的。当RMS值的幅度大于参考值时，旋转装置被认为是启动的。

以类似的方式，可以执行旋转装置的停止检测。在一个实施例中，当旋转装置停止运行时，RMS值的幅度可以减小。与旋转装置启动的情况一样，这种信号特征明显并且容易被检测到。旋转装置停止的检测也是基于参考值而被实现的。当RMS值的幅度小于参考值时，旋转装置被认为是停止的。

在块409，该方法包括在每个预定时间间隔将针对旋转装置检测到的运行状态存储在存储器201中。图5示出了根据本公开的实施例的表示旋转装置设备的运行状态的示例性图表。图5为记录马达运行状态的图表。在本示例下，该图表为以一小时的预定时间段和两分半钟的预定时间间隔来对马达进行记录。因此，运行状态由监测设备101每2.5分钟检测一次，并且以24比特格式被存储为比特信息，其中一比特对应于2.5分钟。因此，如果马达处于启动状态，则该比特的值为“1”，否则为零。因此，可以检测到启动/停止的最小间隔为2.5分钟。因此，在每个预定时间间隔结束时，可以考虑比特值以确定运行状态。例如，考虑用户是否将预定时间段设置为30分钟。在这种情况下，可以使用12比特来确定马达的运行状态。此外，如果用户将预定时间段设置为大于1小时，则可以修改24比特以填充间隔。例如，如果预定时间段为2小时，则可以每5分钟记录24比特信息。在一个实施例中，状态监测设备101可以通过在每个预定时间(例如十秒)增加计数器，以对预定时间间隔进行计数。例如，如果预定时间段是一小时，则2.5分钟的预定时间间隔由计数器计数，而值一旦达到15计数器就将复位(15*10＝150秒＝2.5分钟)。

在块411，该方法包括处理在预定时间段为预定时间间隔的每个存储的信息以评估旋转装置的状态。在一个实施例中，信息还可以包括旋转装置在预定时间段的一个或多个启动和一个或多个停止。这种信息可以包括启动/停止次数、预定时间段启动/停止的次数、加载相关信息等。在每个预定时间段之后处理该信息以评估旋转装置的状态。基于与每个预定时间间隔相关联的已处理信息和与预定时间段相关联的已处理信息，以评估旋转装置的状态。

在一个实施例中，服务器301可以使用与每个预定时间间隔和预定时间段相关联的已处理的信息以评估旋转装置的状态。该状态可以与健康状态以及需要维护和/或其他支持的状态相关联。例如，状态监测设备101可以具有简单的寿命估计模型(例如经验数学关系)，其进行启动/停止/改变以估计剩余寿命以及预测需要维护的状态。简单寿命估计模型的示例可以根据经验将寿命表示为与旋转装置上的平均(均值)负载值指定的启动次数相关的曲线，并且状态监测设备101可以使用表示该曲线的数学表达式关系来基于启动次数的值以估计/预测维护的时间或状态。类似地，状态监测设备101还可以结合旋转装置的启动和停止信号之间的平均时间段以及平均负载值来确定维护状态。

此外，该方法可选地包括通过状态监测设备101的网络接口203，从服务器301接收用于评估旋转装置的状态的信息。具体地，服务器301与状态监测设备101通信，该服务器301接收由多个传感器中的每个传感器测量的数据，该数据被处理以评估旋转装置的状态。例如，服务器301可以具有一个或数个模型来处理与状态监测设备101的单个/数个传感器相关的数据。来自多个传感器的数据的处理可以被用于确定旋转装置的状态。例如，考虑这样一种情况，特定地点的马达在启动/停止一定次数后可能会出现故障。服务器301处的分析模块可以使用该信息并进行关联以检测马达100的状态。此外，服务器301将已处理的信息传输到状态监测设备101。

因此，状态监测设备101可以评估保证服务、维护或维护计划的状态。这可以基于在配置期间设备已经可用的信息以及通过其传感器收集的/从服务器301接收的信息来完成。状态监测设备101还可以将旋转装置的原始数据和/或处理后的数据发送到服务器301。在服务器301处，还可以收集来自状态监测设备101的信息，这些信息可以被用于各种状态评估和/或维护计划活动。

本发明提供了各种优点。与运行状态(诸如启动、停止)相关联的信息可以被用作在状态监测设备101处的一个或多个寿命估计模型(和/或服务器处的寿命估计模型(多个))的输入。状态监测设备101利用与启动、停止相关联的信息来预测需要维护和/或其他支持的状态。可以基于已处理的信息来发送用于触发动作(例如，安排维护等)的通信(例如，通过服务器的通信、通过状态监测设备的通信等)。

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