CN111044901A - 一种用于双模盾构机的故障预警方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于双模盾构机的故障预警方法，利用电流互感器、零序互感器分别检测电机进线侧三相电流和零序电流，将电流信号以及电机的三相电压接入电机保护器，通过检测出的电压、电流值的大小与电机保护器里设定的保护值进行比较，来判断电动机是否过载、轻载、断相、堵转、短路、及三相电路不平衡保护。本发明还公开了一种用于双模盾构机的故障预警系统。本发明具有如下优点：能够在线诊断电机故障、预警与健康管理，保护电机；提供大量操作、维护和诊断数据，使电机的健康状态更加透明、可控，预防电机损坏；能够取代电流表、电压表、热继电器、电流互感器、时间继电器和漏电继电器等电气元件，优化控制电路。

Description

一种用于双模盾构机的故障预警方法及系统

【技术领域】

本发明涉及盾构机故障预警技术领域，尤其涉及一种用于双模盾构机的故障预警方法及系统。

【背景技术】

盾构机是一种广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程施工的大型机械设备，集破岩、出渣、衬砌、支护等于一体，具有自动化程度高、速度快、安全高效等特点。

盾构机在掘进过程中，电气控制系统中关于负载的实时运转数据并不能得到直观的体现，负载故障不能进行在线检测，不能提前预警，例如过流、欠流、湿度、堵转、三相电流不平衡、断相、过压、欠压、漏电、短路等故障引起断路器跳闸时，只能检测到负载空开跳闸报警，并不能知道是由于什么原因引起的，将会给故障排查带来很多干扰，需要一项项的进行排查，找到故障发生的原因。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种用于双模盾构机的故障预警方法，能够解决背景技术中涉及的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于双模盾构机的故障预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、设定接入的各个电机保护器的保护值；

步骤二、通过设置在电机进线侧的电流互感器和零序互感器分别采集电机的三相电流和零序电流的电流值，并反馈给所述电机保护器；将电机的三相线接入电机保护器，测量电机的三相电压；

步骤三、通过电机保护器内的测量单元对接收的电压、电流值参与计算后与保护值进行比较，若电流值大于设定的保护值，则执行步骤四；若电流值在设定的保护值范围内，则执行步骤五；

步骤四、判断电机为过载、堵转、短路、轻载、断相、三相电路不平衡，并执行断电保护；

步骤五、判断电机为正常运行状态；

步骤六、通过接收到的电流、电压值，电机保护器可以通过内部的计算单元计算出功率、频率、功率因数、电能值。

优选的：还包括步骤七、将判断结果传输给上位机进行可视化操作。

优选的：还包括步骤七、将判断结果传输给PLC，通过PLC控制执行机构执行相关动作或过程。

优选的：所述电机保护器通过接口卡与所述上位机连接。

优选的：所述电机保护器通过接口卡与所述PLC连接。

本发明还提供了一种用于双模盾构机的故障预警系统，包括：

保护值设定模块，用于设定接入的各个电机保护器的保护值；

信号采集反馈模块，用于通过设置在电机进线侧的电流互感器和零序互感器分别采集电机的三相电流和零线电流的电流值，并反馈给电机保护器；通过将三相电源线路接入保护器得到电压值；

比较模块，通过电机保护器内的测量、计算单元对接收的电压、电流值与保护值进行比较；

判断模块，用于根据比较结果判断电机的运行状态；

执行模块，用于根据判断结果执行相应的操作。

与相关技术相比，本发明提供的用于双模盾构机的故障预警方法具有如下优点：

1、能够在线诊断电机故障、预警与健康管理，保护电机；

2、提供大量操作、维护和诊断数据，使电机的健康状态更加透明、可控，预防电机损坏；

3、能够取代电流表、电压表、热继电器、电流互感器、时间继电器和漏电继电器等电气元件，优化控制电路。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明用于双模盾构机的故障预警系统的结构示意图；

图2为本发明电机保护器与上位机和PLC通讯结构示意图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和2所示，本发明还提供了一种用于双模盾构机的故障预警系统100，包括：保护值设定模块1、信号采集反馈模块2、比较模块3、判断模块4以及执行模块5。

所述保护值设定模块1用于设定接入的各个电机保护器6的保护值。

所述信号采集模块2用于通过设置在电机进线侧的电流互感器和零序互感器分别采集电机的三相电流和零线电流的电流值，并反馈给电机保护器6。

所述比较模块3通过电机保护器6内的测量、计算单元对接收的电压、电流值与保护值进行比较。

所述判断模块4用于根据比较结果判断电机的运行状态。具体的，运行状态包括过载、轻载、断相、堵转、短路、三相电路不平衡以及正常状态。

所述执行模块5用于根据判断结果执行相应的操作。具体的，该操作包括在上位机7上进行可视化操作和通过PLC8来控制执行机构执行相关的动作或过程。

需要进一步说明的是，所述电机保护器6通过接口卡9与所述上位机7连接或者与所述PLC8连接。

本发明提供的该故障预警系统100是根据三相对称分量法的理论，三个不对称的向量可以唯一分解成三组对称的向量，分别为正序分量、负序分量和零序分量。电机在发生对称故障和不对称故障时，电机的三相电流都会发生变化。电机故障条件流过绕组的电流过大，超过电机的额定电流，因此可根据这一特征来对电机过电流进行保护。电机过载、断相、欠压都会造成绕组电流超过额定值。电源电压欠压，运行电流上升的比例将等于电压下降的比例；电机过载时，常造成堵转，此时的运行电流会大大超过额定电流。针对以上情况，电机保护器可通过对三相运行电流进行检测，根据运行电流的不同性质来确定不同的保护方式，从而对电机予以断电保护。

本发明提供了一种用于双模盾构机的故障预警方法，包括如下步骤：

步骤一、设定接入的各个电机保护器的保护值；

步骤二、通过设置在电机进线侧的电流互感器和零序互感器分别采集电机的三相电流和零序电流的电流值，并反馈给所述电机保护器；将电机的三相线接入电机保护器，测量电机的三相电压；

步骤三、通过电机保护器内的测量单元对接收的电压、电流值进行计算后的值与保护值进行比较，若值大于设定的保护值，则执行步骤四；若值在设定的保护值范围内，则执行步骤五；

步骤四、判断电机为过载、堵转、短路、轻载、断相三相电路不平衡，并执行断电保护；

步骤五、判断电机为正常运行状态；

步骤六、通过接收到的电流、电压值，电机保护器可以通过内部的计算单元计算出功率、频率、功率因数、电能值；

步骤七、将判断结果传输给上位机进行可视化操作或者将判断结果传输给PLC，通过PLC控制执行机构执行相关动作或过程。

本发明提供的用于双模盾构机的故障预警方法，通过电机保护器将电机的三相电流、漏电电流进行采集，对电机作过载、轻载、缺相、堵转、短路、漏电、及三相电路不平衡保护，再通过接口卡将电机保护器的数据与上位机或者PLC进行通讯，从而可以实时的监控电机运转的数据。

与相关技术相比，本发明提供的用于双模盾构机的故障预警方法具有如下优点：

1、能够在线诊断电机故障、预警与健康管理，保护电机；

2、提供大量操作、维护和诊断数据，使电机的健康状态更加透明、可控，预防电机损坏；

3、能够取代电流表、电压表、热继电器、电流互感器、时间继电器和漏电继电器等电气元件，优化控制电路。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种用于双模盾构机的故障预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、设定接入的各个电机保护器的保护值；

步骤二、通过设置在电机进线侧的电流互感器和零序互感器分别采集电机的三相电流和零序电流的电流值，并反馈给所述电机保护器；将电机的三相线接入电机保护器，测量电机的三相电压；

步骤三、通过电机保护器内的测量单元对接收的电压、电流值进行计算后的值与保护值进行比较，若值大于设定的保护值，则执行步骤四；若值在设定的保护值范围内，则执行步骤五；

步骤四、判断电机为过载、堵转、短路、轻载、断相三相电路不平衡，并执行断电保护；

步骤五、判断电机为正常运行状态；

步骤六、通过接收到的电流、电压值，电机保护器可以通过内部的计算单元计算出功率、频率、功率因数、电能值。

2.根据权利要求1所述的一种用于双模盾构机的故障预警方法，其特征在于：还包括步骤七、将判断结果传输给上位机进行可视化操作。

3.根据权利要求1所述的一种用于双模盾构机的故障预警方法，其特征在于：还包括步骤七、将判断结果传输给PLC，通过PLC控制执行机构执行相关动作或过程。

4.根据权利要求2所述的一种用于双模盾构机的故障预警方法，其特征在于：所述电机保护器通过接口卡与所述上位机连接。

5.根据权利要求3所述的一种用于双模盾构机的故障预警方法，其特征在于：所述电机保护器通过接口卡与所述PLC连接。

6.一种用于双模盾构机的故障预警系统，其特征在于，包括：

保护值设定模块，用于设定接入的各个电机保护器的保护值；

信号采集反馈模块，用于通过设置在电机进线侧的电流互感器和零序互感器分别采集电机的三相电流和零序电流的电流值，并反馈给电机保护器；通过将三相电源线路接入保护器得到电压值；

比较模块，通过电机保护器内的测量、计算单元对接收的电压、电流值与保护值进行比较；

判断模块，用于根据比较结果判断电机的运行状态；

执行模块，用于根据判断结果执行相应的操作。

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