用于对电枢进行功能监测的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于对电枢(22)进行功能监测的装置，该装置包括：至少一个传感器模块(2)，其具有至少一个用于采集至少一个电枢特有的测量值的传感器(4)；以及，数据采集单元(6)，其用于采集至少一个电枢特有的测量值。
【专利说明】
用于对电枢进行功能监测的装置[0001 ] 本发明涉及一种对电枢进行功能监测的装置。
[0002]为了使设备(例如核设备)顺利运转，有必要确保各部件(例如各种电枢)的功能无故障。由于在此类设备中有许多电枢，因此各部件的预防性保养(即定期维护和检查)耗费大量的时间成本并产生大量费用。因此理想的是，将可能会影响部件功能的改变和/或损坏及早识别出来，以便尽可能避免设备不必要的停机并将必要的保养减少至最小时间。
[0003]例如从WO 93/08482中已知一种检测电动电枢的装置，在此装置中所述电枢配有结构单元，驱动器的馈线上的电压分接和电流分接在所述结构单元中进行。所述结构单元还可连接到诊断模块，该诊断模块与测量和分析单元连接用于进一步传输测量值。
[0004]从WO 99/24840中也已知一种用于使用电枢所配有的结构单元、诊断模块和分析单元来检测电枢的装置。还有用于诊断模块的供能装置，例如可通过结构单元上的连接头将其激活，致使在没有待处理的信号时，可在待机模式下来操作诊断模块。
[0005]本发明的任务在于提供一种装置，借助该装置可对电枢进行可靠且成本低廉的功能监测。
[0006]此任务通过具有权利要求1所述特征的、用于对电枢进行功能监测的装置得以实现。
[0007]根据本发明，所述装置包括:至少一个传感器模块，其具有至少一个用于得到至少一个电枢特有的测量值的传感器；以及，数据采集单元，其用于采集至少一个电枢特有的测量值。所述电枢例如包括其驱动器、电源和电路元件，从而使得确定例如电流、电压、驱动力、扭矩、阀冲程或排空压力来作为电枢特有的测量值。换言之:提供一种模块式系统来对电枢进行功能监测，在所述系统中传感器和数据采集分离开来。在这种情况下，数据采集局限于纯粹记录测量数据。由此可独立于所使用的传感器模块将数据采集单元用于电枢诊断和驱动器诊断的不同应用。只是传感器模块必须分别与待检测的电枢匹配，数据采集单元可以任意组合。数据采集单元将测量值存储在本地和/或将其传输到中央分析系统。此外数据采集单元还可识别相应的传感器模块，从而识别测量数据与特定电枢的从属关系。
[0008]所述装置被设置用于固定地或永久性地安装，并且例如布置在电缆出口中或布置在开关设备中相应电枢所属的插槽中。在这种情况下装置或传感器模块在插槽或电缆出口中是硬连线的。因此在设备的正常运行期间而不是只在设备停机期间才可对电枢(特别是电动电枢)进行检验。
[0009]可借助所述装置来进行监测从而根据状态来进行保养的多个电枢在当功能行为变差时可被单独更换。此外还可同时对多个电枢进行监测。可对临界区域中的电枢进行针对性分析，进一步检验或维护，抑或更换。因此将避免定期进行预防性的、耗时的维护。通过有针对性地且适当地延长维修间隔期和维修措施会产生明显的费用优势和时间优势。此外还可减少对负责维护和保养的设备人员的辐射照射。
[0010]数据采集单元特别具有存储介质用于存储所采集的测量数据。为此例如设置集成在数据采集单元中的SD存储卡，当缺少到分析系统的连接时将测量数据存储在所述存储卡上。由此来确保无缝记录测量值并且可以连续监测电枢，即使之后才来分析所述测量值。因此例如有可能的是，之后才将对电枢功能行为造成不利影响的运行条件识别出来并在今后避免。
[0011]然而特别有利的是，数据采集单元具有接口，其用于将至少一个测量值传输到中央分析系统。此时数据传输例如借助标准的TCP/IP协议通过以太网来进行。所述以太网除了中央数据和分析服务器外还具有工作站系统，从而使得经过分析的测量数据可直接提供给设备人员使用并且例如借助信号灯颜色将其用图形显示出来。如果存在到中央分析服务器的连接，则测量数据可由数据采集单元来传输，如果没有所述连接则将测量数据首先存储在SD存储卡上且如有必要晚些时候再将其传输给中央分析服务器或借助便携式计算机来进行传输，所述便携式计算机将数据采集单元上的或SD存储卡的数据读取出来。通过为评估电枢功能而实现的软件在中央分析服务器上自动分析测量数据。也可将电枢有效功率的计算结果存储在数据和分析服务器上用于分析。
[0012]在一种优选的实施形式中，至少一个传感器模块和/或数据采集单元具有非易失性存储器。在所述存储器中永久储存着电枢的分配，即模块识别，从而使得在数据采集单元中或在中央数据和分析服务器上可识别出来的是，相应的传感器模块与哪一个电枢连接。同样还可存储电枢特有的测量值的校准常数和换算因子，以便将测得的原始数据换算成其物理值。测量值和永久存储的信息，也就是说此外还有校准常数和换算因子，由数据采集单元读取出来并传输到中央数据和分析服务器。测量数据的换算在中央数据和分析服务器上进行。数据采集单元的非易失性存储器上存储了与测量相关的参数例如采样率、以触发为条件的前置时间和跟踪时间。此外非易失性存储器还被用于识别数据采集单元。
[0013]在所述装置的一个有利的实施形式中，传感器模块具有多个被水平布置在支承导轨上的传感器。这能使得在安装时能够节省空间，在安装时将装置例如布置在电缆出口中或布置在电枢开关设备的插槽中。例如将电流传感器用作传感器来检查电动驱动的电枢，其布置在共同的导电轨上。在这种情况下各传感器被彼此电隔离，以确保设备安全。
[0014]在另一个优选的实施形式中，传感器模块中的至少一个传感器是磁场传感器。因此所述装置可用于非接触式测量和检验磁阀门。
[0015]在另一个有利的实施形式中，传感器模块中的至少一个传感器是压力传感器，这使得可以对气动电枢进行检查。
[0016]有利的是，在装置中将传感器模块布置在第一壳体中并将数据采集单元布置在第二壳体中，其中第一和第二壳体具有同一底面。由此可将传感器模块和数据采集单元直接层叠布置且可以节省空间地安装。
[0017]下面将借助实施例的描述并参考附图来进一步详细说明本发明的其它特征和优点。以示意性原理图分别示出了:
[0018]图1示出了用于监测电枢的装置，
[0019]图2示出了用于监测电动驱动电枢的传感器模块，
[0020]图3示出了用于监测磁阀门的传感器模块，
[0021]图4示出了用于监测气动电枢的传感器模块，
[0022]图5示出了用于监测气动电枢的装置的电路图。
[0023]图1示出了使用传感器模块2监测电枢22的装置，所述传感器模块例如具有2个传感器4用于得到电枢特有的测量值。此外，该装置还包括数据采集单元6用于采集至少一个测量值。数据采集单元6具有存储介质8，所述存储介质被用于在没有到达中央数据和分析服务器10的连接时存储测量值。
[0024]数据采集单元6包括非易失性存储器14b，其上存储了与测量相关的参数，例如采样率和以触发为条件的前置时间和跟踪时间，以及用于传输测量值的相关数据，例如IP地址。此外，存储器14b还被用于识别数据采集单元6。
[0025]为了能在存在以太网连接28时将测量值传输给中央数据和分析服务器10，在数据采集单元6中有接口 12可供使用。通过以太网借助标准TCP/IP协议来进行数据传输。此外还设置了以太网交换机24，其在必要时将多个数据采集单元6与数据和分析服务器10连接。借助实现的软件在中央数据和分析服务器10上评估电枢22的功能。此外将一个或多个工作站系统26集成到网络中，从而使得设备人员可以识别数据和分析服务器10进行的分析。
[0026]传感器模块2具有非易失性存储器14a，其中存储着电枢特有的测量值的校准常数和换算因子。此外，所述存储器14a还被用于识别传感器模块2或识别用所述传感器模块2检验的电枢22，从而使得可正确分配测量值。
[0027]传感器模块2布置在第一壳体16中，数据采集单元6布置在第二壳体18中，其中第一壳体16的底面对应于第二壳体18的底面,从而使得传感器模块2、16和数据米集单兀6、18可以层叠安装。
[0028]为了检查电动驱动电枢22a或磁阀门22b，将传感器模块2和数据采集单元6布置在开关设备20中，通过该开关设备可操纵电枢22a、22b，从而使得可在正常运行期间对电枢22进行检查。在这种情况下不仅可将传感器模块2和数据采集单元6安装在开关设备20的插槽21中，而且也可将其安装在开关设备20内的电缆出口中。
[0029]由传感器模块2和数据采集单元6组成的模块化系统，其允许使用所述装置来对不同电枢22进行检查，原因在于只有传感器模块2必须与相应的电枢匹配，但数据采集单元6独立于电枢类型故可以广泛使用。
[0030]图2示出了一种用于监测电驱动或电动驱动的电枢22a的装置，其中测定作为电枢特有的测量值的电流和电压。所述装置布置在一个-此处未被示出的-开关设备20中，其中电枢运行所需的馈线30连接在装置上。为了测量馈线30中的电流强度给馈线分别分配电流变换器32，所述馈线分别通过两根测量线34与电流分接36连接。根据驱动方式-交流驱动或直流驱动-将感应电流变换器或直流电流变换器用作电流变换器32。电流变换器32被水平布置在导电轨(未被示出)上。通过分别从馈线30出来的电压测量线38进行电压分接，所述电压测量线通过断路器40引向电压变换器42。数据采集单元6得到所测得的电流和电压值，借助A/D转换器进行转换并将其存储在存储介质8上或通过接口 12将其传输到中央数据和分析服务器10。此外，还可借助光耦合器44来直接或通过无电势接触器，例如通过耦合继电器来采集接通/关断(AUF/ZU)触发信号。需要24V的外部直流电压供应来进行电源供给，其实施在内部通过电源适配器48进行。
[0031]图3示出了具有传感器模块2和数据采集单元6的装置用于监测磁阀门22b，其中将磁场传感器50与前置放大器52集成在一起，以便非接触式地测量电流。通过连接的馈线30借助电压测量线38来进行电压分接，所述电压测量线通过电阻器40引向模拟光耦合器45。电流和电压测量值或测量信号在有源低通滤波器54中被进一步处理。
[0032]数据采集单元6得到所测量的电流和电压值，借助A/D转换器对其进行转换并将其存储在存储介质8上或通过接口 12将其传输到中央数据和分析服务器10。此外还可借助光耦合器44来直接地或通过无电势接触器(例如通过耦合继电器)来采集触发信号。需要24V的外部直流电压供应来进行能量供给，其实施在内部通过电源适配器48进行。此外还进行24V的并行分接以便为传感器模块2中的有源元件供电。
[0033]图4示出了用于检查气动电枢22c的装置，在图5中绘制了用于监测气动电枢的装置的电路图。所述装置直接连接在气动电枢22c上。其具有多达四个压力传感器，这些压力传感器采集压缩空气源58的压力(压力传感器56c)，由Ι/P转换器60转换的气动控制信号62 (压力传感器56b)，以及从压力调节器68引向电枢22c的压缩空气(压力传感器56a、56d)。压力传感器56具有电压输出或DMS跨线。此外还可以设置测力传感器64和位置传感器66来采集其它测量值。传感器模块2能够生成用于Ι/P转换器60的控制信号。借助光耦合器44可检测到两个机械最终位置探测器70。
[0034]数据采集单元6获得所测量的压力、力、路程、最终位置和开关信号方面的值，借助于A/D转换器对其进行转换并将其存储在存储介质8上或通过接口 12将其传输到中央数据和分析服务器10。需要24V的外部直流电压供应来进行能量供给，其实施在内部通过电源适配器48进行。此外，还进行24V的并行分接以便为传感器模块2中的有源元件供电。
[0035]上面参考优选的实施例对本发明进行了描述。但是要明白一点，本发明并不局限于所示出的实施例的具体实施，相反相关专业人员可依据本发明派生出一些变体形式，但不偏离本发明重要的基本思想。
[0036]参考标记列表
[0037]2 传感器模块
[0038]4 传感器
[0039]6 数据采集单元
[0040]8 存储介质
[0041]10 数据和分析服务器
[0042]12 接口
[0043]14a 内部非易失性存储器(传感器模块)
[0044]14b 内部非易失性存储器(数据采集单元)
[0045]16 传感器模块的壳体
[0046]18 数据采集单元的壳体
[0047]20 开关设备
[0048]21 插槽
[0049]22 电枢
[0050]22a 电动/电驱动的电枢
[0051]22b 磁阀门
[0052]22c 气动电枢
[0053]24 以太网交换机
[0054]26 工作站系统
[0055]28 以太网
[0056]30馈线
[0057]32电流变换器
[0058]34测量线
[0059]36电流分接U、I3
[0060]38电压测量线
[0061]40电阻器
[0062]42电压变换器 U1'U2、U3
[0063]44光耦合器
[0064]45模拟光稱合器
[0065]46Ust
[0066]48电源适配器
[0067]50磁场传感器
[0068]52放大器
[0069]54低通滤波器
[0070]56压力传感器
[0071]58压缩空气源
[0072]60I/P 转换器
[0073]62气动控制信号
[0074]64测力传感器
[0075]66位置传感器
[0076]68压力调节器
[0077]70机械最终位置探测器
【权利要求】
1.一种用于对电枢(22)进行功能监测的装置，所述装置包括:至少一个传感器模块(2)，其具有至少一个用于得到至少一个电枢特有的测量值的传感器(4);以及，数据采集单元(6)，其用于采集至少一个电枢特有的测量值。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述数据采集单元(6)具有存储介质(8)。
3.如权利要求1或2中任一项所述的装置，其中所述数据采集单元(6)包括接口(12)，所述接口(12)用于将至少一个测量值传输到中央分析系统(10)。
4.如权利要求1或2中任一项所述的装置，其中所述传感器模块(2)和/或数据采集单元(6)具有非易失性存储器(14a、14b)。
5.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述传感器模块(2)具有多个、被水平布置在支承导轨上的传感器(4)。
6.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述传感器模块中的至少一个传感器(4)是磁场传感器(50)。
7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述传感器模块(2)中的至少一个传感器(4)是压力传感器(4c)。
8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中将所述传感器模块(2)布置在第一壳体(16)中并将所述数据米集单兀(6)布置在第二壳体(18)中,其中第一壳体(16)和第二壳体(18)具有同一底面。
【文档编号】G01R31/00GK104407246SQ201410685743
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】克劳斯·艾因兹曼, 卡尔海因茨·海恩 申请人:阿海珐有限公司