接地设备的监测系统的制作方法

相关申请

本申请要求提交于2017年6月5日的标题为“接地设备的监测系统(monitoringsystemforgroundingapparatus)”的美国临时专利申请系列no.62/515,108的权益，该申请据此全文以引用方式并入。

本公开整体涉及用于监测具有旋转轴的装置的一个或多个部件的监测系统，该旋转轴易受在轴上具有杂散电压的影响。更具体地，本公开涉及监测具有旋转轴的装置的一个或多个部件(诸如接地设备)的监测设备、组件、系统和方法，该旋转轴在轴上具有杂散电流。

发明背景

在包括旋转轴的许多装置中，诸如但不限于发电机、电动机、齿轮箱(诸如风车齿轮箱)、压缩机、泵等，杂散电压可积聚于旋转轴上。除了得自未正确地起作用的设备的任何杂散电压之外，所有旋转轴由于转子和定子之间的磁场分布的不对称性、轴中的残余磁通量、激励和静电电荷而固有地生成电场。这些杂散电压可最终通过结构(诸如支撑旋转轴的轴承)离开旋转轴。随着时间推移，这可损害轴承和/或装置的其它部件。

为防止电流流动通过结构(诸如轴承和相关部件)，接地设备可用于使旋转轴接地。此类接地设备可包括接地电刷、接地条、接地缆索，和配置成使装置的旋转轴接地的其它接地构件。在船舶应用中，推进轴可包括接地设备以避免可以其它方式引起腐蚀的流电活动(galvanicactivity)。存在监测接地设备的性能的需求，以确保接地设备正确地运行。还存在监测流动通过接地设备的电流的需求，以检测并诊断装置内的可能缺陷或其它问题。

技术实现要素：

本公开涉及监测发电机、电动机、齿轮箱、压缩机、泵、驱动轴、轮轴或包括旋转轴的其它装置的接地设备的性能的一些另选设计、材料和方法，该旋转轴易受轴上的杂散电压的影响。

因此，本公开的例示性实施例为用于具有旋转轴的装置的轴接地和监测系统。轴接地和监测系统包括接地构件，该接地构件配置成滑动电接触旋转轴，并且配置成连接至地面。电传感器配置成感测电参数，该电参数提供流动通过接地构件的电力的指示。处理器与电传感器操作地联接并且配置成从电传感器接收表示电参数的数据并分析。存储器与处理器操作地联接并且配置成存储由处理器所处理的数据，该数据表示由电传感器所提供的数据。处理器还配置成对电传感器的电参数的数值进行周期性地取样并且将该数值记录至存储器，并且配置成随着时间而形成表示电传感器的电参数的周期性取样数值的汇编的重构波形。

除了任何上述实施例之外或另选地，处理器还配置成对电传感器的电参数的数值进行取样并且响应于周期性触发将该数值记录至存储器。

除了任何上述实施例之外或另选地，周期性触发基于旋转轴的旋转速度。

除了任何上述实施例之外或另选地，周期性触发基于旋转轴的旋转位置。

除了任何上述实施例之外或另选地，周期性触发包括增量延迟，使得电传感器的电参数的瞬时数值的每次连续取样包括连续波形的不同部分。

除了任何上述实施例之外或另选地，电传感器的电参数的数值包括波形的幅值，该波形表示电传感器的电参数。

除了任何上述实施例之外或另选地，电传感器包括电流传感器或电压传感器。

除了任何上述实施例之外或另选地，处理器还配置成使重构波形关联于旋转轴的相对位置以确定在旋转轴上可发生任何异常或阈值条件的位置。

除了任何上述实施例之外或另选地，处理器还配置成利用轴旋转速度的指示和已知取样速率来使重构波形关联于旋转轴的相对位置。

除了任何上述实施例之外或另选地，处理器还配置成当对电传感器的电参数的数值进行周期性地取样并且将该数值记录至存储器时还将对应轴旋转位置记录至存储器，该对应轴旋转位置与电传感器的电参数的数值在时间上对齐；并且处理器还配置成利用该时间上对齐记录轴旋转位置来使重构波形关联于旋转轴的相对位置。

除了任何上述实施例之外或另选地，处理器还配置成分析重构波形以查找可发生的异常或阈值条件。

本公开的另一例示性实施例为一种用于装置的监测系统，该装置具有旋转轴和定位成电接触该旋转轴的接地构件。监测系统包括电压传感器和处理器，该电压传感器配置成感测旋转轴的电压，该处理器与电压传感器操作地联接并且配置成接收指示由电压传感器所感测的电压的数据并分析。存储器与处理器操作地联接并且配置成存储由处理器所处理的数据，该数据指示由电压传感器所提供的数据。处理器还配置成对指示电压传感器的电压的数据的数值进行周期性地取样并且将该数值记录至存储器，并且配置成随着时间而形成重构波形，该重构波形表示指示电压传感器的电压的数据的周期性取样数值的汇编。

除了任何上述实施例之外或另选地，处理器还配置成对指示电压传感器的电压的数据的数值进行取样并且响应于周期性触发将该数值记录至存储器。

除了任何上述实施例之外或另选地，周期性触发基于旋转轴的旋转速度和/或角位置。

除了任何上述实施例之外或另选地，周期性触发包括增量延迟，使得指示电压传感器的电压的数据的数值的每次连续取样包括连续波形的不同部分。

除了任何上述实施例之外或另选地，指示电压传感器的电压的数据的数值包括波形的幅值，该波形表示指示电压传感器的电压的数据。

除了任何上述实施例之外或另选地，处理器还配置成分析重构波形以查找可发生的异常或阈值条件。

本公开的另一例示性实施例为一种用于装置的监测系统，该装置具有旋转轴和定位成电接触该旋转轴的接地构件。监测系统包括电传感器和处理器，该电传感器配置成感测旋转轴的电参数，该处理器与电压传感器操作地联接并且配置成接收指示由电传感器所感测的电参数的数据并分析。存储器与处理器操作地联接并且配置成存储由处理器所处理的数据，该数据指示由电传感器所提供的数据。处理器还配置成以取样速率对指示电传感器的电参数的数据的数值进行周期性地取样，该取样速率关联于旋转轴的旋转速度，使得特定取样对应于旋转轴的角位置，该角位置与对应于紧邻先前取样的旋转轴的角位置旋转偏离，该处理器将每个数值记录至存储器。处理器还配置成随着时间形成重构波形，该重构波形表示指示电传感器的电压的数据的周期取样数值的汇编。

除了任何上述实施例之外或另选地，取样速率关联于旋转轴的旋转速度，使得特定取样对应于旋转轴的角位置，该角位置旋转超前于对应于紧邻先前取样的旋转轴的角位置。

除了任何上述实施例之外或另选地，取样速率关联于旋转轴的旋转速度，使得特定取样对应于旋转轴的角位置，该角位置旋转滞后于对应于紧邻先前取样的旋转轴的角位置。

除了任何上述实施例之外或另选地，电传感器包括电压传感器。

除了任何上述实施例之外或另选地，指示电参数的数据的数值包括波形的幅值，该波形表示指示电压传感器的电压的数据。

除了任何上述实施例之外或另选地，处理器还配置成分析重构波形以查找可发生的异常或阈值条件。

一些实施例的上述概要非旨在描述本公开的每个公开实施例或每一个实施方式。下述的附图和具体实施方式更特别地例证了这些实施例中的一些。

附图简述

考虑到接合附图的各种实施例的下述具体实施方式，本发明可更全面地理解，其中：

图1为电机的旋转机构的一部分的透视图，该电机具有位于轴上的轴接地设备；

图2为图1的轴接地设备的侧视图，该轴接地设备绕着电机的轴进行定位；

图3为图1的轴接地设备的剖视图，该轴接地设备绕着电机的轴进行定位；

图4为图2的可调整缆索引导件和接地缆索的剖视图；

图5为并入接地监测系统的发电机的示意图；

图5a为并入接地监测系统的另一发电机的示意图；

图5b为并入接地监测系统的风力机的示意图；

图6为旋转轴的监测系统的示意图；

图7为旋转轴的监测系统的示意图；

图8为旋转轴的监测系统的示意图；

图9为旋转轴的轴接地和监测系统的示意图；和

图10为利用等效时间取样的波形采集的图形表示。

尽管本发明可修改为各种修改方式和替代方式，但是其细节已在附图中以实例的方式示出并且将详细地描述。然而，应当理解，其目的非将本发明的多个方面限于所描述的特定实施例。相反，其目的在于涵盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代形式。

具体实施方式

关于下述所定义术语，这些定义应适用，除非不同定义在权利要求书或本说明书的其它地方给出。

所有数值在本文假定由术语“约”修饰，无论是否明确指示。术语“约”一般是指数范围，本领域的技术人员将该数范围视为等同于所表述值(即，具有相同功能或结果)。在许多情况下，术语“约”可包括四舍五入成最接近有效数字的数。

通过端点表述的数值范围包括该范围内的所有数(例如，1至5包括1,1.5,2,2.75,3,3.80,4和5)。

如本说明书和附属权利要求书中所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物，除非上下文清楚地另有指示。如本说明书和附属权利要求书中所用，术语“或”一般以其包括“和/或”的意义来采用，除非上下文清楚地另有指示。

应当指出的是，说明书对“一个实施例”、“一些实施例”、“其它实施例”等的引用指示，所描述的实施例可包括一个或多个特定特征、结构和/或特性。然而，此类表述不必然地意指，所有实施例包括特定特征、结构和/或特性。此外，当特定特征、结构和/或特性结合一个实施例来描述时，应当理解，此类特征、结构和/或特性还可结合无论是否明确描述的其它实施例来使用，除非明确地相反地指明。

下述具体实施方式应参考附图来阅读，其中不同附图中的类似结构编号相同。附图(其未必按比例绘制)示出了例示性实施例并且不旨在限制本公开的范围。

多种装置包括旋转轴，该旋转轴接触静止或很大程度上静止的电导体。实例包括但不限于电机，诸如包括发电机和电动机的发电机电机。出于例示性目的，本公开将参考电机(例如，发电机)，但应当理解，本文所讨论的理念还等同地适用于其它设备。具有旋转轴的装置的额外实例包括齿轮箱(诸如风车齿轮箱)、泵、压缩机、驱动轴、轮轴，等等。船舶推进系统也利用旋转轴。图1至图5提供了电机2的例示性视图，电机2可并入轴接地和监测系统。在一些情况下，监测系统(其配置成监测轴接地系统的性能并且因此监测电机2的健康状况)可构建于诸如本文所描述的轴接地系统中。在一些情况下，监测系统可例如为添加或翻新改进系统，该添加或翻新改进系统可添加至现有轴接地设备或可包括于安装在电机2上的轴接地设备内。在其它情况下，轴监测系统可独立于任何轴接地设备来利用。

图1示出了电机2的一部分，电机2具有旋转机构，诸如旋转轴4。电机2可为发电机电机(dynamo-electricmachine)，诸如将机械能转换成电能的发电机，或将电能转换成机械能的电动机。因此，旋转轴4可连接至发电机或换向器的集电环或类似结构，或电动机的类似结构并与之电隔离，这些结构适于并配置成与滑动连接部进行交互作用或配置为滑动连接部的一部分以使固定导体和移动导体之间的电路完整来使电流在其间穿过。例如，在至少一些发电机或电动机中，集电环或换向器适于并配置成以该发电机或电动机内的电刷组件或索具使电路完整。旋转轴4可使机械能从功率源转移至发电机的集电环和/或可使机械能从换向器转移至电动机。本领域的技术人员将理解，旋转轴4的尺寸和配置可根据其中利用旋转轴4的发电机或电动机的类型和/或尺寸而改变。例如，在一些工业应用中，旋转轴4可具有10英寸或更大、12英寸或更大、14英寸或更大、16英寸或更大、18英寸或更大、20英寸或更大、22英寸或更大，或24英寸或更大的直径。在其它应用中，旋转轴4可具有10英寸或更小、8英寸或更小，或6英寸或更小的直径。

旋转轴4(其一部分示于图1中)可为细长圆柱形轴，该细长圆柱形轴具有配置成与接地设备滑动电接触的导电外周边表面6。尽管由导电材料制成，但是电力不旨在穿过旋转轴4，并且旋转轴4中的杂散电压可损害电气装置的部件，诸如轴承等，尤其是随着这些杂散电压试图穿过这些部件。在一些情况下，轴接地设备20可位于旋转轴4附近以使旋转轴4接地。一种此类轴接地设备20还描述于提交于2011年8月5日的标题为“发电机电机的接地缆索引导件(groundingropeguideforadynamo-electricmachine)”的美国专利no.8,493,707中并且涉及该专利所包含的主题，该专利全文明确地以引用方式并入本文。

安装固定装置10可用于将轴接地设备20定位于旋转轴4的附近。在一些情况下，安装固定装置10可包括安装至基部8或其它静止结构的第一端部12和安装至轴接地设备20的第二端部14。一种此类安装固定装置10还描述于提交于2011年8月5日的标题为“包括铰接接头的安装固定装置(mountingfixtureincludinganarticulationjoint)”并且公布为美国专利申请no.2013/0034380的美国专利申请no.13/204,176中，并且涉及该专利所包含的主题，该专利全文明确地以引用方式并入本文。然而，应当理解，安装固定装置10可为任何期望配置以将轴接地设备20定位于旋转轴4的附近。

轴接地设备20可包括电气盒22，电气盒22容纳轴接地设备20的部件。例如，电气盒22可包括一个或多个，或多个电刷保持器30，电刷保持器30包括与旋转轴4的导电周边表面6电接触的电刷32。电刷保持器30还可包括柄部34以用于将电刷保持器30从电气盒22移除。在一些情况下，电刷保持器30可类似于美国专利no.7,034,430所描述的那些。电气盒22还可包括控制盒24以用于控制电力从电气盒22的流动。

轴接地设备20还可包括延伸自电气盒22的缆索引导件50。例如，电气盒22可包括固定(例如，栓接(bolted))至安装固定装置10的安装件28和固定至缆索引导件50的第一和第二侧面板26。

转向图2和图3，缆索引导件50可为可调整缆索引导件，该可调整缆索引导件配置成引导旋转轴4的导电表面6上的接地构件，诸如接地缆索40。例如，可调整缆索引导件50可为在具有第一曲率半径的第一位置和具有大于第一曲率半径的第二曲率半径的第二位置之间可调整的，以向可调整缆索引导件50提供可变曲率半径以紧密地沿循旋转轴4的曲率半径。在一些实施例中，可调整缆索引导件50可包括连接器部段56和多个铰接部段52，连接器部段56和多个铰接部段52配置成向可调整缆索引导件50提供可变曲率半径以紧密地沿循旋转轴4的曲率半径。在一些实施例中，连接器部段56和/或铰接部段52可由聚合物材料形成(诸如注塑成型的聚合物材料)，从而使缆索引导件50的部件电绝缘。

根据旋转轴4的直径和因此接地缆索40的长度，缆索引导件50可包括在铰链点62枢转地联接在一起的一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个铰接部段52。例如，所示缆索引导件50包括第一铰接部段52a、第二铰接部段52b、第三铰接部段52c、第四铰接部段52d和第五铰接部段52e，以及第一铰接部段52a和第二铰接部段52b之间的第一铰链点62a、第二铰接部段52b和第三铰接部段52c之间的第二铰链点62b、第三铰接部段52c和第四铰接部段52d之间的第三铰链点62c，和第四铰接部段52d和第五铰接部段52e之间的第四铰链点62d。第一铰接部段52a还可在铰链点66枢转地联接至连接器部段56。一种此类可调整接地缆索引导件还描述于提交于2011年8月5日的标题为“发电机电机的接地缆索引导件(groundingropeguideforadynamo-electricmachine)”的美国专利no.8,493,707中并且涉及该专利所包含的主题，该专利全文明确地以引用方式并入本文。

用于使旋转轴4接地的电通路可参考图3来进一步理解。电通路可包括由导电材料(诸如铜或铜合金)所形成的接地构件，诸如接地缆索40。接地缆索40(其延伸通过缆索引导件50的通道70)可抵着旋转轴4的导电表面6定位，使得随着旋转轴4旋转，旋转轴4抵着接地缆索4滑动。接地缆索40可由多个绞合多线股的导电材料形成，诸如铜或铜合金线材。应当理解，随着旋转轴4相对于接地缆索40滑动，绞合多线股可提供自清洁功能。在其它情况下，接地缆索40可具有不同配置。如本文所用，术语“接地缆索”包括导电接地构件的另选配置，诸如缆线、线材、编织物、带、条或其它细长导电结构。

接地缆索40可包括第一端部42和第二端部44，第一端部42联接至电气盒22中的部件，第二端部44在旋转轴4的旋转方向上悬置于旋转轴4上。在一些情况下，接地缆索40可具有长度，使得接地缆索40沿着切线延伸超过导电表面6和接地缆索40之间的切点约1英寸至2英寸。

在一些实施例中，接地缆索40的第一端部42可固定至电气盒22中的缆索保持器30。例如，在一些情况下，接地缆索40的第一端部42可夹持于缆索保持器40的两个板之间。从缆索保持器30的终端，电通路可穿过控制盒24至接地线材36，至地面38。因此，接地缆索40可通过电通路连接至地面38，该电通路穿过电气盒22，并且因此接地。在其它实施例中，接地缆索40的第一端部42可直接地附接至地面38(例如，接地柱)或另一部件，该另一部件电联接至地面38而无需附接至缆索保持器30。

图4示出了设置于缆索引导件50中的通道70，缆索引导件50配置成接纳接地缆索40以用于沿着旋转轴4的导电表面6定位。如从附图可看出，第一通道70可限定于引导部段52的第一侧部上的第一侧壁76和分隔壁74之间，并且第二通道70可限定于引导部段52的第二侧部上的第二侧壁76和分隔壁74之间。通道70可彼此平行地延伸以绕着旋转轴4的圆周的一部分定位接地缆索40。因此，通道70可开放至引导部段52的底部，该底部面向旋转轴4的导电表面6。

轴接地设备20可安装成邻近旋转轴4以使电机2的轴4电接地。例如，接地缆索40可放置成接触旋转轴4的圆周表面6。例如，接地缆索40可覆盖于旋转轴4上，其中接地缆索40的自由第二端部44在旋转轴4的旋转方向上延伸。需注意，在一些情况下，多个接地缆索40(取决于设置于缆索引导件50中的通道70的数量)可覆盖于旋转轴4上以将缆索40定位成接触旋转轴4的表面6。

可调整缆索引导件50还可绕着旋转轴4的圆周表面67的一部分进行定位，其中缆索40沿着缆索引导件50的通道70延伸。在其中缆索引导件50包括多个通道70的情况下，缆索40可位于缆索引导件50的每个通道70中并且沿着其延伸。

为适应旋转轴4的曲率半径使得缆索引导件50的铰接部段52的曲率半径紧密地匹配旋转轴4的曲率半径并且铰接部段的下边缘定位成邻近旋转轴4的表面6，缆索引导件50的相邻铰接部段52可相对于彼此枢转以调整可调整缆索引导件50的曲率半径。因此，缆索40可沿着旋转轴4的圆周的一部分周向地和/或轴向地约束于缆索引导件50的通道70中。

在一些情况下，缆索引导件50的连接器部段56和铰接部段52可从第一最小范围调整至第二最大范围，该第一最小范围具有10英寸或更小、8英寸或更小或6英寸或更小的曲率半径以适应类似尺寸设定的旋转轴4，该第二最大范围具有10英寸或更大、12英寸或更大、14英寸或更大、16英寸或更大、18英寸或更大或20英寸或更大的曲率半径以适应类似尺寸设定的旋转轴4。在一些情况下，铰接部段52可进行调整以大体平坦地延伸，从而适应具有无穷大直径的旋转轴4。因此，在一些情况下，通过缆索引导件50的调整能力，缆索引导件50可安装至一定尺寸范围的旋转轴4，诸如具有在6英寸至36英寸的范围内、在6英寸至24英寸的范围内、在6英寸至20英寸的范围内、在6英寸至18英寸的范围内、在6英寸至16英寸的范围内、在6英寸至14英寸的范围内，或在6英寸至12英寸的范围内的直径的轴4。

一旦缆索引导件50已调整至期望曲率半径以适应旋转轴4的直径，则铰链点62、66可进行夹持以防止相邻引导部段52之间和连接器部段56和第一引导部段52a之间的进一步枢转移动。缆索引导件50以及接地缆索40的额外特征可见于提交于2014年9月9日的标题为“用于发电机电机的轴接地设备的接地缆索(groundingropeforashaftgroundingapparatusofadynamo-electricmachine)”的美国专利公布no.2015/0070810，该专利全文以引用方式并入本文。

因此，缆索引导件50可沿着旋转轴4的旋转表面6引导接地缆索40。接地缆索40可电接地(例如，连接至地面)以排除旋转轴4的杂散电压来防止流动通过电机2的轴承和/或其它部件的电流，该电流可不利地影响电机2。

图5为发电机91的示意图，发电机91可视为电机2的代表。发电机91包括涡轮93和生成器95。旋转轴4在涡轮93和生成器95之间延伸，并且与之一起旋转以在涡轮93和生成器95之间转移旋转能。信号采集组件97与轴接地组件99操作地联接，轴接地组件99可为例如参考图1至图4所讨论的接地组件的代表。信号采集组件97可例如包括一个或多个电传感器，该一个或多个电传感器配置成感测相关于旋转轴4内杂散电压的一个或多个电参数。在一些情况下，发电机91还可包括额外信号采集组件和/或轴监测组件。在一些情况下，例如，轴监测组件101与轴接触组件103操作地联接，轴接触组件103可例如滑动接触旋转轴4，但不电接触地面(即，与地面电隔离)。轴监测组件101可例如包括一个或多个电传感器，该一个或多个电传感器配置成感测相关于旋转轴4内杂散电压的一个或多个电参数。管道105允许信号采集组件97与轴监测组件101通信，并且在一些情况下，允许信号采集组件97和/或轴监测组件101与远程控制中心(诸如，例如远程控制室或控制板)通信。远程控制中心可在现场，或可在远程位置，并且可为例如经由互联网可访问的。

图5a为发电机91a的示意图，发电机91a可视为电机2的代表。发电机91a包括涡轮93和生成器95。旋转轴4在涡轮93和生成器95之间延伸，并且与之一起旋转以在涡轮93和生成器95之间转移旋转能。信号采集组件97与轴接地组件99操作地联接，轴接地组件99可为例如参考图1至图4所讨论的接地组件的代表。信号采集组件97可例如包括一个或多个电传感器，该一个或多个电传感器配置成感测相关于旋转轴4内杂散电压的一个或多个电参数。在一些情况下，发电机91还可包括额外信号采集组件和/或轴监测组件，但这在所有情况下为非必须的。

图5b为风力发电机191的示意图，发电机191可视为电机2的代表。发电机191包括齿轮箱193和生成器95。叶片组件197接合齿轮箱193并且驱动旋转轴4(旋转轴4在齿轮箱193和生成器95之间延伸)，并且与之一起旋转以在叶片组件197、齿轮箱193和生成器95之间转移旋转能。信号采集组件97与轴接地组件99操作地联接，轴接地组件99可为例如参考图1至图4所讨论的接地组件的代表。信号采集组件97可例如包括一个或多个电传感器，该一个或多个电传感器配置成感测相关于旋转轴4内杂散电压的一个或多个电参数。在一些情况下，发电机91还可包括额外信号采集组件和/或轴监测组件，但这在所有情况下为非必须的。

图6为根据本公开的实施例的监测系统81的示意图。在一些情况下，监测系统81可包括于电机2(图1)和/或图5、图5a或图5b的发电机91内。在一些情况下，监测系统81可与包括旋转轴的其它装置一起使用，该旋转轴在具有或不具有接地设备的情况下易受旋转轴中的杂散电压的影响。在一些情况下，监测系统81可视为独立监测系统或对相对于图1至图4所描述的接地设备的添加或翻新改进添加。监测系统81包括导电构件，诸如接地构件40，该导电构件配置成滑动电接触旋转轴4并且配置成连接至地面(如果用作旋转轴4的接地构件的话)。电传感器85配置成与接地构件40联接以检测电参数，该电参数提供电力从旋转轴4流动通过接地构件40至地面的指示。在一些情况下，电传感器85为电流传感器。在一些情况下，电传感器85为电压传感器。

处理器82与电传感器85操作地联接并且配置成从电传感器85接收数据并分析。存储器88与处理器82操作地联接并且配置成存储由处理器82所处理的信息，该信息表示由电传感器85所提供的数据。在一些情况下，存储器88可表示短期存储器，该短期存储器由处理器82使用以用于缓冲电传感器85的传入数据。在一些情况下，存储器88还可用于信息的较长期存储，该信息表示由电传感器85所提供的数据。

在一些情况下，电传感器85配置成以取样速率将所检测电参数周期性地提供至处理器，该取样速率与旋转轴的旋转速度相关。在一些情况下，处理器82可配置成对由电传感器85所提供的电参数的数值进行周期性地取样。在一些情况下，由电传感器85所提供的电参数的数值的连续取样之间的时间段可选择成使得对应于特定取样点的旋转轴4的轴角度位置与对应于随后取样点的旋转轴4的轴角度位置偏离。换句话讲，电参数的每次连续取样可在绕着旋转轴4的位置或取样点处进行，该位置和取样点与先前取样位置或取样点成角度地偏离。取样点可例如定时成使得处理器82接收或处理旋转轴4的每次旋转的一个或多个不同取样点。在一些情况下，取样点可定时成使得处理器82接收或处理旋转轴4的每一次、两次或更多次旋转的一个不同取样点。在一些情况下，一系列的取样点可定时成使得每个取样点对应于随后波形上的不同点，无论随后波形是否对应于旋转轴4的下一次旋转，或随后波形是否对应于旋转轴4的随后旋转。

作为实例，在一些情况下，对电传感器85的电参数进行取样的取样速率可关联于旋转轴4的旋转速度，使得特定取样对应于旋转轴4的角位置，该角位置旋转超前于(例如，成角度偏离)对应于紧邻先前取样的旋转轴4的角位置。在一些情况下，对电传感器85的电参数进行取样的取样速率可关联于旋转轴4的旋转速度，使得特定取样对应于旋转轴4的角位置，该角位置旋转滞后于(例如，成角度偏离)对应于紧邻先前取样的旋转轴4的角位置。

在一些情况下，当对由电传感器85所提供的电参数进行取样时，处理器82可配置成对电传感器85的电参数的数值进行取样并且响应于周期性触发将该数值记录至存储器88。周期性触发可例如基于旋转轴4的旋转速度。在一些情况下，周期性触发可基于旋转轴4的旋转(角度)位置。在一些情况下，周期性触发可包括增量延迟，使得电传感器85的电参数的瞬时数值的每次连续取样对应于连续波形的不同部分。在一些情况下，电传感器85的电参数的数值可为波形的幅值，该波形表示电传感器85的电参数。

在一些情况下，处理器82还可配置成使重构波形关联于旋转轴的相对位置以确定在旋转轴上可发生任何异常或阈值条件的位置。如果发生任何异常或阈值条件，那么可有益的是了解在旋转轴4上可能出现问题的位置。在一些情况下，例如，处理器82还可配置成与进行取样的已知频率组合地利用轴旋转速度的指示，以使重构波形关联于旋转轴4的相对位置。作为另一实例，在一些情况下，处理器82还配置成当对电传感器85的电参数的数值进行周期性地取样并且将该数值记录至存储器85时还将对应轴旋转位置记录至存储器88，该对应轴旋转位置与电传感器85的电参数的数值在时间上对齐。处理器82然后可利用时间上对齐记录轴旋转位置来使重构波形关联于旋转轴4的相对位置。

图7为根据本公开的实施例的监测系统80的示意图。在一些情况下，监测系统80可构建于电机2中(图1)。在一些情况下，监测系统80可与包括旋转轴的其它装置一起使用，该旋转轴在具有或不具有接地系统的情况下易受旋转轴中的杂散电压的影响。在一些情况下，监测系统80可视为独立监测系统或对相对于图1至图4所描述的接地设备的添加或翻新改进添加。监测系统80包括处理器82，处理器82可配置成从电流传感器接收数据并且因此可与电流传感器84的输入端操作地联接。在一些情况下，处理器82可配置成从电压传感器接收数据并且因此可与电压传感器86的输入端操作地联接。

如本文所用，连续取样为以重复间隔发生的取样，并且提供了顺序序列的样本。例如，与模拟信号(其为真实连续的)相对，数字信号可视为满足本文所提供的连续取样的定义，如参考以作为取样频率的函数的重复间隔发生的取样。因此，连续取样可指代以已知间隔的重复取样。

应当理解，电流传感器84的输入端和/或电压传感器86的输入端可各自独立地表示将数据提供至处理器82的数据通道。存储器88可与处理器82操作地联接，并且可例如用于存储(例如，缓冲)由电流传感器84的输入端和/或电压传感器86的输入端所直接提供的数据。在一些情况下，存储器88还可存储已由处理器82处理(并且因此可例如表示从电流传感器84的输入端和/或电压传感器86的输入端所提供的数据)的数据。通信模块90可操作地联接至处理器82，以将数据通信至远离电机2的位置，诸如控制室92。在一些情况下，通信模块90可用于从控制室92接收指令和其它数据。应当理解，控制室92可例如指代现场控制室，该现场控制室邻近电机2的位置。在一些情况下，控制室92可替代地指代远程设施、基于云的数据收集系统、基于云的监测系统，等等。

图8为根据本公开的实施例的监测系统94的示意图。在一些情况下，监测系统94可包括于电机2(图1)内。在一些情况下，监测系统94可与包括旋转轴的其它装置一起使用，该旋转轴在具有或不具有接地设备的情况下易受旋转轴中的杂散电压的影响。在一些情况下，监测系统94可视为独立监测系统或对相对于图1至图4所描述的接地设备的添加或翻新改进添加。监测系统94包括处理器92和存储器88，存储器88与处理器82操作地联接，如相对于图7所示的监测系统80所描述。监测系统94包括用于感测一个或多个电参数的一个或多个传感器，诸如电流传感器96和电压传感器98，这些传感器的每一者与处理器82操作地联接使得处理器82可从电流传感器96和电压传感器98的每一者接收数据。通信模块90允许监测系统94和控制室92之间的通信。电流传感器96可为配置成感测电流的任何传感器。在一些情况下，电流传感器96可为霍尔效应传感器，但这在所有情况下不是必须的。电压传感器98可为配置成检测电压的任何传感器。

在其它情况下，监测系统94可包括电流传感器96和电压传感器98中的仅一者，并且可配置成基于电流传感器96的所感测电流而计算电压或基于电压传感器98的所感测电压而计算电流。例如，可使用具有1欧姆电阻器的分流器使得电流与电压相等，但还可使用其它分流器，诸如具有10欧姆电阻器、100欧姆电阻器、1000欧姆电阻等的分流器。

图9为组件100的示意图，组件100包括电机2(图1)与监测系统102。监测系统102包括电流传感器96，电流传感器96以允许电流传感器96感测或检测在接地构件40中流动的电流的方式设置成邻近导电接地构件40或相对于导电接地构件40以其它方式设置。监测系统102还包括电压传感器98，电压传感器98以允许电压传感器98感测或检测旋转轴4(图1)内的电压的方式设置成邻近隔离接触构件61或相对于隔离接触构件61以其它方式设置。在一些情况下，隔离接触构件61可为与地面电隔离的第二接地缆索40。在一些情况下，隔离接触构件61可包括连接所接地的接地缆索40的分流器。在一些情况下，分流器可用于确定电流和/或电压。应当理解，因为电流和电压之间存在周知关系，所以适当尺寸设定的分流器可允许电流和电压的确定。在一些情况下，电压传感器98可为单个电压传感器或可为一对(或更多)不同电压传感器，并且可配置成在旋转轴4上的两个不同位置(诸如但不限于涡轮端部和旋转轴4的激励器端部)感测或检测旋转轴4内的电压。

监测系统102可例如包括处理模块104，处理模块104容纳如相对于图7和图8所讨论的处理器82、存储器88和通信模块90。据设想，在一些情况下，处理模块104可包括显示器91，显示器91操作地连接至处理器82使得例如可视觉上显示所感测电压和/或电流数据、相关于可能异常或阈值条件的错误和/或警告。例如，显示器91可用于显示重构波形。

在一些情况下，可能异常或阈值条件可为持续长于特定时间长度的电流尖峰，或可为达到超出阈值电流值的电流水平的电流尖峰。这些阈值可编程至处理器82中，或可手动地输入至监测系统102中。在一些情况下，可能异常或阈值条件可不相关于电流尖峰，但可替代地相关于从控制室92(图6)所接收的指令(从监测系统102请求额外信息)。

在一些情况下，处理器82可计算表示取样数据点的一个或多个数值，并且可将一个或多个表示数值保存至存储器88。可计算并保存任何类型的表示数值。例如，处理器82可计算平均电流值和/或峰值电流值。在一些情况下，处理器82还可进行重构波形的波形分析以查找指示特定问题的特定图案。例如，具有缓慢上升和随后快速放电的锯齿波形可指示旋转轴4上静电的积聚和释放。

图10为重复波形如何可以较缓慢取样速率进行连续取样以从多个独立数据点重构波形(无需较高取样速率的取样)的图形图示100。图10包括输入信号102的图形表示。输入信号102表示正进行取样的实际数据，并且包括对应于旋转轴4的随后旋转的重复波形。周期性触发信号104限定了取样点。在一些情况下，周期性触发信号104可包括0伏特或10伏特的信号，但这仅为例示性的。在一些情况下，可存在限制可对数据进行取样的频率的重新准备(re-arm)时间106。在一些情况下，这可为硬件限制。在其它情况下，这可为软件控制的，并且可至少部分地基于旋转轴4的旋转速度，并且可至少部分地基于期望准确度或形成重构波形108的数据点的期望靠近程度。在一些情况下，重新准备时间可大于旋转轴4的一次回转，并且因此大于波形的一个循环。在一些情况下，顺序延迟110可用于延迟在每个连续数据取样点的取样。

在操作中，取样点112(标记为“1”)响应于触发信号104而制备。当发生下一触发信号104时，在制备下一取样点114(标记为“2”)之前添加顺序延迟110。这持续进行，制备取样点116(标记为“3”)，然后取样点118(标记为“a-1”)，之后取样点120(标记为“a”)。所感测参数(电流或电压)可通过旋转轴4的低于一次回转在每个取样点112,114,116,118,120进行取样，诸如通过旋转轴4的10度旋转或更小、5度旋转或更小、4度旋转或更小、3度旋转或更小、2度旋转或更小，或1度旋转或更小。通过在取样点112,114,116,118和120的相对位置处查看将理解，每个取样点为由输入信号102所表示的波形上的不同位置(对应于绕着旋转轴4的不同旋转位置)。这还可在重构波形108中，在取样点“1”、“2”、“3”......“a-1”和“a”的相对空间中看出。因此，重构波形108可为在旋转轴4的多次回转期间所获取的旋转轴4的不同旋转位置处的顺序取样点的汇编，这些取样点当汇编在一起时形成表示旋转轴4的单次回转的所感测参数(电流或电压)的重构波形108。如可看出，重构波形108向初始输入信号102提供了合理近似值。由于旋转轴4的输入信号的重复性质，重构波形108可表示旋转轴4的单次回转的所感测参数(电流或电压)。例如，通过减小顺序延迟110，可获得更精细近似值。因此，可行的是获得初始波形的合理近似值，同时减少数据取样要求。

在一些情况下，如所示，可看出，周期性触发信号104定时成使得每另一次轴回转出现一次取样点。在一些情况下，周期性触发信号104可替代地定时成使得每次轴回转出现一次取样点。如果需要，周期性触发信号104可定时成允许多个取样点/每次轴回转。在其它情况下，如果需要，周期性触发信号104可定时成使得每第三次、第四次、第五次或第六次回转或更低频率出现取样点。在一些情况下，周期性触发信号104的定时可为轴旋转快慢的函数(即，轴的旋转速度的函数)，或实际正取样的波形的可预测性或不可预测性的函数。在一些情况下，据设想，周期性触发信号104的定时可实时或近乎实时地调整以适应性能的变化。例如，如果波形显现为正在变化，那么周期性触发信号104的定时可调整以允许更频繁取样。

本领域的技术人员将理解，本发明可以本文所描述和所设想的具体实施例之外的多种形式来表现。因此，可做出形式和细节的偏离而不脱离如附属权利要求书所描述的本发明的范围和精神。