温度监测系统、方法、装置、电机设备及计算机存储介质转让专利

申请号 : CN202110921801.1

文献号 : CN113375832B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 邓仁杰毕刘新魏庆王少景李军施黄璋赵俊志胡永路徐刚

申请人 : 天津飞旋科技股份有限公司

摘要 :

本发明实施例公开了一种温度监测系统、方法、装置、电机设备及计算机存储介质,所述温度监测系统包括接触式温度传感器、执行机构和处理器,执行机构与接触式温度传感器传动连接,所述执行机构用于控制接触式温度传感器在第一测温点和第二测温点之间移动,处理器与接触式温度传感器通信连接,所述处理器获取电机设备运行的实时电机运行参数后,在预设的温度样本库中匹配各项实时电机运行参数,确定所述实时电机运行参数在所述温度样本库中对应的目标参数区间,再根据预设公式和各项目标参数区间的平均值,计算出电机转子表面的温度,本发明充分利用接触式温度传感器简单可靠的优点,结合统计概率方法,实现非接触式高速电机转子温度实时监测。

权利要求 :

1.一种温度监测系统,其特征在于,用于监测电机转子的温度,所述温度监测系统包括:接触式温度传感器、执行机构和处理器;

所述执行机构设置于电机转子的机壳表面,所述执行机构与所述接触式温度传感器传动连接,所述执行机构用于控制所述接触式温度传感器在第一测温点和第二测温点之间移动,其中,所述第一测温点为距离所述电机转子表面预设距离的测温点,所述第二测温点为所述电机转子表面的测温点;

所述处理器与所述接触式温度传感器通信连接,且所述处理器与所述执行机构的控制端通信连接;

所述处理器用于:

获取电机设备运行的实时电机运行参数,所述实时电机运行参数包括电流、转速、电机转子的冷却介质温度以及所述接触式温度传感器采集的第一测温点的温度;

在温度样本库中匹配各项实时电机运行参数,以确定对应各项实时电机运行参数的各项目标参数区间,所述温度样本库包括与所述第一测温点和所述第二测温点关联的多个温度样本;

根据各项目标参数区间的平均值以及各项实时电机运行参数的概率计算公式,计算各项实时电机运行参数在各预设温度区间内出现的概率;

根据所述概率以及预设的温度计算公式计算所述电机转子表面温度;

所述各项实时电机运行参数的参数区间的划分步骤,包括:将所述电流范围划分为i等分,并对i等分的电流范围区间按照电流大小从小到大排序以得到对应所述电流范围的i等分区间 ;

将所述转速范围划分为j等分,并对j等分的转速范围区间按照转速大小从小到大排序以得到对应所述转速范围的j等分区间 ;

将所述电机转子的冷却介质温度范围划分为k等分,并对k等分的电机转子的冷却介质温度范围区间按照温度大小从小到大排序以得到对应所述电机转子的冷却介质温度范围的k等分区间 ;

将所述第一测温点的温度范围划分为l等分,并对l等分的第一测温点的温度范围区间按照温度大小从小到大排序以得到对应所述第一测温点的温度范围的l等分区间;

其中,各项实时电机运行参数的概率计算公式包括:电流参数的概率计算公式为 ,其中,I为一个电流区间的平均值,为当 时电流为I的概率,Ph为第h个概率,T为第二测温点的温度,Th为第h个第二测温点的温度, , ;

转速参数的概率计算公式为 ,其中, 为当 时转速为 的概率,为一个转速区间的平均值, ;

所述电机转子的冷却介质温度参数的概率计算公式为 ,其中,为当 时电机转子的冷却介质温度为A的概率,A为一个电机转子的冷却介质温度区间的平均值, ;

所述第一测温点的温度参数的概率计算公式为 ,其中, 为当 时所述第一测温点的温度为B的概率,B为一个第一测温点的温度范围区间的平均值, ;

预设的温度计算公式包括:

其中,为电机转子表面温度, 为第h个概率系数。

2.一种温度监测方法,其特征在于,应用于权利要求1所述的温度监测系统的处理器,通过所述执行机构控制所述接触式温度传感器持续处于第一测温点,所述温度监测方法包括:

获取电机设备运行的实时电机运行参数,所述实时电机运行参数包括电流、转速、电机转子的冷却介质温度以及所述接触式温度传感器采集的第一测温点的温度;

在温度样本库中匹配各项实时电机运行参数,以确定对应各项实时电机运行参数的各项目标参数区间,所述温度样本库包括与所述第一测温点和所述第二测温点关联的多个温度样本;

根据各项目标参数区间的平均值以及各项实时电机运行参数的概率计算公式,计算各项实时电机运行参数在各预设温度区间内出现的概率;

根据所述概率以及预设的温度计算公式计算所述电机转子表面温度;

所述各项实时电机运行参数的参数区间的划分步骤,包括:将所述电流范围划分为i等分,并对i等分的电流范围区间按照电流大小从小到大排序以得到对应所述电流范围的i等分区间 ;

将所述转速范围划分为j等分,并对j等分的转速范围区间按照转速大小从小到大排序以得到对应所述转速范围的j等分区间 ;

将所述电机转子的冷却介质温度范围划分为k等分,并对k等分的电机转子的冷却介质温度范围区间按照温度大小从小到大排序以得到对应所述电机转子的冷却介质温度范围的k等分区间 ;

将所述第一测温点的温度范围划分为l等分,并对l等分的第一测温点的温度范围区间按照温度大小从小到大排序以得到对应所述第一测温点的温度范围的l等分区间;

其中,各项实时电机运行参数的概率计算公式包括:电流参数的概率计算公式为 ,其中,I为一个电流区间的平均值,为当 时电流为I的概率,Ph为第h个概率,T为第二测温点的温度,Th为第h个第二测温点的温度, , ;

转速参数的概率计算公式为 ,其中, 为当 时转速为 的概率,为一个转速区间的平均值, ;

所述电机转子的冷却介质温度参数的概率计算公式为 ,其中,为当 时电机转子的冷却介质温度为A的概率,A为一个电机转子的冷却介质温度区间的平均值, ;

所述第一测温点的温度参数的概率计算公式为 ,其中, 为当 时所述第一测温点的温度为B的概率,B为一个第一测温点的温度范围区间的平均值, ;

预设的温度计算公式包括:

其中,为电机转子表面温度, 为第h个概率系数。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述温度样本库的建立方法包括:确定各项电机参数范围,其中,所述各项电机参数范围至少包括电流范围、转速范围、电机转子的冷却介质温度范围以及所述第一测温点的温度范围;

将各项电机参数范围均按照数值递增顺序划分为多个等分的参数区间;

根据每项电机参数范围包含的全部参数区间构造正交表;

通过数据采集动作获取所述正交表中对应各参数区间的温度样本,形成所述温度样本库。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述通过数据采集动作获取所述正交表中对应各参数区间的温度样本的步骤,包括:将所述正交表中的每组初始参数设置为电机转子的工作参数,其中,每组初始参数对应一个温度样本,每组初始参数包括初始电流、初始转速和初始电机转子的冷却介质温度;

在所述电机转子运行至热平衡状态时,调整实时工作参数与所述初始参数相匹配,并获取所述第一测温点的温度样本值,其中,所述实时工作参数包括实时电流、实时转速和实时电机转子的冷却介质温度;

在所述电机转子从所述热平衡状态完全切换为停机静止状态时,通过所述执行机构控制所述接触式温度传感器从所述第一测温点移动至所述第二测温点,获得所述第二测温点的温度样本值;

关联所述初始电流、所述初始转速、所述初始电机转子的冷却介质温度、对应的所述第一测温点的温度样本值以及所述第二测温点的温度样本值,作为一个温度样本。

5.一种温度监测装置,其特征在于,应用于权利要求1所述温度监测系统,所述温度监测装置包括:

获取模块,用于获取电机设备运行的实时电机运行参数,所述实时电机运行参数包括电流、转速、电机转子的冷却介质温度以及所述接触式温度传感器采集的第一测温点的温度;

匹配模块,用于在温度样本库中匹配各项实时电机运行参数,以确定对应各项实时电机运行参数的各项目标参数区间,所述温度样本库包括与所述第一测温点和所述第二测温点关联的多个温度样本;

概率计算模块,用于根据各项目标参数区间的平均值以及各项实时电机运行参数的概率计算公式,计算各项实时电机运行参数在各预设温度区间内出现的概率;

温度计算模块,用于根据所述概率以及预设的温度计算公式计算所述电机转子表面温度;

所述各项实时电机运行参数的参数区间的划分步骤,包括:将所述电流范围划分为i等分,并对i等分的电流范围区间按照电流大小从小到大排序以得到对应所述电流范围的i等分区间 ;

将所述转速范围划分为j等分,并对j等分的转速范围区间按照转速大小从小到大排序以得到对应所述转速范围的j等分区间 ;

将所述电机转子的冷却介质温度范围划分为k等分,并对k等分的电机转子的冷却介质温度范围区间按照温度大小从小到大排序以得到对应所述电机转子的冷却介质温度范围的k等分区间 ;

将所述第一测温点的温度范围划分为l等分,并对l等分的第一测温点的温度范围区间按照温度大小从小到大排序以得到对应所述第一测温点的温度范围的l等分区间;

其中,各项实时电机运行参数的概率计算公式包括:电流参数的概率计算公式为 ,其中,I为一个电流区间的平均值,为当 时电流为I的概率,Ph为第h个概率,T为第二测温点的温度,Th为第h个第二测温点的温度, , ;

转速参数的概率计算公式为 ,其中, 为当 时转速为 的概率,为一个转速区间的平均值, ;

所述电机转子的冷却介质温度参数的概率计算公式为 ,其中,为当 时电机转子的冷却介质温度为A的概率,A为一个电机转子的冷却介质温度区间的平均值, ;

所述第一测温点的温度参数的概率计算公式为 ,其中, 为当 时所述第一测温点的温度为B的概率,B为一个第一测温点的温度范围区间的平均值, ;

预设的温度计算公式包括:

其中,为电机转子表面温度, 为第h个概率系数。

6.一种电机设备,其特征在于,所述电机设备包括权利要求1所述的温度监测系统。

7.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序在处理器上运行时执行权利要求2‑4中任一项所述的温度监测方法。

说明书 :

温度监测系统、方法、装置、电机设备及计算机存储介质

技术领域

[0001] 本发明涉及电机技术领域,尤其涉及一种温度监测系统、方法、装置、电机设备及计算机存储介质。

背景技术

[0002] 通常高速电机转子由于转速高,能量密度高,产生的高温极大影响电机运行的稳定性,需要对转子温度进行在线监测。而由于高速电机转子表面线速度高,在电机运行中不
可能使用接触式温度传感器直接对转子表面进行测温。
[0003] 现有高速电机转子温度在线监测技术使用红外测温技术,常通过固定在电机非旋转部件上的红外温度传感器接收转子发热后辐射出的红外线,从而实现对转子温度实现实
时在线监测。
[0004] 红外温度传感器的体积较传统接触式温度探头大很多,难以安装在定转子气隙之间,而此处一般是转子温度最高的区域,监测此处温度意义重大。其次,红外温度传感器要
求准确给出测温表面的发射率才能保证测温精度,而在实际应用过程中,转子表面材料的
发射率难以给出,或者难以用已知发射率的表面材料进行喷涂覆盖。
[0005] 另外红外温度传感器相较于接触式温度探头对使用环境要求高,适用的温度、压力、电磁干扰环境等条件都比较苛刻,红外测温方法可靠性较差。

发明内容

[0006] 为了解决上述技术问题,本发明提出了一种温度监测系统、方法、装置、电机设备及计算机存储介质,具体方案如下:
[0007] 第一方面,本公开实施例提供了一种温度监测系统,用于监测电机转子的温度,所述温度监测系统包括:接触式温度传感器、执行机构和处理器;
[0008] 所述执行机构设置于电机转子的机壳表面,所述执行机构与所述接触式温度传感器传动连接,所述执行机构用于控制所述接触式温度传感器在第一测温点和第二测温点之
间移动,其中,所述第一测温点为距离所述电机转子表面预设距离的测温点,所述第二测温
点为所述电机转子表面的测温点;
[0009] 所述处理器与所述接触式温度传感器通信连接,且所述处理器与所述执行机构的控制端通信连接;
[0010] 所述处理器用于:
[0011] 获取电机设备运行的实时电机运行参数,所述实时电机运行参数包括电流、转速、电机转子的冷却介质温度以及所述接触式温度传感器采集的第一测温点的温度;
[0012] 在温度样本库中匹配各项实时电机运行参数,以确定对应各项实时电机运行参数的各项目标参数区间,所述温度样本库包括与所述第一测温点和所述第二测温点关联的多
个温度样本;
[0013] 根据各项目标参数区间的平均值以及各项实时电机运行参数的概率计算公式,计算各项实时电机运行参数在各预设温度区间内出现的概率;
[0014] 根据所述概率以及预设的温度计算公式计算所述电机转子表面温度。
[0015] 第二方面,本公开实施例提供了一种温度监测方法,应用于第一方面所述的温度监测系统处理器,通过所述执行机构控制所述接触式温度传感器持续处于第一测温点,所
述温度监测方法包括:
[0016] 获取电机设备运行的实时电机运行参数,所述实时电机运行参数包括电流、转速、电机转子的冷却介质温度以及所述接触式温度传感器采集的第一测温点的温度;
[0017] 在温度样本库中匹配各项实时电机运行参数,以确定对应各项实时电机运行参数的各项目标参数区间,所述温度样本库包括与所述第一测温点和所述第二测温点关联的多
个温度样本;
[0018] 根据各项目标参数区间的平均值以及各项实时电机运行参数的概率计算公式,计算各项实时电机运行参数在各预设温度区间内出现的概率;
[0019] 根据所述概率以及预设的温度计算公式计算所述电机转子表面温度。
[0020] 根据本公开实施例的一种具体实施方式,所述温度样本库的建立方法包括:
[0021] 确定各项电机参数范围,其中,所述各项电机参数范围至少包括电流范围、转速范围、电机转子的冷却介质温度范围以及所述第一测温点的温度范围;
[0022] 将各项电机参数范围均按照数值递增顺序划分为多个等分的参数区间;
[0023] 根据每项电机参数范围包含的全部参数区间构造正交表;
[0024] 通过数据采集动作获取所述正交表中对应各参数区间的温度样本,形成所述温度样本库。
[0025] 根据本公开实施例的一种具体实施方式,所述通过数据采集动作获取所述正交表中对应各参数区间的温度样本的步骤,包括:
[0026] 将所述正交表中的每组初始参数设置为电机转子的工作参数,其中,每组初始参数对应一个温度样本,每组初始参数包括初始电流、初始转速和初始电机转子的冷却介质
温度;
[0027] 在所述电机转子运行至热平衡状态时,调整实时工作参数与所述初始参数向匹配,并获取所述第一测温点的温度样本值,其中,所述实时工作参数包括实时电流、实时转
速和实时电机转子的冷却介质温度;
[0028] 在所述电机转子从所述热平衡状态完全切换为停机静止状态时,通过所述执行机构控制所述接触式温度传感器从所述第一测温点移动至所述第二测温点,获得所述第二测
温点的温度样本值;
[0029] 关联所述初始电流、所述初始转速、所述初始电机转子的冷却介质温度、对应的所述第一测温点的温度样本值以及所述第二测温点的温度样本值,作为一个温度样本。
[0030] 根据本公开实施例的一种具体实施方式,所述将各项电机参数范围均按照数值递增顺序划分为多个等分的参数区间的步骤,包括:
[0031] 将所述电流范围划分为i等分,并对i等分的电流范围区间按照电流大小从小到大排序以得到对应所述电流范围的i等分区间 ;
[0032] 将所述转速范围划分为j等分,并对j等分的转速范围区间按照转速大小从小到大排序以得到对应所述转速范围的j等分区间 ;
[0033] 将所述电机转子的冷却介质温度范围划分为k等分,并对k等分的电机转子的冷却介质温度范围区间按照温度大小从小到大排序以得到对应所述电机转子的冷却介质温度
范围的k等分区间 ;
[0034] 将所述第一测温点的温度范围划分为l等分,并对l等分的第一测温点的温度范围区间按照温度大小从小到大排序以得到对应所述第一测温点的温度范围的l等分区间

[0035] 根据本公开实施例的一种具体实施方式,电流参数的概率计算公式为:
[0036] ,其中,I为一个电流区间的平均值, 为当时电流为I的概率,Ph为第h个概率,T为第二测温点的温度,Th为第h个第二测温点
的温度, , ;
[0037] 转速参数的概率计算公式为:
[0038] ,其中, 为当 时转速为 的概率,为一个转速区间的平均值, ;
[0039] 所述电机转子的冷却介质温度参数的概率计算公式为:
[0040] ,其中, 为当 时电机转子的冷却介质温度为A的概率,A为一个电机转子的冷却介质温度区间的平均值, ;
[0041] 所述第一测温点的温度参数的概率计算公式为:
[0042] ,其中, 为当 时所述第一测温点的温度为B的概率,B为一个第一测温点的温度范围区间的平均值, 。
[0043] 根据本公开实施例的一种具体实施方式,预设的温度计算公式包括:
[0044] ;
[0045] ;
[0046] 其中, 为电机转子表面温度, 为第h个概率系数。
[0047] 第三方面,本公开实施例还提供了一种温度监测装置,应用于第一方面所述温度监测系统,所述温度监测装置包括:
[0048] 获取模块,用于获取电机设备运行的实时电机运行参数,所述实时电机运行参数包括电流、转速、电机转子的冷却介质温度以及所述接触式温度传感器采集的第一测温点
的温度;
[0049] 匹配模块,用于在温度样本库中匹配各项实时电机运行参数,以确定对应各项实时电机运行参数的各项目标参数区间,所述温度样本库包括与所述第一测温点和所述第二
测温点关联的多个温度样本;
[0050] 概率计算模块,用于根据各项目标参数区间的平均值以及各项实时电机运行参数的概率计算公式,计算各项实时电机运行参数在各预设温度区间内出现的概率;
[0051] 温度计算模块,用于根据所述概率以及预设的温度计算公式计算所述电机转子表面温度。
[0052] 第四方面,本公开实施例还提供了一种电机设备,所述电机设备包括第一方面所述的温度监测系统。
[0053] 第五方面,本公开实施例还提供了一种计算机存储介质,所述计算机存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序在处理器上运行时执行第二方面所述的温度监测方
法。
[0054] 本公开实施例提供了一种温度监测系统、方法、装置、电机设备及计算机存储介质,所述温度监测系统包括接触式温度传感器、执行机构和处理器,所述执行机构设置于电
机转子的机壳表面,所述执行机构与所述接触式温度传感器传动连接,所述执行机构用于
控制所述接触式温度传感器在第一测温点和第二测温点之间移动,其中,所述第一测温点
为距离所述电机转子表面预设距离的测温点,所述第二测温点为所述电机转子表面的测温
点,所述处理器与所述接触式温度传感器通信连接,且所述处理器与所述执行机构的控制
端通信连接,所述处理器获取电机设备运行的实时电机运行参数后,在预设的温度样本库
中匹配各项实时电机运行参数,从而可以确定所述实时电机运行参数在所述温度样本库中
对应的目标参数区间,再根据预设公式,计算出电机转子表面的温度,本发明充分利用接触
式温度传感器简单可靠的优点,结合统计概率方法,实现非接触式高速电机转子温度在线
监测。

附图说明

[0055] 为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对本发明
保护范围的限定。在各个附图中,类似的构成部分采用类似的编号。
[0056] 图1示出了本公开实施例提供的一种温度监测系统的结构示意图;
[0057] 图2示出了本公开实施例提供的一种温度监测方法的方法流程示意图;
[0058] 图3示出了本公开实施例提供的一种温度监测系统的另一结构示意图;
[0059] 图4示出了本公开实施例提供的一种温度监测装置的模块示意图。
[0060] 附图标记:101‑机壳;102‑定子绕组;103‑电机转子;104‑连杆;105‑接触式温度传感器;106‑执行机构;1‑第一测温点;2‑第二测温点。

具体实施方式

[0061] 下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
[0062] 通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求
保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技
术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范
围。
[0063] 在下文中,可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合,并且不应被理解为首先
排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一
个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
[0064] 此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0065] 除非另有限定,否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在
一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含
义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义,除非在本发明的各种实施例中
被清楚地限定。
[0066] 参考图1,本公开实施例提供了一种温度监测系统,用于监测电机转子103的温度,如图1所示,所述温度监测系统包括:接触式温度传感器105、执行机构106和处理器;
[0067] 所述执行机构106设置于电机转子103的机壳101表面,所述执行机构106与所述接触式温度传感器105传动连接,所述执行机构106用于控制所述接触式温度传感器105在第
一测温点和第二测温点之间移动,其中,所述第一测温点为距离所述电机转子103表面预设
距离的测温点,所述第二测温点为所述电机转子103表面的测温点;
[0068] 所述处理器与所述接触式温度传感器105通信连接,且所述处理器与所述执行机构106的控制端通信连接;
[0069] 所述处理器用于:
[0070] 获取电机设备运行的实时电机运行参数,所述实时电机运行参数包括电流、转速、电机转子103的冷却介质温度以及所述接触式温度传感器采集的第一测温点1的温度;
[0071] 在温度样本库中匹配各项实时电机运行参数,以确定对应各项实时电机运行参数的各项目标参数区间,所述温度样本库包括与所述第一测温点1和所述第二测温点关联的
多个温度样本;
[0072] 根据各项目标参数区间的平均值以及各项实时电机运行参数的概率计算公式,计算各项实时电机运行参数在各预设温度区间内出现的概率;
[0073] 根据所述概率以及预设的温度计算公式计算所述电机转子103表面温度。
[0074] 如图1所示,在具体实施例中,所述温度监测系统设置于电机设备中,所述电机设备包括有电机转子103、定子绕组102、机壳101,所述定子绕组102环形围绕所述电机转子
103进行设置。所述温度监测系统包括执行机构106、接触式温度传感器105以及处理器,其
中,所述执行机构106与所述接触式温度传感器105通过连杆104传动连接,所述接触式温度
传感器105可以设置在所述连杆104上,而所述连杆104的两端分别连接一个执行机构106。
[0075] 所述执行机构106设置在所述机壳101上,通过控制连杆104移动的方式使得所述接触式温度传感器105在第一测温点1和第二测温点之间移动,其中,所述第一测温点1为距
离所述电机转子103表面预设距离的测温点,所述第二测温点为所述电机转子103表面的测
温点,技术人员可以手动操作所述执行机构106以控制所述执行机构106动作,所述执行机
构106的控制端与处理器通信连接,从而技术人员也可以通过移动手机、PC端等通信设备远
程控制所述执行机构106动作。
[0076] 所述预设距离具体可以参考具体电机的电机转子103与定子绕组102之间的空隙距离进行设置,此处不作具体限定。
[0077] 在具体应用时,所述接触式温度传感器105的数量可以为一个,也可以为多个,从而可以获取电机转子103表面多点的温度值。当所述接触式温度传感器105数量为多个时,
则所述第二测温点的数量也为多个,每一所述第二测温点均对应一个第一测温点1,所述第
一测温点1为距离在电机转子103表面的所述第二测温点预设距离的测温点。
[0078] 特殊的,所述接触式温度传感器105也可以直接放置于所述第二测温点,利用通入机壳101内的压缩空气吹动所述接触式温度传感器105,或者利用转子旋转时带动的气流吹
起所述接触式温度传感器105,以使得所述接触式温度传感器105在所述电机转子103旋转
时悬浮在所述第一测温点1,从而实现所述接触式温度传感器105在所述第一测温点1和所
述第二测温点之间移动。所述电机进出风口位置可以为如图1中所述执行机构106所处位
置,也可以根据电机具体结构对设置的位置进行调整。
[0079] 所述处理器与所述接触式温度传感器105通信连接,从而可以实时接收所述接触式温度传感器105测量的温度值。另外,所述处理器还可以通过连接电机设备中的其它数据
检测单元的方式,获取所述电机转子103运行时的电流、转速和进入电机转子103的冷却介
质温度等电机运行参数。
[0080] 所述电机设备还包括有存储器,用于存储温度样本库,所述处理器在获取了电机设备运行时的实时电机运行参数后,可以在所述温度样本库中匹配各项实时电机运行参
数,从而确定对应各项实时电机运行参数的各项目标参数区间。其中,所述温度样本库中包
括与所述第一测温点和所述第二测温点关联的多个温度样本。
[0081] 基于在温度样本库中的匹配结果以及预设的计算公式,即可计算出电机转子103在高速运行时的实时表面温度,从而实现了对于电机转子103实时表面温度的无接触在线
监测。
[0082] 参考图2,本公开实施例还提供了一种温度监测方法,应用于上述实施例中所述的温度监测系统处理器,通过所述执行机构106控制所述接触式温度传感器105持续处于第一
测温点1,所述温度监测方法包括:
[0083] S201,获取电机设备运行的实时电机运行参数,所述实时电机运行参数包括电流、转速、电机转子的冷却介质温度以及所述接触式温度传感器采集的第一测温点1的温度;
[0084] S202,在温度样本库中匹配各项实时电机运行参数,以确定对应各项实时电机运行参数的各项目标参数区间,所述温度样本库包括与所述第一测温点1和所述第二测温点2
关联的多个温度样本;
[0085] S203,根据各项目标参数区间的平均值以及各项实时电机运行参数的概率计算公式,计算各项实时电机运行参数在各预设温度区间内出现的概率;
[0086] S204,根据所述概率以及预设的温度计算公式计算所述电机转子表面温度。
[0087] 具体方法的应用可以参考上述实施例中所述处理器的执行过程,此处不再赘述。
[0088] 值得注意的是,所述实时电机运行参数也可以为其他对转子温度影响较大的因素,例如冷却介质流量、输入电机的载波等,在具体应用中,所述处理器获取的实时电机运
行参数可以根据所述温度样本库在建立时所选取的因素来确定。
[0089] 如图1所示,在进行温度监测时,应通过所述执行机构106控制所述接触式温度传感器105持续处于第一测温点1,通过获取第一测温点1的温度以及其它实时电机运行参数,
并将所述实时电机运行参数在所述温度样本库中进行匹配,通过预设的算法和数据处理过
程实现对于电机转子表面温度的无接触式测量。
[0090] 在电机投入运行之前,首先需要建立温度监测系统需要的温度样本库,所述温度样本库由多维数组组成,每一维度对应一个与电机转子表面温度对应的因素,在本实施例
中,所述温度样本库由5维数组组成,记为 ,I其中表示电流, 表示转速,A
表示进入电机的冷却介质温度,B表示温度探头在所述第一测温点1测得温度,T表示温度探
头在所述第二测温点2测得温度。
[0091] 根据本公开实施例的一种具体实施方式,所述温度样本库的建立方法包括:
[0092] 确定各项电机参数范围,其中,所述各项电机参数范围至少包括电流范围、转速范围、电机转子的冷却介质温度范围以及所述第一测温点1的温度范围;
[0093] 将各项电机参数范围均按照数值递增顺序划分为多个等分的参数区间;
[0094] 根据每项电机参数范围包含的全部参数区间构造正交表;
[0095] 通过数据采集动作获取所述正交表中对应各参数区间的温度样本,形成所述温度样本库。
[0096] 在具体实施时,首先需要确定各项电机参数范围,即确定各项电机参数取值的最小值和最大值,以得到对应每项电机参数的电机参数范围。
[0097] 其中,所述接触式温度传感器105在所述第一测温点1测得的温度的范围下限可以取进入电机的冷却介质温度范围下限,所述接触式温度传感器105在所述第一测温点1测得
的温度的范围上限可以取电机绝缘等级对应的温度。
[0098] 在确定了各项电机参数范围后,按照数值递增顺序将各项电机参数范围划分为多个等分的参数区间,一项电机参数范围包括多个等分的参数区间。
[0099] 具体的,所述将各项电机参数范围均按照数值递增顺序划分为多个等分的参数区间的步骤,包括:
[0100] 将所述电流范围划分为i等分,并对i等分的电流范围区间按照电流大小从小到大排序以得到对应所述电流范围的i等分区间 ;
[0101] 将所述转速范围划分为j等分,并对j等分的转速范围区间按照转速大小从小到大排序以得到对应所述转速范围的j等分区间 ;
[0102] 将所述电机转子的冷却介质温度范围划分为k等分,并对k等分的电机转子的冷却介质温度范围区间按照温度大小从小到大排序以得到对应所述电机转子的冷却介质温度
范围的k等分区间 ;
[0103] 将所述第一测温点的温度范围划分为l等分,并对l等分的第一测温点的温度范围区间按照温度大小从小到大排序以得到对应所述第一测温点的温度范围的l等分区间

[0104] 所述Ii表示的是对应电流范围第i等分区间的区间平均值,所述 表示的是对应转速范围的第j等分区间的区间平均值,所述Ak表示的是对应所述电机转子的冷却介质温
度范围的第k等分区间的区间平均值,所述Bl示的是对应所述第一测温点1温度范围的第l
等分区间的区间平均值。
[0105] 其中,i、j、k和l可以为相等的正整数,也可以为不相等的正整数,具体取值需要参考实际运用时,对所述各项电机参数进行离散化划分时所划分出的等分区间数量,此处不
作具体限定。
[0106] 在划分出对应各项电机参数的等分区间后,即可以确定电流因素及对应的i个水平,转速因素及对应的j个水平,电机转子的冷却介质温度因素及对应的k个水平,第一测温
点1处测得温度因素及对应的l个水平,通过上述因素及对应的参数水平构造正交表。
[0107] 将代表上述四个因素的数组 作为正交表的行,其中,各个因素作为正交表的列且分别为各自划分的水平之一,即 ,
, , 。设置p行,其中
。调整所述正交表中各行中各因素的
水平,使得每个因素即每列中每个水平都出现且出现的次数相同。同时任意两因素即任意
两列中各种水平的组合都出现且出现的数量相同。
[0108] 所述正交表可以手动构造或者使用matlab、SPSS等软件构造。正交表保证了每个因素的每个水平与其它因素的每个水平参与组成样本库的几率是完全相同的,从而保证了
在各个水平中最大限度地排除了其它因素水平的干扰。同时保证了试验点均匀地分散在因
素与水平的完全组合之中,因此具有很强的代表性。
[0109] 再将m组不在构造的正交表中且需要特别注意组合加入正交表,组成试验表包括n组试验,其中n=p+m,n为执行所述数据采集动作的次数。
[0110] 具体的,所述通过数据采集动作获取所述正交表中对应各参数区间的温度样本的步骤,包括:
[0111] 将所述正交表中的每组初始参数设置为电机转子的工作参数,其中,每组初始参数对应一个温度样本,每组初始参数包括初始电流、初始转速和初始电机转子的冷却介质
温度;
[0112] 在所述电机转子运行至热平衡状态时,调整实时工作参数与所述初始参数相匹配,并获取所述第一测温点1的温度样本值,其中,所述实时工作参数包括实时电流、实时转
速和实时电机转子的冷却介质温度;
[0113] 在所述电机转子从所述热平衡状态完全切换为停机静止状态时,通过所述执行机构106控制所述接触式温度传感器105从所述第一测温点1移动至所述第二测温点2,获得所
述第二测温点2的温度样本值;
[0114] 关联所述初始电流、所述初始转速、所述初始电机转子的冷却介质温度、对应的所述第一测温点1的温度样本值以及所述第二测温点2的温度样本值,作为一个温度样本。
[0115] 如图3所示,所述处理器在建立温度样本库的过程中,会在所述电机转子从所述热平衡状态完全切换为停机静止状态时,通过执行机构106控制所述第一测温点1移动至所述
第二测温点2,所述移动方向可以参考如图3中箭头指向方向。
[0116] 在一个具体的实施方式中,将电流、转速、电机转子的冷却介质温度调整为试验值,待电机运行至热平衡时,记录电流试验值I, ,记录转速试验值 ,
,记录电机转子的冷却介质温度试验值A, ,
记录所述第一测温点1处测得温度B, ,之后快速停机,待速度等于0时,
推动所述测温探头连杆104,使得所述接触式温度传感器105从所述第一测温点1移动到所
述第二测温点2,直接接触测得电机转子表面温度T1,之后将探头复位,将上述电机参数与
所述电机转子表面温度T1关联起来,以获得样本库第一个数组,即一个温度样本。
[0117] 执行n次所述数据采集动作,n次通过所述接触式温度传感器105直接测量第二测温点2,也就是测量n次电机转子表面温度的温度值T。将n次测量的电机转子表面温度的温
度值与上述正交表中的数组关联起来,从而获得温度样本库中的全部数组,以完成温度样
本库的建立。
[0118] 而在所述步骤S203和所述步骤S204中,具体的,所述电流参数的概率计算公式为:
[0119] ,其中,I为一个电流区间的平均值, 为当时电流为I的概率,Ph为第h个概率,T为第二测温点的温度,Th为第h个第二测温点
的温度, , ;
[0120] 转速参数的概率计算公式为:
[0121] ,其中, 为当 时转速为 的概率,为一个转速区间的平均值, ;
[0122] 所述电机转子的冷却介质温度参数的概率计算公式为:
[0123] ,其中, 为当 时电机转子的冷却介质温度为A的概率,A为一个电机转子的冷却介质温度区间的平均值, ;
[0124] 所述第一测温点的温度参数的概率计算公式为:
[0125] ,其中, 为当 时所述第一测温点的温度为B的概率,B为一个第一测温点的温度范围区间的平均值, 。
[0126] 根据本公开实施例的一种具体实施方式,预设的温度计算公式包括:
[0127] ;
[0128] ;
[0129] 其中, 为电机转子表面温度, 为第h个概率系数。
[0130] 通过h次计算概率及概率系数的过程,以得到电机转子表面的实时温度,其中Th表示进行h次对应温度样本数的温度计算过程, 为电机转子表面的实时温度。
[0131] 参考图4,本公开实施例还提供了一种温度监测装置400,应用于上述实施例中所述温度监测系统,所述温度监测装置400包括:
[0132] 获取模块401,用于获取电机设备运行的实时电机运行参数,所述实时电机运行参数包括电流、转速、电机转子的冷却介质温度以及所述接触式温度传感器采集的第一测温
点1的温度;
[0133] 匹配模块402,用于在温度样本库中匹配各项实时电机运行参数,以确定对应各项实时电机运行参数的各项目标参数区间,所述温度样本库包括与所述第一测温点1和所述
第二测温点2关联的多个温度样本;
[0134] 概率计算模块403,用于根据各项目标参数区间的平均值以及各项实时电机运行参数的概率计算公式,计算各项实时电机运行参数在各预设温度区间内出现的概率;
[0135] 温度计算模块404,用于根据所述概率以及预设的温度计算公式计算所述电机转子表面温度。
[0136] 本公开实施例还提供了一种电机设备,所述电机设备包括上述实施例所述的温度监测系统。
[0137] 本公开实施例还提供了一种计算机存储介质,所述计算机存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序在处理器上运行时执行上述实施例所述的温度监测方法。
[0138] 综上所述,本公开实施例提供了一种温度监测系统、方法、装置、电机设备及计算机存储介质,本发明通过对高速电机转子温度较高区域的主要影响因素设计正交试验,得
到样本库,其中试验使用简单可靠的接触式温度传感器得到转子表面温度较高处温度,提
高了本测温方法测出温度的准确性。对高速电机运行时对各转子温度主要影响因素进行监
测,结合温度样本库的建立并使用概率统计方法得到转子表面温度较高区域的温度估计
值。提供了一种高速电机转子温度无接触在线监测方法,解决了无法在线监测高速电机转
子表面温度较高区域的温度的问题。
[0139] 在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,附图中的流程图和结构
图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架
构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码
的一部分,所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的
可执行指令。也应当注意,在作为替换的实现方式中,方框中所标注的功能也可以以不同于
附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也
可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,结构图和/或流程图中的
每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用
的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0140] 另外,在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分,也可以是各个模块单独存在,也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
[0141] 所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说
对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计
算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智
能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或
部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read‑Only Memory)、
随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的
介质。
[0142] 以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵
盖在本发明的保护范围之内。