Интеллектуальная соединительная муфта

Настоящее изобретение в целом относится к вращающимся электромеханическим системам, в частности к компьютеризированным средствам защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, вызванных механической перегрузкой. Система для защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений содержит: муфту, выполненную с возможностью соединения устройства обеспечения крутящего момента с нагрузкой, содержащую: первое средство связи; первый ЦП (центральный процессор); первое средство обеспечения энергией и по меньшей мере один датчик; блок управления, соединенный с указанным устройством обеспечения крутящего момента, содержащий: второе средство связи; второе средство обеспечения энергией и по меньшей мере один датчик блока управления; переключатель выключения и второй ЦП. Указанная муфта и указанный блок управления выполнены с возможностью осуществления связи друг с другом; указанный блок управления выполнен с возможностью выключения указанного устройства обеспечения крутящего момента при превышении по меньшей мере одного порогового значения на основании показаний, полученных по меньшей мере одним из указанного по меньшей мере одного датчика муфты и указанного по меньшей мере одного датчика блока управления. Технический результат – возможность предотвращения любого повреждения в работе. 5 н. и 27 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к вращающимся электромеханическим системам и, в частности, к компьютеризированным средствам защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, вызванных механической перегрузкой.

Перекрестная ссылка на родственные патентные заявки

Настоящая патентная заявка испрашивает приоритет и относится к предварительной патентной заявке США №61/974,464, поданной 3 апреля 2014 г., содержание которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Уровень техники

При проектировании и изготовлении вращающихся электромеханических систем широко практикуется использование механических соединительных муфт. Соединительная муфта представляет собой устройство, применяемое для соединения концов двух валов с целью передачи мощности. Основное назначение соединительных муфт состоит в сочленении двух деталей вращающегося оборудования, допускающем некоторую степень смещения (несоосности).

Муфты для соединения валов применяются в машиностроении для нескольких целей, самыми распространенными из которых являются следующие:

обеспечение соединения валов блоков, изготавливаемых отдельно, таких как электродвигатель (электродвигатель и входная шестерня, выходная шестерня и нагрузка) и обеспечения отсоединения для выполнения ремонтных работ или модификаций;

обеспечение смещения между валами или придание механической гибкости;

уменьшение передачи ударных нагрузок от одного вала к другому;

изменение вибрационных характеристик вращающихся блоков.

Механическая перегрузка может причинить повреждение или прервать работу системы.

Последствия необнаруженной перегрузки в механических системах могут быть серьезными. Бесчисленные системы постоянно страдают от повреждений вследствие перегрузок. Перегрузка может происходить внезапно (например, падение какого-либо объекта в зону вращения) или нарастать постепенно в течение многих месяцев работы, оставаясь незамеченной.

При возникновении отказа вследствие перегрузки повреждения могут проявляться многими различными путями, такими как локальная поломка в системе, остановка технологической линии на много часов или дней, опасность возникновения пожара и т.д. Экономические последствия могут быть очень существенными.

Муфты, как правило, не допускают возможности разъединения валов во время работы, однако существуют специальные муфты ограничения крутящего момента, которые могут обеспечивать осевое скольжение или разъединение при превышении некоторого предельного значения крутящего момента. Современные муфты с защитой имеют некоторые недостатки:

скользящая муфта может перемещаться в осевом направлении в течение очень длительного времени, оставаясь незамеченной;

при обнаружении скольжения обслуживающий персонал часто старается просто затянуть регулировочные винты в качестве способа быстрого исправления дефекта, действуя в обход предусмотренного уровня защиты и, тем самым, делая это защитное приспособление бесполезным;

разъединяющее защитное приспособление (механический предохранитель) заставляет заменять блок соединительного устройства после отказа в дополнение к расходам, связанным с устранением основной причины перегрузки.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается система для защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, содержащая:

- муфту, выполненную с возможностью соединения устройства обеспечения крутящего момента с нагрузкой, содержащую:

- первое средство связи;

- первый ЦП (центральный процессор);

- первое средство обеспечения энергией; и

- по меньшей мере один датчик;

- блок управления, содержащий:

- второе средство связи;

- второе средство обеспечения энергией; и

- второй ЦП;

указанная муфта выполнена с возможностью использования по меньшей мере одного датчика для выполнения измерений и осуществления связи с указанным блоком управления.

Первое средство обеспечения энергией может содержать встроенный генератор.

Первое средство обеспечения энергией может содержать аккумулятор.

Блок управления может дополнительно содержать переключатель, выполненный с возможностью включения и отключения питания указанного устройства обеспечения крутящего момента.

Муфта может дополнительно содержать первое средство ввода (данных).

Блок управления может дополнительно содержать второе средство ввода.

Первое средство ввода может содержать по меньшей мере одно из клавиатуры, компьютерной мыши и портативного компьютера.

Второе средство ввода может содержать по меньшей мере одно из клавиатуры, компьютерной мыши и портативного компьютера.

Муфта может дополнительно содержать дисплей, соединенный с указанным первым ЦП.

Блок управления может дополнительно содержать дисплей, соединенный с указанным вторым ЦП.

По меньшей мере один датчик может представлять собой по меньшей мере одно из датчика крутящего момента, датчика вибраций, датчика частоты вращения, инерциального датчика, датчика на эффекте Холла, датчика температуры, датчика направления вращения и микрофона.

Блок управления может дополнительно содержать по меньшей мере один датчик.

По меньшей мере один датчик может представлять собой по меньшей мере одно из датчика температуры, датчика вибраций и микрофона.

Первое и второе средства связи могут включать в себя по меньшей мере одно из беспроводной и проводной связи.

Второе средство обеспечения энергией может содержать источник питания.

Второе средство обеспечения энергией может содержать аккумулятор.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается муфта, выполненная с возможностью соединения устройства обеспечения крутящего момента с нагрузкой, содержащая:

- ЦП;

- средство обеспечения энергией; и

- по меньшей мере один датчик;

указанная муфта выполнена с возможностью получать замеры показаний указанного по меньшей мере одного датчика.

Муфта может дополнительно быть выполнена с возможностью сохранять указанные замеры.

По меньшей мере один датчик может представлять собой по меньшей мере одно из датчика крутящего момента, датчика вибраций, датчика частоты вращения, инерциального датчика, датчика на эффекте Холла, датчика температуры, датчика направления вращения и микрофона.

Средство обеспечения энергией может содержать встроенный генератор. Средство обеспечения энергией может содержать аккумулятор. Муфта может дополнительно содержать средство связи.

Средство связи может включать в себя по меньшей мере одно из беспроводной и проводной связи.

Муфта может дополнительно содержать средство ввода.

Средство ввода может содержать по меньшей мере одно из клавиатуры, компьютерной мыши и портативного компьютера.

Муфта может дополнительно содержать дисплей, соединенный с указанным ЦП.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается блок управления, выполненный с возможностью осуществления связи с устройством обеспечения крутящего момента, содержащий:

- ЦП;

- по меньшей мере один датчик;

- средство обеспечения энергией; и

- переключатель отключения, выполненный с возможностью отключения питания указанного устройства обеспечения крутящего момента;

указанный блок управления выполнен с возможностью получать замеры показаний указанного по меньшей мере одного датчика.

Блок управления может дополнительно быть выполнен с возможностью сохранения значений указанных замеров.

По меньшей мере один датчик может представлять собой по меньшей мере одно из датчика температуры, датчика вибраций и микрофона.

Блок управления может дополнительно содержать средство ввода.

Средство ввода может содержать по меньшей мере одно из клавиатуры, компьютерной мыши и портативного компьютера.

Блок управления может дополнительно содержать дисплей, соединенный с указанным ЦП.

Блок управления может дополнительно содержать средство связи.

Средство связи может включать в себя по меньшей мере одно из беспроводной и проводной связи.

Средство обеспечения энергией может содержать источник питания. Средство обеспечения энергией может содержать аккумулятор.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предлагается способ защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, включающий в себя следующее:

- получают замеры входных сигналов дистанционного устройства, поступающих от устройства обеспечения крутящего момента;

- сравнивают указанные входные сигналы с предварительно заданными пороговыми значениями;

- непрерывно широковещательно передают сообщения на блок управления, причем указанные сообщения отражают статус дистанционного устройства и результаты сравнения;

- анализируют указанные сообщения при помощи блока управления; и

- определяют, отключить ли питание указанного устройства обеспечения крутящего момента в соответствии с указанным анализом.

Способ может дополнительно включать в себя выработку электроэнергии генератором.

Способ может дополнительно включать в себя прием по меньшей мере одного рабочего параметра по меньшей мере одним из указанного блока управления и указанного дистанционного устройства.

Способ может дополнительно включать в себя передачу по меньшей мере одного уведомления, относящегося к измерениям рабочих параметров, по меньшей мере одним из указанного блока управления и указанного дистанционного устройства.

Способ может дополнительно включать в себя отображение по меньшей мере одного из журнала событий, журнала уведомлений и диаграммы событий.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания изобретения и демонстрации того, как оно может быть реализовано, обратимся теперь, исключительно в качестве примера, к прилагаемым чертежам.

Обращаясь подробным образом к конкретным чертежам, подчеркнем, что показанные элементы даны только в качестве примера и в целях иллюстративного раскрытия предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения и приведены для обеспечения, как можно полагать, наиболее полезного и легко понимаемого описания принципов и концептуальных аспектов изобретения. В связи с этим не было сделано каких-либо попыток показать конструктивные детали изобретения подробнее, чем необходимо для общего понимания настоящего изобретения, при этом описание в сочетание с чертежами делает несколько вариантов практической реализации изобретения очевидными для специалистов в данной области техники. Следующие чертежи прилагаются к изобретению.

На фиг. 1А представлен схематический чертеж, показывающий компоненты системы для реализации настоящего изобретения.

На фиг. 1В представлена структурная схема, показывающая компоненты системы для реализации настоящего изобретения.

На фиг. 2А представлено схематическое изображение примера вращательной механической муфты в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2В представлено схематическое изображение сечения С-С, показанного на фиг. 2А.

На фиг. 2С представлен диск встроенного генератора.

На фиг. 3 показан пример вращательной механической муфты в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 4 представлен пример блока управления в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 5 представлен схематический чертеж, показывающий связь в системе.

На фиг. 6 показан пример диаграммы, представляющей мониторинг во временной области.

На фиг. 7 показан пример диаграммы, представляющей мониторинг в частотной области.

На фиг. 8 показан пример журнала событий.

На фиг. 9 показан пример журнала уведомлений.

На фиг. 10 представлена блок-схема процесса, выполняемого блоком управления в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 11 представлена блок-схема процесса, выполняемого дистанционным устройством в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления

Перед подробным объяснением по меньшей мере одного варианта данного изобретения следует понимать, что данное изобретение не ограничено в своем применении деталями конструкции и расположением компонентов, указанными в дальнейшем описании или проиллюстрированными на чертежах. Данное изобретение может иметь другие варианты осуществления или может быть реализовано на практике или выполнено другими способами. Также следует понимать, что используемые здесь фразеология и терминология служат для описательных целей и не должны рассматриваться как ограничительные.

При проектировании и изготовлении вращающихся электромеханических систем широко практикуется использование механических соединительных муфт. Соединительная муфта представляет собой устройство, применяемое для соединения концов двух валов с целью передачи мощности. Основное назначение соединительных муфт состоит в сочленении двух деталей вращающегося оборудования, допускающем некоторую степень смещения (несоосности).

Настоящее изобретение предназначено для защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, вызванных механической перегрузкой.

В следующем описании термин «вращательная механическая муфта» относится к дистанционному устройству.

На фиг. 1А представлен схематический чертеж, показывающий компоненты системы 100, содержащей: блок 140 управления, соединенный или расположенный рядом с устройством 140А обеспечения крутящего момента, таким как электродвигатель, вращающееся устройство 110А, такое как насос, компрессор и т.д., и вращательную механическую муфту 110 (дистанционное устройство), соединяющую устройство 140А обеспечения крутящего момента с вращающимся устройством 110А.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения вал для передачи мощности или крутящего момента может быть присоединен между устройством 140А обеспечения крутящего момента и вращательной механической муфтой 110, или между вращательной механической муфтой 110 и вращающимся устройством 110A.

На фиг. 1В представлена структурная схема, показывающая компоненты системы для реализации настоящего изобретения.

Система 100А содержит две части:

1. Вращательную механическую муфту 110, содержащую: вмонтированный указатель 115 крутящего момента, электронный модуль (схему ЦП) 120, беспроводное соединение 125 и встроенный генератор 130.

2. Блок 140 управления, содержащий: электронный модуль 145, беспроводное соединение 150, переключатель 155 отключения и средство 160 ввода-вывода.

Электронный модуль 120 сообщает блоку 140 управления посредством беспроводного соединения 125 о превышении предварительно запрограммированного порогового значения крутящего момента (неисправное состояние). Электронный модуль 145 может принимать решение об отключении электропитания устройства обеспечения крутящего момента в случае механической перегрузки, измеряемой муфтой 110. При превышении механической нагрузкой предварительно заданного порога электропитание устройства обеспечения крутящего момента отключается переключателем 155 отключения.

Встроенный генератор 130 представляет собой источник питания электронного модуля 120, который использует вращение системы для получения небольшого количества энергии, необходимого для потребления модулем. Генератор содержит магниты (245 на фиг. 2В) и индукционные катушки (250 на фиг. 2В). Во время вращения вращательной механической муфты 110 создаваемая электроэнергия отбирается и используется в качестве источника питания электронного модуля 120. Встроенный генератор имеет время зарядки, близкое к реальному времени, что делает его надежным. В случае сбоя в работе генератора блок 140 управления отключает источник питания устройства обеспечения крутящего момента и может выдавать сигнал тревоги, тем самым, предотвращая любое возможное повреждение.

На фиг. 2А представлено схематическое изображение примера вращательной механической муфты 110 в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, содержащей: пользовательское соединение 205 и соединение 230 устройства обеспечения крутящего момента.

На фиг. 2В представлено схематическое изображение сечения С-С, показанного на фиг. 2А, содержащего: ось 235 кручения, диск 240 схемы источника питания (диск встроенного генератора), магниты 245, индукционные катушки 250, схему ЦП (электронный модуль) 120 и тензометрический датчик 255. Муфта 110 выполнена с возможностью соединения двух деталей вращающегося оборудования, допуская некоторую степень несоосности, кроме того, она содержит систему измерения крутящего момента.

Система измерения крутящего момента измеряет крутящий момент при помощи электрической схемы, измеряющей сопротивление, такой как, например, мост Уитстона. Величина резисторов изменяется в зависимости от механической деформации оси кручения.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения система измерения крутящего момента может измерять крутящий момент посредством любого способа измерения крутящего момента, известного из уровня техники, и не ограничивается описанным выше способом.

Электронный модуль 120 измеряет рабочие параметры, такие как крутящий момент и, опционально, частоту вращения, направление вращения, вибрации, звук, температуру и т.д., и передает измеренные значения на блок 140 управления. Блок управления принимает передаваемые результаты измерения и может содержать дополнительные датчики, такие как датчик температуры и микрофон, для измерений шумов, которые позволяют ему выполнять дополнительные проверки.

Результаты измерения могут быть сохранены как во вращательной механической муфте 110, так и в блоке 140 управления.

На фиг. 2С показан диск 240 встроенного генератора с соединением 270, выполненным с возможностью обеспечения фиксации диска во время вращения вращательной механической муфты 110.

На фиг. 3 показан пример вращательной механической муфты 110 в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, содержащей следующее:

- Генератор 305 - модуль, оснащенный катушками и выпрямительными схемами для использования вращения устройства с целью выработки электроэнергии для питания электронных схем соединительной муфты. Генератор может быть механически и электрически связан с электронным модулем 120 основной соединительной муфты.

- Заряжаемый аккумулятор 310 - обеспечивает электропитание для полнофункциональной работы соединительной муфты в течение первых секунд после выключения питания, пока мощность генератора не станет полностью доступной.

- ИС (интегральная схема) зарядного устройства 315 аккумулятора - и вспомогательная электроника для перезарядки заряжаемого аккумулятора, когда мощность генератора доступна, для будущего использования.

- Селектор 320 Vвx - выбирает источник питания (генератор, если он доступен, в противном случае - аккумулятор).

- Суперконденсатор 325 - запасает энергию генератора для работы соединительной муфты от основной шины питания.

- РМПН (регулятор малого падения напряжения) 330 - регулирует шину питания и формирует все низкие напряжения постоянного тока, требующиеся для различных компонентов.

- Указатель 335 крутящего момента - один или более наклеивающихся тензодатчиков, присоединяемых к механической конструкции соединительной муфты - измеряет в реальном времени величину крутящего момента между входом и выходом муфты.

- УС 340 - аналоговый усилитель, который усиливает низкое напряжение, принимаемое от тензодатчика.

- АЦП (аналого-цифровой преобразователь) 345 - модуль аналого-цифрового преобразования, оснащенный аналоговым переключателем. Применяется для преобразования уровней аналогового напряжения в реальном времени в цифровые значения, которые могут обрабатываться ЦП.

- Датчики 350 - различные дополнительные и опциональные датчики с аналоговым или цифровым выходом, такие как инерционные датчики, датчики температуры, датчики на эффекте Холла, кодовые датчики и т.п.

- ЦП 355 - управляет, ведет мониторинг, координирует и осуществляет контроль над всеми микросхемами и работой соединительной муфты.

- Устройство 360 радиосвязи - передает и принимает данные между ЦП 355 муфты и ЦП 435 блока управления (фиг. 4).

На фиг. 4 показан пример блока 140 управления в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, содержащий следующее:

- Электродвигатель in 405 - напряжение от однофазного или трехфазного электродвигателя поступает на блок управления из шкафа электрооборудования системы. Питание, необходимое для работы блока управления, получают за счет напряжения электродвигателя или, опционально, подают непосредственно из шкафа электрооборудования.

- Источник 410 питания - преобразует напряжение переменного тока электродвигателя в низкое напряжение постоянного тока для обеспечения потребностей блока управления.

- Селектор 415 постоянного тока - выбирает источник питания для блока управления: непосредственное питание постоянным током (из шкафа электрооборудования), если доступно, или выход источника питания.

- РМПН (регулятор малого падения напряжения) 420 - регулирует шину питания и формирует все низкие напряжения постоянного тока, требующиеся для различных компонентов.

- Э 425 - электродвигатель или исполнительный механизм системы связан с защищенной вращающейся электромеханической системой, которая механически прикреплена к соединительной муфте.

- Реле 430 - включает или выключает электродвигатель при помощи управляющего устройства (переключателя отключения) ЦП.

- ЦП 455 - управляет, ведет мониторинг, координирует и осуществляет контроль над микросхемами, устройствами связи и операционной системой блока управления.

Микросхемы связи - различные микросхемы связи, обеспечивающие возможность присоединения к сетям ЛВС по стандарту Ethernet, Интернет и сотовой связи при помощи проводных и беспроводных каналов связи. Управление и работа различных микросхем связи осуществляется посредством ЦП:

- USB-UART 445 - обеспечивает возможность непосредственного соединения USB с компьютером, портативным компьютером, планшетами, смартфонами и т.п.

- Модуль 450 ЛВС (локальной вычислительной сети, LAN) - обеспечивает возможность создания проводной ЛВС по стандарту Ethernet.

- Модуль 455 Wi-Fi - обеспечивает возможность создания беспроводной ЛВС по стандарту Ethernet.

- Сотовый модем 460 - обеспечивает возможность беспроводной связи с сотовыми сетями.

- Устройство 465 радиосвязи - обеспечивает обмен данными между ЦП 435 и ЦП 355. Принимает данные, сигналы отказов и уведомления от муфты. Передает данные конфигурации и квитирует установление связи с устройством радиосвязи муфты.

- Датчики 470 - различные дополнительные и опциональные датчики с аналоговым или цифровым выходом, такие как датчики температуры, мониторинг которых может осуществляться в реальном времени.

На фиг. 5 представлен схематический чертеж, показывающий связь в системе 100А. Блок 140 управления может быть связан с портативным компьютером 510, ПК 520, планшетом 530, смартфоном 540 и т.д. посредством проводной или беспроводной связи для приема рабочих параметров, таких как предельное значение крутящего момента, передавать уведомления и данные диагностики поведения системы, которые информируют о проблеме в реальном времени, обеспечивают периодическую отчетность по дням, неделям, месяцам и т.д., журналы событий, диаграммы и т.д. для центра управления, техника-механика и т.д. Блок 140 управления и вращательная механическая муфта 110 соединены посредством беспроводного соединения, при этом:

- Вращательная механическая муфта 110 может принимать входное значение предела крутящего момента от блока 140 управления.

- Блок 140 управления принимает уведомление от вращательной механической муфты 110 при превышении порога по крутящему моменту.

- Блок 140 управления принимает результаты измерения крутящего момента и, опционально, частоты вращения, направления вращения, вибраций и т.д. от вращательной механической муфты 110.

Рабочие параметры, такие как предельное значение крутящего момента, могут быть предварительно запрограммированы вручную техником при помощи портативного компьютера, планшета, смартфона и т.д. посредством проводного или беспроводного соединения с блоком 140 управления.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения вращательная механическая муфта 110 или блок 140 управления могут собирать результаты измерения крутящего момента в течение заданного времени, вычислять средний крутящий момент и задавать его в качестве предельного значения крутящего момента.

Вращательная механическая муфта 110 может также обеспечивать возможность диапазона крутящих моментов, а не только единственное значение. Диапазон крутящих моментов предотвращает случаи отсоединения устройства обеспечения крутящего момента вследствие мгновенной перегрузки, кроме того, диапазон крутящих моментов может позволить блоку 140 управления передавать уведомления различных уровней важности и срочности центру управления или технику-механику и, таким образом, упреждать отказ системы. Например, если центр управления или техник-механик получает частые уведомления об измеренных крутящих моментах, близких к верхнему пределу диапазона крутящих моментов, они могут прийти к выводу о том, что вскоре произойдет отказ по меньшей мере одного из элементов системы.

Уведомления и данные диагностики могут передаваться блоком 140 управления, как упоминалось выше, и могут также сохраняться в виде журнала и/или диаграмм в блоке управления или в облачных сервисах сети Интернет и т.д. для последующего извлечения.

Блок 140 управления выполняет мониторинг поведения системы. Мониторинг может выполняться несколькими способами.

На фиг. 6 показан пример диаграммы, представляющей мониторинг во временной области. Для каждого дня блок управления может выполнять мониторинг крутящего момента, частоты вращения, вибрации, шумов, температуры и т.д. и отображать их на диаграмме (некоторые данные могут быть приняты от вращательной механической муфты 110).

На фиг. 7 показан пример диаграммы, представляющей мониторинг в частотной области. Для каждой частоты блок управления может выполнять мониторинг крутящего момента, вибрации, шумов, частоты вращения и т.д. и отображать их на диаграмме (некоторые данные могут быть приняты от вращательной механической муфты 110).

Для каждой диаграммы пользователь может выбрать просмотр данных в реальном времени или хронологических данных. Пользователь может также выбрать добавление фильтра на диаграмму для наблюдения конкретных характеристик. Он может также выбрать сохранение или экспорт выбранных данных.

На фиг. 8 показан пример журнала событий в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Для каждого события журнал может сохранять дату и час, тип устройства, идентификационный номер устройства, событие, значение и подробности события для периодического мониторинга.

Каждое устройство (110 и 140) имеет уникальный идентификационный номер для обеспечения того, чтобы электронный модуль 120 обменивался данными только с его конкретным блоком 140 управления, а не с другим блоком системы.

Журнал событий можно совместно использовать, сохранять, распечатывать и т.д. для различных вариантов применения.

На фиг. 9 показан пример журнала уведомлений в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Блок 140 управления может передавать уведомления, как отмечалось выше, голосовым способом, при помощи SMS, электронной почты, приложений для обмена сообщениями (такими как WhatsApp) и т.п.

В соответствии с вариантами настоящего изобретения множество систем могут быть связаны в иерархическом порядке. Например, если множество устройств обеспечения крутящего момента соединены последовательно, и первое устройство обеспечения крутящего момента прекращает работу, система может также остановить все остальные устройства обеспечения крутящего момента, чтобы предотвратить перегрузку.

На фиг. 10 представлена блок-схема процесса, выполняемого блоком 140 управления в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

Процесс начинается на шаге 1005, как только включается питание устройства обеспечения крутящего момента (электродвигателя в настоящем варианте осуществления). На шаге 1010 инициализируется блок 140 управления, а на шаге 1015 включается реле (переключатель отключения) электродвигателя. Реле разрешает/запрещает работу устройства обеспечения крутящего момента, как отмечалось выше. На шаге 1020 блок сбрасывает таймер «признаки жизни». «Признаки жизни» представляют собой признаки того, что дистанционное устройство работает. На шаге 1025 блок проверяет, было ли сообщение «признаки жизни» получено от дистанционного устройства 110. Если не было, блок проверяет на шаге 1030, истекло ли время ожидания по таймеру «признаки жизни». Если не истекло, процесс возвращается к шагу 1025; если истекло, это означает, что существует проблема, связанная с дистанционным устройством 110, и реле (переключатель отключения) выключается (шаг 1035) для предотвращения любого возможного повреждения. На шаге 1040 блок может выдать уведомление в соответствии с заданными техническими требованиями (опция), а на шаге 1045 он ожидает перезапуска. Если на шаге 1025 было получено сообщение «признаки жизни», блок переходит к шагу 1050 и проверяет, получено ли сообщение «отключить электродвигатель». Сообщение «отключить электродвигатель» указывает на проблему, обнаруженную дистанционным устройством (такую как перегрузка). Если сообщение «отключить электродвигатель» было получено, блок переходит к шагам 1035, 1040 и 1045. Если сообщение не было получено, блок проверяет на шаге 1055, требуется ли уведомление в соответствии с заданными техническими требованиями; если нет, процесс возвращается к шагу 1020; если да, блок выдает уведомление на шаге 1060 и возвращается к шагу 1020.

На фиг. 11 представлена блок-схема процесса, выполняемого дистанционным устройством в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Процесс начинается на шаге 1105, как только генератор начинает работу. На шаге 1110 выполняется инициализация дистанционного устройства, а на шаге 1115 устройство начинает замерять входные сигналы. На шаге 1120 устройство создает сообщение «признаки жизни» и проверяет на шаге 1125, требуется ли уведомление об отключении электродвигателя в соответствии с входными сигналами. Если это так, устройство добавляет сообщение «отключить электродвигатель» к сообщению «признаки жизни» на шаге 1130 и широковещательно передает сообщение «признаки жизни» на шаге 1135. Если это не так, процесс переходит непосредственно к шагу 1135 и широковещательно передает сообщение «признаки жизни». На шаге 1140 устройство переходит в режим «сна» (неактивное состояние) на X миллисекунд с целью сокращения потребления энергии и «пробуждается» на шаге 1145. Время «сна» позволяет системе сокращать потребление энергии в случаях, когда улавливаемое напряжение является низким. Как только процесс «пробуждается», он возвращается к шагу 1115.

Для специалистов в данной области техники очевидно, что изобретение не ограничивается деталями приведенных выше иллюстрирующих примеров, и что настоящее изобретение может быть реализовано в других конкретных формах без отступления от его существенных особенностей, поэтому желательно, чтобы настоящие варианты и примеры рассматривались во всех отношениях в качестве иллюстративных, а не ограничивающих. Кроме того, понятно, что определенные признаки конкретных аспектов изобретения могут комбинироваться с конкретными признаками, изложенными в других аспектах изобретения, так, чтобы любой вариант осуществления изобретения мог включать один или все признаки, раскрытые в настоящем документе.

1. Система для защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, содержащая:

- муфту, выполненную с возможностью соединения устройства обеспечения крутящего момента с нагрузкой, содержащую:

- первое средство связи;

- первый ЦП (центральный процессор);

- первое средство обеспечения энергией и

- по меньшей мере один датчик;

- блок управления, соединенный с указанным устройством обеспечения крутящего момента, содержащий:

- второе средство связи;

- второе средство обеспечения энергией и

- по меньшей мере один датчик блока управления;

- переключатель выключения и

- второй ЦП;

причем указанная муфта и указанный блок управления выполнены с возможностью осуществления связи друг с другом;

указанный блок управления выполнен с возможностью выключения указанного устройства обеспечения крутящего момента при превышении по меньшей мере одного порогового значения на основании показаний, полученных по меньшей мере одним из указанного по меньшей мере одного датчика муфты и указанного по меньшей мере одного датчика блока управления.

2. Система по п. 1, в которой указанное первое средство обеспечения энергией содержит встроенный генератор.

3. Система по п. 1, в которой указанное второе средство обеспечения энергией содержит аккумулятор.

4. Система по п. 1, в которой указанная муфта дополнительно содержит первое средство ввода.

5. Система по п. 1, в которой указанный блок управления дополнительно содержит второе средство ввода.

6. Система по п. 4, в которой указанное первое средство ввода содержит по меньшей мере одно из клавиатуры, компьютерной мыши и портативного компьютера.

7. Система по п. 5, в которой указанное второе средство ввода содержит по меньшей мере одно из клавиатуры, компьютерной мыши и портативного компьютера.

8. Система по п. 1, в которой указанная муфта дополнительно содержит дисплей, соединенный с указанным первым ЦП.

9. Система по п. 1, в которой указанный блок управления дополнительно содержит дисплей, соединенный с указанным вторым ЦП.

10. Система по п. 1, в которой по меньшей мере один датчик муфты включает в себя по меньшей мере одно из датчика крутящего момента, датчика вибраций, датчика частоты вращения, инерциального датчика, датчика на эффекте Холла, датчика температуры, датчика направления вращения и микрофона.

11. Система по п. 1, в которой указанный по меньшей мере один датчик блока управления включает в себя по меньшей мере одно из датчика температуры, датчика вибраций и микрофона.

12. Система по п. 1, в которой указанное первое и второе средства связи включают в себя по меньшей мере одно из беспроводной и проводной связи.

13. Система по п. 1, в которой указанное второе средство обеспечения энергией содержит источник питания.

14. Система по п. 1, в которой указанное второе средство обеспечения энергией содержит аккумулятор.

15. Муфта, выполненная с возможностью соединения устройства обеспечения крутящего момента с нагрузкой, содержащая:

- ЦП;

- встроенный генератор, выполненный с возможностью использования указанного вращения муфты для получения требуемого для него количества энергии; и

- по меньшей мере один датчик;

причем указанная муфта выполнена с возможностью делать замеры показаний указанного по меньшей мере одного датчика и с возможностью взаимодействовать с блоком управления, соединенным с указанным устройством обеспечения крутящего момента, при этом указанный блок управления выполнен с возможностью выключения питания указанного устройства обеспечения крутящего момента при превышении по меньшей мере одного порогового значения на основании указанных показаний.

16. Муфта по п. 15, дополнительно выполненная с возможностью сохранять указанные замеры.

17. Муфта по п. 15, в которой указанный по меньшей мере один датчик включает в себя по меньшей мере одно из датчика крутящего момента, датчика вибраций, датчика частоты вращения, инерциального датчика, датчика на эффекте Холла, датчика температуры, датчика направления вращения и микрофона.

18. Муфта по п. 15, дополнительно содержащая средство связи.

19. Муфта по п. 18, в которой указанное средство связи включает в себя по меньшей мере одно из беспроводной и проводной связи.

20. Муфта по п. 15, дополнительно содержащая средство ввода.

21. Муфта по п. 20, в которой указанное средство ввода содержит по меньшей мере одно из клавиатуры, компьютерной мыши и портативного компьютера.

22. Муфта по п. 15, дополнительно содержащая дисплей, соединенный с указанным ЦП.

23. Способ защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, содержащий следующее:

- обеспечивают соединительную муфту, соединенную с устройством обеспечения крутящего момента и нагрузкой; а также блок управления, соединенный с указанным устройством обеспечения крутящего момента; причем указанная муфта и указанный блок управления выполнены с возможностью осуществления связи друг с другом;

- при помощи указанной муфты получают замеры первых входных сигналов устройства обеспечения крутящего момента;

- при помощи указанной муфты получают замеры вторых входных сигналов устройства обеспечения крутящего момента;

- при помощи указанной муфты в широковещательном режиме непрерывно передают сообщения на указанный блок управления;

- анализируют указанные сообщения и указанные замеры вторых входных сигналов при помощи указанного блока управления и

- отключают питание указанного устройства обеспечения крутящего момента при превышении по меньшей мере одного порогового значения исходя из указанного анализа.

24. Способ по п. 23, дополнительно содержащий выработку электроэнергии при помощи генератора.

25. Способ по п. 23, дополнительно содержащий прием по меньшей мере одного рабочего параметра по меньшей мере одним из указанного блока управления и указанного дистанционного устройства.

26. Способ по п. 23, дополнительно содержащий передачу по меньшей мере одного уведомления, относящегося к измерениям рабочих параметров, по меньшей мере одним из указанного блока управления и указанного дистанционного устройства.

27. Способ по п. 23, дополнительно содержащий отображение по меньшей мере одного из журнала событий, журнала уведомлений и графика событий.

28. Способ по п. 23, в котором указанные сообщения содержат статус указанной муфты и результаты сравнения замеров указанных первых входных сигналов с определяемыми пороговыми значениями.

29. Способ по п. 28, в котором по меньшей мере одно из указанных заданных определяемых пороговых значений определяют при помощи одного из указанной муфты и указанного блока управления.

30. Способ по п. 23, в котором указанные сообщения содержат статус указанной муфты и замеры указанных первых входных сигналов.

31. Способ защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, содержащий следующее:

- обеспечивают соединительную муфту, соединенную с устройством обеспечения крутящего момента и нагрузкой; а также блок управления, соединенный с указанным устройством обеспечения крутящего момента; причем указанная муфта и указанный блок управления выполнены с возможностью осуществления связи друг с другом;

- при помощи указанной муфты получают замеры входных сигналов устройства обеспечения крутящего момента;

- при помощи указанной муфты получают замеры вторых входных сигналов устройства обеспечения крутящего момента;

- при помощи одного из указанной муфты и указанного блока управления вычисляют среднее значение входного сигнала крутящего момента и задают указанное среднее значение как пороговое значение крутящего момента;

- при помощи указанной муфты в широковещательном режиме непрерывно передают сообщения на указанный блок управления;

- анализируют указанные сообщения при помощи указанного блока управления и

- отключают питание указанного устройства обеспечения крутящего момента при превышении по меньшей мере одного порогового значения исходя из указанного анализа.

32. Система для защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, содержащая:

- муфту, выполненную с возможностью соединения устройства обеспечения крутящего момента с нагрузкой, содержащую:

- первое средство связи;

- первый ЦП (центральный процессор);

- встроенный генератор, выполненный с возможностью использования указанного вращения муфты для получения требуемого для него количества энергии; и

- по меньшей мере один датчик;

- блок управления, соединенный с указанным устройством обеспечения крутящего момента, содержащий:

- второе средство связи;

- второе средство обеспечения энергией; и

- переключатель выключения; и

- второй ЦП;

причем указанная муфта и указанный блок управления выполнены с возможностью осуществления связи друг с другом;

указанная муфта выполнена с возможностью использования указанного по меньшей мере одного датчика для выполнения измерений и осуществления связи с указанным блоком управления,

при этом указанный блок управления выполнен с возможностью выключения питания устройства обеспечения крутящего момента при превышении по меньшей мере одного порогового значения на основании измеренных показаний.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат – предотвращение одновременного перехода нескольких инверторных электрических станций в режим пассивного управления в состоянии секционирования.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в возможности аналоговой токовой петли обеспечивать компонент устройства вторичным рабочим напряжением, полученным от аналоговой токовой петли в отсутствие источника первичного рабочего напряжения.

Изобретение относится к областям электротехники и электроэнергетики и может быть применено на тепловых электростанциях с паротурбинным циклом Ренкина (например, конденсационные электростанции - КЭС), с газотурбинным циклом Брайтона (например, электростанции с газотурбинными установками - ПТУ, на парогазовых электростанциях - ПТУ), использующих газовое топливо, например, традиционный природный газ.

Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике и может быть использовано для повышения качества электроэнергии в однофазных электрических сетях. Однофазный активный фильтр обеспечивает снижение коэффициентов искажения синусоидальности тока и напряжения питающей сети и поддержание определенного коэффициента мощности при динамически изменяющейся нелинейной нагрузке.

Использование в области электротехники. Технический результат – обеспечение распределения электроэнергии, измерения расхода потребленной потребителями электроэнергии, обнаружения места утечки электроэнергии (незаконного отбора электроэнергии), мониторинга распределительной сети и фиксации времени утечки электроэнергии.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение оптимального размещения устройств защиты в энергораспределительной сети.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат, заключающийся в повышении эффективности и надежности поддержания общей устойчивости системы местной электросети внутри заданных предельных значений, достигается за счет устройства (1) и способа для управления устойчивостью местной электросети (3).

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности, гибкости и экономичности устройства комплексного регулирования перетоков мощности (УКРПМ) и обеспечивается тем, что УКРПМ для двухцепной линии электропередачи включает по меньшей мере один трансформатор со стороны параллельного соединения (1), три преобразователя тока (4), по меньшей мере два трансформатора со стороны последовательного соединения (8), коммутационную цепь со стороны параллельного соединения (3), коммутационную цепь со стороны последовательного соединения (6) и общую шину постоянного тока (5).

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности работы за счет обеспечения защиты против выхода из строя одного из контуров, подключенных к вторичным трансформаторным обмоткам.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении мощности источников постоянного напряжения, степени искажения рабочего тока и ошибки регулирования, а также уменьшении числа источников постоянного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при эксплуатации судовых спиральных компрессоров с частотным регулированием оборотов в составе кондиционера воздуха.

Изобретение относится к устройствам диагностирования и быстродействующей защиты асинхронных двигателей. Устройство диагностирования и быстродействующей защиты асинхронного двигателя дополнительно содержит датчик магнитной индукции, размещенный в воздушном зазоре асинхронного двигателя и предназначенный для измерения мгновенных значений магнитной индукции, масштабированный сигнал о значении которой с выхода масштабирующего усилителя сигнала магнитной индукции поступает на блок полосовых фильтров, настроенных на частоты гармоник диагностических признаков, выходами подключенный к первым входам блока компараторов, вторые входы которых соединены с выходами формирователя амплитуд эталонных сигналов, соответствующих диагностическим признакам, выходы блока компараторов соединены с установочными входами блока триггеров и входами логического элемента ИЛИ, подключенного выходом к управляющему входу управляемого коммутационного аппарата, входы сброса блока триггеров объединены между собой и являются входом сброса кода ошибки, визуальное отображение которой осуществляется блоком индикации сигнала кода ошибки, входы которого подключены к выходам блока триггеров.

Использование: в области электроэнергетики для защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий в обмотках статора и ротора. Технический результат заключается в предотвращении повреждений от вибрации и, как следствие, в уменьшении времени и стоимости послеаварийного ремонта синхронной электрической машины при замыкании витков в обмотке ротора.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам. Технический результат - устранение опасности возгорания машины при межвитковом замыкании обмотки статора.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - предотвращение возникновения недопустимых динамических моментов на валах синхронных генераторов и асинхронных режимов при их параллельной работе, снижение отключаемых токов короткого замыкания, снижение величин мощностей отключаемых нагрузок, генераторов, снижение потребности в телеметрической информации.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах автоматического регулирования возбуждения синхронных электродвигателей. В способе управления током возбуждения синхронного двигателя в послеаварийных процессах энергосистемы измеряют величину cosϕ двигателя и текущее значение его угла нагрузки, поддерживают значение cosϕ на уровне 1,0 путем изменения в соответствующую сторону значения уставки контура регулирования тока возбуждения по отклонению напряжения статорной цепи, осуществляемого по пропорционально-дифференциальному закону, задают минимальное и максимальное значения рабочего диапазона угла нагрузки двигателя, при выходе величины угла из заданного диапазона прекращают воздействие на ток возбуждения по отклонению напряжения и ведут управление током возбуждения по величине отклонения угла нагрузки от заданного номинального значения, пока величина отклонения не изменит знак, после чего вновь начинают воздействовать на ток возбуждения по отклонению напряжения статорной цепи.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для защиты электрических машин от эксцентриситета ротора. Техническим результатом является повышение надежности и расширение области применения способа защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в технике релейной защиты и автоматики использоваться в качестве основной защиты для электродвигателей мощностью менее 2 МВт при наличии выведенной нулевой точки; для резервирования дифференциальной защиты электродвигателей мощностью 5 МВт и более; для резервирования дифференциальной защиты электродвигателей мощностью от 2 до 5 МВт в случае недостаточной чувствительности токовой отсечки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в технике релейной защиты и автоматики использоваться в качестве основной защиты для электродвигателей мощностью менее 2 МВт при наличии выведенной нулевой точки; для резервирования дифференциальной защиты электродвигателей мощностью 5 МВт и более; для резервирования дифференциальной защиты электродвигателей мощностью от 2 до 5 МВт в случае недостаточной чувствительности токовой отсечки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при пуске электродвигателя с регулируемой частотой вращения. Техническим результатом является исключение кратковременного запуска в обратном направлении вращения, если блокировка преодолевается во время приложения отрицательного пускового момента.

Изобретение относится к моделированию усовершенствованной трехмерной компоновки низа бурильной колонны. Техническим результатом является повышение эффективности моделирования.

Настоящее изобретение в целом относится к вращающимся электромеханическим системам, в частности к компьютеризированным средствам защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, вызванных механической перегрузкой. Система для защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений содержит: муфту, выполненную с возможностью соединения устройства обеспечения крутящего момента с нагрузкой, содержащую: первое средство связи; первый ЦП ; первое средство обеспечения энергией и по меньшей мере один датчик; блок управления, соединенный с указанным устройством обеспечения крутящего момента, содержащий: второе средство связи; второе средство обеспечения энергией и по меньшей мере один датчик блока управления; переключатель выключения и второй ЦП. Указанная муфта и указанный блок управления выполнены с возможностью осуществления связи друг с другом; указанный блок управления выполнен с возможностью выключения указанного устройства обеспечения крутящего момента при превышении по меньшей мере одного порогового значения на основании показаний, полученных по меньшей мере одним из указанного по меньшей мере одного датчика муфты и указанного по меньшей мере одного датчика блока управления. Технический результат – возможность предотвращения любого повреждения в работе. 5 н. и 27 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх