基于信息融合技術(shù)的故障診斷方法舉例

《基于信息融合技術(shù)的故障診斷方法舉例》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、7籠型異步電機(jī)故障的信息融合診斷方法7.1籠型異步電機(jī)故障定子鐵芯故障鐵芯短路、振動(dòng)…繞組絕緣故障老化、磨損、過(guò)熱、受潮、污染、電暈…轉(zhuǎn)子故障轉(zhuǎn)子氣隙偏心、籠條斷裂（斷條）、端環(huán)開(kāi)裂…常見(jiàn)故障轉(zhuǎn)子偏心、斷條、端環(huán)開(kāi)裂和繞組過(guò)熱（匝間短路）7.1.1轉(zhuǎn)子斷條和端環(huán)開(kāi)裂故障電機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)短時(shí)間流過(guò)很大電流，定子繞組電流可達(dá)（5～7）In轉(zhuǎn)子導(dǎo)條承受沖擊電動(dòng)力、熱應(yīng)力、離心應(yīng)力起動(dòng)、運(yùn)行、停轉(zhuǎn)過(guò)程中的循環(huán)熱應(yīng)力和變形作用由于負(fù)載變化和電壓波動(dòng)時(shí)，籠條又要受到交變負(fù)荷的作用，容易產(chǎn)生疲勞轉(zhuǎn)子繞組鑄造質(zhì)量、導(dǎo)條與端環(huán)

2、的材質(zhì)和焊接質(zhì)量存在問(wèn)題故障現(xiàn)象起動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)、滑差加大，力矩減??；振動(dòng)和噪聲增加，電流出現(xiàn)擺動(dòng)等轉(zhuǎn)子斷條故障的特征頻率定子電流中出現(xiàn)邊頻分量：式中，轉(zhuǎn)差率s＝（n1-n）/n1×100％電機(jī)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度n1＝60f1/p轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n（r/min）p為電機(jī)磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)f1為電源基頻k為正整數(shù)其它檢測(cè)方法振動(dòng)、軸向磁通、轉(zhuǎn)速波動(dòng)等方法7.1.2氣隙偏心故障氣隙偏心:氣隙磁場(chǎng)的不對(duì)稱分布?xì)庀镀牡念愋挽o態(tài)偏心偏心的位置在空間是固定的，與轉(zhuǎn)子位置無(wú)關(guān)定子鐵芯內(nèi)徑的橢圓度或裝配不正確動(dòng)態(tài)偏心偏心位置在空間是變化的，通常與轉(zhuǎn)子的位

3、置和旋轉(zhuǎn)頻率有關(guān)轉(zhuǎn)軸彎曲、軸頸橢圓、臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的機(jī)械共振、軸承磨損氣隙偏心故障的特征頻率在定子電流頻譜中Z2為轉(zhuǎn)子槽數(shù)，nrt為任意整數(shù)，nd為任意整數(shù)（靜態(tài)偏心：nd＝0；動(dòng)態(tài)偏心：nd＝1、2、3、…）nws為奇整數(shù)簡(jiǎn)化的氣隙偏心故障特征頻率判據(jù)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率fr＝（1－s）f1/p，m為正整數(shù)氣隙偏心故障還會(huì)造成電機(jī)的振動(dòng)異常，并出現(xiàn)振動(dòng)特征頻率7.1.3繞組過(guò)熱與匝間短路故障繞組過(guò)熱是電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，通常是短時(shí)和整體性的比較危險(xiǎn)的是繞組的局部過(guò)熱絕緣的局部損傷匝間短路溫度監(jiān)測(cè)是診斷電機(jī)繞組過(guò)

4、熱與匝間短路故障的常用方法當(dāng)繞組過(guò)熱導(dǎo)致絕緣局部老化，出現(xiàn)非金屬性輕微匝間短路時(shí)，電機(jī)的三相電流會(huì)出現(xiàn)不同的變化，一般導(dǎo)致有匝間短路的相電流增加7.1.4單相電流譜分析方法的局限性是診斷鼠籠異步電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條、端環(huán)開(kāi)裂和氣隙偏心等故障的常用方法局限性故障特征頻率易被基頻的“旁瓣”所湮沒(méi)故障嚴(yán)重程度比較輕微負(fù)載頻繁波動(dòng)容易受到電源諧波干擾（變頻調(diào)速電源供電）未能充分發(fā)掘三相電流中所攜帶的故障特征信息新方法：信息融合7.2轉(zhuǎn)子斷條故障的診斷應(yīng)用擴(kuò)展派克矢量（ParkVector）方法基于Park矢量的融合電流小波分析方法

5、7.2.1應(yīng)用擴(kuò)展派克矢量方法只有轉(zhuǎn)子斷條或端環(huán)開(kāi)裂故障時(shí)同時(shí)存在斷條和氣隙偏心故障時(shí)兩種故障同時(shí)發(fā)生時(shí)派克矢量的模k=1、m=1派克矢量的模中包含的頻率成分序號(hào)頻率成分產(chǎn)生原因1直流三相基波分量、各故障特征分量自身作用產(chǎn)生22ksf1基波分量與斷條故障特征分量相互作用產(chǎn)生34ksf1兩種斷條故障特征分量之間相互作用產(chǎn)生4mfr基波分量與氣隙偏心故障特征分量相互作用產(chǎn)生52mfr氣隙偏心故障特征分量相互作用產(chǎn)生6mfr+2ksf1氣隙偏心故障特征分量與斷條故障特征分量相互作用產(chǎn)生7mfr-2ksf11故障特征矢量的

6、提取無(wú)轉(zhuǎn)子斷條故障的特征矢量轉(zhuǎn)子斷條故障的特征矢量2運(yùn)用BP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)斷條故障的自動(dòng)識(shí)別輸出層有4個(gè)神經(jīng)元，分別對(duì)應(yīng)電機(jī)的4種故障模式1、良好2、斷條3、氣隙偏心4、匝間短路BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練誤差曲線BP網(wǎng)絡(luò)對(duì)斷條故障的診斷結(jié)果12345678910正常0.99910.90060.97780.99850.97290.11210.00070.00050.00120.0071斷條0.00170.39840.13960.01470.18270.93360.99800.9989099800.9900氣隙偏心000.00010.00

7、01000.00020.000100.0001匝間短路0.00010.00090.00060.00060.010200000實(shí)際故障正常正常正常正常正常斷條斷條斷條斷條斷條7.2.2基于Park矢量的融合電流小波分析方法小波變換不同分解尺度對(duì)應(yīng)的頻帶寬度設(shè)信號(hào)采樣頻率為fs，則信號(hào)中的最高頻率為fs/2采用DWT對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解時(shí)，設(shè)分解尺度為j（j＝1，2，3，…）j＝1時(shí)，信號(hào)被分解為[0，fs/4]和[fs/4，fs/2]兩個(gè)頻帶j＝2時(shí)，信號(hào)被分解為[0，fs/8]、[fs/8，fs/4]和[fs/4，fs/

8、2]三個(gè)頻帶依次類推，j＝k時(shí)，分解信號(hào)的最低頻帶為[0，fs/2k+1]小波變換不同分解尺度對(duì)應(yīng)的最低頻帶寬度（fs＝5000Hz）尺度j12345678[0,fs/2j+1][0,1250][0,625][0,312.5][0,156.3][0,78.1][0,39.1][0,19.5][0,9.8]良好電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)DB5小波分解結(jié)果（a）Park矢量