电机故障诊断中的信息分类和综合利用

 1.1电机故障诊断中的信息分类在故障诊断过程中,可以利用的信息很多,下面对这些信息进行简单归类.

(1)电机振动 电机运行时的振动信号携带大量的运于状态信息.电机出现异常或发生故障都会引起电机振动信号发生变化,如果这种变化能被准确检测挂来,则可对电机工作性能进行评价.
 
(2)电机噪声 由电机工作时的不平衡运动使电机发生振动所产生,它与电机振动密切相关,但在频率分布及信号特征上与振动信息有所不同.
 
(3)电机运行中的过程量和过程参数电机工作时的嗯流、电压、频率、阻抗、输人输出功率、转速、转矩等过程量和过程参数可以提供电机运行状态的信息,在许多情况下,这些信息对电机状态变化的反映往往更明显、更可靠.
 
(4)其它信息如电机表面温度、漏磁等.
 
上面的几种信息是根据电机状态信息的物理特征来划分的,这只是对诊断中可用电机信息的一个很粗略的分类,对其中每一种诊断信息还可以进一步细分.讨这些信息再作进一步处理之后还可形成描述信息(如振动过大、声音异常)、逻辑型信息(温度高1、低))、定量型信息(振动峰值、电流谱峰值)等类型.这些信息从不同侧面、不同程度和不同层次反映了电机运行情况的好坏,如果能充分加以利用,就可以提高电机故障诊断的精度和可靠性.
 
1.2电机故障诊断是一个信息综合利用的过程电机故障,尤其是感应电机,不论是电气故障还是机械故障最终引起的是电路或磁路不对称,这种不对称,在电机定子电流中都会产生相应的谐波频率成分,因此基于电流频谱分析法的感应电机故障的检测与诊断一直为国内外广大学者所关注.表1给出了感应电机在不同故障时在定子电流中所产生的谐波成分[l一5二.然而由于噪声及电机本身制造精度的影响,很难准确提取这些特征频率.因此,在实际诊断过程中往往是对电机状态信息进行多层次、多角度的分析和观察,从中提取有关电机故障特征.如在利用定子电流信号对电机轴承故障进行诊断时,由于噪声二扰、FFT技术的局限性以及信号类型单一,提供的信息较少等原因,很难作出准确评价.但如果将电机的振动加速度信号的谱信息综合加以考虑,那么就可对电机轴承状态进行更准确的评价.文献[6]提出将轮承振动信号谱与电流信号谱综合考虑,求其相关谱以准确提取故障特征.在对转子偏心故障诊断时,女「果将电流信号谱与轴轨迹信息结合考虑,它比单纯用一维振动信息或单纯利用定子电流谱分析,诊断结果更为可靠,更具有说服力.
 
表1感应电机故障的饱流特性故障类别频率转子不对称川轴承故障川转子断条川气隙偏心川定子线圈短路阁
 
f一jb[k。(1一s)/p士s」f一j士机f。;几一号弄[l士f“f0(1士Zk。s)f一f0[(R士,d)(1一s)/p士走〕f一几仁n(1一s)/P士k〕
 
注:f0为电源频率;p为极对数;、为滑差率;n。为轴承农珠数目;fr为转子机械转速(Hz);BD为轴承滚珠直径;尸D为轴承中径;召为滚珠轴承的接触角;R为沂步电机转子条数;静偏心时n己一。;动偏心时nd=1;ko=n~l,2,3,…;k一1,3,5一如上所述,在电机故障诊断过程中,虽然利用一种信息有时可以判断电机的故障,但在许多情况下得出的结果并不可靠.因此,在电机故障诊断中应充分利月各种信息,而不应仅局限于一种信息进行故障特征的提取与识别,因为从诊断学角度来看,任何一种诊断信息都是模糊的、不精确的,任何一种诊断对象,单用一方面信息来反映其状态行为都是不完整的,只有从多方面获得关于同一对象的多维信息,并加以融合利用,才能对电机进行更可靠、更准确的监测与诊断.

 


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