MCSA在異步電機(jī)拖動(dòng)設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用.pdf

1、隨著技術(shù)手段和分析方法的不斷進(jìn)步，故障診斷技術(shù)越來越成為企業(yè)設(shè)備管理的有效工具。電機(jī)及其拖動(dòng)設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的典型設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中常常會(huì)有故障產(chǎn)生并具有不同的故障形式，獲取其有用的狀態(tài)信息并從中提取特征是提高電機(jī)及其拖動(dòng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷水平的關(guān)鍵之一。本文以交流異步電機(jī)拖動(dòng)設(shè)備為對(duì)象，研究從其電流信號(hào)中獲取拖動(dòng)設(shè)備狀態(tài)信息的原理和方法，并通過實(shí)驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，取得了相應(yīng)的研究成果。 電流信號(hào)分析方法(簡(jiǎn)稱MCSA

2、，Motor Current Signal Analysis)過去主要應(yīng)用于電機(jī)本體的故障診斷。對(duì)其拖動(dòng)設(shè)備而言，盡管扭矩敏感性的故障信息反映在電流信號(hào)中，但由于自身信號(hào)十分微弱而電流信號(hào)中電網(wǎng)工頻信號(hào)非常強(qiáng)大，使得故障信息的提取非常困難。此外，由于電流信號(hào)能集中反映電機(jī)及其拖動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)，而且其故障特征在電流信號(hào)中表現(xiàn)為對(duì)電網(wǎng)工頻的調(diào)制，信息構(gòu)成非常復(fù)雜，加大了特征信息提取的難度。因此本文重點(diǎn)在有效地剔除電網(wǎng)工頻信號(hào)，提高分析的信噪比

3、，分離故障信息等方面進(jìn)行研究，解決電流法進(jìn)行電機(jī)拖動(dòng)設(shè)備故障診斷的核心問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)于某些特定環(huán)境及振動(dòng)檢測(cè)難以實(shí)施設(shè)備的有效診斷，具有重要的學(xué)術(shù)和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本文重點(diǎn)進(jìn)行基于電流法的異步電機(jī)拖動(dòng)設(shè)備故障診斷理論研究、仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的工作，闡明了故障特征在電流信號(hào)中的表現(xiàn)特點(diǎn)，各種頻率成分的調(diào)制規(guī)律，從理論到應(yīng)用全方位驗(yàn)證了電流法應(yīng)用于異步電機(jī)拖動(dòng)設(shè)備診斷的可行性和有效性。 為了剔除電網(wǎng)工頻分量提取微弱故障信息，運(yùn)

4、用奇異值分解(簡(jiǎn)稱SVD，singular value decomposition)的數(shù)學(xué)方法，提出了改進(jìn)的奇異值分解算法，使精度得以提高，實(shí)現(xiàn)了電流信號(hào)中電網(wǎng)工頻成分的剔除；同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，提出了一種硬件實(shí)現(xiàn)方法，并研制了相應(yīng)的剔除電流信號(hào)中電網(wǎng)工頻成分的硬件裝置，減小電網(wǎng)電壓的影響，提高信號(hào)分析的實(shí)時(shí)性。 針對(duì)電網(wǎng)工頻周圍頻率成分過于密集不易識(shí)別的問題，采用循環(huán)平穩(wěn)方法(cyclostationary)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行

5、處理，獲取各種故障調(diào)制頻率在循環(huán)頻率域不同循環(huán)頻率上的表現(xiàn)，提出了基于循環(huán)頻率切片的故障特征提取方法，實(shí)現(xiàn)各種特征信息的有效分離，并通過實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例得到驗(yàn)證。 為了驗(yàn)證理論方法的有效性，構(gòu)建了交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行了振動(dòng)和電流診斷的比較研究，說明了電流分析方法與振動(dòng)分析方法各自的特點(diǎn)和適應(yīng)性，以及對(duì)不同故障的敏感性。在方法層面上，明確了兩種方法不能互相替代而只能互相補(bǔ)充。通過在特定工況條件和特殊環(huán)境下三個(gè)有代表性的現(xiàn)

6、場(chǎng)實(shí)際案例，說明電流分析方法有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，也驗(yàn)證了本文理論方法的有效性。研究中還開發(fā)了一個(gè)基于MCSA的交流電機(jī)拖動(dòng)設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，集信號(hào)采集、數(shù)據(jù)管理和分析診斷于一體，并將本文研究的成果轉(zhuǎn)化為模塊式軟件工具。該系統(tǒng)同時(shí)可輸入振動(dòng)和電流信號(hào)，使用方便、性能可靠，便于擴(kuò)展，成為本文工作的有力工具，也是一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用的系統(tǒng)。 本文工作緊密結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備診斷工作的需求，做了大量的實(shí)際工作，包括診斷系統(tǒng)的開發(fā)、移相裝置的研制、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)