基于電機電流的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)載荷識別方法研究.pdf

1、在工業(yè)生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為推動機械運轉(zhuǎn)的核心部件，被廣泛應用于汽輪機組、航空發(fā)動機、離心泵以及工業(yè)壓縮機等旋轉(zhuǎn)機械設備中。這些設備都為人們的生產(chǎn)生活所利用，在生產(chǎn)實踐中發(fā)揮著無可替代的作用。由于使用范圍的廣闊性，使得在不同設備和不同環(huán)境下，轉(zhuǎn)子承受載荷的情況復雜多變，常常會受到諸如穩(wěn)態(tài)，瞬態(tài)，沖擊，線性，非線性等不同類型載荷的作用。大量的工程實踐表明，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)受載的情況會直接影響轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的強度和壽命，一旦載荷的大小超出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)所能夠接受

2、的范圍，其后果將不堪設想。同時，整個旋轉(zhuǎn)機械的故障狀況也與轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的受載有一定聯(lián)系，因而尋找轉(zhuǎn)子系統(tǒng)載荷的變化規(guī)律，對于確保轉(zhuǎn)子系統(tǒng)乃至整個旋轉(zhuǎn)機械設備的安全、高效、長期運行，進而避免事故和經(jīng)濟損失的發(fā)生，具有重大的意義。為了解決這一問題，本文結合載荷識別技術和電機電流監(jiān)測技術，對基于電機電流的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)載荷識別方法進行了研究。
　　首先，本文闡述了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)載荷識別的研究背景和意義，并對當前國內(nèi)外載荷識別技術，電機電流診斷和監(jiān)測技術

3、的研究動態(tài)做出了論述。
　　其次，利用拉格朗日方程建立了單跨轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)在電機mt坐標下的耦合數(shù)學方程和滾筒提升機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的機電耦合方程。通過在simulink中構建仿真模型并在模型中加載不同類型的載荷，得到了各載荷狀態(tài)下電機電流時域、頻域變化規(guī)律，從而揭示了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)載荷和電機電流關系。為了進一步從電機電流信號中獲取到有關載荷的信息，提出了遺傳編程優(yōu)化時域特征量，EMD經(jīng)驗模式分解和希爾伯特模量三種行之有效的特征提取方法。實現(xiàn)了轉(zhuǎn)

4、子系統(tǒng)不同類型載荷激勵下電流中載荷信息挖掘的目的。
　　在此基礎上，對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)常見的五類載荷進行了定性和定量識別。在定性識別中，提出了基于小波包變換和電機定子等效直流電的識別方法。這種方法通過將電機三相定子電流轉(zhuǎn)化成相應的等效直流電，然后再用小波包變換對直流電進行處理，就可以在得到的小波系數(shù)中識別出載荷的類型。在載荷的定量識別中，提出了兩種可行的方法。方法一利用了異步電機-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的機電耦合模型，在對方程變形修改后，由電流反解出作