異步電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)備的無(wú)傳感器故障診斷方法研究.pdf

1、在生產(chǎn)過(guò)程中大量使用的機(jī)械設(shè)備（如機(jī)床類(lèi)、泵類(lèi)，風(fēng)機(jī)類(lèi)、壓縮機(jī)、軋機(jī)等）多數(shù)都是由交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。一般情況下，在這些機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測(cè)和故障診斷領(lǐng)域，往往由于需要針對(duì)不同的對(duì)象（如電機(jī)還是被驅(qū)動(dòng)設(shè)備），在不同的關(guān)鍵位置設(shè)置不同類(lèi)型的傳感器，這使得一臺(tái)設(shè)備的監(jiān)控成本很高。針對(duì)這些情況，本文研究一種可以檢測(cè)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)備主要故障（如電機(jī)斷條，偏心以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備的不平衡和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)）的電機(jī)定子電流診斷方法，也稱(chēng)為無(wú)傳感器檢測(cè)方法，該方法由于安裝

2、、監(jiān)測(cè)成本較低，比較適合一般工廠的普通設(shè)備應(yīng)用，為故障診斷技術(shù)的普及應(yīng)用提供了一個(gè)新途徑。 本文首先在理論上分析了定子電流檢測(cè)轉(zhuǎn)子斷條、偏心及扭轉(zhuǎn)等故障的基本原理，確立了采用計(jì)算機(jī)仿真、試驗(yàn)臺(tái)模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)際驗(yàn)證的基本研究方法和思路。 在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下，研究了利用現(xiàn)有電機(jī)模型建立斷條和扭振簡(jiǎn)易故障仿真模型的方法，并進(jìn)行了各種模擬工況下的仿真分析。通過(guò)改變繞線電機(jī)模型轉(zhuǎn)子電阻值的不均勻分布，模擬電機(jī)的斷

3、條故障；通對(duì)籠型電機(jī)模型的負(fù)載端加載按正弦或方波規(guī)律變化的負(fù)載，模擬軸系慢變類(lèi)型和沖擊類(lèi)型的扭振故障，仿真結(jié)果準(zhǔn)確可靠，全面揭示了斷條和扭振故障特征頻率的變化規(guī)律。 建立了由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，以直流發(fā)電機(jī)為負(fù)載電機(jī)斷條、偏心和扭振故障的模擬試驗(yàn)臺(tái)，并進(jìn)行了各種工況下的典型故障的模擬試驗(yàn)與分析。取得了和計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果相一致的結(jié)果，從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面深入研究了典型故障的特征頻率及變化規(guī)律。特別是在軸系扭振電流信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)的比較過(guò)

4、程中，發(fā)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的機(jī)械故障信息主要以扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方式耦合到定子電流中，相對(duì)于橫向振動(dòng)檢測(cè)，無(wú)傳感器檢測(cè)方法更適合異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)扭振類(lèi)故障的檢測(cè)與診斷。 在信號(hào)處理與特征提取方面，本文提出了實(shí)調(diào)制頻移的概念，根據(jù)移頻細(xì)化譜和Hilbert變換求包絡(luò)原理，結(jié)合小波消噪技術(shù)，提出了一種具有小波消噪功能的實(shí)調(diào)制移頻細(xì)化譜及細(xì)化包絡(luò)譜方法，可以有效地分離與提取定子電流中50Hz電網(wǎng)頻率所調(diào)制的微弱故障信息。 作為無(wú)傳感器檢測(cè)方