基于軟啟動(dòng)器的電機(jī)監(jiān)測(cè)與智能故障診斷研究.pdf

1、電機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中的主要能源動(dòng)力設(shè)備，為了確保電機(jī)安全運(yùn)行，避免因生產(chǎn)中斷造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，因此電機(jī)故障診斷技術(shù)已成電機(jī)安全維護(hù)方面的重要環(huán)節(jié)。離線式電機(jī)故障診斷是目前最主要的方式，算法存在占用資源大，速度慢，準(zhǔn)確性低等缺點(diǎn)。近年來(lái)，對(duì)于電機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行、停車過(guò)程的在線式診斷的要求越來(lái)越迫切。本論文首先對(duì)異步電機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)研究，再次深入研究了智能故障診斷技術(shù)，提出了一種基于軟啟動(dòng)器的電機(jī)在線式智能故障診斷算法。本論文有兩方面創(chuàng)新，一是

2、對(duì)于電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中的諧波檢測(cè)通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值直接確定新算法獲得。二是目前國(guó)內(nèi)的軟啟動(dòng)器拖動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)中尚未實(shí)現(xiàn)智能故障診斷，本文實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)創(chuàng)新，并且利用本文的智能診斷算法可判斷的電機(jī)故障種類比國(guó)內(nèi)目前現(xiàn)有的算法更全面、更可靠。本文所取得的主要研究成果如下：
　　1.對(duì)異步電機(jī)在起動(dòng)、運(yùn)行和停車過(guò)程中的電氣故障進(jìn)行研究。根據(jù)某公司近兩年的現(xiàn)場(chǎng)維修記錄和電話記錄，總結(jié)了異步電機(jī)過(guò)壓、過(guò)載、缺相等十種故障類型，并對(duì)故障的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了

3、詳細(xì)的分析，選擇定子電壓、電流的時(shí)域均值和頻域幅值及轉(zhuǎn)速信息作為異步電機(jī)故障特征值，并建立了電機(jī)故障診斷知識(shí)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)信息全面、充分、無(wú)冗余。
　　2.對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行了研究。針對(duì)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的要求，分析了異步電機(jī)運(yùn)行中定子電壓、電流及轉(zhuǎn)速信號(hào)的監(jiān)測(cè)方法，利用快速傅里葉（FF T）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值直接確定法（WDD）兩種算法對(duì)電壓、電流信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，成功提取了定子電壓和電流頻域特征值。根據(jù)諧波導(dǎo)納法原理，利用得到的電壓、

4、電流的頻域信息進(jìn)一步得到了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過(guò)算法性能對(duì)比，驗(yàn)證了相比于快速傅里葉算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值直接確定法更快速、更準(zhǔn)確。最后將轉(zhuǎn)速諧波法得到的轉(zhuǎn)速在MATLAB中進(jìn)行了仿真，利用固有電機(jī)模型得到的轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，仿真結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)，利用此算法實(shí)現(xiàn)了無(wú)傳感器電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量，并且能夠?qū)D(zhuǎn)速狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由此獲得故障特征參數(shù)。這也是本論文的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。
　　3.對(duì)應(yīng)用于故障診斷方面的幾種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行了研究與分析。闡述了BP、RP

5、 RO P和BAY ES三種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷算法，并分別分析其應(yīng)用特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，BAYES神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法簡(jiǎn)單，收斂速度快，非線性逼近能力強(qiáng)，特別適合于軟啟動(dòng)器嵌入式系統(tǒng)所要求的診斷速度快、占用資源少的特點(diǎn)，因此選其作為研究重點(diǎn)，并從識(shí)別原理及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面詳細(xì)介紹并改進(jìn)了 BAYES神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
　　4.對(duì)異步電機(jī)智能故障診斷算法進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。首先，詳細(xì)設(shè)計(jì)了基于軟啟動(dòng)器嵌入式系統(tǒng)的 BAYES神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法（PNN）的開(kāi)發(fā)流