一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法，属于电机故障判断领域。它包括以下步骤：采将加速度压电传感器通过磁座固定在异步电机的外壳位置上；在采集仪内设置一定的采集波形长度及上限频谱范围，进行振动信号的采集；根据异步电机运行不同工艺状况，设置不同的采集时间，在不同工艺状况下进行振动信号的采集；通过异步电机运行在不同工艺状况下，进行振动信号采集并分析，得出结论。针对现有技术的异步电机的转子断条故障中的电机电流信号分析法存在误判的问题，它采用振动信号判断的方式，来检测转子断条故障，降低了误判率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法
本专利技术涉及电机故障判断领域，尤其涉及一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法。
技术介绍
随着现代科学技术的进步和电力系统规模日趋庞大，电机在现代工业生产中充当着越来越重要的角色。电机故障不仅会损坏电机本身，影响整个系统的正常运转,严重的情况下甚至危及人身安全，造成巨大的经济损失和重大的社会影响，因此对电机故障的诊断具有重要意义和工程实用价值。研究高压异步电机的监测和故障诊断技术，对预防高压异步电机故障的发生,及时发现并消除故障，保证感电机可靠运行，提高生产效率都具有十分重要的意义。电机在运行过程中难免会发生故障，转子断条故障是其常见的故障之一。这主要由于电磁力、热应力和机械应力等作用，使转子导条断裂。转子故障会造成电机振动、转速波动、功率下降，同时伴随着噪声、转子过热等现象，严重时电机无法工作。因此，对电机转子断条故障情况进行及时检测是很有必要的。目前异步电机的转子断条故障判断方法以检测电机的电流为主，电机电流信号分析方法存在其自身的缺陷：该方法受负载等级、运行频率影响。同时，负载波动等可能使该方法造成误判。当电机闭环控制的时候，电机电流中的故障特征分量受控制器影响，因此当电机处于闭环控制时，电机电流信号分析方法的诊断效果不再可靠。再是高压异步电机一般都在6kV或者10kV，此检测存在安全隐患，并且准确率低，效果不明显，在实践过程中，曾多次出现误判和漏判，严重影响现场正常生产。中国专利技术专利申请，申请号：201510148103.7，公开日：2015年6月10日，公开了一种基于振动信号检测笼型感应电动机转子断条故障的方法及实现该方法的装置，涉及笼型感应电机及其检测
解决了现有对笼型感应电动机转子断条故障的检测方法中易出现误判以及不能随时检测的问题。该专利技术检测笼型感应电动机断条故障采用非侵入式的方法，即不需要拆卸和重新装配电机，就可以对电机断条故障进行检测。当电机在稳定运行时，不用停止工作，就可以通过振动信号对转子断条故障进行检测，而不受其他外界因素的影响，该检测方法操作简单，并且便于对断条故障进行定期的检修、维护，能够及时发现问题并采取相应措施，从而能够保证电机的正常运行。其不足之处在于：测试点的选取直接影响着能否及时有效的在第一时间内识别出断条是否存在故障，而电机外壳表面区域较大，具体如何选择测试点，该专利并没有公开。中国专利技术专利，申请号：201510830752.5，公开日：2016年2月4日，公开了本专利技术公开了一种电机故障诊断方法和装置及电器。该电机故障诊断方法包括：采集电机运行的振动信号；按照预设的匹配算法对电机运行的振动信号进行匹配处理，得到匹配结果；根据匹配结果判断电机是否存在故障。通过该专利技术，达到了提高电机故障诊断效率的效果。其不足之处在于，处理过程复杂，振动信号的采集点不明确，该专利也没有公布。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题针对现有技术的异步电机的转子断条故障中的电机电流信号分析法存在误判的问题，本专利技术提供了一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法。它采用振动信号判断的方式，来检测转子断条故障，降低了误判率。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案为：一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法，其步骤为：A、构建一种异步电机转子断条故障检测系统；B、将加速度压电传感器通过磁座固定在异步电机的外壳位置上；C、在采集仪内设置一定的采集波形长度及上限频谱范围，进行振动信号的采集；D、根据异步电机运行不同工艺状况，设置不同的采集时间，在不同工艺状况下进行振动信号的采集；E、通过异步电机运行在不同工艺状况下，进行振动信号采集并分析，得出结论。优选地，所述的一种异步电机转子断条故障检测系统包括加速度传感器和采集仪，加速度传感器的磁座固定在电机外壳的测试点上，加速度传感器与采集仪连接。优选地，振动信号分析的方法如下：在时域内对振动信号进行滤波、放大、统计特征计算、相关性分析等处理，称为信号的时域分析；通过时域分析方结合频谱分析方法，可以有效提高信噪比，求取信号波形在不同时刻的相似性和关联性，获得反映机械设备运行状态的特征参数，为机械系统动态分析和故障诊断提供有效信息。优选地，加速度传感器固定在异步电机外壳上对应定子部位处，异步电机自由端轴承座上和异步电机驱动端轴承座上，在异步电机自由端轴承座上和异步电机驱动端轴承座上，加速度传感器分别安装在轴向、水平位置和垂直位置，在异步电机外壳上对应定子部位处加速度传感器分别安装在水平位置和垂直位置。优选地，当异步电机笼型绕组断条(开裂)时，在长时域振动频谱图中，将出现大量的极通过频率(ppf)簇，通过判断极通过频率(ppf)簇的多少，能推断出绕组笼条损坏的程度，这就是长时域振动频谱图分析诊断的依据。优选地，所述的不同工艺状况是指异步电机在不同的负载比例下运行。优选地，振动信号的分析方法为：1)、读入加速度压电传感器采集的振动信号s(t)；2)、设ψ(t)∈L2(R)，经过傅里叶变换后为当满足以下条件时，则称函数ψ(t)为基本小波；对基本小波ψ(t)作伸缩、平移后，可得小波函数：式中：a＞0是宽度因子，反应小波函数的宽度；τ为位移，其值可正可负，用于检测沿t轴的平移位置；振动信号s(t)的小波变换WTs(a,τ)定义为：基函数是基本小波ψ(t)的时间平移τ和宽度伸缩a的结果；对振动信号s(t)的小波变换WTs(a,τ)作傅里叶变换，基本小波ψ(t)变为ψ(ω)，宽度伸缩a>1相当于对小波变换WTs(a,τ)频域特性的压缩，频率带变小；而a<1相当于对小波变换WTs(a,τ)频域特性的拉伸，频率带变宽，观察极通过频率(ppf)簇通过的数量来确定绕组笼条损坏的程度。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术的一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法，现有的电流检测方法易受负载影响波动较大，误判的情况经常发生，断条故障发生后，电机振动信号就会立即出现异常，使用振动信号检测法作判断后，降低了误判率，提高了检测准确率。附图说明图1为本专利技术的长时域振动信号采集示意图(测试位置电机定子)。具体实施方式为进一步了解本专利技术的内容，结合附图及实施例对本专利技术作详细描述。实施例1一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法，其步骤为：A、构建一种异步电机转子断条故障检测系统；B、将加速度压电传感器通过磁座固定在异步电机的外壳位置上；C、在采集仪内设置一定的采集波形长度及上限频谱范围，进行振动信号的采集；D、根据异步电机运行不同工艺状况，设置不同的采集时间，在不同工艺状况下进行振动信号的采集；E、通过异步电机运行在不同工艺状况下，进行振动信号采集并分析，得出结论。优选地，所述的一种异步电机转子断条故障检测系统包括加速度传感器和采集仪，加速度传感器的磁座固定在电机外壳的测试点上，加速度传感器与采集仪连接。振动信号分析的方法如下：在时域内对振动信号进行滤波、放大、统计特征计算、相关性分析等处理，称为信号的时域分析；通过时域分析方结合频谱分析方法，可以有效提高信噪比，求取信号波形在不同时刻的相似性和关联性，获得反映机械设备运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法，其特征在于：A、构建一种异步电机转子断条故障检测系统；B、将加速度压电传感器通过磁座固定在异步电机的外壳位置上；C、在采集仪内设置一定的采集波形长度及上限频谱范围，进行振动信号的采集；D、根据异步电机运行不同工艺状况，设置不同的采集时间，在不同工艺状况下进行振动信号的采集；E、通过异步电机运行在不同工艺状况下，进行振动信号采集并分析，得出结论。

【技术特征摘要】
1.一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法，其特征在于：A、构建一种异步电机转子断条故障检测系统；B、将加速度压电传感器通过磁座固定在异步电机的外壳位置上；C、在采集仪内设置一定的采集波形长度及上限频谱范围，进行振动信号的采集；D、根据异步电机运行不同工艺状况，设置不同的采集时间，在不同工艺状况下进行振动信号的采集；E、通过异步电机运行在不同工艺状况下，进行振动信号采集并分析，得出结论。2.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法，其特征在于，所述的一种异步电机转子断条故障检测系统包括加速度传感器和采集仪，加速度传感器的磁座固定在电机外壳的测试点上，加速度传感器与采集仪连接。3.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法，其特征在于，振动信号通过时域分析方结合频谱分析方法，求取振动信号波形在不同时刻的相似性和关联性，获得反映异步电机运行状态的特征参数，为异步电机动态分析和故障诊断提供有效信息。4.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法，其特征在于，加速度传感器固定在异步电机外壳上对应定子部位处，异步电机自由端轴承座上和异步电机驱动端轴承座上，在异步电机自由端轴承座上和异步电机驱动端轴承座上，加速度传感器分别安装在轴向、水平位置和垂直位置，在异步电机外壳上对应定子部位处加速度传感器分别安装在水平位置和垂直位置。5.根据权利要求1或3所述的一种基于振动信号的异步电机转子断条故障判断方法，其特征在于，当异步电机笼型绕组断条或开裂时，在长时域振动频谱图中，将出现大量的极通过频率簇，通过判断极通过频率簇的多少，能推断出绕组笼条损坏的程度，这就是长时域振动频谱图分析诊断的依据。6.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的异步电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾维龙，王顺利，张继海，刘健，王岿，
申请(专利权)人：马鞍山马钢华阳设备诊断工程有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34