一种电机的故障评估系统技术方案

本发明专利技术提供一种电机的故障评估系统，包括采集模块以及中央处理模块，采集模块用于获取电机运作过程中的电信号并传输给中央处理模块，采集模块包括电压传感器、电流传感器以及转速传感器，电压传感器用于获取电机运作过程中的电压信号，电流传感器用于获取电机运作过程中的电流信号，转速传感器用于获取电机运作过程中的转速信号，电信号包括电压信号、电流信号以及转速信号，本发明专利技术能够提高故障问题评估的细致性，以解决现有的技术中对于电机故障问题检测不够细致的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电机的故障评估系统
本专利技术涉及电机故障检测
，尤其涉及一种电机的故障评估系统。
技术介绍
电机是制造工厂的核心动力输出设备，尤其是大型制造业的各个生产环节大量使用电机，电机按运行电压等级分为低压(低于1000V)、高压(高于1000V)电机。电机能够长期可靠运行对生产设备来说是至关重要。因为电机是机电一体化产品，因此故障也反映在机械和电气两类故障上。传统对电机的实时监测主要是对运行参数的观察，例如电压、电流、无功损耗、能耗、堵转、缺相、电压陷落等，而忽视对电机故障的预判。并且现有的通过电流电压信号对电机进行故障检测的技术中，仅仅是通过将检测到的电信号与正常状态下的做对比，对于故障问题检测的细致性存在不足，在后续检修中还需要检修人员一一排查问题，检修效率较低。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种电机的故障评估系统，能够提高故障问题评估的细致性，以解决现有的技术中对于电机故障问题检测不够细致的问题。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种电机的故障评估系统，包括采集模块以及中央处理模块，所述采集模块用于获取电机运作过程中的电信号并传输给中央处理模块；所述采集模块包括电压传感器、电流传感器以及转速传感器，所述电压传感器用于获取电机运作过程中的电压信号，所述电流传感器用于获取电机运作过程中的电流信号，所述转速传感器用于获取电机运作过程中的转速信号，所述电信号包括电压信号、电流信号以及转速信号；所述中央处理模块包括模数转换器、傅里叶变换单元、存储单元以及第一分析单元；所述模数转换器将接收到的电压信号和电流信号转换成数字信号并传输给傅里叶变换单元，所述模数转换器将接收到的转速信号转换为转速值并传输给第一分析单元；所述傅里叶变换单元将接收到的数字信号绘制成电信号频谱并传输给第一分析单元，所述电信号频谱包括电流频谱以及定子槽通过频谱；所述存储单元存储有电机的参数值，所述参数值包括电机的电源频率、转子条数以及电机旋转磁场的极对数；所述第一分析单元包括第一计算子单元、第一分析子单元、第二分析子单元以及第三分析子单元；所述第一计算子单元配置有第一算法、第二算法、第三算法、第四算法以及第五算法，所述第一算法根据转速值计算得到旋转频率，所述第二算法根据电源频率以及电机旋转磁场的极对数计算得到同步频率，所述第三算法根据同步频率和旋转频率计算得到转差频率，所述第四算法根据转差频率和转子条数计算得到定子槽通过频率，所述第五算法根据电源频率计算得到线频；所述第一分析子单元通过第一分析策略对转差频率与电流频谱进行比对分析得出转子故障结果；所述第一分析策略包括：将电流频谱中的纵轴定义为频域值，再查找电流频谱中的频谱峰值，然后查找频谱峰值的两侧是否存在转差频率边带；当转差频率边带出现在频谱峰值两侧时，测量转差频率边带的频域值，当转差频率边带的频域值大于第一阈值时，得出转子存在故障；当转差频率边带的频域值小于第一阈值时，得出转子即将出现故障；当频谱峰值的两侧无转差频率边带出现时，得出转子无故障；所述第二分析子单元通过第二分析策略对定子槽通过频率和转差频率与定子槽通过频谱进行比对得出定子故障结果；所述第二分析策略包括：首先查找定子槽通过频谱中的频谱峰值，然后查找频谱峰值两侧是否存在旋转频率边带；当旋转频率边带出现在频谱峰值两侧时，得出定子存在故障；当频谱峰值的两侧不存在旋转频率边带时，得出定子无故障；所述第三分析子单元通过第三分析策略对定子槽通过频率和线频与定子槽通过频谱进行比对得出机械平衡故障结果；所述第三分析策略包括：首先查找定子槽通过频率中的频谱峰值，然后查找频谱峰值两侧是否存在第一线频边带；当第一线频边带出现在频谱峰值两侧时，查找第一线频边带的四倍线频间隔和六倍线频间隔处是否存在第二线频边带；当第二线频边带不存在时，得出机械存在一级不平衡；当第二线频边带存在时，得出机械存在二级不平衡；当频谱峰值两侧无第一线频边带时，得出机械不存在不平衡。进一步地，所述第一算法配置为：所述第二算法配置为：所述第三算法配置为：S＝(Fx-Ft)×2P；所述第四算法配置为：Fc＝Fx×RB；所述第五算法配置为：Fl＝f；其中，Fx为旋转频率，n1为转速值，Ft为同步频率，f为电源频率，P为电机旋转磁场的极对数，S为转差频率，Fc为定子槽通过频率，RB为转子条数，Fl为线频。进一步地，所述采集模块还包括第一温度传感器以及第二温度传感器，所述第一温度传感器用于检测电机内部绕组的第一温度，所述第二温度传感器用于检测电机运作环境中的第二温度；所述存储单元内还存储有预设温度值和预设温差阈值；所述中央处理模块中还包括第二分析单元，所述第二分析单元包括第二计算子单元以及第四分析子单元；所述第二计算子单元配置有第六算法和第七算法，所述第六算法根据第一温度和第二温度计算得到温差值，所述第七算法根据预设温度值、预设温差阈值以及第二温度计算得到第一温差阈值；所述第四分析子单元通过温度分析策略对温差值和第一温差阈值进行分析得到温度异常结果。进一步地，所述温度分析策略包括：将温差值与第一温差阈值进行对比，当温差值大于第一温差阈值时，得出电机温度异常；当温差值小于第一温差阈值时，得出电机温度正常。进一步地，所述六算法配置为：Tc＝T1-T2，所述七算法配置为：其中，Tc为温差值，T1为第一温度，T2为第二温度，Tc1为第一温差阈值，Ty为预设温度值，Tcy为预设温差阈值。进一步地，所述存储单元还存储有预设变化阈值；所述第二分析单元还包括第五分析子单元和第三计算子单元；所述第五分析子单元通过温度获取策略获取第一时间间隔内的若干第一温度；所述第三计算子单元包括第八算法，所述第八算法根据若干第一温度计算得出变化值；所述第五分析子单元通过异常升温分析策略对变化值与预设变化阈值进行比对分析得出温度异常结果。进一步地，所述温度获取策略包括：每隔第二时间获取一次第一温度，再以第一时间间隔对获取的若干第一温度进行划分，根据获取时间的先后将第一间隔内的若干第一温度标记为t1、t2...tn。进一步地，所述第八算法配置为：其中，B为变化值，n为第一时间间隔内获取的第一温度的数量。进一步地，所述异常升温分析策略包括：当变化值大于预设变化阈值时，得出电机升温异常；当变化值小于预设变化阈值时，得出电机无升温异常。本专利技术的有益效果：本专利技术根据采集电机运作时的电信号绘制电流频谱，通过查找电流频谱中的频谱峰值，并通过对频谱峰值两侧的转差频率边带进行查找，能够得出转子故障结果；通过查找定子槽通过频谱中的频谱峰值，再确定频谱峰值两侧是否存在旋转频率边带，能够得出定子故障结果；通过确定频谱峰值两侧是否存在第一线频边带，以及查找第一线频边带的四倍线频间隔和六倍线频间隔处是否存在第二线频边带，能够得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机的故障评估系统，其特征在于，包括采集模块(2)以及中央处理模块(1)，所述采集模块(2)用于获取电机运作过程中的电信号并传输给中央处理模块(1)；/n所述采集模块(2)包括电压传感器(21)、电流传感器(22)以及转速传感器(23)，所述电压传感器(21)用于获取电机运作过程中的电压信号，所述电流传感器(22)用于获取电机运作过程中的电流信号，所述转速传感器(23)用于获取电机运作过程中的转速信号，所述电信号包括电压信号、电流信号以及转速信号；/n所述中央处理模块(1)包括模数转换器(11)、傅里叶变换单元(12)、存储单元(13)以及第一分析单元(14)；/n所述模数转换器(11)将接收到的电压信号和电流信号转换成数字信号并传输给傅里叶变换单元(12)，所述模数转换器(11)将接收到的转速信号转换为转速值并传输给第一分析单元(14)；/n所述傅里叶变换单元(12)将接收到的数字信号绘制成电信号频谱并传输给第一分析单元(14)，所述电信号频谱包括电流频谱以及定子槽通过频谱；/n所述存储单元(13)存储有电机的参数值，所述参数值包括电机的电源频率、转子条数以及电机旋转磁场的极对数；/n所述第一分析单元(14)包括第一计算子单元(144)、第一分析子单元(141)、第二分析子单元(142)以及第三分析子单元(143)；/n所述第一计算子单元(144)配置有第一算法、第二算法、第三算法、第四算法以及第五算法，所述第一算法根据转速值计算得到旋转频率，所述第二算法根据电源频率以及电机旋转磁场的极对数计算得到同步频率，所述第三算法根据同步频率和旋转频率计算得到转差频率，所述第四算法根据转差频率和转子条数计算得到定子槽通过频率，所述第五算法根据电源频率计算得到线频；/n所述第一分析子单元(141)通过第一分析策略对转差频率与电流频谱进行比对分析得出转子故障结果；/n所述第一分析策略包括：将电流频谱中的纵轴定义为频域值，再查找电流频谱中的频谱峰值，然后查找频谱峰值的两侧是否存在转差频率边带；/n当转差频率边带出现在频谱峰值两侧时，测量转差频率边带的频域值，当转差频率边带的频域值大于第一阈值时，得出转子存在故障；当转差频率边带的频域值小于第一阈值时，得出转子即将出现故障；/n当频谱峰值的两侧无转差频率边带出现时，得出转子无故障；/n所述第二分析子单元(142)通过第二分析策略对定子槽通过频率和转差频率与定子槽通过频谱进行比对得出定子故障结果；/n所述第二分析策略包括：首先查找定子槽通过频谱中的频谱峰值，然后查找频谱峰值两侧是否存在旋转频率边带；/n当旋转频率边带出现在频谱峰值两侧时，得出定子存在故障；当频谱峰值的两侧不存在旋转频率边带时，得出定子无故障；/n所述第三分析子单元(143)通过第三分析策略对定子槽通过频率和线频与定子槽通过频谱进行比对得出机械平衡故障结果；/n所述第三分析策略包括：首先查找定子槽通过频率中的频谱峰值，然后查找频谱峰值两侧是否存在第一线频边带；/n当第一线频边带出现在频谱峰值两侧时，查找第一线频边带的四倍线频间隔和六倍线频间隔处是否存在第二线频边带；当第二线频边带不存在时，得出机械存在一级不平衡；当第二线频边带存在时，得出机械存在二级不平衡；/n当频谱峰值两侧无第一线频边带时，得出机械不存在不平衡。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电机的故障评估系统，其特征在于，包括采集模块(2)以及中央处理模块(1)，所述采集模块(2)用于获取电机运作过程中的电信号并传输给中央处理模块(1)；
所述采集模块(2)包括电压传感器(21)、电流传感器(22)以及转速传感器(23)，所述电压传感器(21)用于获取电机运作过程中的电压信号，所述电流传感器(22)用于获取电机运作过程中的电流信号，所述转速传感器(23)用于获取电机运作过程中的转速信号，所述电信号包括电压信号、电流信号以及转速信号；
所述中央处理模块(1)包括模数转换器(11)、傅里叶变换单元(12)、存储单元(13)以及第一分析单元(14)；
所述模数转换器(11)将接收到的电压信号和电流信号转换成数字信号并传输给傅里叶变换单元(12)，所述模数转换器(11)将接收到的转速信号转换为转速值并传输给第一分析单元(14)；
所述傅里叶变换单元(12)将接收到的数字信号绘制成电信号频谱并传输给第一分析单元(14)，所述电信号频谱包括电流频谱以及定子槽通过频谱；
所述存储单元(13)存储有电机的参数值，所述参数值包括电机的电源频率、转子条数以及电机旋转磁场的极对数；
所述第一分析单元(14)包括第一计算子单元(144)、第一分析子单元(141)、第二分析子单元(142)以及第三分析子单元(143)；
所述第一计算子单元(144)配置有第一算法、第二算法、第三算法、第四算法以及第五算法，所述第一算法根据转速值计算得到旋转频率，所述第二算法根据电源频率以及电机旋转磁场的极对数计算得到同步频率，所述第三算法根据同步频率和旋转频率计算得到转差频率，所述第四算法根据转差频率和转子条数计算得到定子槽通过频率，所述第五算法根据电源频率计算得到线频；
所述第一分析子单元(141)通过第一分析策略对转差频率与电流频谱进行比对分析得出转子故障结果；
所述第一分析策略包括：将电流频谱中的纵轴定义为频域值，再查找电流频谱中的频谱峰值，然后查找频谱峰值的两侧是否存在转差频率边带；
当转差频率边带出现在频谱峰值两侧时，测量转差频率边带的频域值，当转差频率边带的频域值大于第一阈值时，得出转子存在故障；当转差频率边带的频域值小于第一阈值时，得出转子即将出现故障；
当频谱峰值的两侧无转差频率边带出现时，得出转子无故障；
所述第二分析子单元(142)通过第二分析策略对定子槽通过频率和转差频率与定子槽通过频谱进行比对得出定子故障结果；
所述第二分析策略包括：首先查找定子槽通过频谱中的频谱峰值，然后查找频谱峰值两侧是否存在旋转频率边带；
当旋转频率边带出现在频谱峰值两侧时，得出定子存在故障；当频谱峰值的两侧不存在旋转频率边带时，得出定子无故障；
所述第三分析子单元(143)通过第三分析策略对定子槽通过频率和线频与定子槽通过频谱进行比对得出机械平衡故障结果；
所述第三分析策略包括：首先查找定子槽通过频率中的频谱峰值，然后查找频谱峰值两侧是否存在第一线频边带；
当第一线频边带出现在频谱峰值两侧时，查找第一线频边带的四倍线频间隔和六倍线频间隔处是否存在第二线频边带；当第二线频边带不存在时，得出机械存在一级不平衡；当第二线频边带存在时，得出机械存在二级不平衡；
当频谱峰值两侧无第一线频边...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾南，郭威，
申请(专利权)人：上海弈格工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31