一种基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统技术方案

一种基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统，涉及电机故障诊断领域；包括：数据采集模块、信号硬件处理模块、通讯模块、云服务器、智能诊断模块、存储器和用户显示终端。其中，数据采集模块用于采集电机电源端三相电流励磁信号，信号硬件处理模块用于对三相电流励磁信号滤波处理，通讯模块用于将处理后的三相电流励磁信号发送到云服务器，智能诊断模块用于根据处理后的三相电流励磁信号诊断电机的电机状态数据并将电机状态数据存储到存储器中，显示终端用于调取存储器中的电机实时运行状态数据并将电机状态数据可视化展示。以此解决了现有的电机故障检测方法操作复杂，测试结果不准确，并存在影响电机设备运行可靠性和安全性的问题。全性的问题。全性的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统


[0001]本专利涉及电机故障诊断领域，尤其涉及一种基于谐波故障诊断技术的电机健康状况智能诊断系统。

技术介绍

[0002]随着工业技术的进步和大型生产设备的快速迭代，电机在生产过程中起到了举足轻重的作用。电机故障对电机自身的损害是必然的，同时会影响整个关联系统的正常运行，如果不及时维修便会危及人身安全，造成巨大的经济损失和事故。
[0003]在电机故障诊断领域，我国相关技术研究起步较晚，虽然目前已拥有了许多相关技术，但是受技术限制的同时，加上操作过于复杂和测试结果也不够准确，比如振动法需要安装大量传感器、红外线法检测准确率低、温度法受环境影响因素较大，因而影响了电机设备运行的可靠性和安全性。因此，需要对现有技术进行改进，提出更为合理的技术方案，解决现有技术存在的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决采用现有的电机故障检测方法操作复杂，测试结果不准确，并存在影响电机设备运行可靠性和安全性的问题。
[0005]本专利技术实施例提出了一种基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统，包括：数据采集模块、信号硬件处理模块、通讯模块、云服务器、智能诊断模块、存储器和用户显示终端，数据采集模块和通讯模块分别与信号硬件处理模块连接，云服务器包括存储器和智能诊断模块，通讯模块和用户显示终端分别与云服务器通信连接；其中，
[0006]数据采集模块用于采集电机电源端三相电流励磁信号；信号硬件处理模块用于接收数据采集模块采集的三相电流励磁信号并对三相电流励磁信号滤波处理；通讯模块用于将处理后的三相电流励磁信号发送到云服务器，智能诊断模块用于根据处理后的三相电流励磁信号诊断电机的电机状态数据并将电机状态数据存储到存储器中；显示终端用于调取存储器中的电机实时运行状态数据并将电机状态数据可视化展示。
[0007]在一个可能的设计中，信号硬件处理模块包括：滤波电路、A/D转换器、CPU控制器；其中，
[0008]滤波电路用于对三相电流励磁信号放大并抑制干扰信号；
[0009]A/D转换器用于对放大和抑制干扰信号后的三相电流励磁信号进行A/D转换；
[0010]CPU控制器用于对A/D转换器转换后的数字信号进行打包并将打包后的打包信息发送到通讯模块。
[0011]在一个可能的设计中，滤波电路包括：二阶低通滤波器、二阶高通滤波器、开关电容低通滤波器、多路负反馈低通滤波器；
[0012]其中，二阶低通滤波器和二阶高通滤波器组成通带滤波电路，衰减三相电流励磁信号中频段在50Hz和3KHz以外的无用信号；
[0013]开关电容低通滤波器用于设置截止频率；
[0014]多路负反馈低通滤波器用于选择直流偏置电流并滤除开关电容低通滤波器带来的时钟纹波，得到滤波后的三相电流励磁信号。
[0015]在一个可能的设计中，二阶低通滤波器包括：运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2。
[0016]在一个可能的设计中，二阶高通滤波器包括运算放大器U2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第三电容C3、第四电容C4。
[0017]在一个可能的设计中，开关电容低通滤波器包括：滤波器U3、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7。
[0018]在一个可能的设计中，多路负反馈低通滤波器包括运算放大器U4、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、直流偏置V1。
[0019]在一个可能的设计中，二阶低通滤波器采用的芯片是AD822，二阶高通滤波器采用的芯片是AD824，开关电容低通滤波器采用的芯片是LTC1569、多路负反馈低通滤波器采用的芯片是AD822。
[0020]在一个可能的设计中，还包括与信号硬件处理模块和通讯模块连接的锂电池。
[0021]在一个可能的设计中，智能诊断模块包括：小波包分解与重构模型单元、高次谐波含量计算模型单元、AFSA
‑
SVR预测模型单元、电机不同部位运行状态诊断结果单元；其中，
[0022]小波包分解与重构模型单元，用于对处理后的三相电流励磁信号进行低通和高通组合经过共轭正交滤波器将信号分割到不同的频带上，在不同频段上利用各尺度小波系数求出小波包系数的能量值，并通过能量值得到标准故障特征向量；
[0023]高次谐波含量计算模型单元，用于计算标准故障特征向量与基础正弦波特征向量的比值得到高次谐波含量特征向量；
[0024]AFSA
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SVR预测模型单元，用于通过高次谐波含量特征向量作为输入，建立训练集并对待诊断信号进行故障诊断，输出诊断结果；
[0025]电机不同部位运行状态诊断结果单元，用于接收AFSA
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SVR预测模型单元输出的诊断结果，并将诊断结果打包发送至存储器。
[0026]本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术提供了一种基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统。与现有技术相比具有如下有益效果：
[0028]在谐波故障诊断理论的基础上，使用数据采集模块对电机的三相电流励磁信号采集，经信号硬件处理模块对三相电流励磁信号进行运算处理；通讯模块将处理后的三相电流励磁信号上传至智能诊断模块；平台层通过智能诊断模块对上传数据进行诊断分析并存储到存储器；用户显示终端访问云服务器并读取存储器数据后可视化展示。实现电机健康状态的智能诊断，在不影响正常生产的同时，运维人员不需要自行检查电机设备，仅需通过用户显示终端即可查看电机运行状态诊断结果，极大的减轻了运维人员的工作量，在经济效益方面减少了定期停机检修和维修的成本，提高了生产效益，实现了企业利益的最大化。
[0029]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0030]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其它的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0031]图1是本专利技术实施例中基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统的示意图；
[0032]图2是本专利技术实施例中信号硬件处理模块的功能模块示意图；
[0033]图3是本专利技术实施例中滤波电路的功能模块示意图；
[0034]图4是本专利技术实施例中滤波电路图；
[0035]图5是本专利技术实施例中智能诊断模块的功能模块示意图；
[0036]图6是本专利技术实施案例中电路信号测量原理图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统，其特征在于，包括：数据采集模块、信号硬件处理模块、通讯模块、云服务器、智能诊断模块、存储器和用户显示终端，所述数据采集模块和所述通讯模块分别与信号硬件处理模块连接，所述云服务器包括存储器和智能诊断模块，所述通讯模块和所述用户显示终端分别与所述云服务器通信连接；其中，所述数据采集模块用于采集电机电源端三相电流励磁信号；所述信号硬件处理模块用于接收所述数据采集模块采集的三相电流励磁信号并对所述三相电流励磁信号滤波处理；所述通讯模块用于将处理后的三相电流励磁信号发送到云服务器，所述智能诊断模块用于根据所述处理后的三相电流励磁信号诊断电机的电机状态数据并将所述电机状态数据存储到所述存储器中；所述显示终端用于调取所述存储器中的所述电机状态数据并将所述电机状态数据可视化展示。2.根据权利要求1所述的基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统，其特征在于，所述信号硬件处理模块包括：滤波电路、A/D转换器、CPU控制器；其中，所述滤波电路用于对所述三相电流励磁信号放大并抑制干扰信号；所述A/D转换器用于对放大和抑制干扰信号后的三相电流励磁信号进行A/D转换；所述CPU控制器用于对所述A/D转换器转换后的数字信号进行打包并将打包后的打包信息发送到所述通讯模块。3.根据权利要求2所述的基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统，其特征在于，所述滤波电路包括：二阶低通滤波器、二阶高通滤波器、开关电容低通滤波器、多路负反馈低通滤波器；其中，所述二阶低通滤波器和所述二阶高通滤波器组成通带滤波电路，衰减三相电流励磁信号中频段在50Hz和3KHz以外的无用信号；所述开关电容低通滤波器用于设置截止频率；所述多路负反馈低通滤波器用于选择直流偏置电流并滤除所述开关电容低通滤波器带来的时钟纹波，得到滤波后的三相电流励磁信号。4.根据权利要求3所述的基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统，其特征在于，所述二阶低通滤波器包括：运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2。5.根据权利要求3所述的基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统，其特征在于，所述二阶高通滤波器包括运算放大器U2、第五电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡业林，赵世纯，丁从师，徐铎，宋晓，赵宝，代斌，
申请(专利权)人：安徽高谐智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：