一种异步电机转子断条故障诊断方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种异步电机转子断条故障诊断方法及系统。系统包括两部分：边缘侧设置在待检测异步电机处的振动传感器和采集器，以及远端的服务器。方法通过远边协同实现：边缘侧采集器定时获取电机的振动波形数据；根据振动波形、服务器端下发的电机电源频率和电机极对数，计算电机实际转速；根据电机实际转速、电机电源频率和极对数，计算出极通过频率；将速度频谱上电机转频的前十倍频进行分段，对每一段频谱进行包络解调处理，计算每一个包络谱的特征频率位置；将极通过频率与计算出的十个包络谱特征频率进行数值对比，判断电机是否有转子断条故障发生。本发明专利技术采集振动信号兼顾机械和电气两种故障类型的诊断，监测成本低，效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种异步电机转子断条故障诊断方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种异步电机转子断条故障诊断方法及系统，属于电机状态监测与故障诊断领域，具体涉及一种基于振动信号的异步电机转子断条故障诊断方法及系统。

技术介绍

[0002]异步电机由于其结构简单、价格低廉、运行效率高等一系列优点，而作为电动机受到工业现场主机设备的广泛应用。电机的故障类型一般包括机械故障和电气故障两种，常用的故障监测手段需要安装振动传感器、温度传感器、电流传感器等。对于电机转子断条的故障监测，目前现有技术中用电流监测诊断的方法较多，但是对于一些只能安装振动传感器，不能安装电流传感器的应用场合，则存在不能监测及诊断的弊端。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种异步电机转子断条故障诊断方法及系统，用以解决电动机处仅能安装振动传感器时电机转子断条故障难以监测的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0005]本专利技术的一种异步电机转子断条故障诊断方法的技术方案，获取待检测异步电机的振动波形数据；根据振动波形数据、电机电源频率和电机极对数，计算出电机的实际转速；根据电机实际转速、电机电源频率和电机极对数，计算出极通过频率；将速度频谱上电机转频的前设定数量个倍频进行分段，对每一倍频段的频谱进行包络解调处理，计算每一个包络解调谱的特征频率；将极通过频率与计算出的十个包络解调谱特征频率进行数值对比，判断电机是否有转子断条故障发生。
[0006]本专利技术中的基于振动信号的异步电机转子断条故障诊断方法及系统，可以解决现场电机仅能安装振动传感器，但又要求进行电机转子断条故障的测与诊断的困境。同时采用振动信号可以兼顾机械和电气两种故障类型的诊断，具有监测成本低，效率高的优点。
[0007]进一步的，通过或者振动速度传感器获取振动波形数据；或者通过振动加速度传感器获取振动加速度信号，再将振动加速度信号进行一次积分为振动速度信号从而获取振动波形数据。
[0008]振动波形数据可以通过两种传感器获得，在利用振动加速度传感器获得时还需对信号积分以获得振动速度的波形数据。
[0009]进一步的，电机的实际转速根据电机同步转速和振动速度频谱计算得出，振动速度频谱从振动波形数据得到。
[0010]进一步的，所述极通过频率＝[(电机同步转速
‑
电机实际转速)
÷
60]×
电机极对数
×
2。
[0011]进一步的,所述电机同步转速＝电机电源频率
×
60
÷
电机极对数。
[0012]进一步的，根据1到所述设定数量之间的每个整数的整数倍频为中心进行分段。
[0013]将速度频谱上电机转频的前n倍频进行的分段具体如下：
[0014]频段1：下限为f(1x
‑
0.8x)，上限为f(1x+0.8x)，即[f0.2x,f1.8x]；
[0015]频段2：下限为f(2x
‑
0.8x)，上限为f(2x+0.8x)，即[f1.2x,f2.8x]；
[0016]……
[0017]频段n：下限为f(nx
‑
0.8x)，上限为f(nx+0.8x)，即[f(n
‑
0.8)x,f(n+0.8)x]；
[0018]其中0.8x、1x、2x、
…
、nx分别为电机同步转频的零点八倍频、一倍频、二倍频、
…
、n倍频。
[0019]进一步的，将包络解调后的倍频段的包络解调谱上谱线峰值最大值作为其特征频率。
[0020]进一步的，所述数值对比为，将极通过频率与所述设定数量个包络解调谱上的特征频率分别做差并取绝对值，再分别与设定值比较，小于设定值的个数在一定范围内时，判断电机无转子断条故障发生；否则判断电机有转子断条故障发生；所述设定值取频谱上一个分辨率的数值大小。
[0021]进一步的，电机转子断条故障判断结果的置信度随小于设定值的个数的增加而增加。
[0022]本专利技术的一种异步电机转子断条故障诊断系统的技术方案，包括待检测电机处的边缘侧和远端的服务器；所述边缘侧包括设置在电机轴承位置的振动传感器和连接振动传感器的边缘采集器；根据所述边缘采集器获得的振动波形数据，以及电机电源频率和电机级对数，所述边缘采集器或者服务器中的处理器用于执行指令，以实现如权利要求1～9任一项所述的异步电机转子断条故障诊断方法。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的异步电机转子断条故障诊断方法的系统原理示意图；
[0024]图2是本专利技术的异步电机转子断条故障诊断方法的流程图；
[0025]图3是本专利技术一个具体实例的电机振动速度波形频谱图；
[0026]图4是本专利技术一个具体实例的电机振动速度频谱划分的十个频段包络解调谱图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0028]方法实施例：
[0029]本专利技术的基于振动信号的异步电机转子断条故障诊断方法，对应的系统硬件组成部分及连接结构如图1所示，包括：边缘侧的设置于待检测异步电机上的振动加速度传感器和采集器，以及位于远端的服务器。
[0030]其中，振动加速度传感器可安装在电机驱动端轴承位置的径向水平、径向竖直，以及电机自由端轴承位置的径向水平、径向竖直，图示中列举出四个位置的传感器安装，分别标记为传感器1、传感器2、传感器3、传感器4。传感器与采集器之间通过信号电缆进行连接，采集器与服务器之间通过5G、WiFi或RJ45有线网进行网络通讯；服务器可以为局域网服务器或广域网云服务器。
[0031]如图2所示，本专利技术的异步电机转子断条故障诊断方法具体实施步骤如下：
[0032]第一步，边缘侧采集器定时获取满足异步电机转子断条故障判断的振动波形数据；采集振动波形数据的传感器可以为振动加速度传感器，也可以为振动速度传感器；采集振动波形数据的采样时长不低于10秒，即频谱分辨率不低于0.1Hz，采样频率不低于25.6倍的电机同步转速频率。
[0033]第二步，边缘侧采集器根据振动波形和服务器端下发的电机电源频率，计算出电机的实际转速。
[0034]其中，振动加速度信号需要进行一次积分为振动速度信号；
[0035]电机实际转速根据同步转速和振动速度频谱计算得出。
[0036]其中，电机同步转速＝电机电源频率
×
60
÷
电机极对数。
[0037]第三步，根据电机实际转速电机、服务器端下发的电机电源频率和电机极对数，计算出极通过频率。
[0038]极通过频率fp＝[(电机同步转速
‑
电机实际转速)
÷
60]×
电机极对数
×
2；
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异步电机转子断条故障诊断方法，其特征在于，获取待检测异步电机的振动波形数据；根据振动波形数据、电机电源频率和电机极对数，计算出电机的实际转速；根据电机实际转速、电机电源频率和电机极对数，计算出极通过频率；将速度频谱上电机转频的前设定数量个倍频进行分段，对每一倍频段的频谱进行包络解调处理，计算每一个包络解调谱的特征频率；将极通过频率与计算出的十个包络解调谱特征频率进行数值对比，判断电机是否有转子断条故障发生。2.根据权利要求1所述的异步电机转子断条故障诊断方法，其特征在于，通过或者振动速度传感器获取振动波形数据；或者通过振动加速度传感器获取振动加速度信号，再将振动加速度信号进行一次积分为振动速度信号从而获取振动波形数据。3.根据权利要求1所述的异步电机转子断条故障诊断方法，其特征在于，电机的实际转速根据电机同步转速和振动速度频谱计算得出，振动速度频谱从振动波形数据得到。4.根据权利要求1所述的异步电机转子断条故障诊断方法，其特征在于，所述极通过频率＝[(电机同步转速
‑
电机实际转速)
÷
60]
×
电机极对数
×
2。5.根据权利要求3或4所述的异步电机转子断条故障诊断方法，其特征在于,所述电机同步转速＝电机电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡鑫，陈磊，雷文平，李永耀，王宏超，巩持烁，李凌均，韩捷，
申请(专利权)人：郑州恩普特科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：