[發(fā)明專利]一種基于三相瞬時(shí)功率的電主軸故障監(jiān)測(cè)診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410335945.9
• 申請(qǐng)日: 2014-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104111391B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯成剛;段勝男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 陸萬(wàn)壽

1.一種基于三相瞬時(shí)功率的電主軸故障監(jiān)測(cè)診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采集健康電主軸在空載運(yùn)行狀態(tài)下的三相電壓、三相電流信號(hào)，并計(jì)算得到健康電主軸的三相瞬時(shí)功率信號(hào)，設(shè)定該狀態(tài)下的三相瞬時(shí)功率信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)，建立健康狀態(tài)下的電主軸運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)；其中，三相瞬時(shí)功率信號(hào)為三個(gè)單相瞬時(shí)功率之和，且采集的各相電壓、各相的電流幅值、頻率相等，相位相差120°；由于三相對(duì)稱特性，單相瞬時(shí)功率信號(hào)中的2倍轉(zhuǎn)頻分量抵消，信號(hào)中只有表示有功功率的直流分量，表達(dá)方式如下：

式中：P₃——電主軸的三相瞬時(shí)功率/W；P_A——電主軸A相的瞬時(shí)功率/W；P_B——電主軸B相的瞬時(shí)功率/W；P_C——電主軸C相的瞬時(shí)功率/W；U_m——電主軸三相電壓的有效值/V；I_m——電主軸三相電流的有效值/V；——電主軸三相電流的初始相位/rad；

2)啟動(dòng)機(jī)床，穩(wěn)定運(yùn)行后采集待測(cè)電主軸在空載狀態(tài)下的三相電壓、三相電流信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算得到待測(cè)電主軸的三相瞬時(shí)功率信號(hào)；

3)通過(guò)組合濾波器對(duì)待測(cè)電主軸的三相瞬時(shí)功率信號(hào)進(jìn)行濾波處理，消除2倍電源頻率調(diào)制信號(hào)及轉(zhuǎn)頻倍頻的干擾；組合濾波器為橢圓低通濾波器和多個(gè)陷波器，通過(guò)橢圓低通濾波器濾除待測(cè)電主軸三相瞬時(shí)功率信號(hào)的高頻噪聲，通過(guò)多個(gè)陷波器串聯(lián)濾除待測(cè)電主軸三相瞬時(shí)功率信號(hào)的2倍電源頻率調(diào)制分量和轉(zhuǎn)頻的2倍頻及其諧波分量；

4)對(duì)濾波處理后的待測(cè)電主軸的三相瞬時(shí)功率信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析，如果濾波處理后的三相瞬時(shí)功率信號(hào)的RMS值小于其設(shè)定波動(dòng)閾值，則將濾波處理后的三相瞬時(shí)功率信號(hào)的均值與有功功率閾值相比，如果其均值小于有功功率閾值，則判定待測(cè)電主軸處于健康狀態(tài)，反之，判定待測(cè)電主軸的軸承磨損；如果濾波處理后的三相瞬時(shí)功率信號(hào)的RMS值大于其設(shè)定波動(dòng)閾值，則對(duì)濾波處理后的三相瞬時(shí)功率信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，如果有故障特征頻率2ksf₁產(chǎn)生，則判定待測(cè)電主軸的轉(zhuǎn)子斷條，反之，判定待測(cè)電主軸處于健康狀態(tài)，其中，s——電主軸的轉(zhuǎn)差率；k——三相電流的階次；f₁——電主軸的轉(zhuǎn)頻/Hz。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三相瞬時(shí)功率的電主軸故障監(jiān)測(cè)診斷方法，其特征在于，步驟1)和步驟2)中，三個(gè)微型電壓互感器的一端分別連接在調(diào)理電路板上，其另一端連接在配電柜的接線盒上，三個(gè)電流鉗安裝在配電柜中變頻器的輸出電線上；首先通過(guò)微型電壓互感器和電流鉗分別提取電主軸三相電壓、三相電流，其次通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊的放大濾波預(yù)處理，然后以包含6路24位輸入數(shù)據(jù)通道的數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)，并通過(guò)以太網(wǎng)口在線實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)進(jìn)行分析處理。