[發明專利]基于“正確樹”模型的電機在線監測和故障診斷方法

在審

• 申請號: 201811250582.3
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109765484A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 于忠清;韓松;圣煥寶
• 申請（專利權）人: 青島鵬海軟件有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01M13/00
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生;李魏英

1.一種基于“正確樹”模型的電機在線監測和故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)數據采集:利用數據采集終端采集電機的相電壓和相電流，數據采集終端包括傳感器、信號處理模塊、數據傳輸模塊，作用是實現對電機相電流和相電壓的實時高速采集，實現對動態波形的跟蹤，并將數據以標準格式實時上傳到配套軟件的Linker模塊；

(2)數據的傳輸:將數據采集終端采集的電機運行時的三相相電壓和三相相電流信號進行數字化轉換，以用于進一步的信號處理；

(3)建立電機內部模型；

(4)建立“正確樹”模型；

(5)故障診斷：包括電機的電氣故障和機械故障診斷。

2.根據權利要求1所述的基于“正確樹”模型的電機在線監測和故障診斷方法，其特征在于，所述的步驟(2)中，低于480V的電壓直接輸入數據采集終端，高于480V的電壓則要使用電壓互感器；電流采用電流互感器或霍爾電流互感器；一個完整的數據采集周期為60秒。其中，每個周期的前40秒用于進行電流與電壓波形信息的采集，后20秒用于數據后處理和分析。

3.根據權利要求1所述的基于“正確樹”模型的電機在線監測和故障診斷方法，其特征在于，所述的步驟(3)，建立電機內部模型的具體方法包括以下步驟：

(A)確定模型中參數：包括：

(a)與轉子斷條故障對應的定子電流頻率：f₁＝(1±2ks)f_s(f_s為電源頻率；k取正整數1,2,3…)；

(b)與定子匝間絕緣對應的定子電流頻率:f₂＝[(n±2k)(1-s)]f_s(n＝1,2,3…；s為轉差率；f_s是電源頻率；k＝0,1,2…)；

(c)與轉子偏心故障(包含動態和靜態偏心)對應的定子電流頻率：f₃＝(1-s)f_s/p(f_s為電源頻率,p電機極對數)；

(d)與軸承故障對應的定子電流頻率:f₄＝f_s±kf_v(k＝1,2,3…；f_s是電源頻率；f_v是軸承特征故障頻率)；

(e)與齒輪故障對應的定子電流頻率:f₅＝f_s±kf_r(k＝1,2,3…；f_s是電源頻率；f_r是齒輪的旋轉頻率)；

(f)與機械松動故障對應的定子電流頻率:f₆＝kf_s(k＝1,2,3…；f_s是電源頻率)。

(B)學習設備正常的工作周期，系統設置60秒為一個周期；

(C)周期內不斷采集電機輸入電壓、電流的波形數據以及實際轉速數值；

(D)對周期內的電壓和電流波形數據進行頻譜分析；

(E)用轉差率計算出電機的轉差率波動范圍；

(F)用A-F中的標準公式計算出故障頻率所在的頻率段，并將頻率段的兩端限值作為頻域橫坐標對應故障頻率控制范圍；

(G)系統在自學習過程中將這些限值學習為常數后，將8天內學習的所有數據綜合在一起建立電機的運轉狀態內部模型；

(H)電機內部模型確定后，根據系統內已經植入的數據分析算法和經驗算法，對電機的運轉狀態內部模型進行參數修正，并將修正后的頻譜圖作為正確樹模型。

4.根據權利要求3所述的基于“正確樹”模型的電機在線監測和故障診斷方法，其特征在于，所述的步驟(C)中電機實際轉速數值的測定方法為：

步驟1:采用相位差校正法計算電機定子電流中的基波頻率；

步驟2：根據基波頻率和設定的轉差率波動范圍，確定一階轉子槽諧波頻率的頻率區間，并在此頻率區間內搜索峰值，用相位差校正法計算一階轉子槽諧波頻率；

步驟3：利用式①計算電機轉速：

其中，R為轉子槽數，f₁是電源頻率,f_sh是轉子槽諧波頻率，n為電機轉速。