一種感應(yīng)電機氣隙偏心故障的檢測系統(tǒng)及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種感應(yīng)電機氣隙偏心故障的檢測系統(tǒng)及檢測方法，其特征在于：檢測系統(tǒng)是在定子鐵心內(nèi)側(cè)的同一圓周面上按下列方式排布磁場檢測線圈陣列：在不同軸向位置上設(shè)置各磁場檢測環(huán)，磁場檢測環(huán)中各磁場檢測線圈間隔設(shè)置，相鄰磁場檢測環(huán)之間磁場檢測線圈數(shù)量相等，并且一一對應(yīng)地處在軸線的同一平行線上；磁場檢測線圈的引線接入感應(yīng)電機的接線盒；接線盒的輸出端接入下位機的輸入端，下位機的輸出端接入上位機的輸入端；通過分析對比磁場信號特征，準確判斷感應(yīng)電機氣隙偏心故障類型。本發(fā)明不僅能檢測軸向均勻偏心，也能有效檢測軸向不均勻偏心，并能夠大致判斷出最小氣隙位置。
【專利說明】一種感應(yīng)電機氣隙偏心故障的檢測系統(tǒng)及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用定子鐵心齒部磁場信號診斷感應(yīng)電機復(fù)雜氣隙偏心故障種類及偏心程度的方法，屬于檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]旋轉(zhuǎn)電機氣隙偏心是一種定、轉(zhuǎn)子間徑向氣隙長度不均勻的現(xiàn)象，在幾乎所有的電機中都或多或少地存在。根據(jù)不均勻的分布特征，氣隙偏心可以分為軸向均勻偏心(靜態(tài)偏心、動態(tài)偏心、混合偏心)和軸向不均勻偏心(斜偏心、弧偏心)2種基本類型，如圖1所示。導(dǎo)致氣隙偏心的原因有很多，例如制造和安裝誤差、軸承磨損、轉(zhuǎn)軸彎曲、不均勻受熱等。隨著氣隙偏心的增大，會導(dǎo)致強烈振動、噪聲增大，軸承加速磨損，甚至定、轉(zhuǎn)子相擦等嚴重故障。感應(yīng)電機應(yīng)用廣泛、需求量大，一些感應(yīng)電機用于驅(qū)動重要機械，如礦用潛水泵等，一旦故障停機，不僅會帶來較大的經(jīng)濟損失，甚至可能引起重大事故。因此，對感應(yīng)電機進行偏心故障診斷是非常有必要的。
[0003]針對感應(yīng)電機氣隙偏心故障的在線監(jiān)測與診斷問題，國內(nèi)外學(xué)者做了大量工作。感應(yīng)電機是利用定、轉(zhuǎn)子間電磁感應(yīng)作用，在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)電流以實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的裝置。針對籠型感應(yīng)電機特有的結(jié)構(gòu)特征，其偏心故障診斷技術(shù)的研究已成為一個獨立的研究點。發(fā)展至今，主要圍繞定子繞組電流監(jiān)測和定、轉(zhuǎn)子振動監(jiān)測兩大方面展開?；舅枷胧菍ふ移臓顟B(tài)下定子繞組電流或機殼振動信號中的特有的諧波成分，以此作為氣隙偏心存在的依據(jù)。然而，這些方法雖然在信號的提取方面簡單快捷，但難以完整識別多種偏心類型，特別是軸向不均勻偏心問題。并且與轉(zhuǎn)子斷條等其它故障現(xiàn)象的檢測信號類似，有時更是難以區(qū)別。因此，如何準確全面地判斷感應(yīng)電機是否存在氣隙偏心故障、偏心故障類型以及偏心程度，是目前相關(guān)技術(shù)人員的研究熱點，也是所面臨的一個難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供一種感應(yīng)電機氣隙偏心故障的檢測系統(tǒng)及檢測方法，通過磁場檢測線圈檢測多個位置處的定子齒部磁場，分析對比信號特征，以期可以準確判斷感應(yīng)電機氣隙偏心故障類型。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]1、本發(fā)明通過對比分析多個位置處的徑向磁場信號來判斷感應(yīng)電機氣隙偏心類型，不僅能檢測軸向均勻偏心，也能有效檢測軸向不均勻偏心，并能夠大致判斷出最小氣隙位置；
[0007]2、本發(fā)明準確有效，可彌補以定子電流和振動特性為主的診斷技術(shù)難以檢測軸向偏心的不足，為感應(yīng)電機的安全運行和故障診斷提供了重要的參考。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為感應(yīng)電機氣隙偏心類型示意圖；[0009]圖2為本發(fā)明整體檢測設(shè)備示意圖；
[0010]圖3為磁場檢測線圈分布示意圖；
[0011]圖4為磁場檢測線圈安裝示意圖；
[0012]圖中標號:1為感應(yīng)電機，2為下位機，3為上位機，4為接線盒，5為磁場檢測線圈，6為磁場檢測線圈的引線，7為定子鐵心。
【具體實施方式】
[0013]如圖2和圖3所示，本實施例感應(yīng)電機氣隙偏心故障的檢測系統(tǒng)是在定子鐵心7內(nèi)側(cè)的同一圓周面上排布磁場檢測線圈陣列，磁場檢測線圈陣列中各磁場檢測線圈5的分布為:在不同軸向位置上設(shè)置各磁場檢測環(huán)，磁場檢測環(huán)中各磁場檢測線圈間隔設(shè)置，相鄰磁場檢測環(huán)之間磁場檢測線圈數(shù)量相等，并且一一對應(yīng)地處在軸線的同一平行線上；磁場檢測線圈的引線6接入所述感應(yīng)電機的接線盒4 ;接線盒4的輸出端接入下位機2的輸入端，下位機2的輸出端接入上位機3的輸入端；檢測環(huán)的個數(shù)為η個，每一檢測環(huán)中設(shè)置有m個磁場檢測線圈。根據(jù)需要，m—般設(shè)置為4-8，η >3。以三相籠型感應(yīng)電機為例，通過50Hz三相對稱交流電源供電，m設(shè)置為6，η為3，共設(shè)置18個磁場檢測線圈。
[0014]磁場檢測線圈5用于檢測其所在位置處的電機磁場時域信號，并通過接線盒4傳輸入下位機2 ;下位機2用于將電機磁場時域信號轉(zhuǎn)換為電機磁場頻譜信號,并將電機磁場頻譜信號傳輸入上位機3 ;上位機3用于對電機磁場頻譜信號及其所對應(yīng)的位置進行顯示。
[0015]如圖4所示，具體實施中，磁場檢測線圈5安裝在定子鐵心7的齒槽底部，磁場檢測線圈的引線6位于定子鐵心7的槽底內(nèi)并連入接線盒4。通過截掉部分硅鋼片齒部，留下兩個窄槽將磁場檢測線圈嵌放在槽底部。磁場檢測線圈的引線沿定子槽鋪設(shè)，從定子鐵心端部伸出并通入接線盒。對于感應(yīng)電機而言，檢測線圈沿軸向長度可控制在IOmm左右。若由于磁場檢測線圈安裝空間不充足而減少了檢測線圈的匝數(shù)，進而導(dǎo)致所獲得的磁場時域信號微弱，則可在下位機內(nèi)設(shè)置對電機磁場時域信號進行放大的信號放大裝置。
[0016]本實施例的檢測方法，是按如下方式進行:
[0017]磁場檢測線圈檢測其所在位置處的電機磁場時域信號，并通過接線盒傳輸入下位機，下位機采用快速傅里葉變換算法將電機磁場時域信號轉(zhuǎn)換為電機磁場頻譜信號，并將電機磁場頻譜信號傳輸入上位機；上位機對電機磁場頻譜信號及其所在位置進行顯示；
[0018]根據(jù)上位機所顯示的電機磁場頻譜信號及其所在位置，按如下方式判斷感應(yīng)電機氣隙偏心故障的類型:
[0019]若在同一磁場檢測環(huán)不同位置處的電機磁場頻譜信號的基波幅值是以某一位置處的電機磁場頻譜信號的基波幅值為最大值并向兩邊逐漸減小，則感應(yīng)電機出現(xiàn)靜態(tài)偏心;
[0020]若位于中間的磁場檢測環(huán)上的電機磁場頻譜信號出現(xiàn)f\±fr的邊頻帶，則感應(yīng)電機出現(xiàn)動態(tài)偏心；其中4=4 (1-S)/P，為電源頻率，s為轉(zhuǎn)差率，P為極對數(shù)；
[0021]若處在軸線的同一平行線上的磁場檢測線圈的電機磁場頻譜信號的基波幅值是以位于中間的磁場檢測環(huán)上的磁場檢測線圈的電機磁場頻譜信號的基波幅值為最大值、并向兩邊逐漸減小，則感應(yīng)電機出現(xiàn)弧偏心；
[0022]若處在軸線的同一平行線上的的磁場檢測線圈的電機磁場頻譜信號的基波幅值是以位于最外側(cè)的磁場檢測環(huán)上磁場檢測線圈的電機磁場頻譜信號的基波幅值為最大值、并向另一側(cè)逐漸減小，則感應(yīng)電機出現(xiàn)斜偏心；
[0023]若感應(yīng)電機出現(xiàn)靜態(tài)偏心、動態(tài)偏心、弧偏心及斜偏心中的任意兩個或兩個以上，則感應(yīng)電機出現(xiàn)復(fù)雜偏心；
[0024]當(dāng)η為偶數(shù)時，位于中間的磁場檢測環(huán)是指第(η+1)/2個或(η_1)/2個中的任意一個磁場檢測環(huán)。
【權(quán)利要求】
1.一種感應(yīng)電機氣隙偏心故障的檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測系統(tǒng)是在定子鐵心內(nèi)側(cè)的同一圓周面上排布磁場檢測線圈陣列，所述磁場檢測線圈陣列中各磁場檢測線圈的分布為:在不同軸向位置上設(shè)置各磁場檢測環(huán)，所述磁場檢測環(huán)中各磁場檢測線圈間隔設(shè)置，相鄰磁場檢測環(huán)之間磁場檢測線圈數(shù)量相等，并且一一對應(yīng)地處在軸線的同一平行線上；磁場檢測線圈的引線接入所述感應(yīng)電機的接線盒；所述接線盒的輸出端接入下位機的輸入端，所述下位機的輸出端接入上位機的輸入端；檢測環(huán)的個數(shù)為η個，每一檢測環(huán)中設(shè)置有m個磁場檢測線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電機氣隙偏心故障的檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述磁場檢測線圈用于檢測其所在位置處的電機磁場時域信號，并通過接線盒傳輸入下位機； 所述下位機用于將電機磁場時域信號轉(zhuǎn)換為電機磁場頻譜信號，并將所述電機磁場頻譜信號傳輸入上位機； 所述上位機用于對所述電機磁場頻譜信號及其所對應(yīng)的位置進行顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電機氣隙偏心故障的檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述磁場檢測線圈安裝在所述定子鐵心的齒槽底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電機氣隙偏心故障的檢測系統(tǒng)，其特征在于:m為4-8, η > 3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電機氣隙偏心故障的檢測系統(tǒng)，其特征在于:在所述下位機內(nèi)設(shè)置有對所述電機磁場時域信號進行放大的信號放大裝置。
6.一種基于權(quán)利要求1所述檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于按如下方式進行: 所述磁場檢測線圈檢測其所在位置處的電機磁場時域信號，并通過接線盒傳輸入下位機，所述下位機采用快速傅里葉變換算法將電機磁場時域信號轉(zhuǎn)換為電機磁場頻譜信號，并將所述電機磁場頻譜信號傳輸入上位機； 所述上位機對所述電機磁場頻譜信號及其所在位置進行顯示； 根據(jù)上位機所顯示的電機磁場頻譜信號及其所在位置，按如下方式判斷感應(yīng)電機氣隙偏心故障的類型: 若在同一磁場檢測環(huán)不同位置處的電機磁場頻譜信號的基波幅值是以某一位置處的電機磁場頻譜信號的基波幅值為最大值并向兩邊逐漸減小，則所述感應(yīng)電機出現(xiàn)靜態(tài)偏心； 若位于中間的磁場檢測環(huán)上的電機磁場頻譜信號出現(xiàn)fi±f；的邊頻帶，則所述感應(yīng)電機出現(xiàn)動態(tài)偏心；其中ffA (1-s)/p，為電源頻率，s為轉(zhuǎn)差率，P為極對數(shù)； 若處在軸線的同一平行線上的磁場檢測線圈的電機磁場頻譜信號的基波幅值是以位于中間的磁場檢測環(huán)上的磁場檢測線圈的電機磁場頻譜信號的基波幅值為最大值、并向兩邊逐漸減小，則所述感應(yīng)電機出現(xiàn)弧偏`心； 若處在軸線的同一平行線上的的磁場檢測線圈的電機磁場頻譜信號的基波幅值是以位于最外側(cè)的磁場檢測環(huán)上磁場檢測線圈的電機磁場頻譜信號的基波幅值為最大值、并向另一側(cè)逐漸減小，則所述感應(yīng)電機出現(xiàn)斜偏心； 若所述感應(yīng)電機出現(xiàn)靜態(tài)偏心、動態(tài)偏心、弧偏心及斜偏心中的任意兩個或兩個以上，則所述感應(yīng)電機出現(xiàn)復(fù)雜偏心； 當(dāng)η為偶數(shù)時，所述位于中間的磁場檢測環(huán)是指第(η+1)/2個或(η-1)/2個中的任意一個磁場檢測環(huán)?！?br> 【文檔編號】G01R31/34GK103713261SQ201310730913
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】鮑曉華, 呂強, 方勇, 王漢豐, 程志恒, 李福英 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)