用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)器中的故障狀態(tài)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于識(shí)別電動(dòng)機(jī)器中的故障的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)機(jī)器中的故障檢測(cè)是用于確保機(jī)器的可靠工作的重要問題。故障被檢測(cè)得越 早，就能越好地規(guī)劃維護(hù)，因此避免發(fā)生不可控的機(jī)器停機(jī)以及由于事故的嚴(yán)重?fù)p壞。常規(guī) 地，機(jī)器的機(jī)械和電子特性被用于識(shí)別故障。例如，機(jī)械振動(dòng)以及機(jī)器內(nèi)的電流性能已經(jīng)被 用作了故障指示。并聯(lián)連接的繞組分支之間的循環(huán)電流已經(jīng)被認(rèn)為是良好的故障指示，因 為它們?cè)诶硐肭闆r下對(duì)于正常狀態(tài)而言等于零，并且由于機(jī)器內(nèi)的任何不對(duì)稱而增大。循 環(huán)電流使得能夠在非常早的階段檢測(cè)故障狀態(tài)，例如轉(zhuǎn)子條的破裂（在條完全斷開之前）、 匝間短路、偏心問題等。
[0003] 雖然循環(huán)電流在理論上提供了一種在早期階段檢測(cè)機(jī)器故障的有所改進(jìn)的方法， 但是在實(shí)現(xiàn)獲取并處理相關(guān)數(shù)據(jù)的方法時(shí)存在許多實(shí)際的困難。這樣的實(shí)際困難包括找出 最佳故障指示以及學(xué)習(xí)正確地解釋結(jié)果。循環(huán)電流能夠在機(jī)器的許多不同位置進(jìn)行測(cè)量， 并且對(duì)測(cè)量進(jìn)行安排是困難的，這是因?yàn)殡娏鱾鞲衅骺赡苄枰患傻綑C(jī)器的繞組之中。 因此，該方法最適用于高功率電機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中有足夠的空間來將電流傳感器定位在機(jī) 器內(nèi)部。此外，需要專門技能正確地解釋測(cè)量結(jié)果以便能夠?qū)嶋H檢測(cè)到故障狀態(tài)。仍然期 望對(duì)現(xiàn)有的故障檢測(cè)方法進(jìn)行改進(jìn)以便更為可靠地檢測(cè)不同類型的故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)器中的故障的有所改進(jìn)的方法。
[0005] 該目標(biāo)通過根據(jù)所附權(quán)利要求1的方法而實(shí)現(xiàn)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于識(shí)別電動(dòng)機(jī)器中的故障狀態(tài)的方法，在 該電動(dòng)機(jī)器中，至少一個(gè)定子或轉(zhuǎn)子具有并聯(lián)的繞組分支。該方法包括步驟：執(zhí)行第一測(cè)量 以便獲得兩個(gè)并聯(lián)繞組分支之間的循環(huán)電流數(shù)值的第一集合，其中每個(gè)繞組分支包括單個(gè) 線圈；對(duì)循環(huán)電流數(shù)值的第一集合應(yīng)用頻率分析以獲得至少一個(gè)頻率分量；并且基于該至 少一個(gè)頻率分量確定該電動(dòng)機(jī)器的故障狀態(tài)。
[0007] 通過測(cè)量兩個(gè)包括單個(gè)線圈的并聯(lián)繞組分支之間的循環(huán)電流，，能夠獲得機(jī)器中 的故障狀態(tài)的穩(wěn)健指示。由于該故障指示在循環(huán)電流的頻譜中獲得，所以必須進(jìn)行頻率分 析以便能夠確定故障狀態(tài)。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，故障狀態(tài)是以下之一：動(dòng)態(tài)偏心、靜態(tài)偏心、轉(zhuǎn)子中的 匝間短路、定子中的匝間短路。雖然本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠意識(shí)到，該方法可以被用來診斷電 動(dòng)機(jī)器及其相關(guān)聯(lián)負(fù)載中的其它故障，但是給定故障狀態(tài)是電動(dòng)機(jī)器中最為常見的并且在 實(shí)踐中最為重要的那些故障狀態(tài)。在實(shí)踐中，電動(dòng)機(jī)器受到給定故障狀態(tài)的組合的影響。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括步驟：基于該至少一個(gè)頻率分量具有數(shù)值 (2k+l)f s±f；，其中k = (0, 1，2, 3,...），fs =供電頻率且f\=電動(dòng)機(jī)器的旋轉(zhuǎn)頻率，確定 該機(jī)器受到動(dòng)態(tài)偏心的影響。該給定頻率已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是動(dòng)態(tài)偏心的明顯指示。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括步驟：基于該至少一個(gè)頻率分量具有數(shù)值 kfs，其中k = (0, 1，2, 3,...）且fs =供電頻率，確定該機(jī)器受到靜態(tài)偏心的影響。該給定 頻率已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是靜態(tài)偏心的明顯指示。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括步驟：基于該至少一個(gè)頻率分量具有數(shù)值 kf；，其中k = (0, 1，2, 3,...）且f；=該電動(dòng)機(jī)器的旋轉(zhuǎn)頻率，確定該機(jī)器受到轉(zhuǎn)子中的匝 間短路的影響。該給定頻率已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是轉(zhuǎn)子中的匝間短路的明顯指示。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括步驟：基于該至少一個(gè)頻率分量具有數(shù)值 (2k+l)f s，其中k = (0, 1，2, 3,...）且fs=供電頻率，確定該機(jī)器受到定子中的匝間短路的 影響。該給定頻率已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是定子中的匝間短路的明顯指示。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該電動(dòng)機(jī)器是同步電機(jī)或發(fā)電機(jī)。本方法在識(shí)別同步 電動(dòng)機(jī)器中的故障狀態(tài)時(shí)是特別有效的。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該第一測(cè)量利用兩個(gè)電流傳感器來執(zhí)行以便從兩個(gè)并 聯(lián)繞組分支獲得分支電流信號(hào)，并且使用運(yùn)算放大器在該分支電流信號(hào)已經(jīng)被轉(zhuǎn)換至數(shù)字 域中之后或使用數(shù)學(xué)減法從該分支電流信號(hào)導(dǎo)出該循環(huán)電流數(shù)值的第一集合。根據(jù)這里所 提供的測(cè)量裝置即使在兩個(gè)繞組分支彼此不同時(shí)也能夠相對(duì)容易地實(shí)施。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該第一測(cè)量利用差分電流傳感器來執(zhí)行。測(cè)量結(jié)果預(yù) 計(jì)在使用差分電流傳感器時(shí)更為準(zhǔn)確。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該第一測(cè)量以定子的圓周方向在兩個(gè)相對(duì)的繞組分支 之間執(zhí)行。通過該測(cè)量，獲得了更為明顯的故障指示。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括步驟：執(zhí)行對(duì)應(yīng)于該第一測(cè)量的第二測(cè)量， 該第二測(cè)量中的兩個(gè)并聯(lián)繞組分支與第一測(cè)量中那些的有所不同。該測(cè)量使得可能關(guān)于定 子找出故障位置。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該第二測(cè)量中的兩個(gè)并聯(lián)繞組分支與第一測(cè)量中的那 些處于不同的電場(chǎng)相位。該測(cè)量使得可能以有所改進(jìn)的方式關(guān)于定子找出故障位置。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括步驟：針對(duì)該電動(dòng)機(jī)器中的每個(gè)電場(chǎng)相位 中的繞組分支執(zhí)行對(duì)應(yīng)于該第一測(cè)量的測(cè)量。該測(cè)量使得可能以進(jìn)一步有所改進(jìn)的方式關(guān) 于定子找出故障位置。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該電動(dòng)機(jī)器的故障狀態(tài)基于多于一個(gè)的頻率分量進(jìn)行 確定。通過該測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了指示故障狀態(tài)的更高的確定性。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括步驟：將該頻率分量的循環(huán)電流的幅值與 預(yù)定閾值進(jìn)行比較。通過實(shí)施循環(huán)電流幅值的閾值，能夠?qū)⒐收蠣顟B(tài)與機(jī)器的正常的不對(duì) 稱區(qū)分開來。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括步驟：將該頻率分量的循環(huán)電流 的相對(duì)幅值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，其中該相對(duì)幅值由包括該頻率分量的循環(huán)電流 的均方根的算法，由包括因數(shù)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于識(shí)別電動(dòng)機(jī)器中的故障狀態(tài)的方法，在所述電動(dòng)機(jī)器中至少定子（120)或 轉(zhuǎn)子（220)具有并聯(lián)繞組分支（30,40, 50,60,130,140,150,160,170,180)，所述方法包括 以下步驟：