一種基于Park矢量與信息融合診斷的電機(jī)故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于Park矢量與信息融合診斷的電機(jī)故障診斷方法，屬于電機(jī)故障診斷技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)中使用的各種各樣的電機(jī)都是金屬材料做成的，內(nèi)部起到絕緣作用的材料都是一些有機(jī)物，比如:各種有機(jī)物合成的復(fù)合有機(jī)材料等。當(dāng)它們遇到摩擦、振動(dòng)、電解等作用，就會(huì)很快出現(xiàn)老化現(xiàn)象，造成機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)故障，從而引起定子偏心，匝間短路等嚴(yán)重現(xiàn)象，從而造成財(cái)產(chǎn)損失。大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與診斷，主要是為了提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低設(shè)備維修成本。
[0003]針對(duì)兗礦煤業(yè)集團(tuán)洗煤廠的異步電機(jī)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與故障診斷，目的在于保護(hù)洗煤廠廠中的各種電機(jī)能夠安全的運(yùn)行，保證現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線不斷的運(yùn)轉(zhuǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的萌芽狀態(tài)，而達(dá)到及時(shí)預(yù)測(cè)的目的。從而保證現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備和人員的安全。不但能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)到電機(jī)的故障狀態(tài)，而且能夠早期預(yù)測(cè)到電機(jī)的故障機(jī)理，達(dá)到早預(yù)測(cè)，早維修，減少了大型事故的發(fā)生，節(jié)約了成本，保證了生產(chǎn)。隨著生產(chǎn)的自動(dòng)化程度越來越高，電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間過長(zhǎng)，造成電機(jī)故障率不斷升高，關(guān)系到人們的財(cái)產(chǎn)與人身安全問題，對(duì)提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)安全運(yùn)行非常的重要。因此，研究本課題的意義非常重大。
[0004]伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷向前的步伐，電機(jī)的診斷、分析方法日益成熟，各種新的技術(shù)相應(yīng)而生，為冶金業(yè)、煤礦業(yè)等大型企業(yè)的發(fā)展提供了有力的保障，不斷研究異步電機(jī)的監(jiān)測(cè)與故障診斷方法具有很大的理論意義和很高的應(yīng)用價(jià)值。主要體現(xiàn)在:能夠早期預(yù)測(cè)電機(jī)故障、降低生產(chǎn)成本、保護(hù)人們的財(cái)產(chǎn)安全等方面。
[0005]前電機(jī)應(yīng)用面廣，應(yīng)用量大，但經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障，影響企業(yè)的生產(chǎn)，但國內(nèi)大多數(shù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚，并且檢測(cè)精度不夠高，導(dǎo)致不能及時(shí)檢測(cè)到電機(jī)故障，從而降低電機(jī)使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種基于Park矢量與信息融合診斷的電機(jī)故障診斷方法，檢測(cè)精度高，能夠及時(shí)檢測(cè)到電機(jī)故障，并對(duì)故障部分做出調(diào)整措施，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]本發(fā)明的一種基于Park矢量與信息融合診斷的電機(jī)故障診斷方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0009](1)根據(jù)實(shí)際工作需要首先確定需要監(jiān)測(cè)的電機(jī)臺(tái)數(shù)，確定各個(gè)監(jiān)測(cè)基站；
[0010](2)通過溫度傳感器及振動(dòng)傳感器分別獲得電機(jī)的溫度信號(hào)及振動(dòng)信號(hào)，然后將所述溫度信號(hào)及振動(dòng)信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊后將數(shù)字量信息送到PLC中；并將現(xiàn)場(chǎng)的電壓信號(hào)及電流信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集器采集后送到PLC中；
[0011](3)將步驟(2)獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過PLC后，然后送往上位機(jī)中，并將處理后的數(shù)據(jù)送往監(jiān)控計(jì)算機(jī)；
[0012](4)所述監(jiān)控計(jì)算機(jī)首先進(jìn)行諧波小波的故障信號(hào)提取;然后，經(jīng)過Park矢量與信息融合診斷，確定電機(jī)故障信號(hào)的頻譜，通過諧波小波的提取、小波包的分析，識(shí)別出相應(yīng)的Park矢量的軌跡圖像;最后，通過組態(tài)王軟件，在界面上顯示電機(jī)狀態(tài)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械無故障時(shí)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械圖形為規(guī)則圓形，當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械有故障時(shí)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械圖形接近于橢圓；這樣工作人員就可以在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)異常后可及時(shí)對(duì)電機(jī)作出相應(yīng)的調(diào)整。
[0013]上述組態(tài)王軟件包括數(shù)據(jù)信號(hào)控制層、數(shù)據(jù)信號(hào)監(jiān)控層、數(shù)據(jù)信號(hào)管理層這三個(gè)層次結(jié)構(gòu)，所述數(shù)據(jù)信號(hào)監(jiān)控層向上鏈接數(shù)據(jù)信號(hào)管理層，向下鏈接數(shù)據(jù)信號(hào)控制層;組態(tài)王軟件中各種畫面，動(dòng)畫連接，數(shù)據(jù)傳輸都要經(jīng)過三個(gè)層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)處理，實(shí)現(xiàn)界面可視化功能。
[0014]本發(fā)明能夠精確地判斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障，并通過數(shù)據(jù)與圖像等形式，清晰地展現(xiàn)出來，使人們能夠直觀監(jiān)測(cè)電機(jī)狀態(tài)，人們能夠?qū)﹄姍C(jī)故障作出及時(shí)調(diào)整。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的基于Park矢量與信息融合診斷的電機(jī)故障診斷系統(tǒng)原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0017]參見圖1，本發(fā)明的基于Park矢量與信息融合的電機(jī)故障診斷系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊，西門子S7-200系列PLC及其擴(kuò)展模塊，采用RS232-485通訊協(xié)議將原始信號(hào)傳輸?shù)焦た貦C(jī)然后經(jīng)組態(tài)王對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，在界面上將故障信號(hào)通過數(shù)據(jù)與曲線等形式表示出來。
[0018]本發(fā)明的基于Park矢量與信息融合技術(shù)實(shí)質(zhì)上是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的相電流進(jìn)行融合，通過小波的提取，小波包的分析來識(shí)別相應(yīng)的Park矢量的軌跡圖像，當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械無故障時(shí)，圖形為規(guī)則圓形，有故障的旋轉(zhuǎn)機(jī)械圖形接近于橢圓。
[0019]本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集模塊，利用不同的傳感器對(duì)電機(jī)的溫度，振動(dòng)等物理量進(jìn)行檢測(cè)，再將傳感器輸出的模擬量經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，供給CPU處理。
[0020]本發(fā)明的PLC即為可編程邏輯控制器，是能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、變換、數(shù)據(jù)處理的一種控制裝置，包括CPU，存儲(chǔ)器，I/O接口，電源，編程器等，他們之間有數(shù)據(jù)線，地址線，電源線相連，形成一個(gè)整體，其工作順序是首先進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，其次執(zhí)行用戶程序，最后輸出刷新。
[0021]本發(fā)明的組態(tài)王軟件具有采集、監(jiān)控、處理數(shù)據(jù)、控制等功能，包含以下結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)信號(hào)控制層、數(shù)據(jù)信號(hào)監(jiān)控層、數(shù)據(jù)信號(hào)管理層，數(shù)據(jù)信號(hào)監(jiān)控層向上鏈接數(shù)據(jù)信號(hào)管理層，向下鏈接數(shù)據(jù)信號(hào)控制層，組態(tài)王中各種畫面，動(dòng)畫連接，數(shù)據(jù)傳輸都要經(jīng)過三個(gè)層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)處理，實(shí)現(xiàn)界面可視化功能。組態(tài)王軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)行情況，積累故障信號(hào)相應(yīng)的參數(shù)，比如溫度、振動(dòng)等，從而預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的安全隱患，提高設(shè)備的利用率。
[0022]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于Park矢量與信息融合診斷的電機(jī)故障診斷方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟: (1)根據(jù)實(shí)際工作需要首先確定需要監(jiān)測(cè)的電機(jī)臺(tái)數(shù)，確定各個(gè)監(jiān)測(cè)基站； (2)通過溫度傳感器及振動(dòng)傳感器分別獲得電機(jī)的溫度信號(hào)及振動(dòng)信號(hào)，然后將所述溫度信號(hào)及振動(dòng)信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊后將數(shù)字量信息送到PLC中；并將現(xiàn)場(chǎng)的電壓信號(hào)及電流信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集器采集后送到PLC中； (3)將步驟(2)獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過PLC后，然后送往上位機(jī)中，并將處理后的數(shù)據(jù)送往監(jiān)控計(jì)算機(jī)； (4)所述監(jiān)控計(jì)算機(jī)首先進(jìn)行諧波小波的故障信號(hào)提取;然后，經(jīng)過Park矢量與信息融合診斷，確定電機(jī)故障信號(hào)的頻譜，通過諧波小波的提取、小波包的分析，識(shí)別出相應(yīng)的Park矢量的軌跡圖像;最后，通過組態(tài)王軟件，在界面上顯示電機(jī)狀態(tài)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械無故障時(shí)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械圖形為規(guī)則圓形，當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械有故障時(shí)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械圖形接近于橢圓；這樣工作人員就可以在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)異常后可及時(shí)對(duì)電機(jī)作出相應(yīng)的調(diào)整。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Park矢量與信息融合診斷的電機(jī)故障診斷方法，其特征在于，所述組態(tài)王軟件包括數(shù)據(jù)信號(hào)控制層、數(shù)據(jù)信號(hào)監(jiān)控層、數(shù)據(jù)信號(hào)管理層這三個(gè)層次結(jié)構(gòu)，所述數(shù)據(jù)信號(hào)監(jiān)控層向上鏈接數(shù)據(jù)信號(hào)管理層，向下鏈接數(shù)據(jù)信號(hào)控制層;組態(tài)王軟件中各種畫面，動(dòng)畫連接，數(shù)據(jù)傳輸都要經(jīng)過三個(gè)層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)處理，實(shí)現(xiàn)界面可視化功能。
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于Park矢量與信息融合診斷的電機(jī)故障診斷方法，包括以下步驟：通過溫度、振動(dòng)傳感器分別獲得電機(jī)的溫度、振動(dòng)信號(hào)，然后將溫度、振動(dòng)信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊后將數(shù)字量送到PLC中；并將現(xiàn)場(chǎng)的電壓、電流信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集器采集后送到PLC中；經(jīng)過PLC數(shù)據(jù)處理后，送往上位機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)送往監(jiān)控計(jì)算機(jī)；監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行諧波小波的故障信號(hào)提?。唤?jīng)過Park矢量與信息融合診斷，確定電機(jī)故障信號(hào)頻譜，識(shí)別出Park矢量的軌跡圖像；通過組態(tài)王軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，在界面上顯示電機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)狀態(tài)。本發(fā)明檢測(cè)精度高，能夠及時(shí)檢測(cè)到電機(jī)故障，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。
【IPC分類】G01R31/34
【公開號(hào)】CN105467319
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610029554
【發(fā)明人】王其, 盧祎靈, 蔣平, 李嚴(yán), 盧曉東, 顧培培, 程致遠(yuǎn)
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2016年1月15日