[发明专利]基于定子电流绝对相位的感应电机转子断条故障检测方法

说明书

本发明属于故障诊断技术领域，公开了一种基于定子电流绝对相位的感应电机转子断条故障检测方法，采集三相异步电机的三相电流信号；并对采集的数据进行预处理，分别去除电流信号序列的直流分量，并将每一路电流信号幅值进行归一化，得到三个离散时间序列；对得到的离散时间序列分别求导、构造向量、取平方、计算三重积、计算绝对相位、进行频域分析；得到三相异步电机转子断条的故障特征频率。本发明原理简单、计算量小、对设备的数据存储和计算能力要求不高、受信号噪声的影响较小，能够实现电机转子断条的在线检测，诊断电机早期故障。

技术领域

本发明属于故障诊断技术领域，尤其涉及一种基于定子电流绝对相位的感应电机转子断条故障检测方法。

背景技术

目前，感应电机作为一个驱动部件广泛应用于工业设备中。在那些比较依赖感应电机的关键应用中，电机的故障会造成的非常昂贵的停机损失。针对这一问题，近十年来，为了防止电机故障造成昂贵的经济损失，人们研究了状态监控与故障诊断技术。电机转子断条是一种常见的故障，经常会造成电机的意外故障，造成生产效率的损失。近年来，这类故障得到了越来越多的研究，迫切的需要开发先进的诊断技术，允许在线检测并能够准确的诊断电机早期故障，以避免严重的意外停机。

电流特征分析(MCSA)作为一种应用广泛的感应电机故障诊断方法，为实现连续监测和检测早期故障提供了一种实用的解决方案。与常见的基于加速度的故障诊断方法相比，MCSA方法能够在不使用额外传感器和其他硬件的条件下进行信号采集，并且这种采集方式具有非侵入性，对电机的运行特性影响较小。

基于频域分析的MCSA技术作为一种主流技术，已被广泛地应用于检测电机转子断条故障和端环故障。基于频域分析的MCSA技术是针对定子电流信号直接进行频域分析，从频谱中寻找能够反映感应电机转子断条的故障特征频率 (1±2sk)f₀(s为转子转差，f₀为电源频率，k为谐波阶次)。然而，基于频域分析的 MCSA技术往往不能得到较好的结果，其的缺点在于，电机转子断条故障特征频域与电流的工频接近，效果受到工频频谱泄露的严重影响。有研究通过滤波器滤除电流信号中的工频，但是效果较差。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中，感应电机转子断条故障诊断方法受到电流中工频和噪声的影响较大，无法确定感应电机转子断条故障特征频率数据信息。通过带阻滤波的方式滤除工频成分的方法很难将发挥有效的作用。

解决以上问题及缺陷的难度为：要解决这一问题，需要将电流信号中的工频消除。通过滤波器的方式消除工频的方法效果较差，需要探索新的消除工频的方法。

解决以上问题及缺陷的意义为：通过消除电流信号的工频，使得电流信号中只保留与电机故障直接相关的故障特征频率分量，通过简单的谱分析便可发现明显的故障特征，对有效监测电机转子断条故障有重要的应用价值。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于定子电流绝对相位的感应电机转子断条故障检测方法。

本发明是这样实现的，一种基于定子电流绝对相位的感应电机转子断条故障检测方法，包括：

步骤一，采集数据，同时采集三相异步电机的三相电流信号I_sa、I_sb和I_sc；

步骤二，对步骤一采集的数据进行预处理，分别去除电流信号序列I_sa、I_sb和I_sc的直流分量，并将每一路电流信号幅值进行归一化，得到三个离散时间序列X_a、X_b和X_c；

步骤三，对步骤二得到的离散时间序列X_a、X_b和X_c分别求导，得到序列X_a’、 X_b’和X_c’；