[发明专利]基于预知指向最佳分辨方法的鼠笼电机断条故障诊断方法

说明书

本发明提出一种基于预知指向最佳分辨方法的鼠笼电机断条故障诊断方法，包括：A)获取电机在轻/空载条件下稳定运行的单相定子电流信号的数据及与其相应的转速的数据；B)对获得的数据通过陷波滤波进行预处理；C)对得到的含有故障特征的谐波成分进行带通滤波，保留故障特征分布的40Hz‑60Hz频带范围的谐波成分；D)将所得到的带通滤波后的信号构造成复信号x(n)；E)对由步骤D)所得到的复信号x(n)采用ORPD算法进行频率估计；F)根据步骤E)频率估计所得到的结果，对电机健康状态进行诊断。本发明的方法对轻/空载条件下稳定运行的鼠笼电机能够实现转子断条故障的实时、有效检测。

技术领域

本发明涉及电机故障检测技术领域，特别涉及一种基于预知指向最佳分辨方法的鼠笼电机断条故障诊断方法。

背景技术

鼠笼电机因其价格低廉，稳定性较好的特点大量投入到工业生产当中。为了保障工业生产的安全性，对鼠笼电机的故障诊断研究具有重要意义。在诸多故障类型中，转子断条故障是常见的故障形式之一。

电机电流信号分析(Motor current singalAnalysis,MCSA)方法是公认的最有效的转子断条故障诊断方法。当出现转子断条故障时，定子电流中会出现频率为(1±2s)f_s的谐波分量，s是滑差，f_s为电源基波频率。根据定子电流FFT频谱中的上述频率成分可对电机做出故障判断。经典MCSA的诊断能力受传动系统转动惯量和负载大小影响。电机轻载运行时，滑差s变小，特征频率分量(1±2s)f_s向基频靠近，在基频频谱泄漏影响下，频率识别十分困难；在空载运行状态，(1±2s)f_s完全被基频频谱泄漏湮没，MCSA方法彻底失效。为获得满意的诊断效果，电机负载至少应该达到额定负载的35％。

在工业现场，轻/空载是保证生产连续性常见的运行状态，在起重机重物提取和释放、带钢卷取、数控机床工件加工等场合经常出现。轻/空载运行时的诊断分析不易受负载波动歧义性特征频率的影响，有助于提高故障诊断准确性。在电机制造、维修过程中，轻/空载运行时的诊断分析可节约诊断成本。因此，研究轻/空载条件下稳定运行电机的故障诊断方法非常必要，然而由于问题本身的难度，公开发表的文献中对这方面的研究很少。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明提出一种基于预知指向的最佳分辨(OptimumResolution ofPrescient Direction,ORPD)方法的鼠笼电机转子断条故障诊断方法，对轻/空载条件下稳定运行的鼠笼电机，能够实现转子断条故障的实时、有效检测。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种基于预知指向最佳分辨方法的鼠笼电机断条故障诊断方法，包括如下步骤：

A)获取电机在轻/空载条件下稳定运行的单相定子电流信号的数据及与其相应的转速的数据，该步骤包括原始信号的采集、抗混叠低通滤波及A/D采样；

B)对由步骤A)获得的数据通过陷波滤波进行预处理，滤掉50Hz工频频率的谐波成分；

C)对由步骤B)得到的含有故障特征的谐波成分，进行带通滤波，保留故障特征分布的40Hz-60Hz频带范围的谐波成分；

D)用希尔伯特变换将步骤C)所得到的带通滤波后的信号构造成复信号x(n)；

E)对由步骤D)所得到的复信号x(n)采用ORPD算法进行频率估计；

F)根据步骤E)频率估计所得到的结果，对电机健康状态进行诊断，如果在与电机转速相对应的故障特征频率，即(1±2s)f_s处出现波峰，s为滑差，f_s为电源基波频率，则电机存在转子断条故障；否则，电机为健康状态。

进一步地，所述的步骤A)具体包括如下：