一種基于模糊推理的電機(jī)氣隙偏心故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電機(jī)氣隙偏心故障診斷方法，特別的涉及一種基于模糊推理的交 流感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 交流感應(yīng)電機(jī)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)和國(guó)防軍事領(lǐng)域，其安全運(yùn)行至關(guān)重要。電機(jī) 故障在線診斷是通過在線監(jiān)測(cè)電機(jī)相關(guān)參數(shù)（如電壓、電流、磁通、轉(zhuǎn)速、溫度、噪聲、振動(dòng) 等），并采取適當(dāng)?shù)氖侄螌?duì)電機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)一步的可以確定電機(jī)的故障類型和 嚴(yán)重程度，并給予推薦行動(dòng)。
[0003] 交流感應(yīng)電機(jī)的故障類型大體可以分為機(jī)械故障與電氣故障，更具體的可以細(xì)分 為定子故障、轉(zhuǎn)子故障、氣隙偏心與軸承故障等。氣隙偏心作為一種常見的感應(yīng)電機(jī)故障， 大多與感應(yīng)電機(jī)機(jī)械故障有關(guān)，其中，靜態(tài)偏心的故障原因包括柔性基礎(chǔ)、軟腳以及軸承松 動(dòng)等，動(dòng)態(tài)偏心的故障原因包括轉(zhuǎn)軸彎曲撓度、軸承磨損以及機(jī)械共振等。因此，當(dāng)感應(yīng)電 機(jī)出現(xiàn)氣息偏心時(shí)，必然伴隨著一種或多種機(jī)械故障的發(fā)生，此時(shí)，如果能夠根據(jù)有關(guān)的故 障特征，推理出導(dǎo)致氣隙偏心的機(jī)械故障原因（或者貢獻(xiàn)最大的機(jī)械故障原因），將對(duì)感應(yīng) 電機(jī)的診斷和維修起到重要的指導(dǎo)意義。
[0004] 基于知識(shí)和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法在電機(jī)故障診斷應(yīng)用上已經(jīng)取得了較大的 成功，但是，還未見有關(guān)的研宄和報(bào)導(dǎo)將基于知識(shí)和基于模糊診斷方法應(yīng)用于電機(jī)氣隙偏 心故障的診斷，往往只是診斷出氣隙偏心的存在，而不能給出導(dǎo)致氣隙偏心的機(jī)械故障原 因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本發(fā)明提出基于模糊推理的電機(jī)氣隙偏心故障診斷，利用氣隙偏心和機(jī)械 故障間的模糊關(guān)系，依據(jù)模糊算法，推理導(dǎo)致電機(jī)氣隙偏心故障的機(jī)械故障原因，提供氣隙 偏心故障的維修指導(dǎo)。
[0006] 本發(fā)明提出了基于模糊推理的交流感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障診斷方法，主要包含以 下步驟：
[0007] 第一步：將與導(dǎo)致電機(jī)氣隙偏心的機(jī)械故障有關(guān)的信號(hào)參數(shù)作為電機(jī)故障征兆集S={Si,s2,…，sj，其中Si,s2,…，sn為故障征兆；
[0008] 第二步：確定產(chǎn)生所述故障征兆的故障模式，所有故障模式的集合稱為故障模式 集M，其中M= {Mi，M2，…，MJ;
[0009] 第三步：根據(jù)模糊關(guān)系，建立所述故障征兆集S與所述故障模式集的模糊關(guān)系矩 陣W;
[0010] 第四步：利用所述模糊關(guān)系矩陣W，計(jì)算電機(jī)當(dāng)前狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的故障特征集sk對(duì) 各種故障模式MP(P= 1，2,…，m)的隸屬度，并將隸屬度進(jìn)行從大到小的排序，隸屬度最大 值所對(duì)應(yīng)的故障模式即為當(dāng)前產(chǎn)生氣隙偏心的故障原因。
【附圖說明】
[0011] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0012] 圖1為本發(fā)明中基于模糊推理的交流感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障診斷的流程圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明中計(jì)算故障特征集對(duì)故障模式隸屬度的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，參照附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0015] 參照附圖1，本發(fā)明的基于模糊推理的交流感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障診斷方法主要 包含以下步驟：
[0016] 步驟一：確定電機(jī)氣隙偏心故障征兆集S。將與電機(jī)氣隙偏心和與導(dǎo)致電機(jī)氣隙 偏心的機(jī)械故障有關(guān)的電、磁、振動(dòng)、聲等信號(hào)參數(shù)作為故障征兆Si，（i= 1，2,……，n)故 障征兆的集合稱為故障征兆集S:
[0017] S= {s"s2,…，sj
[0018] 對(duì)于ESA(電信號(hào)分析）方法，更為詳細(xì)的說是與氣隙偏心和導(dǎo)致氣隙偏心的機(jī)械 故障有關(guān)的電流頻率分量，包括反映偏心的頻率特征、靜態(tài)偏心的頻率特征、動(dòng)態(tài)偏心的頻 率特征、柔性基礎(chǔ)的頻率特征、軸承磨損的頻率特征以及更多相關(guān)的機(jī)械故障頻率特征。為 便于闡述方法思路，簡(jiǎn)單的選擇偏心的頻率特征f；。。、靜態(tài)偏心的頻率特征f_s以及動(dòng)態(tài)偏 心的頻率特征作為故障征兆Sl，s2,s3，來研宄交流感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障診斷。取故 障征兆集為：
[0019] S= {s"s2,s3}
[0020] 對(duì)Sl，s2,s3進(jìn)行模糊處理，設(shè)置正大（PB)、正中（PM)、正?。≒S)三種模糊狀態(tài)，在 理論上組成27種故障征兆的特征狀態(tài)，構(gòu)成S集合群P= {S」}，j= 1，2,. . .，27。
[0021] 步驟二：確定電機(jī)氣隙偏心故障模式集M。產(chǎn)生這些故障征兆的原因叫故障模式， 所有故障原因的集合叫故障模式集M，M={MpM2，…，MJ。
[0022] 簡(jiǎn)化分析，初步設(shè)定交流感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障模式集M為：
[0023] M= {Mp},p= 1,2, 3,4
[0024] 其中：
[0025] Mj--軟腳；
[0026] M2--軸承松動(dòng)：
[0027] M3--轉(zhuǎn)軸彎曲撓度；
[0028] M4--軸承磨損。
[0029] 步驟三：根據(jù)模糊關(guān)系建立電機(jī)氣隙偏心故障征兆集S與電機(jī)氣隙偏心故障模式 集M的模糊關(guān)系矩陣W。
[0030] 故障模式1與故障征兆集\之間常常是一種非線性模糊對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)模糊關(guān)系 原理建立M與S之間的關(guān)系矩陣為：
[0031]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于模糊推理的交流感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障診斷方法，主要包含以下步驟： 第一步：將與導(dǎo)致電機(jī)氣隙偏心的機(jī)械故障有關(guān)的信號(hào)參數(shù)作為電機(jī)故障征兆集S= {Si,s2,…，sj，其中Si,s2,…，sn為故障征兆； 第二步：確定產(chǎn)生所述故障征兆的故障模式，所有故障模式的集合稱為故障模式集M， 其中M=…為，…，MJ; 第三步：根據(jù)模糊關(guān)系，建立所述故障征兆集S與所述故障模式集的模糊關(guān)系矩陣W; 第四步：利用所述模糊關(guān)系矩陣W，計(jì)算電機(jī)當(dāng)前狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的故障特征集Sk對(duì)各種 故障模SMp(p= 1，2,…，m)的隸屬度，并將隸屬度進(jìn)行從大到小的排序，隸屬度最大值所 對(duì)應(yīng)的故障模式即為當(dāng)前產(chǎn)生氣隙偏心的故障原因。
2. 如權(quán)利要求1所述的故障診斷方法，其中在第一步中，選擇電機(jī)偏心的頻率特征 f；。。、靜態(tài)偏心的頻率特征f_s以及動(dòng)態(tài)偏心的頻率特征f_d作為故障征兆ss2,s3，取故 障征兆集為S= {Sl，s2，s3}，并對(duì)Sl，s2，s3分別進(jìn)行模糊處理，設(shè)置正大（PB)、正中（PM)、正 ?。≒S)三種模糊狀態(tài)，將~的三種模糊狀態(tài)表示為sr，s2，，s3，，將s2的三種模糊狀態(tài)表示 為s4,，s5,，s6，，將s3的二種模糊狀態(tài)表不為S7,，s8,，s9,。
3. 如權(quán)利要求1所述的故障診斷方法，其中在第二步中，將電機(jī)的軟腳，軸承松動(dòng)，轉(zhuǎn) 軸彎曲撓度和軸承磨損設(shè)為故障模式。
4. 如權(quán)利要求2所述的故障診斷方法，其中在第四步中，確定電機(jī)當(dāng)前狀態(tài) 所對(duì)應(yīng)的特征集f= ("4,其中，對(duì)于故障模式Mp(p= 1，2,…，m)，電機(jī)當(dāng) 前狀態(tài)的故障特征所具有的權(quán)值分別為Wpl，1 = 1，2, 3,彳e丨?，心，％ }， 4e丨?，?，?丨，(?，?，?丨，當(dāng)彳=?時(shí)，Wpl取wpi，的值，其中Wpi,為模糊關(guān)系矩 陣W中Si，對(duì)應(yīng)的權(quán)值（i' = 1，2...，9,）； 隸屬度計(jì)算采用加權(quán)平均算法，任一特征集Sk對(duì)給定故障模SMP的隸屬度為：
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于模糊推理的電機(jī)氣隙偏心故障診斷方法，該方法利用氣隙偏心和機(jī)械故障間的模糊關(guān)系，依據(jù)模糊算法，推理導(dǎo)致電機(jī)氣隙偏心故障的機(jī)械故障原因，提供氣隙偏心故障的維修指導(dǎo)。
【IPC分類】G01R31-34
【公開號(hào)】CN104614673
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510087882
【發(fā)明人】張民恕, 黃沛明, 方在華
【申請(qǐng)人】劉巖
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月25日