一種感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：檢測(cè)系統(tǒng)是在定子鐵心內(nèi)側(cè)的同一圓周面上按下列方式排布磁場(chǎng)檢測(cè)線圈陣列：在不同軸向位置上設(shè)置各磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)，磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)中各磁場(chǎng)檢測(cè)線圈間隔設(shè)置，相鄰磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)之間磁場(chǎng)檢測(cè)線圈數(shù)量相等，并且一一對(duì)應(yīng)地處在軸線的同一平行線上；磁場(chǎng)檢測(cè)線圈的引線接入感應(yīng)電機(jī)的接線盒；接線盒的輸出端接入下位機(jī)的輸入端，下位機(jī)的輸出端接入上位機(jī)的輸入端；通過(guò)分析對(duì)比磁場(chǎng)信號(hào)特征，準(zhǔn)確判斷感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障類型。本實(shí)用新型不僅能檢測(cè)軸向均勻偏心，也能有效檢測(cè)軸向不均勻偏心，并能夠大致判斷出最小氣隙位置。
【專利說(shuō)明】一種感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的檢測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種利用定子鐵心齒部磁場(chǎng)信號(hào)診斷感應(yīng)電機(jī)復(fù)雜氣隙偏心故障種類及偏心程度的方法，屬于檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]旋轉(zhuǎn)電機(jī)氣隙偏心是一種定、轉(zhuǎn)子間徑向氣隙長(zhǎng)度不均勻的現(xiàn)象，在幾乎所有的電機(jī)中都或多或少地存在。根據(jù)不均勻的分布特征，氣隙偏心可以分為軸向均勻偏心(靜態(tài)偏心、動(dòng)態(tài)偏心、混合偏心)和軸向不均勻偏心(斜偏心、弧偏心)2種基本類型，如圖1所示。導(dǎo)致氣隙偏心的原因有很多，例如制造和安裝誤差、軸承磨損、轉(zhuǎn)軸彎曲、不均勻受熱等。隨著氣隙偏心的增大，會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈振動(dòng)、噪聲增大，軸承加速磨損，甚至定、轉(zhuǎn)子相擦等嚴(yán)重故障。感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用廣泛、需求量大，一些感應(yīng)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)重要機(jī)械，如礦用潛水泵等，一旦故障停機(jī)，不僅會(huì)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至可能引起重大事故。因此，對(duì)感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行偏心故障診斷是非常有必要的。
[0003]針對(duì)感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的在線監(jiān)測(cè)與診斷問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量工作。感應(yīng)電機(jī)是利用定、轉(zhuǎn)子間電磁感應(yīng)作用，在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)電流以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的裝置。針對(duì)籠型感應(yīng)電機(jī)特有的結(jié)構(gòu)特征，其偏心故障診斷技術(shù)的研究已成為一個(gè)獨(dú)立的研究點(diǎn)。發(fā)展至今，主要圍繞定子繞組電流監(jiān)測(cè)和定、轉(zhuǎn)子振動(dòng)監(jiān)測(cè)兩大方面展開?；舅枷胧菍ふ移臓顟B(tài)下定子繞組電流或機(jī)殼振動(dòng)信號(hào)中的特有的諧波成分，以此作為氣隙偏心存在的依據(jù)。然而，這些方法雖然在信號(hào)的提取方面簡(jiǎn)單快捷，但難以完整識(shí)別多種偏心類型，特別是軸向不均勻偏心問(wèn)題。并且與轉(zhuǎn)子斷條等其它故障現(xiàn)象的檢測(cè)信號(hào)類似，有時(shí)更是難以區(qū)別。因此，如何準(zhǔn)確全面地判斷感應(yīng)電機(jī)是否存在氣隙偏心故障、偏心故障類型以及偏心程度，是目前相關(guān)技術(shù)人員的研究熱點(diǎn)，也是所面臨的一個(gè)難題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，本實(shí)用新型提供一種感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，通過(guò)磁場(chǎng)檢測(cè)線圈檢測(cè)多個(gè)位置處的定子齒部磁場(chǎng)，分析對(duì)比信號(hào)特征，以期可以準(zhǔn)確判斷感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障類型。
[0005]本實(shí)用新型為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:
[0006]1、本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)比分析多個(gè)位置處的徑向磁場(chǎng)信號(hào)來(lái)判斷感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心類型，不僅能檢測(cè)軸向均勻偏心，也能有效檢測(cè)軸向不均勻偏心，并能夠大致判斷出最小氣隙位置；
[0007]2、本實(shí)用新型準(zhǔn)確有效，可彌補(bǔ)以定子電流和振動(dòng)特性為主的診斷技術(shù)難以檢測(cè)軸向偏心的不足，為感應(yīng)電機(jī)的安全運(yùn)行和故障診斷提供了重要的參考。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心類型示意圖；[0009]圖2為本實(shí)用新型整體檢測(cè)設(shè)備示意圖；
[0010]圖3為本實(shí)用新型磁場(chǎng)檢測(cè)線圈分布示意圖；
[0011]圖4為本實(shí)用新型磁場(chǎng)檢測(cè)線圈安裝示意圖；
[0012]圖中標(biāo)號(hào):1為感應(yīng)電機(jī)，2為下位機(jī)，3為上位機(jī)，4為接線盒，5為磁場(chǎng)檢測(cè)線圈，6為檢測(cè)線圈的引線，7為定子鐵心。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖2和圖3所示，本實(shí)施例感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的檢測(cè)系統(tǒng)是在定子鐵心7內(nèi)側(cè)的同一圓周面上排布磁場(chǎng)檢測(cè)線圈陣列，磁場(chǎng)檢測(cè)線圈陣列中各磁場(chǎng)檢測(cè)線圈5的分布為:在不同軸向位置上設(shè)置各磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)，磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)中各磁場(chǎng)檢測(cè)線圈間隔設(shè)置，相鄰磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)之間磁場(chǎng)檢測(cè)線圈數(shù)量相等，并且一一對(duì)應(yīng)地處在軸線的同一平行線上；磁場(chǎng)檢測(cè)線圈的引線6接入所述感應(yīng)電機(jī)的接線盒4 ;接線盒4的輸出端接入下位機(jī)2的輸入端，下位機(jī)2的輸出端接入上位機(jī)3的輸入端；檢測(cè)環(huán)的個(gè)數(shù)為η個(gè)，每一檢測(cè)環(huán)中設(shè)置有m個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)線圈。根據(jù)需要，m—般設(shè)置為4-8，η >3。以三相籠型感應(yīng)電機(jī)為例，通過(guò)50Hz三相對(duì)稱交流電源供電，m設(shè)置為6，η為3，共設(shè)置18個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)線圈。
[0014]磁場(chǎng)檢測(cè)線圈5用于檢測(cè)其所在位置處的電機(jī)磁場(chǎng)時(shí)域信號(hào)，并通過(guò)接線盒4傳輸入下位機(jī)2 ;下位機(jī)2用于將電機(jī)磁場(chǎng)時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào),并將電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)傳輸入上位機(jī)3 ;上位機(jī)3用于對(duì)電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)及其所對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行顯示。
[0015]如圖4所示，具體實(shí)施中，磁場(chǎng)檢測(cè)線圈5安裝在定子鐵心7的齒槽底部，磁場(chǎng)檢測(cè)線圈的引線6位于定子鐵心7的槽底內(nèi)并連入接線盒4。通過(guò)截掉部分硅鋼片齒部，留下兩個(gè)窄槽將磁場(chǎng)檢測(cè)線圈嵌放在槽底部。磁場(chǎng)檢測(cè)線圈的引線沿定子槽鋪設(shè)，從定子鐵心端部伸出并通入接線盒。對(duì)于感應(yīng)電機(jī)而言，檢測(cè)線圈沿軸向長(zhǎng)度可控制在IOmm左右。若由于磁場(chǎng)檢測(cè)線圈安裝空間不充足而減少了檢測(cè)線圈的匝數(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致所獲得的磁場(chǎng)時(shí)域信號(hào)微弱，則可在下位機(jī)內(nèi)設(shè)置對(duì)電機(jī)磁場(chǎng)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行放大的信號(hào)放大裝置。
[0016]本實(shí)施例的檢測(cè)方法，是按如下方式進(jìn)行:
[0017]磁場(chǎng)檢測(cè)線圈檢測(cè)其所在位置處的電機(jī)磁場(chǎng)時(shí)域信號(hào)，并通過(guò)接線盒傳輸入下位機(jī)，下位機(jī)采用快速傅里葉變換算法將電機(jī)磁場(chǎng)時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)，并將電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)傳輸入上位機(jī)；上位機(jī)對(duì)電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)及其所在位置進(jìn)行顯示；
[0018]根據(jù)上位機(jī)所顯示的電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)及其所在位置，按如下方式判斷感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的類型:
[0019]若在同一磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)不同位置處的電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)的基波幅值是以某一位置處的電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)的基波幅值為最大值并向兩邊逐漸減小，則感應(yīng)電機(jī)出現(xiàn)靜態(tài)偏心;
[0020]若位于中間的磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)上的電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)出現(xiàn)f\±fr的邊頻帶，則感應(yīng)電機(jī)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)偏心；其中4=4 (1-S)/P，為電源頻率，s為轉(zhuǎn)差率，P為極對(duì)數(shù)；
[0021]若處在軸線的同一平行線上的磁場(chǎng)檢測(cè)線圈的電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)的基波幅值是以位于中間的磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)上的磁場(chǎng)檢測(cè)線圈的電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)的基波幅值為最大值、并向兩邊逐漸減小，則感應(yīng)電機(jī)出現(xiàn)弧偏心；
[0022]若處在軸線的同一平行線上的的磁場(chǎng)檢測(cè)線圈的電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)的基波幅值是以位于最外側(cè)的磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)上磁場(chǎng)檢測(cè)線圈的電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)的基波幅值為最大值、并向另一側(cè)逐漸減小，則感應(yīng)電機(jī)出現(xiàn)斜偏心；
[0023]若感應(yīng)電機(jī)出現(xiàn)靜態(tài)偏心、動(dòng)態(tài)偏心、弧偏心及斜偏心中的任意兩個(gè)或兩個(gè)以上，則感應(yīng)電機(jī)出現(xiàn)復(fù)雜偏心；
[0024]當(dāng)η為偶數(shù)時(shí)，位于中間的磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)是指第(η+1)/2個(gè)或(η_1)/2個(gè)中的任意一個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)。
【權(quán)利要求】
1.一種感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測(cè)系統(tǒng)是在定子鐵心內(nèi)側(cè)的同一圓周面上排布磁場(chǎng)檢測(cè)線圈陣列，所述磁場(chǎng)檢測(cè)線圈陣列中各磁場(chǎng)檢測(cè)線圈的分布為:在不同軸向位置上設(shè)置各磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)，所述磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)中各磁場(chǎng)檢測(cè)線圈間隔設(shè)置，相鄰磁場(chǎng)檢測(cè)環(huán)之間磁場(chǎng)檢測(cè)線圈數(shù)量相等，并且一一對(duì)應(yīng)地處在軸線的同一平行線上；磁場(chǎng)檢測(cè)線圈的引線接入所述感應(yīng)電機(jī)的接線盒；所述接線盒的輸出端接入下位機(jī)的輸入端，所述下位機(jī)的輸出端接入上位機(jī)的輸入端；檢測(cè)環(huán)的個(gè)數(shù)為η個(gè)，每一檢測(cè)環(huán)中設(shè)置有m個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述磁場(chǎng)檢測(cè)線圈用于檢測(cè)其所在位置處的電機(jī)磁場(chǎng)時(shí)域信號(hào)，并通過(guò)接線盒傳輸入下位機(jī)； 所述下位機(jī)用于將電機(jī)磁場(chǎng)時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)，并將所述電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)傳輸入上位機(jī)； 所述上位機(jī)用于對(duì)所述電機(jī)磁場(chǎng)頻譜信號(hào)及其所對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述磁場(chǎng)檢測(cè)線圈安裝在所述定子鐵心的齒槽底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:m為4-8, η > 3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電機(jī)氣隙偏心故障的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:在所述下位機(jī)內(nèi)設(shè)置有對(duì)所述電機(jī)磁場(chǎng)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行放大的信號(hào)放大裝置。
【文檔編號(hào)】G01R31/34GK203616452SQ201320877264
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】鮑曉華, 呂強(qiáng), 方勇, 王漢豐, 程志恒, 李福英 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)