電機維修與故障

摘要電機是當(dāng)今生產(chǎn)活動和網(wǎng)常生活中最主要原動力和驅(qū)動裝置，它廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，它們數(shù)量之多，地位之重要，幾乎沒有其他設(shè)備所能與之相比。電機在運行過程中，難免會出現(xiàn)這樣那樣的故障，假如一條生產(chǎn)線上的主要電機故障，必將造成生產(chǎn)線停工，甚至?xí)绊懻麄€大生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程。電機的故障觀象比較復(fù)雜，要求維修人員具有較高技術(shù)水平與經(jīng)驗，才能發(fā)現(xiàn)和判斷。電機的故障診斷和維護與電機本身一樣由來已久。廠商及電機用戶僅依靠諸如過電流、過電壓、接地等簡單技術(shù)保證其運行的安全性和可靠性。然而，不定時的停機會擾亂生產(chǎn)并造成經(jīng)濟損失，人們開始尋找該領(lǐng)域的故障診斷方法。70年代興起的設(shè)備故障診斷技術(shù)是一門新技術(shù)，它能實現(xiàn)沒備在帶負載運、不停機的情況下，通過使用先進的技術(shù)手段對設(shè)備狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測和分析，判斷設(shè)備是否存在異?；蚬收?，故障的部位和原因以及故障的劣化趨勢，以確定合理的檢修時間和方案。這門技術(shù)已在一些產(chǎn)業(yè)部門和技術(shù)領(lǐng)域得到迅速發(fā)展并取得了很大成效，促進了設(shè)備維修體制的一次變革，使設(shè)備維修體制由傳統(tǒng)的事后維修和預(yù)防維修方式，逐步變?yōu)轭A(yù)知維修(或狀態(tài)維修)。由此減少了事故停機損失，提高了設(shè)備運行的可靠性，降低了維修費用。目前這項技術(shù)正迅速崛起，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬。本文麩絕緣結(jié)構(gòu)的故障梳理入手，以絕緣結(jié)構(gòu)故障的典型特征——局部放}蔓為磅究對象，重點討論鼴部教耄戇在線監(jiān)溺方法、逶蠲場合并斃較它稍靜優(yōu)缺點；在分板籠型舞步電機轉(zhuǎn)予凝條在線監(jiān)測的定子電渡黢測方法蜃，欞據(jù)葵缺陷，本文探討了溫升不平衡法、希爾伯特變換數(shù)字濾波、小波包分攝法的原理及優(yōu)點；以電機軸承、氣隙偏心等故障為研究對象，通過對電機振動和轉(zhuǎn)速頻率的檢鍘，診斷電機的故障類型；本文的蘑點工作魑將人工智能技術(shù)中的模顴技術(shù)應(yīng)稻于電視的狀態(tài)益測和故障診斷中，力求使電機敵障診斷更接近人工智能位；最后，本文對魄橇毛跫態(tài)鑒溯褻敬障診斷系統(tǒng)進行了硬件和軟件初步設(shè)計，為實現(xiàn)預(yù)測維修提供了有效的技術(shù)手段。關(guān)鍵詞電機故障狀態(tài)監(jiān)測診斷模糊技術(shù)緒言1．1設(shè)備的故障診斷設(shè)備診斷技術(shù)是一門新興的包含多種新科技內(nèi)容的綜合技術(shù)。其基本原理是根據(jù)機械、電氣等各類設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的各種信息，判斷設(shè)備運行是否正常，識別設(shè)備或機器是否發(fā)生了故障，它能實現(xiàn)設(shè)備在帶負荷運行或基本不卸載的情況下，通過對其狀態(tài)參數(shù)的檢測和分析，判定是否存在異常和故障的位置及原因，并對設(shè)備未來狀態(tài)進行預(yù)測，故它又稱機械故障診斷。設(shè)備診斷技術(shù)包括三個基本環(huán)節(jié)和四項基本技術(shù)?。三個基本環(huán)節(jié)為：檢查發(fā)既異常、診斷故障狀態(tài)和部位、分析故障類型；四項基本技術(shù)為：檢測技術(shù)、信號處理技術(shù)、識別技術(shù)、預(yù)測技術(shù)。設(shè)備診斷技術(shù)涉及多方面知識領(lǐng)域和對設(shè)備故障機理的研究，它必須根據(jù)設(shè)備在使用過程中的故障機理、劣化過程及機理，通過采用對各種狀態(tài)參數(shù)的檢測與分析，劣化程度的檢測分析，性能強度的檢測和分析等各種方法，分析和判斷設(shè)備的運行狀態(tài)，確定設(shè)備故障部位和：劣化程度，預(yù)測設(shè)備的可靠性與壽命，制訂最合適的修理方案和維修周期。設(shè)備診斷技術(shù)是因設(shè)備的安全性和維修的迫切需要應(yīng)運而生的?。首先，它產(chǎn)生于兩個背景，第一是航天、航空、核工業(yè)等部門對于現(xiàn)代化設(shè)備安全性和可靠性的高要求：60年代后期首先在美國出現(xiàn)，最初的目的是對航天、核能、軍事裝備進行早期異常檢測，以便對機器設(shè)備的故障在事先發(fā)覺并采取預(yù)防，從而減少事故的發(fā)生及由此導(dǎo)致的人員傷亡、環(huán)境污染、公害等。第二個背景是：60年代后，計算機和電子技術(shù)的迅速發(fā)展，促進了生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化，生產(chǎn)設(shè)備的大型化、高速化、連續(xù)化和自動化使生產(chǎn)力不斷提高，同時對設(shè)備的精度、功能、性能要求也越來越高，設(shè)備也越來越復(fù)雜、越來越昂貴，大規(guī)模的流程化生產(chǎn)作業(yè)一旦發(fā)生突然事故，不僅會造成生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)的中斷和重大的經(jīng)濟損失，還有可能引起人員傷害和環(huán)境污染以及各種社會問題。其次，現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)采用了先進的工藝技術(shù)和以技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度很高為特點的生產(chǎn)設(shè)備，這些設(shè)備的維護工作量大，檢查項目多，要求嚴格，很多故障很難依據(jù)傳統(tǒng)辦法憑人的感官和經(jīng)驗檢查出來，必須采用先進的儀器和科學(xué)的方法來監(jiān)測和診斷，并且由于設(shè)備故障造成的停產(chǎn)損失越來越大，設(shè)備的維修費用也大幅度增加，維修成本占總生產(chǎn)成本的比重越來越大，也對設(shè)備的維同類型的電機，因結(jié)構(gòu)、絕緣等的差別，診斷方法和重點又有區(qū)別，必須根據(jù)不同的類型采用不同的監(jiān)測方法。電機故障診斷技術(shù)具有其自身的特點：首先，要求診斷人員具有較高的素質(zhì)，因為電機內(nèi)部至少包括電路系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、通風(fēng)散熱系統(tǒng)，所以電機診斷涉及較多知識領(lǐng)域：電機學(xué)、熱力學(xué)和傳熱學(xué)、高電壓技術(shù)、材料工程、機械診斷學(xué)、電子測量學(xué)、信息工程技術(shù)、計算機技術(shù)；其次，要求診斷人員熟悉診斷對象，由于電機內(nèi)存在幾個相互關(guān)聯(lián)的工作系統(tǒng)，故障的起因和故障的征兆往往表現(xiàn)出多元性，這為電機故障診斷增加了難度，一個故障常表現(xiàn)出多種征兆或一個故障征兆由幾個故障引起，如籠型電動機轉(zhuǎn)子斷條時會出現(xiàn)振動加劇、定子電流擺動、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩波動等征兆，而直流電機因過載、機械振動、換向變形等原因，會造成換向惡化故障而表現(xiàn)為火花加大的征兆，所以熟悉診斷對象對電機的故障診斷具有重要意義；第三，電機的故障診斷有別于繼電保護，繼電保護系統(tǒng)是當(dāng)被監(jiān)視參數(shù)達到或超過繼電器整定值時即故障己發(fā)生時才動作，無預(yù)防功能且會因電機的突然切斷而中止生產(chǎn)流程，造成很大損失，電機診斷技術(shù)不但能根據(jù)早期征兆進行故障預(yù)報，并能對故障進行診斷和趨勢分析，制訂合理的檢修方案。在上一節(jié)的設(shè)備維修方式中，狀態(tài)維修是最先進和合理的維修方式，它以監(jiān)測和診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，通過對設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)并消除可能的故障，避免突然事故的發(fā)生。這種維修方式可以應(yīng)用于電機的故障診斷和維護中，即：連續(xù)或斷續(xù)地監(jiān)測電機的狀態(tài)，如果監(jiān)測的參數(shù)發(fā)生突變或異常，就意味著電機狀態(tài)發(fā)生了重大變化。狀態(tài)監(jiān)測可作為故障檢測的診斷工具和制訂維修計劃的依據(jù)，有利于更好地制定維修計劃，可在最恰當(dāng)?shù)臅r候停機和維修。隨著科技水平的不斷提高，越來越多的新技術(shù)已應(yīng)用于電機的故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測，并取得了良好效果。1．3本文的主要工作任何電機就其結(jié)構(gòu)而言都有定子、轉(zhuǎn)子、軸承、電刷裝置等，直流機還有換向器。在使用過程中，電機的任何郝位都有可能發(fā)生故障，如絕緣結(jié)構(gòu)破壞、轉(zhuǎn)二f：斷條、繞組匝間短路、軸承振動、換向器環(huán)火等，這都將降低電機運行的可靠性或?qū)е卤黄韧C。目前已有不少故障檢測方法，主要是機械式的(如振動、沖擊、噪聲、轉(zhuǎn)速波動)，機電式的(如電流、浪涌、局部放電和漏磁等)。另外，還有溫度、油塵、空氣分析以及性能和外觀檢查等方法。電機是一個復(fù)雜的電磁系統(tǒng)，故障及其原因都很復(fù)雜，所以，必須采取多種方法綜合，進行可靠的故障診斷。高壓電機使用非常廣泛，其故障次數(shù)相對較多，且一旦發(fā)生故障其影響重大，對其進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，并進行檢修維護具有重大意義。本文以高壓旋轉(zhuǎn)電機為研究對象，重點對幾種故障類型及其狀態(tài)監(jiān)測、診斷方法進行深入的討論，并將智能技術(shù)應(yīng)用于電機的狀態(tài)監(jiān)測，根據(jù)其狀態(tài)進行故障診斷，從而更好地制定維修計劃，在最恰當(dāng)?shù)臅r候停機和維修。主要研究內(nèi)容概述如下：本文從絕緣結(jié)構(gòu)的故障機理入手，以絕緣結(jié)構(gòu)故障的典型特征——局部放電為研究對象，重點討論種局部放電的在線監(jiān)測方法、適用場合并比較它們的優(yōu)缺點；在分析籠型異步電機轉(zhuǎn)子斷條的原因后，討論了傳統(tǒng)的定子電流在線監(jiān)測監(jiān)測方法，并根據(jù)其缺陷和不足，本文探討了溫升不平衡法、希爾伯特變換數(shù)字濾波、小波包分析法等新方法的原理、優(yōu)越性；以電機軸承：氣隙偏心等故障為研究對象，通過對電機振動和轉(zhuǎn)速頻率的檢測，診斷電機的故障類型；本文的工作重點是將人工智能技術(shù)中的模糊技術(shù)應(yīng)用于電機的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中，力求使電機故障診斷更接近人工智能化；最后，本文對電機狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)進行了硬件和軟件初步設(shè)計，為實現(xiàn)預(yù)測維修提供了有效的技術(shù)手段。絕緣結(jié)構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷絕緣結(jié)構(gòu)是各類電氣設(shè)備的重要組成部分，其作用是隔離帶電導(dǎo)體與地、以及導(dǎo)體之間的不同電位。任何一臺電機通電后，絕緣結(jié)構(gòu)上就承受了工作電壓，定、轉(zhuǎn)子繞組及鐵心疊片之間的絕緣故障會直接或間接引起電機故障，絕緣結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)劣直接影響到電機的安全性、可靠性和使用壽命，甚至導(dǎo)致強迫停機，造成維修工作量和修理費用的增加。2．1引起絕緣故障的原因電機是一個復(fù)雜的電磁系統(tǒng)，大多數(shù)絕緣結(jié)構(gòu)的故障是由各種應(yīng)力共同作用引起的，這些應(yīng)力有：熱應(yīng)力、電應(yīng)力、機械應(yīng)力、環(huán)境應(yīng)力等。2．1．1電應(yīng)力電應(yīng)力對絕緣系統(tǒng)的影響是產(chǎn)生熱老化和熱過載作用。熱老化速度和絕緣受熱溫度密切相關(guān)，溫度愈高，老化愈快。根據(jù)經(jīng)驗：溫度每升高10。C，絕緣壽命減少一半。圖I為不同絕緣等級與溫?度之間的關(guān)系。當(dāng)工作溫度較低時，熱老篙化使絕緣系統(tǒng)易受運行中其它故障或應(yīng)力：m的作用，喪失其結(jié)構(gòu)的完整性，發(fā)生繞組1囂故障。為確保熱壽命更長，可采取兩種措40施：降低電機工作溫度或提高絕緣材料的，!等級。例如，如果電動機在B級溫度最高：為130℃下工作，采用F級絕緣材料，那2么熱老化壽命將延長至10萬小時左右，如圖l所示。產(chǎn)生熱過載的原因有：電壓波動，功率越大的電動機，易因電壓波動而損壞，電壓波動將影響到電動機的性能和繞組溫度，如電壓在設(shè)計的±10％范圍內(nèi)波動，電動機能正常工作，超出此范圍，將大大降低電動機的壽命：②相電壓不平衡，每相3．5％的不平衡電壓，電流最大的這一相，繞組溫度將升高25％，所以要采取一定措施來保持三相電源5的乎衡，否則電壓不平衡將導(dǎo)致繞綴溫發(fā)大幅度升高；③頻繁起動，起動時，電動機的起動電流是滿載時的5—8倍，電動機短期內(nèi)黛復(fù)起動，繞組溫度將迅速升高，頻繁起動的另一不良影響怒導(dǎo)致絕緣系統(tǒng)的膨脹與收縮一定時期后，絕緣材料易脆化開裂，所以設(shè)計時必須確保豐才料有足夠的彈性，既要能承受這耱膨歇、牧縮移動焉不開袋，又不能彈鑲太好麗產(chǎn)生戳機械力弓f超的故障：④過載，電磁枧在設(shè)計時整蠢一定余鬟，設(shè)詩黲應(yīng)鑊毫動楗工{睪在特定靛絕緣系統(tǒng)正常限值以下，或使用的絕緣系統(tǒng)的額定傻贏于工作溫度，一般設(shè)詩為：達到額定值B級工作溫度的電動機，采用F級絕緣系統(tǒng)，一定范圍內(nèi)，可將繞組的溫升以負載的平方增加(T。c12)估算，根據(jù)這個關(guān)系并結(jié)合繞組溫度壽命關(guān)系圖1，可推測出負載對繞組壽命的影響。例如一臺74．57kw的電動機，滿載時的溫升是64℃，過載i5％時，將在85。C添升下工律(俊設(shè)兩種負載的環(huán)境溫度均為40℃，，這樣，熱老佬壽鑫將款t00萬小對黲至《{6萬小時：⑤邋風(fēng)受阻，傳導(dǎo)、對濺、熱輻射是電枧定、轉(zhuǎn)予的教熱途徑，如果穿過電動極內(nèi)部或渡過電動極外部的氣流受阻，域電幼機的部件散熱受阻，都會引起繞組溫度升贏，因此，要保持電動機內(nèi)外清潔，確保氣流暢通無阻，另外，如果需要一臺電動機在過熱狀態(tài)下運行，可以增加電機外部風(fēng)量加強冷卻，但要確保風(fēng)向與電動機的正常巰囪稽間，細電視處予不清潔韻工作環(huán)境，緣系統(tǒng)寒達到控鍘瀑舞靜囂的。⑧環(huán)境溫度，電極設(shè)計的最麓工佟巧竣濕度一般要求為40℃，如超出此溫度，電機的絕緣壽命產(chǎn)生影響，襲1為電動機在額定負載下運行，采用F級絕緣，在B級溫度下工作，環(huán)境溫度超過40℃時，對絕緣壽命的影響。2，1．2電應(yīng)力睦應(yīng)力嶷絕緣結(jié)構(gòu)上毫場分布產(chǎn)生，主要表瑰為屆部敖瞧、漏電和窀鬻蝕等現(xiàn)象。產(chǎn)生局郝放暾的原因是在電極將對內(nèi)部斡邀場并j}均勻分毒，當(dāng)繞韁工作電壓大于5KV的時候，絕緣系統(tǒng)中電壓應(yīng)力越過極限的地方，因瞬時氣體電離而弓【起局部放電，局部放電能在絕緣層內(nèi)產(chǎn)生十分微細的樹枝狀放電途徑，并造成放電區(qū)域的絕緣腐蝕，不斷的放電將使腐蝕孔加深，于其它空隙橋接使劣化撬模擴大，最后導(dǎo)致絕緣的破壞；漏電則是在有電位差的絕緣表釃上形成炭化整籍(溪電爨徑)，覆鍵絕緣喪失其功能，當(dāng)絕緣結(jié)構(gòu)表蔽污染或辯有異物時，在有電位差的部分產(chǎn)生泄漏電流麗發(fā)熱，使一部分絕緣材料分解形成炭化耪。電暈楚電腐蝕最常覓的例子，通常教生在高聰繞組端部或線圈出稽口的遣方，篷是出是部電場集中孳l起韻。2．1．3機械應(yīng)力機械應(yīng)力的作用主要表現(xiàn)為絕緣的疲勞、裂紋、松散、磨損等，多數(shù)瞧下列因素引起：線圈移動，電機起動過程中，定子繞組的電流磁線圈上會產(chǎn)生一個與電流的平方成正比的力(F—12)，此力導(dǎo)致線圈以兩倍電源的頻率沿徑向和切向振動，從而在線圈絕緣內(nèi)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，使線圈絕緣嚴蓬破損，槽楔松動，破壞鋼導(dǎo)體，嵩速大電動梳，線圈移動的破環(huán)往眈慢速小電動機大，流部越長的線翳，越易出瑗閡怒，起魂頻率越高，鴦蟊速酵閹越長，絕緣系統(tǒng)澍弱豹霹熊性也越大；轉(zhuǎn)子碰撞，轉(zhuǎn)予跟定子嫌撞蝴擦原因鎂多，最常見為軸承教瞳、轉(zhuǎn)軸扭曲、定轉(zhuǎn)子不同心等，如果定、轉(zhuǎn)子相擦在起動時發(fā)生，轉(zhuǎn)子的力將導(dǎo)致定子疊片扎破線圈絕緣，造成線圈按地；還有一些其它機械型故障，會導(dǎo)致定子出問題，如轉(zhuǎn)子平衡塊松動，碰撞定予，轉(zhuǎn)子風(fēng)扇葉片松動碰撞定子，螺栓蠓裕松動碰撞定子，雜物通過通風(fēng)系統(tǒng)進入電機并碰撞定子，轉(zhuǎn)子斷條導(dǎo)致定子過熱秘故障，放奄鐃弓l線頭要l送線引線頭煞連接不勢導(dǎo)致過燕輕敵障，出于疲勞破損的燕片潑碰攮定予等。2．1．4環(huán)境應(yīng)力環(huán)境應(yīng)力即通常說的污染，如灰塵、油污、鹽分或其他腐蝕性物質(zhì)等對電機的侵蝕，以及絕緣潮濕或表面凝露。它們會導(dǎo)致絕緣電阻的降低和介質(zhì)損耗的增加，是電機絕緣老化的催化劑。雜質(zhì)的存在對電動機有很大影響：減少熱量散發(fā)，提高了工作溫度，降低絕緣壽命；遙或軸承過早液障；絕緣系統(tǒng)擊穿，造成短路秘接縫。餿震中，簧操持電動楓懿清滾與予澡，在惡劣環(huán)境中，選擇靜電動機枧殼秘絕緣系統(tǒng)應(yīng)盡可熊防止雜質(zhì)侵入。要防止定子繞綴一E的凝露殘象，在電動機不運轉(zhuǎn)時，用加熱器干燥繞組，凝露嚴重時會鼯致定子繞組槽內(nèi)接地，避免電機長期閑囂或長期存放。以上各應(yīng)力對電機的作用，因電機的工作環(huán)境和型號大小的不同而有所不同。小壟電視主瑟受溢度和環(huán)境應(yīng)力影響；大中型電機除環(huán)境溫度影響外，電巍力和凝轅瘟力逶重要因豢；特大登電梳多采用棒壟繞組，并因特殊靜工作環(huán)境，主要受到電應(yīng)力和機械應(yīng)力的作用，而溫度和環(huán)境應(yīng)力則是次要因素。總乏，電視的故障可由多種因素作用弓i起，分析時，不能忽略任何步驟，否則就會對赦薄靜囊委原囂作出錯誤瓣結(jié)論，箍沒裔采敬必螫的籀施攆除，導(dǎo)致將來豳類故障的發(fā)生。2．2高壓電機的局部放電及其在線膿測方法定子繞綴絕緣故瓣是麓壓交滾毫梳定子主簧故障之一，褥部放電往往是教漳翦的縫兆，它與逛極定子繞組絕緣炊援竅著密切關(guān)系。為了提意電力系繞運行的可靠性，提高供電質(zhì)量，減少停電事故，奄必要對局部放電進幸亍分挺磅究并進行監(jiān)測，從而診斷絕緣狀況，及時處理故障，防患于未然。2+2。{筠都放毫的原因、{壹置及特性避高壓交流電機的定子繞組主要采用環(huán)氧云母(以前是瀝青／云母)絕緣，覆盞一屢半導(dǎo)體層和表面涂覆，絕緣材料疑用來充填和澆注的，不可能做到十分縫凈致密，會不同程度地鏹含一些分散靛異物，如雜質(zhì)、水份、小汽泡等，所以=_{==可避兔有，l、蕊氣手L或空陡終緣系統(tǒng)，它們巒不溺袋裙閽材料層組成，藩闖經(jīng)常會有一些小的潯動，霹能蠢的地方鰓緣與導(dǎo)體糙善不事，或者定_予繞綴中預(yù)先經(jīng)過絕緣處理的導(dǎo)條在槽中放置不當(dāng)，或者可能槽楔松動了，或黃負載下的電磁力將造成微小的移動，擦掉線圈在槽內(nèi)部分的滾。長期受熱、電、機械應(yīng)力及環(huán)境影響，絕緣中這些薄弱環(huán)節(jié)在局部場強作用下，產(chǎn)生局部放電，其中最常發(fā)生的是氣隙的放電，激為氣體的介電常數(shù)很小，在交流電場中，電場強度楚與套電謄數(shù)殘愛斃翁，掰戳氣隙中豹亳場強度澆周鬣介覆中高得多，而氣體擊穿場強一般都比液體或固體低得多，因而很容易在氣隙中首先出現(xiàn)放電。對于絕緣介質(zhì)和氣隙，其電氣特性都可以用一個電阻和一個電容的并聯(lián)電路來等效，對電視焉言，其絕緣系統(tǒng)及萁等效電路霹用匿2蹶示嬲模型采攢述。電機中，局部放電可以在鍘捧和電機接地的鐵心磁鋼之闕戇{壬爨氣隙中產(chǎn)生，通常發(fā)生在以下位霞:(1)電機繞組端部并頭套處，繞組端電介質(zhì)本身的孔隙中，這些地方因污染間隙等方面的設(shè)計問題造成表面放電，稱繞組端子放電；(2)定子絕緣表面和鐵心之間的孔隙中，稱槽放電；(3)銅導(dǎo)體和對地絕緣的孔隙中；(4)槽中電介質(zhì)本身的孔隙中。由于局部放電脈沖頻率很高，所以傳播。時衰減很快，其幅值通常隨著時間增大，但蕃它可能被氣隙內(nèi)部的半導(dǎo)體覆層減弱或由于短路而停止，這些半導(dǎo)體覆層包括由于氣隙火花而使絕緣材料分解的碳化物。圖3為檢測局部放電強度與逐步老化的絕緣系統(tǒng)之間關(guān)系的模型，經(jīng)驗表明，在絕緣體損壞前的較短時刻，局部放電密度會下降，這是由于氣隙內(nèi)部的火花放電使該點碳化，并使該點的電阻性物質(zhì)低到能阻止氣隙內(nèi)部電壓的建立。但該點通過的大電流及產(chǎn)生熱量會進一步加速絕緣的劣化并導(dǎo)致最終擊穿，引起電機損壞。云母能抵抗局部放電的影響，因此，就局部放電影響而言，環(huán)氧／云母復(fù)合材料的壽命相對較長。局部放電主要在三個方面破壞絕緣Ⅲ]：放電途徑上被加速的離子和電子對放電點周圍絕緣的碰撞。(2)局部放電點周圍材料因局部放電產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，尤其是有機材料會產(chǎn)生這些反應(yīng)。(3)局部放電產(chǎn)生輻射(局部放電是非?？斓默F(xiàn)象，脈沖上升和持續(xù)時間都以ns計算)，紫外線足以破壞有機復(fù)合物。電機局部放電具有三個特性。第一個特性是局部放電信號主要發(fā)生在每一周期的第一和第三象限，絕緣系統(tǒng)氣隙放電的簡單模型可以用電容來等效，在第一象限當(dāng)外加電壓上升，電容兩端的正向電壓超過局部放電起始電壓時，氣隙，f始放電，放電引起的氣隙兩端積累電荷建立了一個反向電壓使氣隙內(nèi)部的電壓減小，當(dāng)氣隙兩端的電壓再次上升到外加電壓不再上升，此后隨著外加電壓逐步下降，氣隙的電壓也逐步下降，當(dāng)氣隙的反向電壓超過局部放電起始電壓時再次發(fā)生局部放電現(xiàn)象。第二個特性是檢測到的局部放電脈沖與外加的電壓趨勢是反向的，即在工頻的第一象限局部放電產(chǎn)生負的、下降的脈沖，在第三象限產(chǎn)生正的、向上的脈沖，這也可以認為是負極性的局部放電發(fā)生在氣隙的正電壓增加的第一象限，正極性的局部放電發(fā)生在氣隙的負電壓增加的第三象限，這些局部放電在功率信號上可以檢測到從幾毫伏至幾伏形式的高頻脈沖a第二三個特性是不同類型的放電在各象限的行為表現(xiàn)不同，如槽放電，局部放電的正極性放電脈沖明顯超過負極性脈沖(最大幅值超過2倍以上，放電重復(fù)率超過10倍以上)，這是由于放電氣隙兩端材料的不同造成的，因此根據(jù)局部放電脈沖的統(tǒng)計特性，如相位一放電量一重復(fù)率(妒一n—q)、放電極性一重復(fù)率(n．q+，n_q．)等圖譜，可進行故障診斷，確定放電類型和程度。22．2局部放電的在線監(jiān)測方法交流電機正常工作時允許一定量的局部放電，當(dāng)局部放電的幅值超過了一定量值，會損壞電機的絕緣系統(tǒng)，從異常局部放電發(fā)展到最終絕緣破壞，通常要經(jīng)過半年或一年以上，通過測量局部放電可以得知電機內(nèi)的絕緣狀態(tài)，有助于安排維修，延長電機使用壽命。以前，局部放電都是離線情況下進行的，需要花很大的精力設(shè)計試驗電路，以適合于各種各樣的試驗對象、不同的干擾狀態(tài)或其他要求。50年代以來，國外就局部放電的在線監(jiān)測技術(shù)展開了大量研究工作，并取得了很大發(fā)展，已經(jīng)從窄帶系統(tǒng)逐漸過渡到寬帶系統(tǒng)及至超寬帶系統(tǒng)，成功的方法主要有：2．2．2．1高頻電流互感器監(jiān)測法局部放電現(xiàn)象必然在定子繞組中產(chǎn)生很多高頻分量，電弧放電輻射的電磁波頻譜很廣，其中一部分將傳入星形接線定子繞組的中性點接線中，因中性點的對地電位很低，電機內(nèi)部任何地方的電弧放電將在中性點接地線內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的射頻電流，所以局部放電的監(jiān)測點可選擇中性點接地線上。當(dāng)發(fā)生局部放電時，放電電流信號由中性點接地線流向接地點，將高頻電流互感器裝在中性點和接地電抗器之間，它具有較高的響應(yīng)頻率，可將電流信號耦合到監(jiān)測回路，監(jiān)測設(shè)備所采用的射頻監(jiān)測器就可以監(jiān)測到放電電流的強弱，從而探測到局部放電的強弱，同時記錄儀記錄監(jiān)測電流的變化，當(dāng)局部放電加劇超過報警設(shè)定值，報警裝置將發(fā)出報警信號。這種監(jiān)測裝置50年代由美國西屋公司研制成功并已應(yīng)用。這種監(jiān)測法的缺點是：區(qū)別局部放電信號和背景噪聲信號，要有經(jīng)驗的操作人員來識別，難以推廣應(yīng)用。2．2．2．2羅柯夫斯基(Rokowski)線圈監(jiān)測法這種監(jiān)測法與上述高頻電流互感器法的區(qū)別在于：以一個直接繞在繞組中性點接地線上的空心螺管式感應(yīng)線圈代替商頻電流互感器，這種線圈測高頻時響應(yīng)頻率很寬，稱羅搿夫斯基(Rokowski)線圈。使甭時，可根攢電梳繞緞結(jié)構(gòu)型式、定予尺寸戳及鬻景瓣頻礤聲來選擇射頻監(jiān)濺器中心頻攀幫頻帶寬度。與Rokowski線躺相配套的射頻監(jiān)測器，l夔射頻放大器、檢波器積蜂蠖保持電路等部分組成，輸出端予連接記錄儀警電路，如圖4所示。由于羅柯夫斯基湖的響應(yīng)頻率很寬，而箍測器的頻帶較圓而箍測器的中心頻率應(yīng)根據(jù)電視定子絳結(jié)構(gòu)型式茅囂背景龕雩頻噪聲情況來狹定對電動枧定予繞組采說，逐豢為1MHz測過程中，記錄儀連續(xù)記澩放電電流的量慎和波形，當(dāng)放電電流值超過報警設(shè)定值時，報警裝置報警，說明局部放電加劇，皮采敢措施解決。2、22．3孛線射頻盜溺法RFM(RadioFrequecyMonitoring)大型交滾電枧定孑繞綴中，往往會出現(xiàn)匿闕短路或凝裂，這些短路或黢裂時斷時續(xù)，繞組內(nèi)部伴隨出觀電弧，這神內(nèi)部媳弧放電將產(chǎn)生局部過熱稠損壞繞組對地絕緣。RFM是通過高頻電流傳感器、羅柯夫斯基(Rokowski)線圈或RC阻容高通濾波器來監(jiān)測發(fā)電機中性點上電弧的高頻信號，以發(fā)現(xiàn)定子線圈內(nèi)部放電現(xiàn)象。目前已在很多發(fā)電杌和大型離速交流電動機上采用，取得了較好的效渠。|妻予這嫫大型交浚電撬運行時共存提當(dāng)強熬驁爨噪聲，鬻顯冀藏磁繞縫漆環(huán)上、軸承接地電劇或泡機旃壓母線上也會產(chǎn)生電弧，通過電磁于攏產(chǎn)生假襞號，饅得RFM往往會發(fā)出假報警，減少了RFM的置信度，甚至真的信號也被忽略，所以必須采用較高精度的消除或抑制干擾信號技術(shù)。2．2．2．4PDA監(jiān)測法在電機供電泡纜上夾裝高(射)頻電流傳感器(RFCT)，采用匯流條式系統(tǒng)鮑電毒建，佟感裝置受為復(fù)雜。采蠲爨幫放篷分孝廳僅PDA(PartialDischargeAnalyzer)，對毫壓電機中的局部放魄進行在線測量。電纜本身可以攛鍘柬螽主電路的干擾，這種局部放電分車斥儀使用了計算枧技術(shù)，響應(yīng)快速，能夠分板出局部放電的次數(shù)、每次放電的電荷，如果除RFCT外還安裝其他傳感器，因為電纜或電容器抑制了來自主電路的干擾脈沖，局部放電脈沖和干擾脈沖傳到傳感器的距離不同，所以還可以分豐斤電機中局部放電的位置和造成放電的故障類型。局鄢放魄分析儀PDA是硬攜式的，裝有耦合電容器的電視，各藕合器都通過同轆毫纜線連績羈電機外部熬露寇接線鑫肉，繇以采蹋PDA穩(wěn)測一臺電瓿綴方便，乎均只零5．10分睪孛。這孽孛方法主要用予東竣發(fā)電機蹋郟放電數(shù)在線黢測，因水輪發(fā)電機相對體積較大，便于安裝糕合電容器。2。2．2．5電機引線耦俞器漆測法將兩個高壓耦合電容器(80PF，15KV)或高頻電流互感器安裝在電機接線端與電滾引線上，兩個耦合器之闊至少相躐兩米，每臺電搬裝六個稷合器，每楣掰個，婦髫5所示，靠近電機的耦合囂記為N，遠離電機的耦合器記為F。當(dāng)定子繞組產(chǎn)生局部放電脈沖時，耦合器N先檢測到局部放電信號，經(jīng)過一定延時后，耦合器F才檢測到局放信號，而來囪電機外部的嗓聲，則相反，禍合器F比耦合器N先稔涮到。這樣校鋸裝于麗一相上酌哪一個藕合器先檢測蜀脈沖信號，可醫(yī)剮是寇子鼴部敷電還是終韶噪聲。實際應(yīng)用中，耦會器N通鬻裝在電機的出線端的接線金內(nèi)，糕合器F裝在開關(guān)柜或PT箱內(nèi)。對于高壓電動機耦合器F有時不裝，即每箱只裝一個耦合器N于出線端盒內(nèi)，因為多數(shù)電動機與開關(guān)柜之間的電纜線很長，長電纜線對電機外部嗓聲超到了濾波的作用。這種方法已應(yīng)用于大約500臺電機上。這稀益灞方法適潮于那些嗓聲源于外部的高壓電視，如高壓電動機、永輪發(fā)憊{建、曩步調(diào)糖梳稻容量較小瓣汽輪發(fā)瞧楓等，莢優(yōu)點是藕合器不靂安裝在電機內(nèi)部，局放售號與外部噪聲信號便于隧別；缺點是不饅識別漾于電援內(nèi)邦款噪聲，不適用于大型汽輪發(fā)電機的監(jiān)測。2．2．2．6槽耦合器(SSC)監(jiān)測法不同的電機噪聲干擾的種類不悶。大型汽輪發(fā)電機既受外部噪聲干擾又受內(nèi)部嗓聲干擾，而高壓電動祝、永輪發(fā)電機、同步調(diào)相機和容量較小的汽輪發(fā)耄輥主要受毫橇井郝噪聲豹影捐。孺子大登汽要是要采取措施來榔倒或消除噪聲于找。為能在大型汽輪發(fā)電機內(nèi)有效地檢測到局部放電脈沖，加拿大OntaioHydro公司等采用了在定子槽內(nèi)安裝耦合器的辦法。這種定子槽耦合器SSC(StatorSlotCoupler)是～種特制器件——用于榆測局放信號的“天線”，如圖6所示，它裝在靠近相端的定子槽的槽鍥下面，與定子槽等寬，材料為環(huán)氧玻璃層壓薄板，薄板的上面固定一根檢測線，其兩端各接有一根輸出同軸電纜，薄板的下平面為接地面。定予槽耦合器從頻率lOMHz--1000MHz范圍有很好的頻率響應(yīng)，它能檢測沿定子槽的任何高頻信號的真實脈沖波形，通常每臺發(fā)電機裝6個SSC。定子槽耦合器的特點是對局部放電和噪聲能產(chǎn)生不同的脈沖響應(yīng)。實測表明，定子繞組產(chǎn)生的局部放電脈沖以1—5ns寬的脈沖被SSC檢測出來，而各種內(nèi)部與外部噪聲則以大于20ns寬的脈沖被檢測出來，因為噪聲經(jīng)繞組傳播時定子繞組起到了自然濾波的作用。脈沖寬度的這種明顯差別，很容易就把定子局部放電和所有噪聲區(qū)別開來。這種方法適用于大型汽輪發(fā)電機的監(jiān)測，它能把局部放電和所有噪聲區(qū)別開；但此法要求在電機內(nèi)部槽鍥下面埋設(shè)特制的SSC，在耦合器的制作與埋設(shè)上所付代價較大。目前，大約150臺發(fā)電機與重要的電動機(如核反應(yīng)的冷卻泵用電機)裝有這種SSC。2．2．2．7電阻式測溫元件監(jiān)測法把埋置在定子某些槽里的電阻式測溫元件(RTD)導(dǎo)線作為局部放電傳感器，這種局部放電傳感器頻率特性很寬(3MHz--30MHz)，便于將局部放點脈沖與噪聲脈沖區(qū)別開來。因為在高頻范圍內(nèi)，局部放電脈沖與噪聲脈沖之間在頻率特性和靈敏度方面存在著一些差別，可利用其差別來區(qū)分噪聲。方法有兩種：一種是利用局部放電脈沖與噪聲脈沖之間頻率特性上的差別來區(qū)分，取以fl和￡為中心的兩個窄帶頻率內(nèi)的幅值作比較(假設(shè)f，>C)，局部放電脈沖的幅值變化小，而噪聲脈沖因傳播過程中高頻分量衰減得多而幅值變化大，用f'的幅值比￡的幅值，比值小的為噪聲脈沖，比值大的為局部放電脈沖，可選擇某一合適比值作為判據(jù)；另一種方法是利用局部放電脈沖與噪聲脈沖之間靈敏度上的差別來區(qū)分，選取兩個不同槽內(nèi)RTD導(dǎo)線作為局部放電傳感器，對于噪聲脈沖來說，從噪聲源到這兩個局放傳感器的傳播路徑長度差別不大，所以兩個局部放電傳感器測到的噪聲脈沖在幅值和波形上是相似的；而對于局部放電脈沖來說，由于局部放電脈沖源離一個局部放電傳感器近，離另一個局部放電傳感器遠，兩個局部放電傳感器測到的脈沖在幅值和波形上相差較大，這樣可利用兩個局放傳感器測到的幅值比米區(qū)分噪聲脈沖還照局放脈沖，比值接近“l(fā)”的為噪聲脈沖．眈值遠離“l(fā)”的為崗部放電脈沖，如采局部放電脈沖源與兩個局部放電傳感器等蓬離，粼這靜方法失效。這秘方法鮑優(yōu)點是剝羯原埋矍予定予檀攫豹RTD導(dǎo)線{乍為屆部敖電傳感器，而不用另裝其他裝置。適用于大型汽輪發(fā)電孝幾，健在定子繞組某些邦分其局部放電與噪聲脈沖難以區(qū)分。這種方法尚處實驗階段。2．2，3羼寒5放電在線盜測技術(shù)在大毫橇中的實際應(yīng)用情況局部放電測餐裝鬣價格高，安裝局部放電傳感器和對結(jié)果進行解釋的困難魏褥了它弱廣泛瘟精。薪瑙蘭巍蘭薪禱鬻奇工業(yè)研究公司通過5年的研究開發(fā)，將其快速{}侵入牲在線是部藏魄測爨應(yīng)蹋予它們豹主設(shè)備狀態(tài)蕊溺，在經(jīng)濟土取褥了一定效果4。此測量系統(tǒng)麓單媳由鉗式髑部放電傳感器積手提式數(shù)字貯存示波器(DSO)組成，可由手提箱帶到現(xiàn)場，傳感器可暫時或永久地非侵入性安放在高壓帶電設(shè)備終端的幾個位置。例如：兩臺64MW汽輪發(fā)電機連接到4條并聯(lián)的11KvxLPE電纜，用戶規(guī)定應(yīng)在不打開發(fā)電機的情況下進行試驗，因為終端柜中電纜和發(fā)電視的連接完全被熱縮絕緣盞住以防止雷電沖擊閃絡(luò)，所以離線試驗不現(xiàn)實。選擇每一裙靜電纜舞套接逡；|線作為筠部放電傳感器，對發(fā)電機的現(xiàn)場校驗和農(nóng)線局部敖逛測量只震半天。我國在局部放電在線監(jiān)測方面的研究起步較晚，發(fā)展較緩慢。90年至92年上海第二工業(yè)大學(xué)和當(dāng)時的上?？茖W(xué)技術(shù)大學(xué)分別研制成功了“射頻監(jiān)測儀”，兩套系統(tǒng)完全達到了80年代初西屋公司的產(chǎn)品水平，其放大器中心頻率為IMHz，帶寬5KHz，裝置選擇性好，抗干擾性強，但由于通帶過窄，獲得的信惑少，靈敏度低且不其備弱部數(shù)電綜合特征分析能力：清華大學(xué)研翩的DJYC—l型電極局部放電在線黢測系統(tǒng)裂魘擎片撬控制采樣系統(tǒng)，采用低速采樣和離速采樣相結(jié)合的方法，低速采樣結(jié)果用來收集放瞧售號的幅度鞠提位售爨，勰速采樣結(jié)果用來分析放電波形的細微特征，取得了一定的效果；西安交通大學(xué)研制的電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)采用寬帶系統(tǒng)，可以測得局部放電的各種特征量，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字處聯(lián)技術(shù)，在放電類型得自動識別方面作了一定嘗試；上海交大研鏹的蹋部放電在線簸測系統(tǒng)包含了一套寬帶處理系統(tǒng)和一套窄帶系統(tǒng)，寬澇系統(tǒng)采耀高遮長辯瀛采樣，鼴DSP數(shù)謗。霧樁對大量數(shù)據(jù)進行處理，提取信號的特挺值存于數(shù)據(jù)黲中，通過對電援鮑長期艇測來判甥電極的絕緣援壞建況，窄帶系統(tǒng)用朱作對比研究?？傊?，從技術(shù)上講，國內(nèi)碘劃的設(shè)冬Ⅺ以分為竄繁系統(tǒng)和寬帶系統(tǒng)，對窄帶系統(tǒng)來說，它只對局部放電后期嚴重的火花放電比較敏感，并且不能區(qū)分機內(nèi)和機外放電信號以及進行故障分類和定位，對于寬帶系統(tǒng)，帶寬越寬，采集的局部放電信息越豐富，但對系統(tǒng)的要求也越高。一方面要求有較高的采樣率和數(shù)字處理能力，另一方面干擾的鑒別也是關(guān)鍵。總之：局部放電在線監(jiān)測在電機不停機的情況下進行，更能反映定子絕緣的實際狀；兄，與常規(guī)的離線絕緣測試相比，它具有方便、靈敏、有效、無損傷的優(yōu)點，能盡早發(fā)現(xiàn)電機絕緣內(nèi)部故障，有利于有計劃、合理地安排維修，因此局部放電在線監(jiān)測是診斷高壓電機定子繞組絕緣故障、進行高壓電機預(yù)知維修的有效方法。2)局部放電在線監(jiān)測的關(guān)鍵是把定子的局部放電信號與噪聲信號相區(qū)別。要把握好兩點：一是耦合器(或傳感器)的研制與設(shè)置，要有利于局放信號的提取，便于區(qū)分和消除噪聲；二是信號處理，首先是分離與消除噪聲，然后對局部放電信號作進一步處理，對定子繞組絕緣狀況作出診斷。3)許多局部放電在線監(jiān)測方法在本質(zhì)上是聯(lián)系的，測試環(huán)境對測試結(jié)果有很大影響，不同的監(jiān)測方法會產(chǎn)生不同的結(jié)果，很多監(jiān)測方法只適用于接近傳感器的一部分繞組。至今為止，人們還無法建立一個可接受的、可靠的絕對的測量方法，更無法設(shè)計出標(biāo)準的便攜式校正儀器。這意味著很難對“局部放電程度”提出標(biāo)準的極限值，都只能采用特定儀器對特定電機建立有效的校正。當(dāng)然，這方面的研究正在進行，而目前的局部放電監(jiān)測還是行之有效的?？梢杂镁植糠烹妰x器直接記錄和顯示的局部放電量有：脈沖重復(fù)率rn(脈沖計數(shù)率)，單位為“每秒脈沖數(shù)”；視在電荷，單位“PC”(或脈沖幅值，單位“mV”)：脈沖相位角，單位“度”。三個量可用三維圖形表示出來，根據(jù)圖形可以區(qū)分正、負脈沖。而且，在兩維圖形中就能表示出脈沖計數(shù)率和帶極性的幅值。而且局部放電程度與剩余壽命之間的確切關(guān)系，也還不能完全確定。這是目前和今后的研究方向?；\型異步電杭轉(zhuǎn)子斷條的在線監(jiān)測轉(zhuǎn)子凝條是籠型異步電動壤轉(zhuǎn)子常見鼓簿之～，主要凝鑫楚：電楓壹接越動或負載脈動時，電流產(chǎn)生的熱應(yīng)力和楓械虛力較大，造成導(dǎo)條與端矮聯(lián)結(jié)處斷裂，使其它導(dǎo)條中的電流增加，進而導(dǎo)致更多的導(dǎo)條斷裂，引起轉(zhuǎn)速波動、轉(zhuǎn)矩波動、振動，并伴隨著噪音、鐵心凝片損壞、轉(zhuǎn)予過熱、拉弧、絕緣磨損等現(xiàn)象。目前，針對轉(zhuǎn)予斷條故障有定予電流檢測、激升檢測、基于小波包分櫥及蒂爾償特交換等多釋在線簸濺方法，現(xiàn)在就這些方法進行分析討論。3。1定予電流監(jiān)測技術(shù)電流釜溺是分析電視寇子的供電電流，因為它在很大程度上受電機狀態(tài)的影釃。瓔想躲異步逢動毫毽．定予電流靜頻率楚單一的魄源頻率，當(dāng)轉(zhuǎn)子回路出現(xiàn)端環(huán)或?qū)l瞬裂時，轉(zhuǎn)子電流必憋有掰變化，它熬交佬會引越與之平衡黔定予電流的變化。轉(zhuǎn)子斷條時，在定予電流中引起諧波成分下硒是～臺50Hz，額定轉(zhuǎn)速1435r／min三相四極異步電動機正常狀態(tài)、斷條狀態(tài)的測試結(jié)果表和轉(zhuǎn)子斷條的電流頻譜分析圖。表2匯總了在試驗電機上測褥韻縮聚。第一緞鍘量是對正常的電機進行的，后幾組分別是在斷了1、2、3根導(dǎo)條的電機上測得的。對于每一種情況，都在滿載(1435r／min)、75％負載(】454r／min)和50％負載(1471r／rain)時分別進行測量。由表2和圖7(擴e)可以看出：正常狀態(tài)下，電機滿載時，邊頻分量很小，基頻分量電流幅值與(1±2sⅡ分量電流幅值的差值較大，分別為56．8dB、57．9dB；隨著轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)的增加，同頻率分量的電流幅值逐漸增大，(1±2s)f與50Hz的電流幅值之差減小。(2)隨電機負荷的減小，邊頻分量的幅值也減小，與基頻分量的差值增大，如三根導(dǎo)條斷裂、50％負載時，邊頻分量(1±2s)f與基頻分量之差分別為40．5dB、42．1dB，而正常狀態(tài)時為38．5dB、33．9dB，說明負載越大，故障狀況越明顯。上述對不同負載和故障情況的電流監(jiān)測分析，可以由“邊頻分量電流幅值隨故障程度的加重而增加，基頻分量與邊頻分量電流幅值的差值隨故障程度的加重而減少”這一規(guī)律，判斷異步電動機轉(zhuǎn)子斷條的狀況；轉(zhuǎn)子斷條故障將使電流表讀數(shù)搖擺變化，可用電流傳感器、頻譜分析儀監(jiān)測定子電流，簡單易行；邊頻分量電流幅值隨負載的增加而增加，基頻分量與邊頻分量電流幅值的差值隨負載的增加而減少，所以用電流頻譜分析診斷故障時，負載不能太低。但是，這種方法存在兩個明顯的不足：(1)在轉(zhuǎn)子故障初期，(1±2s)f特征量的幅值相對于基頻分量的幅值較小，且(1_2s)f與基頻非常接近，在對定子電流作頻譜分析時，特征分量往往被基頻分量淹沒而難以檢測；(2)無法正確區(qū)分轉(zhuǎn)子斷條故障與負荷波動，因為籠型異步電動機在拖動波動負荷時，其定子電流除含有f頻率分量外，還包括以f為中心頻率的各種調(diào)制分量，而它們極有可能被錯誤地解釋為(1±2s)f頻率分量，即轉(zhuǎn)子斷條故障特征分量。因此，針對上述電流監(jiān)測法的缺陷，人們又提出了溫升檢測、小波包分析、希爾伯特變換與數(shù)字濾波等方法，3．2溫升不平衡檢測法這種方法的原理是：籠型電機出現(xiàn)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條斷裂故障時，導(dǎo)條電流及溫升將出現(xiàn)顯著的不平衡，當(dāng)出現(xiàn)端環(huán)斷裂時，雖然這種不平衡性有所下降，但此時轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流和溫升的分布與電機正常運行相比仍有明顯差別，如果能在電機正常運行時檢測到轉(zhuǎn)子導(dǎo)條溫升，不僅能夠準確揭示電機是否存在轉(zhuǎn)子故障，還可能判斷出轉(zhuǎn)子故障的類型及故障程度，這是目前常用的定子電流檢測法難以實現(xiàn)的。為了利用導(dǎo)條溫升的不平衡檢測電機的轉(zhuǎn)子故障，必須有一種在電機運行過程中可靠檢測轉(zhuǎn)子溫升的方法。長期以來，由于測量技術(shù)的限制，很難在電機運行過程中獲得有關(guān)轉(zhuǎn)子溫升的信息，特別是測量整個轉(zhuǎn)子鐵心的溫升分布或最熱點的溫升，更有相當(dāng)?shù)碾y度，隨著測量技術(shù)的發(fā)展，測量轉(zhuǎn)子溫升現(xiàn)已成為可能，特別是將轉(zhuǎn)子溫升信息用于故障診斷時，只需測量導(dǎo)條溫升即局部溫升，并不需要測量整個轉(zhuǎn)子鐵心的溫升分布，從而使得對測量手段得要求相對降低。一種利用光纖技術(shù)測量轉(zhuǎn)子局部溫升得方法可望在籠型電機的轉(zhuǎn)子故障診斷中得到較好得應(yīng)用，這種技術(shù)的主要特點是利用光數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，如圖8所示，圖中熱電偶安裝于轉(zhuǎn)子槽底部，以便獲得導(dǎo)條溫升信息，熱電耦的電壓被放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)多路傳輸器輸入通訊控制器，通訊控制器將并聯(lián)信號轉(zhuǎn)換為串聯(lián)信號并驅(qū)動光數(shù)據(jù)鏈，由它裝于轉(zhuǎn)子自由端的紅外線放射器發(fā)射到電機外部。電和外部的光電接收器接收包含導(dǎo)條溫升信息的信號并經(jīng)微機處理后，即可得到導(dǎo)條的溫升。這種方法使得在電機正常運行過程中測量轉(zhuǎn)子導(dǎo)條溫升成為可能，從而為利用導(dǎo)條溫升信息檢測電機轉(zhuǎn)子故障奠定了基礎(chǔ)，從目前得情況來看，制約溫升檢測法應(yīng)用的主要因素還在于轉(zhuǎn)子溫升測量技術(shù)的不夠完善和成熟，存在的主要不足在于測量元件的安裝困難以及測量過程較為復(fù)雜，盡管如此與定子電流檢測法相比，轉(zhuǎn)子溫升檢測法仍然具有突出的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在后者比前者能更加靈敏、可靠地反映電機的轉(zhuǎn)子故障。3．3基于希爾伯特變換和數(shù)字濾波分析方法【18]可見信號n含有一直流及一2sf,頻率分量，而2盯頻率分量即可作為轉(zhuǎn)子斷條特征分量。由于大型異步電動機運行時轉(zhuǎn)差率s很小(約為O．005～0．015)，故2s，也很小(當(dāng)／：=50Hz時，僅為0．5～1．5Hz)。在頻譜圖中2甌頻譜分量與頻率為OHz的直流分量非常接近，在作頻譜分析時直流分量的泄漏就很可能淹沒2∥頻率分量，從而給轉(zhuǎn)子斷條在線檢測造成困難；其次，無法正確區(qū)分轉(zhuǎn)子斷條與負荷波動，例如，對一模擬負荷波動的定子電流作希爾伯特變換并構(gòu)造信號a，對a作頻譜分析，表3為部分數(shù)據(jù)。(少一頁)時分量的頻率有可能小于1Hz。對予這種應(yīng)用場合阿將截止頻率設(shè)計為O．5Hz。另羚，婦暴瞧動橇受蘅波動較奪，戳致纛法我裂jc雩應(yīng)予受贅波動煞投，j、(大)傻，該方法閾樣選用，因必這一受楚本身就不會對叛條檢測造成影嚷。3．4基于小波包分析的在線檢測近年來，麩繕里臥交換發(fā)糕起來的小波與奪波包分櫥其有受好靜多尺度暈霜時域局部化性質(zhì)，可以準確提取信號特縫，已成為信號特塹提取憋強鴦力工具，尤其是小波包分析，在理論上實現(xiàn)了對饋號時、頻域任意精度的劃分，具蠢更廣泛的應(yīng)用價值。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)電動機定子電流信號的小波包分解系數(shù)完全可以檢測轉(zhuǎn)子斷條故障，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)予斷條在線檢測方法不同，該方法不再依賴傅整時變換，而蕊可戳正確識翱出電動機轉(zhuǎn)予斷條故障與負荷波動，萁基本愚路婦下：首先，對定予瞧流采樓信號終小波包分孝廳，勢提取出節(jié)點，』、波包分解系數(shù)，然后根據(jù)該小波甑分解系數(shù)作以下判斷(不考慮邊緣效應(yīng))：(若小波包分解系數(shù)近似為零且平穩(wěn)，則轉(zhuǎn)子正常；(2)若小波包分解系數(shù)以一定幅度振蕩，則存在轉(zhuǎn)子斷條故障；(3)若小波包分解系數(shù)含有突變點，剛負荷波動，突變點的個數(shù)與負荷波次數(shù)襁對應(yīng)；(4)菪，l、波包分解答數(shù)以一定耀發(fā)振蕩置含毒突變熹，建燕霧雩存在轉(zhuǎn)予凝條故障與負荷波動?；谛〔ò治龅霓D(zhuǎn)予斷條在線檢測方法可以正確識別轉(zhuǎn)子斷條故障與負荷波動，這怒它的突出優(yōu)點，但該方法也存在明顯缺點，主要有：計算麓大，計冀時間長。因此該方法僅適用于以高性能工控機為中心的籠鍪異步亳渤梳狀態(tài)簸測與故障診斷系統(tǒng)(其功能之一為轉(zhuǎn)子斷條在線檢測)，勢不逶翅予擎片瓿或數(shù)字番號楚耀器熬單一戇轉(zhuǎn)子醞條奩線撿溺裝覆：(2)這種方法儀涉及故障的檢測，著泰考慮如傍滲叛放障瓣嚴夔程凄。針對以上兩點，必須進一步研究更優(yōu)秀的小波包算法，以減少計算量，縮短計算時間，另外尚須研究小波包分解系數(shù)與頻率差2甌及幅值比z'／i之間的映射關(guān)系，從而為斷條故障嚴重程度的診斷提供理論依據(jù)。電機的振動和轉(zhuǎn)速監(jiān)測4．1電機的振動監(jiān)測引起電機振動的原因很多，可由電磁力、機械力和(或)氣動力引起。產(chǎn)生振動的部位和振動的特征各不相同，常見的異常振動有口q：電磁振動可能由定子異常、氣隙不均勻、轉(zhuǎn)子導(dǎo)體異常產(chǎn)生。定子電磁振動異常主要原因有：定子三相磁場不對稱、定子鐵心和定子線圈松動、電動機座底腳螺釘松動，其特征為：振動頻率為電源頻率的2倍、切斷電源振動消失、振動與機座剛度和負載有關(guān)、振動可在定子機座和軸承上測得：氣隙不均勻有靜態(tài)不均勻和動態(tài)不均勻兩種情況，靜態(tài)氣隙偏心往往位置固定，其振動特征為：振動頻率為電源頻率的2倍、振動隨偏心值和負荷的增大而增大，動態(tài)偏心的位置對定子是不固定的，對轉(zhuǎn)子是固定的，隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而同步移動，其特征為：振動以1／2sfo周期脈動、電機發(fā)出與脈動節(jié)拍一致的電磁噪聲；轉(zhuǎn)子導(dǎo)體異常是指電動機因籠條斷裂或繞線式電機轉(zhuǎn)子回路電氣不平衡，都將產(chǎn)生不平衡電磁力，其特征為：負載增加振動增加(負載超過50％以上較顯著)、頻譜分析圖中出現(xiàn)±2sf邊頻、與動態(tài)偏心現(xiàn)象相似難以判別。機械振動可能由轉(zhuǎn)子不平衡、軸承(滾動或滑動軸承)異常、安裝調(diào)試不電產(chǎn)生。轉(zhuǎn)子不平衡的原因有：轉(zhuǎn)子零部件脫落和移位、絕緣收縮造成轉(zhuǎn)子線圈移動、連接軸不平衡、風(fēng)扇和轉(zhuǎn)子表面不均勻等，其特征為：振動頻率和轉(zhuǎn)速頻率相等、振動隨轉(zhuǎn)速升高而加大、徑向振動最大軸向很?。狠S承故障的原因可能是：潤滑不當(dāng)或不充分；因轉(zhuǎn)軸的扭曲或電機本身安裝、調(diào)整和底座不平引起較大的徑向和軸向力，這種力引起振動，加劇磨損。振動監(jiān)測使用的儀器是振動傳感器、測振儀、線性頻譜壓阻型虛擬測量加速度儀、數(shù)字信號分析儀等。測量的參數(shù)可以是位移、速度和加速度【2l】。振動測量按方向進行，如徑向或軸向，檢測機械故障傳感器一般安裝在軸承上。在定子上安裝探頭，也能檢測不均勻的氣隙、定子繞組或轉(zhuǎn)子故障、不對稱的供電電壓以及負載的不平衡。因為電機正常磁通分布的任何變化，都將引起振動頻譜的變化。將整個頻譜或某些頻率成份的測量結(jié)果與新電機(或某個已知狀態(tài)電機)的測量數(shù)據(jù)進行比較，得到的檢測結(jié)果準確率相當(dāng)高。信號處理在頻譜分析儀中進行，簡單的做法是測量均方根值，但是均方根值不能進行故障定位。采用較為先進的頻率分析儀可達到這一要求，可以得出電機振動頻譜分析儀中某些頻率與某一故障之間的關(guān)系吲。當(dāng)軸承滾動部分的缺陷開始發(fā)展時，那里振動會加劇，當(dāng)滾子遇到突變點時，會產(chǎn)生一個振動脈沖，其頻率由軸承的幾何特性決定。假定為純滾動運動時，滾予軸承頻率為：如轉(zhuǎn)子不平衡，能檢測到帶有一倍、兩倍、三倍或四倍于旋轉(zhuǎn)頻率(r／60)的振動增加；如不同軸，能檢測到兩倍于軸旋轉(zhuǎn)頻率的振動。由于電磁力與磁通密度的平方成正比，因此，在正常運行情況下，還會出現(xiàn)頻率為2fl的振動和槽諧波分量。槽諧波分量表示如下(fl為供電頻率)：軸承監(jiān)測振動分析的另一種數(shù)據(jù)處理方法是對加速度測量的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理。正常運行軸承的頻率分量呈高斯分布，有缺陷的軸承上該分布規(guī)律被打亂。此方法能給出軸承狀態(tài)的絕對量度而可不必知道其原始狀態(tài)。4．2轉(zhuǎn)速波動監(jiān)測轉(zhuǎn)速波動監(jiān)測是通過測量電機旋轉(zhuǎn)時的波動來檢測缺陷。對于轉(zhuǎn)子故障、振動．氣隙偏心、轉(zhuǎn)子不對稱、軸承／耦合器損壞以及不同軸等，此方法尤其有效。正常轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流將隨轉(zhuǎn)差頻率作正弦波動，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩以兩倍于轉(zhuǎn)差的頻率作正弦變化，損壞的導(dǎo)條不輸出軸轉(zhuǎn)矩?】。因此，每個轉(zhuǎn)差周期，軸將慢兩次。相加之后，對于整個轉(zhuǎn)子來說，轉(zhuǎn)矩包含兩部分：恒定部分和兩倍于轉(zhuǎn)差頻率的變動部分。假設(shè)所有轉(zhuǎn)導(dǎo)條都完好，則轉(zhuǎn)矩變化部分的平均值為零。然而，大多數(shù)情況下，電機負載轉(zhuǎn)矩是變化的，測量儀器能識別負載波動和表明轉(zhuǎn)子故障的兩倍于轉(zhuǎn)差頻率的波動。因此，選擇的測量方法需要一個轉(zhuǎn)差頻率方面的參考信號，本文通過測量轉(zhuǎn)速波動來檢測鼠籠電機上單個轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的故障。通過從供電電流波形中間接地分離槽諧波基波分量，可以確定轉(zhuǎn)差和速度。采用正弦磁勢(mmO，定子電流槽諧波分量的頻率可以表示為：模糊技術(shù)在電枧的狀態(tài)鑒測的應(yīng)用5．1模糊技術(shù)模糊理論是1965年，美國鱺矧大學(xué)餡克萊分校L，Zadeh開創(chuàng)的，獒原理是：隧：善系統(tǒng)復(fù)雜牲增蕊，人們對系統(tǒng)遴行贛確露有效懿描述靜髓力會降低，褒至一個閥值，精確和有效成為互斥。其實艨在予：真實世爨中的閹題，概念往往沒有明確的界限，而傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的分類總試圖定義清晰的界限，這是一種矛盾，一定條件下會變成對立。這樣便引出一個極其簡單而又重要的思想：任何事物都7葛不開隸屬程度這樣一個概念。這就是模糊理論的基本出發(fā)點。真實整界中的概念往鑲是沒有清漸界限酌，基于這一事實，可把普通的集合論推廣到模襁集合：靜集會中成員瓣特憋是模攢靜，蟊：“接近予lO匏實數(shù)集合”是一個模糊集合F：F={接近于lO的實數(shù)r}這時，特征函數(shù)M』r)不是唯一的，如用一個等腰三角形來表示覓圖lO，那么成員}O隸屬于該穰糊集的程度可定義為l，9鞠1|觴隸麟凄楚0。75，7．2幫12．8豹裳藩度是0．275等。因此，特征函數(shù)在0和l區(qū)間取值，這種函數(shù)稱隸屬函數(shù)，所對應(yīng)翁邏輯是多篷邏輯，受確韜的說是橫襁遂輯。這墨鼴說鰓滾藩發(fā)[O，1】與援率理論中熬攝率篷髓l】楚不同豹，概率經(jīng)是指事件本身是清晰的，事件出現(xiàn)的頻數(shù)其有不確定性；囂摸朔蠼是撂事件本身含糊不清，而事件出現(xiàn)是確定的(當(dāng)然也可以是不確定的)。如：年齡分組，“青年”，“老年”等，是一些模糊的概念，且是確實存在的，他們不一定通過統(tǒng)計來規(guī)定。在一定的社會背景下，完全可以認為確定其年齡來定義“幼年?‘青年”“老年”等概念。復(fù)雜救工業(yè)控裁過程往往綴難遴行叁韻控涮，蹶因在于它們酌菲線往，時變性以及可利用測燕手段的髑限性。翳善系絞越柬越復(fù)雜，當(dāng)其復(fù)雜性達到與人類思維系統(tǒng)可以比擬時，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)分孝斥方法就不適應(yīng)了。然面熟練的操l乍工卻能將生產(chǎn)過程控制的很好。利用計算機構(gòu)遣過程的數(shù)學(xué)模型，可以實現(xiàn)自動控制。但是常常由于數(shù)學(xué)模型不精確，或者需要大量計算時間，過程運行僅在27一定條件范圍內(nèi)有效，超越條件或受到偶然的擾動控制就很難保證穩(wěn)定。因此對于復(fù)雜過程的控制，另一種途徑是研究操作工所用的控制策略，及利用直覺上可理解的操作術(shù)語和規(guī)則來構(gòu)造任意復(fù)雜的線性或非線性過程模型。模糊邏輯是非常適合于實現(xiàn)這類控制途徑的一種方法，也是近十年來模糊邏輯應(yīng)用最成功的一個領(lǐng)域，即模糊邏輯控制FLC(FuzzyLogicContr01)。模糊邏輯控制中，模糊術(shù)語表達的是集合的隸屬程度，模糊規(guī)則結(jié)論的真值或可能性是一個連續(xù)的范圍。模糊控制的基本思想是把人類專家對特定的被控對象或過程的控制策略總結(jié)成一系列以：“IF(條件)THEN(作用)”產(chǎn)生式形式表示的控制規(guī)則，通過模糊推理得到控制作用集，作用于被控對象或過程。控制作用集為一組條件語句，狀；冬條件和控制作用均為一組被量化了的模糊語言集，如：“正大”、“負大”、“高”、“低?‘正常”等，它們共同構(gòu)成控制過程的模糊算法：定義模糊子集，建立模糊控制規(guī)則；(2)由基本論域轉(zhuǎn)變?yōu)槟：险撚颍?3)模糊關(guān)系矩陣運算；(4)模糊推理合成，求出控制輸出模糊子集；(5)進行逆模糊運算、判決，得到精確控制量。模糊控制的一般結(jié)構(gòu)如圖11所示：從廣義上講，模糊控制指的是應(yīng)用模糊集合理論統(tǒng)籌考慮控制的一種控制方式，它具有以下主要特點：在設(shè)計系統(tǒng)是不需要建立被控對象的數(shù)學(xué)模型，只需要掌握現(xiàn)場操作人員或者有關(guān)專家的經(jīng)驗，知識或者操作數(shù)據(jù)。系統(tǒng)適用于非線性時變、滯后系統(tǒng)的控制。Ebmx]k過程的定性認識出發(fā)，較容易建立語言變量控制規(guī)則。由不同的觀點出發(fā)，可以設(shè)計幾個不同的指標(biāo)函數(shù)。但對一個系統(tǒng)而言，2R其語言控制規(guī)則是分別獨立的，且通過熬個控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，可取得總體的協(xié)調(diào)控制。摸糊數(shù)學(xué)或攮糨邏轉(zhuǎn)更接近予人類慰維積自然語言，因此，模糊理論為復(fù)雜系統(tǒng)分析，進而為人工智能研究提供了～種有用的方法和工具.5．2基于模糊技術(shù)的電機般障診斷本文前面所述的電機故障診斷技術(shù)中，診斷問題的實質(zhì)是模式談剮問題，而裉裕罐取的特鬣信怠設(shè)瘸系統(tǒng)的觳障狀態(tài)楚整個診斷系統(tǒng)的核心。對予單一款鼓瘴采用傳統(tǒng)的對比方法裁可得到較準確的置信度，但對大型的復(fù)雜的系統(tǒng)，電機故障的存在具有模糊性：f1)同一故障表現(xiàn)形式呈多樣往，表現(xiàn)為不間特性；忍靜馥障嗣時發(fā)生著籀互誘發(fā)；《3)不同敞障具有相似或棚近的性，故障閬的分類具有模糊性；故障的存在程度具有模糊性，不能把故障絕對識別為“存在”與“不存在”。對于這稃摸糍現(xiàn)象，嗣傳絞豹數(shù)學(xué)王其遴行定鱉診凝往縫壽困難，本文考慮到模糊理論對復(fù)雜系統(tǒng)的分析具有一定優(yōu)越性，因此將模糊控制用于電機的故障診斷和狀態(tài)懿測這種復(fù)雜系統(tǒng)中。-本文的模式識羽系統(tǒng)由黻下凡個部分組成，如圖12耩示㈣：f1)傳感器部分；壤模式轉(zhuǎn)交必邀績號；前處理部分：將信號進行“正規(guī)化”處理，消除傳感器中的雜音；(3)特性提取部分：從信號中攝取反映其特性的測量德供識別用；f4)識稍分類部分：穰據(jù)被提取部分的特往，按菜稀分類簇剛對輸入黲模式進行判別，并指如蝕歸于哪一類。上述各部分中“特征提取”非常重愛，一般來說，一個事物有幾個特征，每～個蒸體瓣對象鴦忍個特征款毒幾個隸溪度：下面本文就基于模糊技術(shù)的籠型異步電動機和電機定子故障診斷系統(tǒng)分別進行討論。5．2．1籠型異步電動機故障診斷系統(tǒng)籠型異步電動機運行時，經(jīng)常會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動、轉(zhuǎn)矩波動、振動，并伴隨著噪音、鐵心疊片損壞、轉(zhuǎn)子過熱、拉弧、絕緣磨損等現(xiàn)象，這都是由于定子、轉(zhuǎn)子、軸承等部位發(fā)生故障引起的，如：轉(zhuǎn)子導(dǎo)條或端環(huán)的斷裂、氣隙偏心、定子匝間短路等。本文取axb=n個癥狀為考慮的對象，把它們放在axb網(wǎng)絡(luò)平面上，每格對應(yīng)一個癥狀，若存在某癥狀則在對應(yīng)的格內(nèi)記“1”，若無癥狀則在對應(yīng)的格內(nèi)記?0’。這樣，故障化成一個由l或0構(gòu)成的關(guān)系矩陣。在有11個癥狀的情況下，總集為2“個點的集合，就是本文考慮的論域X，即：x={x，，X：，??，X2n}，當(dāng)把不同類型的故障看成是論域x的模糊子集時，故障診斷就是確定x的某個元素X，以多大程度隸屬于哪個子集的問題，其中i=1．2,3．??2”現(xiàn)假設(shè)，在論域x上化出了rn個模糊子集A。A。??，A“顯然，對任意A．，有：Ajc，，??，m)，以u¨(x。)表示。隸屬于A。的隸屬函數(shù)，即某癥候_x(j=l2X群x，屬于某種故障A．，的可能性。求出這些可能性的最大值，就得到了診斷結(jié)果。實際上是使用隸屬原則歸類，即歸于哪類就是那種故障。定義：(1)P：一，=藝qcr；其中c．，c：，，c，是x；(癥狀A(yù)。的“標(biāo)準癥候群”)：c』r==l，2，??，，q)均取1，ar是相應(yīng)c，的權(quán)系數(shù)，全系數(shù)大小本文是根據(jù)經(jīng)驗和統(tǒng)計方法綜合評定而得，然后經(jīng)過反復(fù)實踐使診斷結(jié)果達到最佳。(2)P-=∑a，c，；P“，表示相應(yīng)于某一個給定的K加權(quán)求和，式中c：，c：，??，c：是X，所具有的癥候，c，’均取1；aT‘是相應(yīng)各癥狀的權(quán)系數(shù)。當(dāng)aT’所對應(yīng)的癥狀能夠在X：中找到一個與它具有相同含義的癥狀ar時，則ar+取ar的值，反之，即x，具有X：中所沒有的癥狀時，則ar’取0或負值，負值表示具有否定作用的特異鑒別癥狀。對于一般情況，先計算出癥候群xi(i=l，2，??，2n)對各種故障A．；3n(i_1，2。??．m)隸屬度，然后看哪個隸屬度最大的就屬于哪類。根據(jù)模糊理論，用公式uA_j()【i)=P．／P：．來確定電機隸屬函數(shù)的大小。本文中，首先確定電機故障各征兆之間的權(quán)系數(shù)。表4為故障各征兆之間的權(quán)系數(shù)表，表中的“√”表示該格中存在權(quán)系數(shù)值。表中故障對應(yīng)權(quán)系數(shù)與現(xiàn)場實際情況有關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)應(yīng)用于不同場合時，需要根據(jù)現(xiàn)場情況的技術(shù)數(shù)據(jù)確定相應(yīng)的權(quán)系數(shù)，并概括運行情況來修改所確定的數(shù)據(jù)。實施上述過程的程序框圖如圖13所示，該程序只需根據(jù)專家意見，把現(xiàn)場中可能發(fā)生的故障征兆權(quán)系數(shù)輸入計算機，就可自動算出標(biāo)準加權(quán)和P值，然后輸入觀測到的征兆表現(xiàn)，程序系統(tǒng)就可計算出u。，則這些征兆和哪一個故障接近，就能判斷出故障發(fā)生的原因。例如：當(dāng)籠型電機轉(zhuǎn)予出現(xiàn)故障時，電機表現(xiàn)出的典型征兆為氣隙磁通畸變、雜散磁通、振動、轉(zhuǎn)矩波動、接地電流、速度波動、定子電流波動、溫升等，上述征兆在某實際環(huán)境下相應(yīng)的權(quán)系數(shù)為2、4、5、4、4、5、4、l等，則轉(zhuǎn)子故障由公式計算可得：P：=∑n，cr=29；而當(dāng)電機定子繞組存在故障時，會表現(xiàn)出電源電流波動、振動、環(huán)流、接地電流、速度波動、轉(zhuǎn)矩波動、油霧、局部放電、溫升等征兆，其相應(yīng)的權(quán)系數(shù)為3、3、2、3、4、3、2、4、3等，同理由公式計算可得：P：=∑日，c，=27；如果現(xiàn)在電機存在振動、轉(zhuǎn)矩波動、速度波動、定子電流波動、油霧等現(xiàn)象，則可根據(jù)上述電機實際的故障征兆求得P。：yd，c，=19(轉(zhuǎn)子故障)，于是隸屬函數(shù)u。(x．)=19／29=0．655，而P。=蘆口，c，=12(定子繞組故障)其隸屬函數(shù)U2(x，)=12／27=0．444，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)方法謗斷可知：u、(X，)>u：甌)，由上述方法可依次得出電機所有故障對上述征兆的隸屬函數(shù)，按照上述同樣的方法，可得出：u。Ⅻ，(x。)，根據(jù)隸屬函數(shù)的大小就可以推出故障的真正原因。5．2．2定子故障的模糊診斷方法電機發(fā)生故障的類型取決于電機的種類及工作環(huán)境，不論哪類故障，都有其一定的發(fā)展機制，即從最初的缺陷發(fā)展成為故障，每一種故障都有其早期征兆。一般來說，引起定子故障的主要原因是匝間絕緣破壞、匝間短路等。定子絕緣的常見故障是相對地或相對定子殼體的初始故障所引起，超過一定限度，就發(fā)展成為相對地短路故障。同樣，繞組端部灰塵積累、潮濕、相間絕緣損壞或：老化會引起相間高電阻而逐漸導(dǎo)致相間短路故障。當(dāng)繞組絕緣老化、損壞發(fā)展至一定程度時，必然會同時出現(xiàn)高電阻接地故障和相間電阻短路故障。定子故障大多呈現(xiàn)振動加劇和溫升加劇的趨勢，這類現(xiàn)象的初始故障大都是局部老化、破壞等，在電參數(shù)表現(xiàn)為產(chǎn)生不平衡電流和局部放電現(xiàn)象，這里把系統(tǒng)在故障期間表現(xiàn)出來的全部的電量和非電量參數(shù)變化現(xiàn)象作為故障征兆S，一組故障征兆的集合為故障征兆集S：產(chǎn)生這些故障征兆的原因叫做故障模式，所有故障原因的集合構(gòu)成故障模式集M：每一故障模式M．對應(yīng)一組故障征兆sj，它們之間常常是一種非線性模糊對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)模糊關(guān)系原理建立M與Si之間的關(guān)系矩陣見表5：為了便于實現(xiàn)在線監(jiān)測，本文通過考察電機中線電流I。、定子不對稱電流E及其變化率Er等電參數(shù)，來研究定子故障診斷。取故障征兆集為：這是一個三維狀態(tài)模糊集，其中E，E。，I。進行模糊處理后又存在正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)三種模糊狀態(tài)，在理論上組成了27種故障征兆，構(gòu)成s集合群P={Sj)，j=l，2，?．，27。定子故障模式集M本文根據(jù)經(jīng)驗設(shè)為:其中，定子繞組不對稱故障可用來說明匝間短路故障。假定，定子的任一故障模式M、與故障征兆集合群P的關(guān)系為：這樣，電機定子故障診斷問題就化為確定P中的某個元素Sj在多大程度上隸屬于M；的問題。若以uM。(s．)表示某故障征兆集Sj對某種故障模式M．的隸屬度，則模糊診斷規(guī)則為：(1)求出故障征兆集Sj對全部故障模式的隸屬度uM．(S．)；(2)根據(jù)最大隸屬度原則確定產(chǎn)生故障