电机故障诊断.ppt

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1、HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究汇报人：时间：2015年5月1日内容提纲5基于模型分析故障诊断方法HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究牵引电机主要由定子、转子、轴承和机座等部件组成(如图1)HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究故障诊断主要研究如何将系统中出现的故障进行检测、分离和辨识,故障诊断技术的实施过程,一般可分为两个阶段和四个步骤,其中两个阶段分别为状态监测和故障诊断,而故障诊断的四个步骤分别为信号采集、信号处理、状态识别和诊断决策。HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究故障诊断的具体内容HXD1型

2、电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究1.1信号采集牵引电机是空间上高度对称的电气设备,发生故障将会改变其空间结构的对称性,导致其在运行过程中必然会有电流、电压、振动及磁通等各种物理量的变化,由此会产生各种不同的故障信息。根据不同的诊断技术需要,选择能表征牵引电机工作状态的不同信号(如机械振动、电流、电压以及温度等)是故障诊断的首要工作。HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究1.2信号处理信号处理是将采集到的原始信号进行分类处理、加工,然后获得能表征牵引电机特征量的过程,也称之为特征提取过程,如将电机电流信号从时域变换到频域并进行频谱分析。

3、信号处理(或诊断数据处理)的主要技术有频谱分析、小波分析、相关分析和统计分析等。HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究1.3状态识别状态识别是指将经过信号处理后获得的牵引电机特征参数与规定的允许参数或判别参数进行比较,以确定牵引电机所处的状态,是否存在故障及故障的类型和性质等。进行有效故障诊断的关键是如何制定相应的判别准则和诊断策略,这也是技术难点。HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究1.4诊断决策根据对异步牵引电机状态的判断,决定应采取的对策和措施,同时应根据当前信号预测牵引电机状态可能的发展趋势,进行趋势分析。HXD1型电力

4、机车异步牵引电机故障诊断方法研究2.异步牵引电机故障类别HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究2.1定子故障几乎40%的牵引电机故障都属于定子距间短路故障,距间短路主要是由线圈中相邻绕组间绝缘故障引起的。胆间短路产生的感应电流导致过热和气隙磁场不平衡,如果不及时检测诊断,局部过热将导致更大的定子绝缘损害,最终导致电机烧毁,甚至造成灾难。常见的定子故障中还有机械部分故障,如定子铁心故障,这种故障大多情况下是由各种原因造成的距间短路而形成的,其典型的故障特征征兆为出现局部过热,造成绝缘失效。HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究2.2

5、转子故障大约有10%的牵引电机故障属于转子故障,一般的牵引电机机械故障为转子断条或端环断裂,这些故障将使牵引电机在运行过程中发热,使导条和端环受到循环热应力和变形,导致故障进一步扩大。HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究2.3气隙偏心故障对牵引电机而言,气隙偏心也是常见故障之一转子偏心将导致气隙不均衡,产生了非平衡气隙电磁拉力,并进一步同时引起定转子振动,并最终导致轴承故障和机械故障。这种现象在整个转子温度分布不均时更为严重,此时转子发生热弯曲,导致偏心变得更加严重,甚至能使定转子之间发生机械摩擦而导致电机损坏。气隙偏心分为静态偏心故障

6、和动态偏心故障两种形式,其中,静态偏心是由定子铁心内径的椭圆度或装配不正确造成的,和转子本身的位置无关;动态偏心是由转轴弯曲,轴径椭圆,临界转速时的机械共振、轴承磨损造成的,其偏心位置与转子位置和旋转频率有关,在空间上是动态变化的。HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究2.4轴承故障牵引电机采用滚动轴承,轴承故障也是牵引电机的最主要的故障之一。轴承在牵引电机前后两端起着支撑转子的作用,由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。过载、润滑不良、安装不正、轴电流以及异物进入等,都会引起的轴承磨损,表面剥落、腐烛甚至碎裂等。轴承的四个部分都会发生故障,

7、其中内圈随转子一起高速运转,受到内外环之间持续压力作用,是最容易发生故障部分,其故障形式通常表现为磨损、点蚀和破裂等。HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究2.4轴承故障当轴承发生故障发生时,轴承结构被破坏,会引起电机转轴的振动,进而改变了牵引电机的磁场平衡。不同的故障类型对磁场的内部影响不同,使电机定子电流谐波成分也不尽相同,通过分析电流成分的分析,观察定子电流频谱中的故障特征频率来对轴承故障做出故障检测和判别。HXD1型电力机车异步牵引电机故障诊断方法研究3.基于信号分析故障诊断方法基于信号分析故障诊断方法的主要思想是选择合适的牵引电

8、机信号进行分析来检测牵引电机早期故障状态。由于牵引电机的原始信号包含很多谐波,往往很难直接使用,这就要求在进行信号分析前进行信号预处理,