异步电动机智能故障诊断系统的研究与应用

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1、索取号：TP273密级：公开硕士学位论文异步电动机智能故障诊断系统的研究与应用研究生：李文铅指导教师：张立华副教授培养单位：工学院一级学科：控制科学与工程二级学科：完成时间：2016年3月24日答辩时间：2016年5月31日万方数据曲阜师范大学研究生学位论文独创性声明（根据学位论文类型相应地在“□”划“√”）本人郑重声明：此处所提交的博士□/硕士□√论文《异步电动机智能故障诊断系统的研究与应用》，是本人在导师指导下，在曲阜师范大学攻读博士□/硕士□√学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除注明部分外不包含他人已经发表或撰写的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中

2、以明确的方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：曲阜师范大学研究生学位论文使用授权书（根据学位论文类型相应地在“□”划“√”）《异步电动机智能故障诊断系统的研究与应用》系本人在曲阜师范大学攻读博士□/硕士□√学位期间，在导师指导下完成的博士□/硕士□√学位论文。本论文的研究成果归曲阜师范大学所有，本论文的研究内容不得以其他单位的名义发表。本人完全了解曲阜师范大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权曲阜师范大学，可以采用影印或其他复制手段保存论文，可以公开发表论文的全部或部分内容。作者签名：日期：导

3、师签名：日期：万方数据摘要摘要电动机作为一种可以将电能转化为机械能的装置，在工业生产中有着举足轻重的地位，特别是异步电动机作为工业生产中最主要的原动力和驱动装置，其重要性是毋庸置疑的。在煤矿、能源、化工等工业领域当中，大型异步电机更是其核心设备，一旦异步电机出现故障，整个工业运行系统可能会面临全面瘫痪的风险，造成不可预料的经济损失，甚至危及现场工作人员的生命安全。因此异步电动机的故障检测及故障诊断具有重要的研究意义。本文针对异步电动机的状态监测，以PT100、电流互感器、电压互感器、加速度传感器及研华PCI1711等为硬件基础，应用LabVIEW与MATLAB混合编程、C语言编程，开发出异步

4、电机实时状态监测与故障诊断专家系统。系统的数据采集功能主要由现场传感器及研华数据采集卡PCI1711完成，PCI1711是基于PCI总线的高速多功能数据采集卡，可以实现对数字量、模拟量输入输出的控制。信号通过数据采集系统在上位机LabVIEW开发的信号分析系统中进行分析与处理。信号分析系统利用异步电机的转子绕组与定子绕组的感应关系，通过Park变换法对异步电机的三相定子电流进行数据处理，得到定子电流Park变换图，并通过MATLAB编程提取出故障的特征信号。同时，针对转子故障信号微弱时Park变换图不明显的弱点，使用最优抵消法对定子电流作去噪处理，然后进行频谱分析，提取故障频谱的特征信号，得

5、到定子电流频谱图进行辅助判断。对于振动信号，利用虚拟滤波器进行了滤波处理，然后借助MATLAB进行Hilbert变换，并对其做包络分析，得到相应的波形图，提取包络图中的故障特征信号。信号分析系统提取的故障特征信号的数据存放在系统数据库中，通过故障诊断专家系统与知识库中的规则进行比较，最终确定故障结果。专家系统数据库使用Access软件进行开发，通过故障树分析建立知识库，最终由C语言编程完成专家系统的设计，通过LabVIEW的CIN（CodeInterfaceNode）功能节点来实现对专家系统的调用。本课题设计的异步电机智能故障诊断系统经过兖矿集团鲍店煤矿储运车间测试证明，具有良好的实时数据监

6、测和准确的故障诊断能力。设计达到了预期的目标，对煤炭仓储车间的生产安全和优化管理起到了重要的实际意义。关键词：异步电动机，故障诊断，LabVIEW，专家系统，Park变换法，最优抵消法，Hilbert变换I万方数据AbstractAbstractAsakindofdevicecanconvertelectricalenergyintomechanicalenergy,motorhasapivotalroleinindustrialproduction,especiallyasamainmotiveforceanddrivingdeviceinindustrialproduction,asyn

7、chronousmotorshaveitsimportancebeyonddoubt.Inthecoalmine,energy,chemicalandotherindustries,largeasynchronousmotoristhecoreequipment,oncethefaultoftheasynchronousmotoroccurs,theentireindustrialoperationsyste