感应电机的无传感器在线振动监测法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com感应电机的无传感器在线振动监测法布莱因K·林，aEEE)等著黄振坤译吕沛劲周维良校摘要一——本文提出了一种以电机的电流谐波和它们的相关的振动谐波之间关系为基础的感应电机无传感器在线振动监测法。振动监测系统最初记录电机在正常工况下运行时的电流和振动两种基线测量值。然后，对基线数据进行评估以确定在线监测的临界频率。一旦确定了这些频率，基线振动测量值就只是被用来按照估算的振动级换算电波谐波信号。根据理论分析，模拟结果，以及本文所示的实验结果，就可以设想电流谐波和振动等级之间的线性关系。本文对一台在空载下

2、运行的三相230V、10马力感应电动机进行的两次实验的结果进行了探讨，这些结果表明了这种无传感器在线振动监测方法的可行性。索引名词——感应电机，电动机电流特征，振动监测。1．引言作为电动机正常与否及电动机／负载保护的一个标志，振动监测成为电动机传动系统的一个必备部分已有一段时间[5]，[8]。一般，在电机的轴承盖处所记录下的振动速度是测得的信号。然后，就把已制定的振动标准，如ISo10186，与测得的电机振动均方根等级相比较，并且用这些振动标准来检测／预告可能有的机械损坏、或者不安全的工况。最近的研究对于在无振动传感器时电机工况监测所用的电流特

3、征分析进行了调查。在为识别和／或预测轴承故障、转子断条以及转子偏心而开发这些工况监测系统方面已经作了巨大努力[2]一[43，[6]一[8]。最近，对电流谐波量级、振动谐波量级以及特殊的机械故障类型之间的关系进行了周密的考察[2]、[3]、[63。在[23和[3]中，对电流谐波量级和转子偏心的类型和程度之间的关系进行了研究。在[63中，为了确定对由这些振动引起的电流谐波设立一个极限或者“标准”的可行性，对于已知振动频率的振动和电流谐波量级之间的关系进行了研究。结论是，对于一个给定的已知振动频率，谐波均方根值振动等级和均方根值电流等级是单调地相关的

4、。如图l所见，这个关系很大程度上依赖于机械系统，因为它对于每个一个振动频率都有很大程度的不同。此外，根据理论分析模拟结果及本文所显示的实验结果，可以设想电流谐波和振动等级之·32·维普资讯http://www.cqvip.com间的线性关系。然而，重要的是要注意到，以这种线性为基础的任何估计都受到由某种情况(振动倾向于随时间而不恒定)和由定子机座和气隙磁导率之间的复杂机械关系所引起的巨大误差的影响。另外，对于任何电机来说，振动谐波可能无限制地增加。而电流谐波受到轴承游动间隙的限制。O．5O0．450．400350．300．250．200．150

5、．100．050．oo图1从0到1KHz均方根值定子电流与两种振动频率的相同范围内的相应均方根值振的关系。每一个点表示一个从卜4级的不同振动量级p，一次测试)。在给定的环境中，电机将会有一种正常工况。在传动系统安装时，这个正常工况能够作为两个基线振动和电流的测量值被记录下来，给在线工况监测系统作为参照。一个单相的定子电流信号和来自位于电机轴承盖上的振动传感器的振动信号，将起到基线数据作用。振动传感器在安装之后又被卸下。假设，任何从外部引起的振动，如机械振动其振动源在电动机外部，其频率将不会因时间而改变。然后，工况监测系统将把随时测得的定子电流信

6、号与基线电流信号相比较，以确定是否发生了谐波分量增加的情况。还有，要注意的是在几乎任何实际的设施中，谐波分量的位置没有变化。而且，这项工作意在证实，测量气隙的位移(即电流谐波量级)是一种逼近定子机座位移的充分手段，这样就指示了电机的总体振动等级上的变化。2．以电流为基础的机械振动监测由在绕组中电流流动而造成的气隙中的磁通密度被规定为是绕组MMF和气隙磁导Pg的乘积。对于a相定子绕组来说，这个磁通密度由下式表达：B。(。衄)=MMF。s)·Pg。，衄)(2．1)式中，衄是机械的转子角位移，。是围绕定子气隙的角测度。虽然电动机电流谐波可能由几个不同

7、的来源引起，但本文的讨论将集中于由在磁导P(。，珊)中的谐波所产生的那些电流谐波。因此，假设，电源电压纯粹是60Hz或只包括60Hz的整数倍谐波。由于电动机转差的原因，在以电流为基础的振动滥测中，这些谐波可以忽略不计。·33·本文共10页，欲获取全文，请点击链接http://www.cqvip.com/QK/85193X/199967/6669629.html，并在打开的页面中点击文章题目下面的“下载全文”按钮下载全文，您也可以登录维普官网（http://www.cqvip.com）搜索更多相关论文。