基于CZT和ZoomFFT法的频谱细化在电动机故障诊断中的应用.pdf

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1、2014年第5期煤矿机电’75·基于CZT和ZoomFFT法的频谱细化在电动机故障诊断中的应用陈龙，许允之(中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州221116)摘要：随着工业自动化的发展，笼型异步电动机被广泛采用，转子断条与偏心是常见的故障。传统频谱分析技术已不能满足故障诊断的需求，近年来在传统傅里叶算法基础上发展起来的频谱细化分析技术得到了迅速发展。常用频谱细化方法有FFT—FS法、Yip—Zoom法、CZT变换分段法和基于复调制的ZoomFFF法。后两种方法更优越，使用范围也广。通过Matl

2、ab用CZT和ZoomFFr两种方法进行断条故障仿真实验，对比频谱细化图得出zoomFFr较CZT更具优势的结论。关键词：故障诊断；分辨率；频谱细化；CZT分段变换法；复调制ZoomFFT法中图分类号：TM343+．3文献标识码：A文章编号：1001—0874(2014)05—0075一04ApplicationofSpectrumRefinementinMotorFaultDiagnosisBaseOnCZTandZOOmFFTChen上刀ng，丑“Yunzhi(SchoolofInformat

3、ion&ElectricalEn百neering，ChinaUniversityofMiningandTechndogy，Xuzhou221116，China)Abstract：Withthedevelopmentofindustrialautomation，theasynchronouscagemotoriswidelyused．Therotorbarbreakageandeccentricityarethecommonfaults．Thetraditionalspectralanalysist

4、echniquecannotmeettheneedsoffaultdiagnosis，andthefrequenyspectrumrefininganalysistechniquerecentlyhadrapidlydevelopedonthebasisofthetraditionalFourieralgorithm．TheF订一FS，Yip—Zoom，CZTtransformsegmentationandZoomFFTreusemodulationmethodsarecommonlyusedin

5、refiningfrequencyspectrum．Thetwolattermethodsalemoresuperiorthanothersandusedmorewidely．AnexperimentalsimulationofrotorbarbreakagefaultbyMatlabwithmethodsCZTandZoomFFFandthecomparisonbetweenthespectrumrefinementfiguresdrawaconclusionthatthemethodZoomF

6、FrhasmoreadvantagesthanCZT．Keywords：faultdiagnosis；resolutionratio；frequencyspectrumrefinement；CZTtransformsegmentationmethod；ZoomFFFreusemodulationmethod0引言1频谱分析技术转子断条与偏心是笼型异步电动机的常见故障。诊断方法已很多⋯，普遍用定子电流监测方法诊断转子故障。最典型的方法是对采样的单相电流信号进行频谱分析121，判断是否存在故障及故障严

7、重程度。这种方法简单易行，成本低。但异步电动机轻载或空载额定运行的转差率很小，断条特征频率淹没在基频周围，需要消除基波的影响，才能准确诊断故障。1．1常规频谱分析常规频谱分析方法用快速傅里叶算法(FFT)处理数据，分辨率不高。为了准确识别和分析断条故障特征频率成分，信号分析方法既要有较高的分辨率又要有较宽的频率范围。由分辨率△厂=fin(其中，为采样频率，Ⅳ为采样点数)知道，增加采样点数Ⅳ可以满足要求，但会增加计算机的存储量和计算量。频谱细化技术可以解决这个矛盾。·76·煤矿机电2014年第5期1

8、．2频谱细化分析技术频谱细化分析技术采用高分辨率的傅里叶分析方法，对信号频谱中感兴趣的频段增加谱线密度，从而更加精确地分析故障特征频率成分。目前常用的频谱细化技术有FFYr—Fs法、Yip．Zoom法、CZT变换分段法和ZoomFFT复调制法。本文采用CZT和zoomFFTr两种方法后更具优越性，使用范围也更广。2基于CZT变换分段法的转子故障诊断原理。31有限长序列的离散傅里叶变换(DFT)实际上就是序列均匀分布在单位圆2耵范围内Ⅳ个z变换取样点，分辨率受到限制。CZT变换适合于