基于HHT方法的鼠笼式电动机转子断条故障诊断研究.pdf

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1、·36·煤矿机电2015年第1期基于HHT方法的鼠笼式电动机转子断条故障诊断研究许允之1，李泽农2，王鸿雁2，韩苏2，李榕2，谌超1，谭清雄1(1．中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州221116；2．煤炭科学研究总院，北京100013)摘要：电动机故障信号通常采用时频分析方法处理。传统的时频分析方法都有各自的局限。HHT方法(赫．黄变换)首先利用经验模态分解将原信号分解成若干个固有模态函数之和，再对各固有模态分量进行Hilbert变换，得出信号的Hilbert谱和边际谱，然后找出原信号的特征频率成分

2、。研究表明，用HHT方法能有效地提取鼠笼式电动机转子断条的故障特征。关键词：鼠笼式电动机；故障诊断；赫-黄变换；边际谱中图分类号：rIM343+．3；TP277．3文献标识码：A文章编号：1001—0874(2015)01—0036—05StudyOfROtOr-BarBreakageFauItDiagnosisfOrSquirreI—CageMOtOrBaSedOnHHTMethOdx配h，班i1，“zeno昭2，耽愕舶，堵弘凡2，吼nsM2，乜舶，矿，ckn现口01，死ng，移io增1(1．Schoo

3、lofInf0珊ationandElectricalEn西neer主ng，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China；2．chinaCoalResearchInstituteHeadquarter，Beijing100013，China)AbstraCt：Thetime—fkquencyanalysismethodsareusuallyusedtoprocessthesignalofmotorfault．Butthetraditional

4、onesaurefeaturedwithsomelimitations．TheHHT(Hilbert—HuangTI’ansfom)met}loddecomposestheoriginals培nalintoanumberofintrinsicmodefunction．First，bytheempiricalmodedecomposition，earriesouttheHilberttransformforeachcomponentofintrinsicmodefunction．Theirsummation

5、willoH!：ertheHilbertspectlllmandthemar舀nalspec协lHl，f而mwhichmaysearchouttheeharacteristief诧quencycoIrlponentoftheoriginalsignal．7IhestudyindicatesthattheHHTmethodisvalidforextmctingthemtor-barbreakagefauhcharacterforthesquirrel—cagemotor．Keywords：squirrel—

6、cagemotor；faultdiagnosis；HHT(Hilbert—HuangTransfo珊)；m盯ginalspectrumO引言转子断条是异步电动机经常发生的一种故障，危害大且不易被识别¨j。鉴于此，有必要在转子断条故障初期进行有效的检测，将故障损失降到最低。分析电动机故障信号多采用时频分析方法。短时傅立叶变换的时频窗口大小固定，分析能力有限；小波变换虽然能在低频处细分频率、高频处细分时间，实现多分辨率分析，但不具备良好的自适应性，且小波基的选择是一个难点；Wignef—Ville分布虽然具有

7、很高的时频分辨率，但分析多分量信号时，会出现严重的交叉项干扰旧剖。综上所述，传统的时频分析方法都存在一些问题。本文采用的(赫尔伯特．黄变换)(Hilbert．HuangTransfor【Il，简称HHT)是NordenE．Huang于1998年提出的一种时频分析方法，已成功应用于地震信号分析、复合材料伤检、建筑物状况监测等诸多领域。现用来研究异步电动机转子断条故障，并通过实例验证其有效性。1皿T的基本原理HHT包括两部分：首先利用经验模态分解(EMD)将给定信号分解为若干个固有模态函数(IMF)和残余项之

8、和；然后对每个IMF进行Hilbert2015年第1期煤矿机电·37·变换，得到相应的Hilbert谱，叠加得到给定信号的幅值一频率一时问分布谱图(Hilbert谱)。Hilben谱对时间积分，就可以得出边际谱H引。1．1瞬时频率和Hilbert变换瞬时频率表征信号在某一时间点上的瞬态频率特性。当H汕ert谱或边际谱中出现某一频率的能量时，一定出现该频率的振动波。给定随机时间序列戈(￡)的Hilbert变换y(￡)如下：北)=