基于定子电流小波包分析牵引电机轴承故障诊断

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1、第35卷第2期铁道学报V0l_35No．22013年2月JOURNALOFTHECHINARAILWAYS0CIETYFebruary2013文章编号：1001—8360(2013)02—0032—05基于定子电流小波包分析的牵引电机轴承故障诊断杨江天，赵明元，张志强。，李平康(1．北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京100044；2．中国北车集团大同电力机车有限责任公司，山西大同037038；3．中国南车集团青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程实验室，山东青岛266111)摘要：滚动轴承失效是机车牵引传动系统的主要故障源之

2、一。轴承失效引起电机振动增加，导致定子电流发生调制。本文根据轴承失效对电机运行参数(振动、电流)的影响，将牵引电机轴承故障分为单点局部损伤和整体磨损。分析两种滚动轴承故障对振动和电机定子电流频谱的影响。定子电流分析可在不影响电机运行的情况下，检测电机的工作状况。小波包变换适应于处理瞬变、非平稳信号，用于电机定子分析能获得较高的频率分辨率，有效提取故障征兆。本文提出一种基于定子电流小波包分析的机车牵引电机轴承在线故障检测方法。HXD2型机车线路运行试验证明，该方法能有效诊断电机轴承早期故障。关键词：牵引电机；轴承；故障诊断；定子电

3、流分析；小波包变换中图分类号：U264．1；TM343文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1001-8360．2O13．02．006TractionMotorBearingFaultDetectionViaWaveletPacketAnalysisofStatorCurrentsYANGJiang—tian，ZHAOMing—yuan。，ZHANGZhi—qiang。，LIPing—kang(1．SchoolofMechanical，ElectronicandControlEngineering，BeijingJ

4、iaotongUniversity，Beijing100044，China2．CNRDatongElectricLocomotiveCo．，Ltd．，Datong037038，China；3．NationalEngineeringLaboratory，CSRQingdaoSifangCo．，Ltd．，Qingdao266l11，China)Abstract：Rollingelementbearingfailuresaccountforalargemajorityofmechanicalfaultsinalocomotivetra

5、c—tionsystem．Bearingfailuresinducemotorvibration，resultinginmodulationofstatorcurrents．Inthispaper，accordingtotheeffectofbearingfailuresonoperatingparametersofmotor(e．g．，vibrationandcurrent)，bear—ingfailuresoftractionmotorwereclassifiedintosingle—pointdefectsandgener

6、alizedroughness．Theinfluenceofbothtypesofrollingelementbearingfaultsonthevibrationandinductionmotorstatorcurrentspectrumwasanalyzed．MotorcurrentsignatureanalysisW3Sintroducedtoprovideanonintrusivewaytoassessthehealthofamotor，beingintegratedwithwaveletpackettransformw

7、hichofferedanefficientdecompositionofsignalscontainingbothtransientandnon—stationarycomponents．Thus，finefrequencyresolutionwasachievedandfaultfeatureswereextractedviawaveletpacketanalysisofmotorcurrents．Theonlinelocomotivetractionmo—tordiagnosticmethodusingmotorcurre

8、ntsignatureanalysiswaspresented．Theproposedmethodwaseffec—tivelyappliedtotheoperationtestsofLocomotiveTypeHXD2，andtheincipientbeari