转子断条的故障诊断研究开题报告

中北大学信息商务学院毕业论文开题报告学 生 姓 名：学 号：系 别 ：专 业 ：论 文 题 目 ： 转子断条的故障诊断研究指 导 教 师 :2011 年 03 月 06 日毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述一、本课题研究背景及意义转子断条的故障诊断研究作为一种主要的驱动设备，感应电机以其结构简单、价格低廉、使用方便、可靠性高等优点而在工业、农业、交通运输、国防工程以及日常生活中取得了广泛应用，是一种使用量最大、覆盖面最广的电机。尽管感应电机具有高可靠性等优点，但是随着工业领域自动化水平日益提高，生产系统中采用的电机数量不断增加，单机容量也在不断提高，不同种类的故障仍然会出现，这不仅会损坏电机本身，还会影响整个系统的正常工作，甚至危及生产人员的人身安全，造成巨大经济损失和恶劣影响。(一)国外研究现状国外对于该题目的研究比较超前，在感应电机可发生的故障类型中，转子断条故障占有不可忽视的比例，约占故障种类的5一10。所以准确的诊断出感应电机转子断条故障对保证对保证生产过程的安全、高效、优质及低耗运行、提高生产效率，具有十分重要的经济和社会意义，这已成为国内外学者们一个非常重视的关键和前沿课题。因此本文选取感应电机转子断条作为研究内容。(二)国内研究现状国内研究起步晚，由于感应电机气隙较小，因此对磁动势和磁拉力比较敏感。在电机负载过重或频繁起动制动时，作用在笼条及端环上的势应力和机械应力以及过高的转子温度都会使鼠笼强度大大降低，加上转子在制造过程中的一些固有缺陷最终很容易造成转子断条。电机内部至少包括电路系统、磁路系统、绝缘系统、机械系统、通风散热系统等几个独立、又相互关联的工作系统。电机运行中出现的故障，将会涉及到这些独立的工作系统。由于电机内部存在几个相互关联的工作系统，故障起因和故障征兆往往表现初多元性，一个故障发生时，在电机上往往表现出多种的故障征兆。例如，笼型异步电机因笼条断裂活开焊时，就会出现振动增加，起动时间延长，定子电流摆动，电机滑差增加，转速、转矩波动，温升增高等故障征兆，而且他们往往都是相关联的。断条故障发生后，如电机急需运行，随着劣化过程断条数量将越来越多，征兆越来越显著，故障越来越严重，最终导致电机失效报废。三、本课题相关理论综述(一)定子电流诊断方法当感应电机发生转子断条故障时，定子电流中将引入频率大小为声=(12s)f(J为转差率，为电网频率)故障特征分量。Fourier变换方法的基本思想是对定子电流直接进行频谱分析，根据电流频谱中有无(12s)f特征分量及其幅值大小来判断电机是否存在转子故障及故障严重程度。但是，转子故障特征分量在故障初期时相对于基频分量的幅值很小，且感应电动机稳态运行时转差率J一般很小，导致故障特征分量的频率和基频十分接近，由于Fourier分析时频谱泄漏的影响，故障特征分量往往被基频和环境噪声淹没而难以识别，这也成为电机转子断条故障诊断长期以来的一大“瓶颈。(2)信号处理的时频分析理论机械设备发生故障或异常工作时，其相应的振动、噪声和电流信号往往呈现出非平稳特性。这类信号的统计量(如相关函数、功率谱及倒谱等)都是时变函数。对它们进行分析，只了解其在时域或频域的全局特性是远远不够的，我们最希望得到的乃是信号频谱随时间的变化情况。为此，需要使用时间和频率的联合函数来表示信号，这种表示称为信号的时频表示。时频表示分为线性时频表示和非线性时频表示。时频分析的主要任务是描述信号的频谱含量是怎样随时间变化的，研究并了解时变频谱在数学和物理上的概念和含义。其最终目的是要建立一种分布，以便能在时间和频率上同时表示信号能量或者强度，得到这种分布后，我们就可以对各种信号进行分析、处理，提取信号中所包含的特征信息，或者综合得到具有期望的时频分布特征的信号，大大改进了Fourier变换分析方法的不足。四、作者的观点和主要思路(一)观点：针对感应电机转子发生断条故障时，稳态定子电流中存在频率为声=(12s)f(J 为转差率，厂为电网频率)故障特征分量，又由于定子电流信号相对于其它参数(如转矩、磁通)受外界影响最小，以稳态定子电流为研究对象，详细讨论了将Hilbert 变换和小波包相结合的断条故障特征提取方法。转子故障特征量在故障初期相对于基频分量的幅值很小，且电机稳态运行时转差率一般很小，导致故障特征分量的频率和基频十分接近，故障特征往往被基频和环境噪声淹没而难以识别，针对这一问题，论文首先对定子电流进行了 Hilbert 变换，将基频分量转化为了直流分量，然后，应用双 Hilbert 变换去除直流分量，完成转子断条故障诊断。仿真及实验结果表明该转子断条故障诊断方法是切实可行的。(二)主要思路：提高转子断条故障监测系统的鲁棒性和正确识别率是在线监测研究的难点，研究取得较为满意的结果，但方法和水平仍停留在目前较为常用方法的基础上，有待进一步的研究和探讨。情况复杂，如何区分负荷或电网波动和转子断条故障是进一步需要研究的问题。研究了电机在空载和一定噪声范围内的条件下，该转子断条故障诊断方法，其他条件下有待于进一步研究。参考文献:【1】李伟清，王绍禹发电机故障检查分析及预防M北京：中国电力出版社1996【2】达夫勒PJ，彭曼J著姜建国，史家燕译电机的状态监测M北京：水利电力出版社，1992【3】WTThomson,MFengerCurrent signature analysis todetect induction motor faultspIEEEInd2001，(7)：26-34【4】AHBormett and GCSoukupRotor failures in squirrel cage induction motorsJIEEE Trans1986，22(6)：1 165-l 173【5】GBKliman,RAKoegLJStein,RDEndieott,andMWMaddenNoninvasive deton of broken rotor bars in operating induction motorsJIEEE TransEnergy Convcrs1988，3(4)：873-879【6】GBKliman,WJPrcmcrlani，RAKoegl，and DHoewelerA new approach to online faultdetection in ac motorsJIEEE Industry Applications Soe1 996687-693【7】丁舜年大型电机的发热与冷却M北京：科学出版社，1992【8】WTThomson,MFengerCurrent signature analysis to detect induction motor faultSJIEEEInd。 200l，(7)：26-34【9】沈标正电机故障诊断技术M北京：机械工业出社，1996【10】牛发亮，黄进笼型异步电动机状态监测与转子故障诊断方法对比分析J中小型电机，2004，31(4)：4852【11】刘振兴，张哲，尹项根异步电动机的状态监测与故障诊断技术综述J武汉科技大学学报，2000，24(3)：285289 毕 业 论 文 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、本课题要研究或解决的问题(一)解决转子断条的故障诊断研究的理论基础。(二)验证初步设计方案，绘制相关图纸。二、拟采用的研究手段(一)文献综述法：本人查阅了与课题相关的研究成果和文献资料，收集整理了有关方面的数据和资料，并将查找到的资料进行归类整理及加工，为自