三相异步电动机异常振动分析.pdf

机槭设计与制造
第12期
36
Machinery Design Manufacture
2012年12月
文章编号:1001-3997(2012)12-0036-03
三相异步电动机异常振动分析
李文礼1柯坚1邓斌石晓辉2易2
(1.西南交通大学机械工程学院,成都610031;2.重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室
重庆400050)
Analysis of Exceptional Vibration for Three Phase Asynchronous Motor
LI Wen-li, KE Jian, DENG Bin SHI Xiac-hui2, YI Peng?
(1. School of Mechanical Engineering, South West Jiaotong University, Chengdu 610031, China; Key Iab of
Automoblie Components and Parts Manufacturing and Test Technology of Ministry of Education, Chongqing University
of Technology, Chongqing 400050, China)
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摘要〕研究了变频调速三相异步电机的异常振动问题。针对某电机运行过程中振动异常并有
明显噪声的情况,首先利用总体经验模态分解(EEMD)算法将含噪电机振动信号分解为若干个独立的子
固有模态函数(IMF),消除了经验模态分解(EMD)的模态混叠现象,并对其进行互信息关系处理,对互
信息值归一化处理后,发现前三个互信息值較大,所以对前三个IMF分量进行求和重构,得到反映系
统振动特性的响应信号估计,然后利用包络检波提取出了电机故障特征。
关鍵词:异常振动;EEMD;特征提取;故障诊断
[Abstract The motors exceptional vibration is researched. A ccording to the situation of exceptiona
s vibration with obvious noise during a motor operation, with the method of Ensemble Empirical Mode De
composition ( EEMD), the non-stationary vibration signals are decomposed into a finite number of Intrinsic
Mode Function (IMF ) hich can alleviate model mixing that may qppear in conventional Empirical Mode i
Decompoition (EMD)method, d g d osed with the crit ions of crs -colton coeficient. The e
sponse signal reflecting the vibration characteristics of the system is acquired by Mutual Information Theo
s ry The motors fault signature is found with the method of envelope detection.
Key Words: Exceptional Vibration; EMD; Feature Extraction; Fault Diagnosis
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中图分类号:TH16文献标识码:A
1引言
合对非平稳信号进行分析并广泛应用于地震、医学、故障诊断等各
电机作为工业设备的主要驱动力,也是产生工业噪声污染个领域。
的主要来源,因此降低电机对噪声污染具有重要意义。国外许多
但EMD在应用中存在模式混叠的缺陷,而总休经验模态分
专家对电机的噪声振动问题做过大量研究,前苏联学者从多个
解(EMD)方法利用高斯白噪声具有频率均匀分布的统计特性
方面分析感应电动机、同步电动机及直流电动机产生振动噪声的使加人白噪声后的信号具有均匀分布的分解尺度,同时也平滑了
原因。国外某大学的一些科研人员通过解析法分析径向力及时陶脉冲干扰等异常事件,有效解决了模式混叠问题。
谐波对水磁同步电机振动噪声的影响。一些科研人员喱点研究感2电机振动噪声组成及机理
应电动机、同步电动机和直流电机的噪声产生机理及控制方法。一2.1电机振动原理
些科研人员提出了电机产生噪声的主要原因及测量方法。由于电
电机运行过程中的振动主要包括定子、转子、机座和轴承的
机的旋转振动具有多振源、宽频带、振动形态复杂的特点,其振动信振动,如图1所示。定子铁心的振动主要由电磁力引起。转子的聞
号是由不同激劢源激发的信号成分叠加耦合而成,表现出明显的非有振动特性、质量不平衡和冷热不均及电磁力不平衡,都会引起
线性、非平稳特征,给信号降噪和特征提取带来了很大困难。FT、转子的弯曲振动。机座的振动源主要有定子铁心电磁振动通过铁
Wigner-ville等信号处理方法对非平稳信号在本质上都存在着线心与机座的连接传来,引起机座的倍频振动和转子由于电磁力或
性稳态缺陷,近年来被广泛应用的小波分析取得了许多成果,但不平衡振动的激振力通过轴承传递到机座引起的振动。由于轴承
小波分析本质上是一种窗口可调的傅立叶变换,存在小波基选本身的结构特点,加工装配及运行中出现的故障等内部因素,以
择困难,参数敏感和平稳性假设等局限。由 Norden E, Huang提出及传动轴上其它零件移动和力的作用的外部因素的影响,当电机
的经验模态分解( Empirical Modedecomposition,EMD)方法是一以一定转速并且有一定负载下运行时,对轴承和轴承座或者外壳
种新的具有自适应的时频分析方法,可根据信号的局部,非常适组成的系统会产生激励,导致该系统振动。
米稿日期:2012-02-10*基金项目:重庆市科技攻关计划项目(csc201g00);重庆高校优秀成果转化资助项目(Kjzh!021)