感應(yīng)電動(dòng)機(jī)因其可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，故而在船舶上得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電機(jī)常見(jiàn)故障中軸承故障的發(fā)生幾率高達(dá)41%，一旦電機(jī)發(fā)生故障，就可能導(dǎo)致動(dòng)力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的服務(wù)中止，從而威脅船舶航行的安全。其中軸承故障是電機(jī)故障中發(fā)生概率最高的，因此本文針主要介紹船舶感應(yīng)電動(dòng)機(jī)軸承故障的診斷方法。
由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率比較小，在輕載和空載狀態(tài)時(shí)更小，使故障特征難以突出，特別是轉(zhuǎn)子斷條在基頻成分周圍的邊頻容易被基波淹沒(méi)。為此提出了基于瞬時(shí)功率信號(hào)頻譜分析的診斷方法。
瞬時(shí)功率包含一恒值分量及頻率為Zsf的波動(dòng)分量，恒值功率和電機(jī)負(fù)載和電機(jī)損耗有關(guān)。由功率表達(dá)式明顯可以看出，故障特征分量Zsf包含了電流信號(hào)中(l士Zs)f兩個(gè)分量的作用。因此，氣隙功率中Zsf特征分量包含了由于電機(jī)轉(zhuǎn)子故障引起的不對(duì)稱以及速度波動(dòng)的影響，把該特征分量的幅值與恒值功率的比作為分析電機(jī)轉(zhuǎn)子故障嚴(yán)重程度的指標(biāo)更為合理。
由于電網(wǎng)電壓不受電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的影響，瞬時(shí)功率中故障特征分量形式上與基于Hilbert變換的定子電流解調(diào)信號(hào)中相同，但實(shí)際上瞬時(shí)功率中既包含了電流的作用，又包含了電壓電流間的相位差φ的影響，其與負(fù)載大小、勵(lì)磁電流等有關(guān)，相對(duì)于定子電流的解調(diào)信號(hào)包含了更多的信息成分，也就是說(shuō)，功率譜對(duì)負(fù)載變化的響應(yīng)要比電流強(qiáng)。
另外，要濾除功率譜中恒值分量來(lái)凸現(xiàn)2sf故障特征信號(hào)也要比分析電流信號(hào)簡(jiǎn)單一些。但要想判斷出電機(jī)轉(zhuǎn)子故障并得出其嚴(yán)重程度同樣需要合適的處理算法。
上面的介紹的這幾種故障診斷方法中，溫度診斷方法屬于侵入式設(shè)計(jì)，振動(dòng)診斷方法本來(lái)是一個(gè)故障特征比較明顯的方法，同時(shí)還具有反映故障信息量大特點(diǎn)，但是在船舶這一特殊領(lǐng)域，由于船舶本身的共振，各種輔助機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)，導(dǎo)致振動(dòng)信號(hào)所攜帶的故障特征量中有嚴(yán)重的噪聲，甚至特征量其他振動(dòng)信號(hào)所淹沒(méi)；基于參數(shù)辨識(shí)的方法因?yàn)樾枰姍C(jī)的一些機(jī)械及電磁參數(shù)，因而不利于故障診斷系統(tǒng)的通用性；瞬時(shí)功率分析法和氣隙轉(zhuǎn)矩分析法均需要船舶感應(yīng)電機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)的研究時(shí)采集定子電壓和電流，因此測(cè)試電路相對(duì)復(fù)雜，對(duì)電壓電流信號(hào)的相位要求嚴(yán)格，采樣時(shí)必須保證各路數(shù)據(jù)的同步采樣，因而增加了故障診斷系統(tǒng)的組建難度，無(wú)法使故障診斷方式得到普及。對(duì)于實(shí)際工作中遇到的情況，應(yīng)考慮不同狀況進(jìn)行分析應(yīng)用何種方法。
本文由陌貝網(wǎng)小麗整理編輯
