本發明涉及電機故障分析,具體為異步電機轉子斷條故障檢測方法、系統及存儲介質。
背景技術:
1、異步電機轉子斷條故障是異步電機在運行過程中可能遇到的一種常見問題,它會影響電機的效率和性能,異步電機的轉子通常由一系列由銅制成的導條和末端環組成,這些導條和末端環連在一起形成一個閉環,當其中一條或多條導條斷裂時,就發生了轉子斷條故障,發生轉子斷條故障后,斷條會導致電機效率下降、轉子斷條電機運行時產生異常振動、電機部分區域過熱、導致絕緣材料的破壞,但是轉子斷條在僅僅斷裂少數條數的情況下,其外部特征表現并不明顯,工作人員難以直觀的判斷3條以內的轉子斷條故障。
2、在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解,因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供異步電機轉子斷條故障檢測方法、系統及存儲介質,以解決上述背景技術中提出的問題。
2、為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:
3、異步電機轉子斷條故障檢測方法,具體步驟包括:
4、s1、建立平面坐標系,將待測異步電機轉子置于平面坐標系中,待測異步電機轉子的中心點置于平面坐標系的原點處,且中心線垂直于平面坐標系,采集待測異步電機轉子導條外側投影在平面坐標系上的投影點位坐標;
5、s2、對投影點位坐標進行預處理,生成轉子偏差評估指數,轉子偏差評估指數用于反映待測異步電機轉子導條的重心是否偏離中心,所述轉子偏差評估指數用zpp表示;
6、s3、獲取同型號待測異步電機的轉子導條,通過環境腐蝕實驗生成導條被腐蝕性能評價指數,導條被腐蝕性能評價指數用于反映待測異步電機工作環境對轉子導條的腐蝕影響程度,所述導條被腐蝕性能評價指數用bfp表示;
7、s4、建立異步電機轉子斷條故障模型,分別采集正常異步電機、具有一根轉子斷條的異步電機、具有兩根連續的轉子斷條的異步電機、具有三根連續的轉子斷條的異步電機啟動后200ms內的轉速參數以及待測異步電機啟動后200ms內轉速數據;
8、s5、對轉速參數和轉速數據進行預處理,生成最大轉速差值集合、均值轉速差值集合、離散轉速差值集合,最大轉速差值集合用于反映待測異步電機的啟動最大轉速與正常異步電機以及故障異步電機的最大轉速差值,均值轉速差值集合用于反映待測異步電機的啟動平均轉速與正常異步電機以及故障異步電機的平均轉速差值,離散轉速差值集合用于反映離散時間點位下待測異步電機的啟動轉速與正常異步電機以及故障異步電機的啟動轉速差值,所述故障異步電機包括具有一根轉子斷條的異步電機、具有兩根連續的轉子斷條的異步電機以及具有三根連續的轉子斷條的異步電機;
9、s6、對最大轉速差值集合、均值轉速差值集合、離散轉速差值集合進行相關性分析,生成模型評估矩陣,模型評估矩陣用于反映異步電機轉子斷條故障程度,所述模型評估矩陣用a表示;
10、s7、對模型評估矩陣、轉子偏差評估指數、導條被腐蝕性能評價指數進行相關性分析,生成異步電機轉子斷條評價指數,異步電機轉子斷條評價指數用于反映待測異步電機轉子斷條數以及置信度。
11、進一步地,所述投影點位坐標共計n個,其中第j個投影點的投影點位坐標用表示,j的取值范圍為1、2、3、…、n,n不小于12,投影點位均勻分布,對投影點位坐標進行相關性分析,通過最小二乘法擬合生成圓的方程,所依據的公式為:
12、其中,、與為最小二乘法擬合生成的常數項;
13、對和擬合生成的、與進行相關性分析,生成轉子偏差評估指數zpp,所依據的公式為:
14、
15、其中,為偏差影響因子,的取值范圍為,轉子偏差評估指數zpp用于反映待測異步電機轉子導條的重心是否偏離中心。
16、進一步地,所述環境腐蝕實驗包括以下步驟:s31、稱重導條質量并記為;s32、將導條置于80攝氏度的使用工作區域環境中放置12個月;s33、去除導條表面腐蝕產物后再次稱重并記為;s34、計算腐蝕速率d,所依據的公式為:。
17、進一步地,所述s33中,利用100ml濃硫酸加蒸餾水配置成1000ml的溶液,然后在20攝氏度下浸泡15分鐘去除導條表面的腐蝕產物。
18、進一步地,對腐蝕速率d進行相關性分析,生成導條被腐蝕性能評價指數bfp,所依據的公式為:
19、其中,t為待測異步電機的使用時間,單位為月,數值向下取值,為工作環境腐蝕影響因子,的取值范圍為,導條被腐蝕性能評價指數bfp用于反映待測異步電機工作環境對轉子導條的腐蝕影響程度。
20、進一步地,所述轉速參數包括正常異步電機第i毫秒時的轉速、具有一根轉子斷條的異步電機第i毫秒時的轉速、具有兩根連續的轉子斷條的異步電機第i毫秒時的轉速、具有三根連續的轉子斷條的異步電機第i毫秒時的轉速,其中正常異步電機第i毫秒時的轉速記為,具有一根轉子斷條的異步電機第i毫秒時的轉速記為、具有兩根連續的轉子斷條的異步電機第i毫秒時的轉速記為、具有三根連續的轉子斷條的異步電機第i毫秒時的轉速記為,待測異步電機第i毫秒的轉速數據記為,其中i取值范圍為1、2、3、…、200。
21、進一步地,對轉速參數和轉速數據進行相關性分析,生成最大轉速差值集合、均值轉速差值集合、離散轉速差值集合,所依據的公式為:
22、
23、其中,為最大轉速差值集合,為均值轉速差值集合,為離散轉速差值集合,最大轉速差值集合用于反映待測異步電機的啟動最大轉速與正常異步電機以及故障異步電機的最大轉速差值,均值轉速差值集合用于反映待測異步電機的啟動平均轉速與正常異步電機以及故障異步電機的平均轉速差值,離散轉速差值集合用于反映離散時間點位下待測異步電機的啟動轉速與正常異步電機以及故障異步電機的啟動轉速差值,為待測異步電機第i毫秒的轉速數據的最大取值;
24、設定閾值,當最大轉速差值集合中的元素均小于等于且均值轉速差值集合中的元素均小于等于且離散轉速差值集合中的元素均小于等于時,對最大轉速差值集合、均值轉速差值集合、離散轉速差值集合進行相關性分析,生成模型評估矩陣a,所依據的公式為:
25、
26、其中,,且、、取值邏輯滿足如下公式:
27、其中的取值為1.53v,的取值為1.12v,的取值為1.05v,v為待測異步電機的額定轉速,模型評估矩陣a用于反映異步電機轉子斷條故障程度。
28、進一步地,對模型評估矩陣a、轉子偏差評估指數zpp、導條被腐蝕性能評價指數bfp進行相關性分析,生成待測異步電機轉子斷條評價指數ydp,所依據的公式為:
29、
30、設定為置信閾值,取值為36.8,當模型評估矩陣a中的元素全部為0,輸出待測異步電機轉子斷條數為0,置信度為95%;
31、當模型評估矩陣a中的元素全部為1且,輸出待測異步電機轉子斷條數為1,置信度為95%;當模型評估矩陣a中的元素全部為1且,輸出待測異步電機轉子斷條數為1,置信度為50%;
32、當模型評估矩陣a中的元素全部為2且,輸出待測異步電機轉子斷條數為2,置信度為95%;當模型評估矩陣a中的元素全部為2且,輸出待測異步電機轉子斷條數為2,置信度為50%;
33、當模型評估矩陣a中的元素全部為3且,輸出待測異步電機轉子斷條數為3,置信度為95%;當模型評估矩陣a中的元素全部為3且,輸出待測異步電機轉子斷條數為3,置信度為50%。
34、本發明還提供了異步電機轉子斷條故障檢測系統,用于執行異步電機轉子斷條故障檢測方法,包括:
35、坐標系建立模塊,所述坐標系建立模塊用于將待測異步電機轉子置于平面坐標系中,采集待測異步電機轉子導條外側投影在平面坐標系上的投影點位坐標;
36、投影點位預處理模塊,所述投影點位預處理模塊用于對投影點位坐標進行預處理,生成轉子偏差評估指數;
37、工作環境腐蝕分析模塊,所述工作環境腐蝕分析模塊用于通過環境腐蝕實驗生成導條被腐蝕性能評價指數;
38、數據采集模塊,所述數據采集模塊用于采集正常異步電機、具有一根轉子斷條的異步電機、具有兩根連續的轉子斷條的異步電機、具有三根連續的轉子斷條的異步電機啟動后200ms內的轉速參數以及待測異步電機啟動后200ms內轉速數據;
39、轉速分析模塊,所述轉速分析模塊用于對轉速參數和轉速數據進行預處理,生成最大轉速差值集合、均值轉速差值集合、離散轉速差值集合;
40、綜合分析模塊,所述綜合分析模塊用于對模型評估矩陣、轉子偏差評估指數、導條被腐蝕性能評價指數進行相關性分析,生成異步電機轉子斷條評價指數。
41、本發明還提供了一種存儲介質,其上存儲有計算機程序指令,所述計算機程序指令被處理器執行時實現異步電機轉子斷條故障檢測方法。
42、與現有技術相比,本發明的有益效果是:
43、本發明對異步電機的工作環境分析、異步電機的轉速分析、異步電機轉子導條的重心偏差分析三個方面綜合評估異步電機斷條故障與否并同時輸出評估置信度,通過采集故障異步電機的特征轉速參數與待測異步電機的特征轉速數據進行相關性分析,生成評估異步電機轉子斷條程度的模型評估矩陣,通過環境腐蝕實驗生成導條被腐蝕性能評價指數,通過建立平面坐標系并進一步分析異步電機轉子導條的重心偏差程度,進一步的,對模型評估矩陣、轉子偏差評估指數、導條被腐蝕性能評價指數進行相關性分析,生成異步電機轉子斷條評價指數,從而評估待測異步電機轉子斷條數以及置信度。