基于电机电流的转子系统载荷识别方法研究

发布时间：2017-11-26 12:30

  本文关键词：基于电机电流的转子系统载荷识别方法研究

  更多相关文章： 转子系统 载荷识别 电机电流 机电耦合 支持向量机 小波包

【摘要】：在工业生产中,转子系统作为推动机械运转的核心部件,被广泛应用于汽轮机组、航空发动机、离心泵以及工业压缩机等旋转机械设备中。这些设备都为人们的生产生活所利用,在生产实践中发挥着无可替代的作用。由于使用范围的广阔性,使得在不同设备和不同环境下,转子承受载荷的情况复杂多变,常常会受到诸如稳态,瞬态,冲击,线性,非线性等不同类型载荷的作用。大量的工程实践表明,转子系统受载的情况会直接影响转子系统的强度和寿命,一旦载荷的大小超出转子系统所能够接受的范围,其后果将不堪设想。同时,整个旋转机械的故障状况也与转子系统的受载有一定联系,因而寻找转子系统载荷的变化规律,对于确保转子系统乃至整个旋转机械设备的安全、高效、长期运行,进而避免事故和经济损失的发生,具有重大的意义。为了解决这一问题,本文结合载荷识别技术和电机电流监测技术,对基于电机电流的转子系统载荷识别方法进行了研究。首先,本文阐述了转子系统载荷识别的研究背景和意义,并对当前国内外载荷识别技术,电机电流诊断和监测技术的研究动态做出了论述。其次,利用拉格朗日方程建立了单跨转子轴承系统在电机mt坐标下的耦合数学方程和滚筒提升机转子系统的机电耦合方程。通过在simulink中构建仿真模型并在模型中加载不同类型的载荷,得到了各载荷状态下电机电流时域、频域变化规律,从而揭示了转子系统载荷和电机电流关系。为了进一步从电机电流信号中获取到有关载荷的信息,提出了遗传编程优化时域特征量,EMD经验模式分解和希尔伯特模量三种行之有效的特征提取方法。实现了转子系统不同类型载荷激励下电流中载荷信息挖掘的目的。在此基础上,对转子系统常见的五类载荷进行了定性和定量识别。在定性识别中,提出了基于小波包变换和电机定子等效直流电的识别方法。这种方法通过将电机三相定子电流转化成相应的等效直流电,然后再用小波包变换对直流电进行处理,就可以在得到的小波系数中识别出载荷的类型。在载荷的定量识别中,提出了两种可行的方法。方法一利用了异步电机-转子系统的机电耦合模型,在对方程变形修改后,由电流反解出作用在系统上的载荷。方法二在已知载荷类型的基础上,借助支持向量机回归方法和载荷特征提取方法实现了定量识别载荷的目的。最后,设计了转子加载试验系统,针对试验条件和要求制定了合理的试验方案,并按照此方案完成了不同载荷作用下转子系统的试验。以试验的分析结果为根据,修正和改进了异步电机—转子系统模型,验证了载荷定性识别和定量识别方法的正确性和实用性。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM303.3

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