电动机故障诊断技术探讨.pdf
第 4 1卷 第 1期 2 0 1 5年 1月 工矿 自 动 化 I ndu s t r y a nd M i n e Aut o ma t i o n Vo I _ 4 1 NO . 1 J a n.2 01 5 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 1 0 0 4 0 0 5 DOI 1 0 . 1 3 2 7 2 / j . i s s n . 1 6 7 1 2 5 1 X . 2 0 1 5 . 0 1 . 0 1 1 王惠中, 劾迎春 , 张荧 , 等. 电动机故障诊断技术探讨E J ] . 工矿 自动化 , 2 0 1 5 , 4 1 1 4 0 4 4 . 电动机故障诊断技术探讨 王 惠 中 , 劢 迎春 。 , 张 荧 , 朱宏 毅 1 . 兰州理工大学 电气工程与信息工程学院,甘肃 兰州 7 3 0 0 5 0 ; 2 . 甘肃 省工业 过程 先 进控 制重 点实 验室 , 甘 肃 兰州 7 3 0 0 5 O 摘要 介 绍 了电动机 常见 电气故 障和机 械故 障 的类 型及 产生 原 因 , 详 细 阐述 了短 时傅 里 叶 变换 、 小 波 变 换 、 小波 包变换 、 经验模 态分 解等 基 于信 号处理 的诊 断 方法 , 以及基 于专 家 系统 、 模 糊 理论 、 支持 向 量机 、 神 经 网络等的智能诊断方法在电动机故障诊 断中的应用, 指 出多种诊断方法相结合 以及信息融合 方法是 电动机 故 障诊 断技 术的发展 趋势 。 关键 词 电动机 ;故 障诊 断 ;信号 处理 ;智能诊 断 中图分类 号 T D6 1 4 文献 标 志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 5 - 0 1 0 5 1 6 3 2 网络 出版地址 h t t p / / www. c n k i . n e t / k c ms / d e t a i l / 3 2 . 1 6 2 7 . TP . 2 0 1 5 0 1 0 5 . 1 6 3 2 . 0 1 1 . h t ml St ud y o n f a u l t d i a g no s i s t e c h n ol o g i e s o f mo t o r W ANG H ui z h on g 一,XI AO Yi ng c hun 一, ZH ANG Yi n g 一, ZH U H o ng yi , 1. Co l l e ge o f El e c t r i c a l a n d I nf or ma t i on En gi n e e r i n g,La n z h ou Uni v e r s i t y o f Te c hn ol og y,La n z ho u 7 3 00 5 0,Chi n a;2. Ke y La bo r a t o r y o f Ga ns u Adv a n c e d Co n t r ol f o r I n dus t r i a 1 Pr o c e s s e s ,La n z ho u 7 3 0 0 5 0,Chi na Ab s t r a c t The p a pe r i nt r od uc e d t y pe s a nd c a u s e s o f c o m mo n e l e c t r i c a l a nd me c ha n i c a l f au l t s o f mot or , 收稿 日期 2 O l 4 O 3 一 O 9 ; 修 回日期 2 0 1 4 1 1 1 8 ; 责任编辑 盛男 。 基金项 目 国家 自然科学基金资助项 目 5 0 9 6 7 0 0 1 。 作者简介 王惠 中 1 9 6 2 , 男 , 河南洛阳人 , 教授, 硕士研究生导 师, 研究方 向为 自动化仪器仪表 、 嵌入式开发与应用、 电力系统 自动化、 智能信 息 控 制 等 , E ma i l wh z l 9 6 2 1 6 3 . c o rn。 [ 2] [ 3] [ 4] [ 5] [6 ] [7] [8] 出 版 丰 十, 2 0 l 0 2 . 林 曙光 , 钟军 , 王建成. 物联 网在煤 矿安 全生产 中的应 用E J 2 . 移动通信 , 2 0 1 0 , 3 4 2 4 4 6 5 0 . 张锋 , 顾伟. 物联 网技术在 煤矿 物流信 息化 中的应 用 E J ] . 中国矿业 , 2 0 1 0 , 1 9 8 1 0 1 1 0 4 . 何佳泓 , 郑 淑蓉. 物联 网产 业发 展水平 指标体 系构 建 E J 2 . 科技管理研究 , 2 0 1 2 , 3 2 1 5 6 4 6 8 . 胡永利 , 孙 艳丰 , 尹宝才. 物联网信息感知与交互 技术 E J 2 . 计算机学报 , 2 0 1 2 6 1 1 4 7 1 1 6 3 . 丁丛师 , 王伟. 煤 矿物联 网 的设 计 与应用 分析 [ J ] . 工 矿 自动化 , 2 0 1 4 , 4 0 8 7 2 7 4 . 林 闯. 物联 网关键 理论 与技术 专题前 言[ J ] . 计算机 学 报 , 2 0 I l 5 7 6 i - 7 6 2 . CHEN T, LU0 X, LI W , e t a1 . A m e t h od f or s a t i s f a c t i o n d e g r e e d e c i s i o n ma k i n g wi t h p r e f e r e n c e i nf or mat i o n on c r i t e r i a we i gh t obt a i ni ng by c o n s i s t e n c y d e g r e e o f s e c u r i t y c h i p d e s i g n [ c ] / / 2 0 1 4 I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n Co mp u t e r , Commun i c a t i o ns an d I nf o r ma t i on Te c hno l o gy, At l a nt i s Pr e s s,2 01 4. 孙继平. 煤矿物联 网特点 与关键技术研究 [ J ] . 煤炭 学 报 , 2 0 1 1 , 3 6 1 1 6 7 一 I 7 1 . 孙继平. 矿 井 宽带无 线 传输 技术 研究 E J ] . 工矿 自动 化 , 2 O 1 3 , 3 9 2 1 - 5 . 巩在武. 不 确定模糊 判断矩阵原理 、 方法与应 用[ M] . 北京 科学出版社 , 2 0 1 1 3 7 5 9 . 徐泽水 . 三角模 糊 数互 补判 断矩 阵 的一种 排 序方 法 L J ] . 模糊 系统 与数 学 , 2 0 0 2 , 1 6 1 4 7 5 0 . 张瑜 , 罗茜 , 刘 勇. 基于三角模糊数 的供应商选 择方法 研究 [ J ] . 物流技术 , 2 0 1 3 , 3 2 3 2 9 5 2 9 9 . 朱松岭 , 周平 , 韩毅 , 等. 基 于模 糊层 次分析 法 的风险 量化 研 究 E J ] . 计 算 机 集 成 制造 系统 , 2 0 0 4 , 1 0 8 9 8 0 9 84. 1 _ l二 I二 I 口 I l n 2 O 1 5年 第 1期 王 惠 中等 电动机 故 障诊 断技 术探 讨 4 l a nd d e s c r i b e d a p pl i c a t i o n of s i g na l p r oc e s s i n g m e t ho ds a nd i n t e l l i g e nt d i a gn o s i s me t h od s i n f a ul t d i a gn o s i s o f m o t o r . The s i gna l p r o c e s s i n g m e t ho ds i nc l ud e s h or t t i me Fo ur i e r t r a ns f o r m , wa v e l e t t r a ns f o r m , wa v e l e t pa c ke t t r a ns f o r m a nd e mpi r i c a l mod e d e c o m p os i t i o n.The i nt e l l i ge n t d i a g no s i s me t h od s i nc l u de e xp e r t s ys t e m ,f uz z y t he or y,s up po r t v e c t o r m a c hi n e a nd n e u r a l n e t wo r k.I t a [ s o po i nt e d o ut d e v e l o pme n t t r e nd o f f a u l t di a gn os i s t e c hno l o gi e s o f mot or i s c ombi n a t i o n o f m ul t i pl e d i a g no s i s me t h od s a nd i nf or ma t i on f us i o n m e t h od. Ke y wo r d s mo t or ;f a ul t di a g nos i s;s i gn a l p r o c e s s i n g;i nt e l l i g e n t d i a g no s i s 0 引 言 电动机广泛应用于工业生产的各个领域 , 但在 环境恶劣 、 负载冲击性大的场合中, 电动机故障时有 发生 , 影 响生 产 的正 常运行 , 造 成 巨大经 济损 失 。同 时 电动机 故 障会 引起 异 常振 动 和 噪 声 , 对 环 境 造 成 噪声 污染 且 对 人 体 有较 大危 害l_ 1 ] 。 因此 , 对 电动 机 故障的诊断十分必要而迫切。通过对电动机故障的 诊断可以事先预测故障隐患 , 做好检修计划 , 确保电 动 机得 到定 期检 修 , 减少 电动 机 出现故 障 的机率 , 从 传统的“ 事故维修” 和“ 定期维修” 过渡到“ 预知性维 修” 。本文介绍了电动机常见故障类型, 详细阐述了 基于信号处理的诊断方法和智能诊断方法在电动机 故 障诊 断 中 的应 用情 况 。 1 电动机 常见 故 障类 型及原 因 从 故 障 性 质 来看 , 电动 机 故 障分 为 电气 故 障 和 机 械故 障 。电 气 故 障 主要 包 括 定 子 故 障 和 转 子 故 障, 机械故障包括轴承故障和气隙偏心故障。 1 . 1 定子 故 障 定子是 电动机最常 出现故障的部位 , 其 中最主 要 的是定子绕组故 障, 该故 障主要是 因绝缘破坏而 引起的各种表现形式的故障, 如匝问短路 、 单相对地 短 路 、 相 间短路 和局 部 放 电等 。其 中 匝 问短 路 故 障 约占定子绕组故障的 5 0 以上 , 造成定子绕组 匝问 短 路 故 障的 主要原 因 在 电动机 开关 过程 中 , 匝 间绝 缘 承 受暂 态过 电压 ; 电 动 机定 子 绕 组 温 度 过 高 导 致 匝 间绝缘 性 能恶化 ; 定 子线 圈 承受 电磁力 发 生振 动 , 导致 匝 间绝缘 破损 ; 电动机 长期 在潮 湿 、 高 温等恶 劣 环境下运行等。当定子绕组短路 匝数较少时 , 故障 特征表现不明显 ; 但如果长期运行会烧毁线圈和定 子 铁 芯 。 1 . 2转予故 障 转 子 断条 故 障是 最 主要 的转 子故 障 , 是指 笼 型 感 应 电动机 转子 导条 断裂 故 障 。笼 型感 应 电动机 在 频 繁 启动 和 过载 运行 中 , 转 子 导条 受 到极 大 的径 向 交 变应 力作 用 , 以及 转 子 制 造 存 在 某些 缺 陷都 会 导 致断条故障。发生轻微故障时, 通常会引起 电动机 的转差率 、 定子 电流和输人功率增大 ; 当导条断裂严 重 时, 会延长电动机启动时间, 甚至不能启动。导条 断裂还会引起相邻导条断裂 , 甚至造成定子绕组绝 缘 故 障 。 1 . 3 轴 承故 障 轴 承故 障主 要是 因负 载 过重 、 润 滑不 良和异 物 进入等原因引起的轴 承磨损 、 表 面剥落 、 腐蚀 、 碎裂 和胶合等故障。轴承 出现故障后 , 将会引起电动机 的振 动 。该振 动频 率 较 低 , 一 般 在 几 赫 兹 到几 百 赫 兹 , 成为轴 承 故 障检测 的重要 特 征信 息 。 1 . 4气 隙偏 心 故障 气 隙偏 心 故 障 主要 由生 产 装 配不 正 确 、 轴 承 弯 曲或磨损 、 电动 机转 速 过 高 所 导 致 。气 隙偏 心分 为 静 态和 动态 2种 。静 态偏 心是 指转 子与 定子 之间不 均 匀气 隙 的位置 不 随 电 动机 转 子 转 动 而 改变 , 通 常 由定子 铁 芯 内径 的椭 圆度 或 不 正 确 的装 配 方 式 造 成 。动 态偏 心是 指转 子 与定子 之 间不均 匀气 隙 的位 置随转子的旋转而变化 , 通常由转轴弯曲、 轴承磨损 等 原 因造成 。 2基 于信 号处 理 的诊 断方法 基 于信 号处 理 的 电动机故 障诊 断 即通过 信号 处 理 方法 抑止 干扰 , 保 留或 增加 有用 的信 号 , 提 取特 征 值 , 从 而获得 与 故 障相关 的征 兆 , 利 用征 兆进 行 电动 机 设备 故 障诊 断 。常用 的信号 处理 方法 主要 有 时域 分析 、 频域分析和时频分析。电动机故障特征信号 大多 呈现非 平稳 性 , 如异 步 电动机 发生 断条 故 障时 , 其暂态启动过程 中定子电流的转子故障特征分量即 是一个频率和幅值渐变的信号 。即使电动机处于稳 态 , 定子电流信号也会 由于 电网频率 的轻微波动等 各 种 复杂 因素 表 现 出非 平 稳 性 。因此 , 需要 使 用 时 间和频率的联合 函数来表示信号 , 对信号进行时频 分 析 。时频 分 析分 为 线 性 和非 线 性 2种 , 线 性 的主 要 有短 时傅 里 叶变 换 、 小 波 变 换 、 小 波 包 变 换 , 非 线 4 2 工矿 自动 化 2 O 1 5年 第 4 1卷 性 的 主 要 有 经 验 模 态 分 解 E mp i r i c a l Mo d e De c o mp o s i t i o n , E MD 等 。 2 . 1短 时傅 里 叶 变换 采 用短 时傅 里 叶变换 对降 噪后 的 电动机 振动 信 号 进行 分析 计算 , 获 取振 动信号 幅值 , 从 而可 根据 电 动 机振 动信 号 幅值 的变化情 况 诊断 电动 机故 障 。短 时傅里 叶变 换在 一定 程度 上克 服 了傅 里 叶变 换不 具 有局部分析能力的缺陷 , 但 当窗函数确定后 , 时频平 面上矩 形窗 口的形 状 随 之确 定 , 只 能改 变 窗 口在 时 频 平面 上 的位置 。短 时傅 里 叶变换 实质 上是 一种 单 一 分辨 率 的信号 分析 方法 , 若要 改 变分 辨率 , 则必 须 重 新选 择窗 函数 。 2 . 2 小 波 变 换 小 波 变 换 是 信 号 的 时 间 一 尺 度 分 析 方 法 , 具 有 多 分辨 率分 析 的特 点 , 且 在 时 频域 都 具 有 表 征 信 号 局 部特 征 的能力 , 是 一 种 窗 口大小 固定 不 变 但 其 形 状 可变 的 时频局 部 化 分析 方 法 。参 考 文 献 [ 2 ] 提 出 了基 于小波 变换 及三 相 电流 间相位 对称 度检 测 的定 子 绕组 匝 间短路 故 障 在 线 检测 方 法 , 能有 效 检 测 匝 问短 路 故 障 , 并 且 大 大 提 高 了 诊 断 精 度 。参 考 文 献[ 3 ] 通过采集故障电动机的定子电流信号 , 用傅里 叶变换 和小 波变 换 分 别 对 其进 行 分 析 , 得 出小 波 变 换 更适 用 于对异 步 电动 机转子 断条 故 障进行 分析 的 结 论 。在小 波变 换 的基础 上 , 参考 文献 [ 4 ] 提 出了基 于 频率 切 片小波 变换 时频 分解 的故 障特 征分 离提 取 方 法 , 可从 噪声 信 号 中分 离 出有 效 的特 征 分 量 。参 考 文献 E s ] 根据 小 波 变换 研 究 振 动 信 号局 部 奇 异 特 点 , 对小波变换降噪功能进行定量分析 , 通过实验表 明小波 降 噪方法 非 常适 用于低 信 噪 比情 况 下 的滚 动 轴 承微 弱振 动信 号 的故 障频率 检测 。但 由于小波 变 换 的尺度按 二进 制 变 化 , 所 以在 高 频 频带 其 频 率 分 辨 率较 差 , 而在 低频 频带 其 时间分 辨率 较差 , 即小 波 变 换方 法是 对 信号 的频 带进行 指 数等 间 隔划分 。 2 . 3 小 波 包 变 换 为 了提 高 高频 区域 中小 波变 换 的 分辨 率 , 在 多 分 辨 率分析 的基础 上提 出小 波包 变换 。小 波包 变换 是 基 于小 波 变 换 提 取 小 波 函 数 线 性 区域 的 分 析 方 法 , 可看成 是 函数 空间逐 级 正交 剖分 的扩 展 , 能 够 为 信号提供一种更加精细 的分析方法 。参考文献 E 6 ] 引入 能量 值方 法 , 对 小 波包 分 解 信 号 进 行 分层 分 段 能量 计算 , 组 成能 量特 征矩 阵 , 求 得矩 阵特 征值 作 为 振动信号特征参数 , 利用故障早期模式识别的对应 系数 相乘 方 法 对 电 动 机 的 轴 承 故 障进 行 了有 效 诊 断。参考文献[ 7 ] 使用小波包分析技术提取了故 障 电动机 的振 动信 号特 征值 , 对 直 流 电动 机 的 转 子 不 对 中、 外壳破裂等故障进行 了诊断。 2. 4 EM D E MD 适合 于非 线 性 、 非 平 稳 的 信号 序 列 处 理 。 参 考文献 [ 8 ] 利 用 E MD 对 异 步 电 动 机 转 子 故 障 进 行 了分 析 和 检测 。参 考 文 献 [ 9 ] 将 E MD方 法 和 奇 异值差分谱理论相结 合用 于诊断轴承故障, 能够准 确判断故障类型和故障部位 。参考文献[ 1 0 ] 提出了 基于 E MD的相关降噪算法 , 该算法利用 E MD对含 噪 声 的电动 机信 号 进 行分 解 , 得 到各 阶本 征 模 态 函 数 I n t r i n s i c Mo d e F u n c t i o n , I MF 分 量 , 然 后 对 高 频 I MF分量 用小 波相 关滤 波 降噪方 法 进行 处 理 , 保 留低频 I MF分 量 , 最 后 将 处 理 的高 频 I MF分 量 和 低频 I MF分量进行信号重构 , 得到降噪后的振动信 号 , 有效 获得 早 期 轴 承故 障信 号 的特 征 值 。参 考 文 献[ 1 1 ] 采用 E MD和小波包分解 2种方法提取 了故 障数据 的特 征 向量 , 通 过 仿 真 实 验得 出 E MD 在 故 障特征 提取 上 比小波 包变 换有 优势 。 3智 能诊 断方 法 智 能 诊 断方 法 是 基 于知 识 的 方法 , 即基 于 人 工 智 能 的方法 。该 方 法 不 需要 精 确 的数 学 模 型 , 适 用 于模拟 人 的逻辑 思 维 过 程 , 解 决需 要 进 行 逻 辑 推 理 的复杂 诊 断 问题 。 3 . 1基 于专 家 系统 的诊 断 方法 基 于专 家 系 统 的诊 断 方 法 指 用 户 通 过人 机 接 口, 将 利用 数据 采集 装 置 获 取 的 电 动机 运 行 状 态 信 息传送给推理机 , 推理机根据推理过程的需要 , 对知 识 库 中 的各 条 知识及 全局 数据 库 中的各 项事 实进 行 搜 索 或继续 向用 户索 要 信 息 。最 后 , 推理 结 果 通 过 人 机 接 口返 回给 用 户l_ 】 。专 家 系统 汇集 众 多 专 家 的知 识 , 进 行 分 析 、 比较 、 推 理 , 最 终 得 出 正 确 的 结 论 。参考文献E 1 3 ] 在应用专家系统 的基础上 , 针对 发动机故障诊断设计 了专家系统推理机 , 实现 了部 分故 障 的诊 断 。但 对 于 复 杂 系统 来 说 , 所 观 测 到 的 状态与所对应故障之间 的联系是相 当复杂 的, 专家 经验 归纳 成规 则往 往 不 是 唯 一 的并 且 有 相 当难 度 。 因此该方法不适合于复杂的电动机设备或新的及未 有经 验 的电动 机设 备 的故 障诊 断 。 3 . 2基 于模 糊理 论 的诊 断方 法 电动机故 障诊断系统是一个相对复杂的系统 , 变量 太 多难 以精确 描述 , 因此 对 故 障和征 兆 如 温度 “ 过 高” 、 振动 “ 厉 害” 等 只能 用模 糊 语 言来 表 达 , 而 模 糊集合 、 模 糊运 算 、 模 糊 逻 辑 、 模 糊 推 理 等模 糊 理 2 0 1 5年 第 1 期 王 惠 中等 电动机 故 障诊 断技 术探 讨 4 3 论则 是分 析 处 理 这 类 问 题 的较 好 工 具 。参 考 文 献 [ 1 4 ] 针对 水 下无 人潜 航器 的推进器 电动机 供 电异 常 故障, 提出了基于 自适应模糊融合算法的故障诊断 方法 , 利用预测电流和实际 电流进行融 合所得 的融 合电流作为推进器故障诊断的依 据, 保证了故 障诊 断的实时性 , 并实现 了故障类 型的准确辨识 。但基 于模糊理论 的诊断方法存在模糊诊断知识获取 困难 的缺点 , 尤 其 是 故 障 与 征 兆 的模 糊 关 系较 难 确 定 。 系统 的诊 断能 力依 赖 模 糊 知识 库 , 因学 习 能 力 差 而 容 易发 生 漏诊 和误 诊 。 3 . 3 基 于 支持 向量机 的诊 断 方法 支 持 向 量 机 具 有 很 强 的 泛 化 能 力 和 抗 干 扰 能 力 , 在最小化经验风险的同时, 最小化置信 区间的上 界 , 有效解决了小样本 、 高维数和非线性等问题 。基 于支持向量机 的故障诊断方法只需少量 的时域故 障 数据 样本 来 训练故 障 分类 器 , 不必 进 行 信 号 预 处 理 以提取 特 征量 , 便 可 实 现 多 故 障 的 识 别 和诊 断 。参 考文献[- 1 5 1 6 ] 提出了基于支持向量机及改进支持 向量机的故障诊断方法 , 根据样本分布的复杂度 , 将 训练 样本 划 分为 多个 区 域 , 在 训 练 过 程 中支 持 向量 机为 不 同区域 设 置不 同 的训 练 参 数 , 有 效 避 免 了过 拟合 与欠 拟合 。然 而 , 支持 向量机本 身 存在 多分 类 、 核函数和核参数的选 择优化及增量学 习等问题 , 其 应用 于故 障诊 断 时存 在 不平 衡 样 本 、 特征 选 取 及 大 规模训练样本等问题 。 3 . 4基 于神 经 网络 的诊 断 方法 神 经 网 络可 充 分 逼 近任 意 非 线 性 函数 , 具有 良 好 的 自学 习和 自适 应 能 力 , 已广 泛 用 于 电 动机 故 障 诊 断 中 。基 于神 经 网络 的故 障诊 断 过程 ① 利 用 特 征 一 故 障 数 据集 对 神 经 网 络 进 行 训 练 , 得 到 诊 断 网 络 , 该诊断网络的输人 为经过信号处理得到的故 障 特 征 , 输 出为故 障类 型 对 应 的量 化 值 ; ② 根 据 当前 诊 断输 入对 系统 进行 诊 断 。在训 练 和诊 断之前 进 行 预处理和特征选择/ 提取是为 了给网络提供合适 的 训 练样 本和 诊 断输入 。 参考文献 [ 1 7 - 1 8 ] 介 绍 了早期 B P神经 网络 在 各 种 电动机 故 障诊 断 中 的应 用 , 但存 在收 敛速 度慢 、 容易陷入局部极小值 等问题 。参考文献[ 1 9 ] 提出了 基于遗传算法和基 于蚁群算 法 的神 经网络训练 算 法 。该算法利用遗传算法优化神经网络的权值 , 建 立遗传神经网络模 型, 能较好克服 B P神 经网络算 法易陷入局部极小值 的缺点 ; 从蚁群算法 与 B P神 经 网络融合角度出发 , 采取蚁群算法优化神经网络 权值的策略, 建立了相应 的蚁群神经网络模型, 该模 型在收敛性、 预测误差方面均优于传统 的 B P神经 网络算法 。参 考文献 [ 2 o 一 2 2 ] 将优化 的 B P神经 网 络应用到各种 电动机故 障诊断 中, 提高 了故障诊断 的精度。参考文献[ 2 3 ] 介绍 了基于概率神经网络的 故障诊断方法 , 该方法可最大程度利用故障先验知 识 , 对异步电动机转子故 障进行定性诊断。参考文 献[ 2 4 ] 提出了一种基于差分进化算法优化径 向基 函 数神经网络的异步电动机故障诊断方法 。神经网络 应 用于故 障诊 断也 有 一定 的局 限性 , 如神 经 网 络 结构的确定没有 固定方法 , 对多故障的同时诊断效 果 不理 想 。 3 . 5 混合 的诊 断 方法 专家系统、 模糊理论 、 神经 网络等智能诊断方法 需要大量的历史数据作为训 练样本 , 而数据 的获取 相 对 困难 , 另外 存在 训 练时 间较 长 、 不 便 于实 时监测 等缺 陷 。 目前 , 已有 很 多学 者 研 究 将 2种 或 多种 智 能诊断方法相结 合进行 电动机 故障诊断 。参考文 献[ 2 6 ] 将模糊理论与领域专家语 言知识整合到 B P 神 经 网络 中 , 构 建 出模 块 化 的并 行 处 理模 糊 神 经 网 络 , 为网络的知识学习、 更新维护提供了方便 , 而且 通 用性 强 , 能够 应 用 到 电动 机 的智 能诊 断 中 。参 考 文献[ 2 7 ] 讨论 了小波分析与小波熵 的优点 , 将两者 优点结合起来 , 采用小波熵 的诊断技术对电动机运 行状 态进 行诊 断 , 并 对 运 行 中 的各 种 故 障 进 行 特 征 提取和模式 识别 。参考文献 [ 2 8 ] 采用 E MD结 合 AR Au t o Re g r e s s i o n ,自 回 归 模 型 的 Yu l e Wa l k e r 或 Ul r y c h C l a y t o n参 数估 计 方法 进 行 特 征 提 取 , 再 利用 改进 的超 球 多 类 支持 向量 机 来 分 类 诊 断滚动轴承不同故障位置及性能退化程度。 3 . 6 基 于信 息融合 的诊 断 方法 信息融合是一种多源信息 的综合技术 , 通过对 来 自不同传感 器 的数据信息进 行分析和智 能化合 成 , 获得被测对象及其性质的最佳一致估计 , 从而产 生 比单一信息源更精确 、 更完全 的估计和决策。在 电动机故 障诊 断过 程 中 存 在大 量 的不 确 定 性 , 相 同 故 障可 能表 现 为多 个 故 障 特 征 , 同一 信 号形 成 不 同 的特征 信息 , 因此 , 可 将 信息 融合 引入 到 电动机 的故 障诊断中。 目前常用 的信息融合算法有贝叶斯信息 融合算法、 证据理论信息融合算法 、 模糊信息融合算 法 、 神经 网络信息融合算法 、 集成信息融合算法, 其 中证据理论 以其不确定性的表示 、 量测和组合等方 面的优 势在故 障诊 断领 域 中得 到 了广 泛应 用 。 参考文献[ 3 O ] 将多个传感器采集的转子振动频谱信 号进行处理后 , 利用蚁群神经 网络进行故 障局部诊 4 4 工矿 自动化 2 0 1 5年 第 4 1卷 断 , 获得 彼此 独立 的证 据 , 再 由证 据理 论对 各证 据进 行融合 , 最终实现对电动机故障的准确诊断, 减少电 动机故障分类识别 的不确定性 。 4 结语 随 着 电动 机 应用 规 模 越来 越 大 , 输 出功 率 越来 越高, 其产生故障的可能性和复杂性增加 , 仅靠单一 方 法难 以实 现复 杂条件 下 电动 机故 障 的完全 、 准确 、 及 时诊 断 。 同时 , 现 有 的 电动机 故 障诊 断 技 术 大 多 假设 只有 1种故障发生, 而实际生产 中经常出现电 动 机多种 故 障 同时 发 生 的情况 。 因此 , 多 种 诊 断 方 法相结合及信息融合方法将成为电动机故障诊断技 术 的发 展趋 势 。 参 考 文 献 [1 ] 沈标 正. 电机故障诊断技术[ M] . 北 京 机械 工业 出版 社 , 1 9 9 6 1 5 1 7 . [ 2] 张征平 , 任震 , 杨楚 明 , 等. 基 于小 波变换 的高 压 电动 机定子绕组 匝间短路 故 障在线检 测新 方法 [ J ] . 电力 自动化设备 , 2 0 0 4 , 2 4 3 5 - 1 1 . [ 3] 胡 广书. 现代信号处理教程 [ M] . 北 京 清 华大学 出版 社 , 2 0 0 4 1 5 1 6 . [ 4] 段晨 东, 高强 , 徐 先峰. 频率切片小波变换 时频分析方 法在发 电机 组故障诊 断 中的应用 [ J ] . 中国 电机工程 学 报 , 2 O 1 3 , 3 3 3 2 9 6 1 0 3 . [ 5] L I Me n g .We a k f a u l t s i g n a l d e t e c t i o n o f r o l l i n g b e a r i n g [ C ] / / I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n Tr a ns p or t a t i o n, M e c ha n i c a l an d El e c t r i c a l Engi ne e r i ng, Ch a ngc h un, 2 011 54 0 5 43 . [ 6] 齐俊德 , 李 山 , 陈冰. 基 于小波包能量矩阵的轴 承信号 特征提取[ J ] . 振动与 冲击 , 2 0 1 3 , 3 2 2 1 1 0 7 1 1 1 . [ 7] 张北鸥. 基 于小 波包 变换 和 E l ma n人工 神经 网络 的 电机故障诊断 系统 的研 究[ D ] . 武汉 武汉理 工大学 , 2 01 0. [8 ] 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 , 2 0 0 4 , 3 1 4 4 8 5 3. [9 ] 张超 , 陈建军 , 徐亚 兰. 基 于 E MD分解 和奇异值 差分 谱理 论 的 轴 承 故 障 诊 断 方 法 [ J ] . 振 动 工 程 学 报 , 2 0 1 1 , 2 4 5 5 3 9 5 4 6 . [ 1 o l 许 同乐 , 郎学政 , 张新 义 , 等. 基 于 E MD相 关方 法 的 电动机信 号降 噪的研 究E J ] . 船舶 力 学 , 2 0 1 4 , 1 8 5 59 9 6 04 . [ 1 1 ] 陈皓 . 基于经验模态分解 和遗传 神经网络的轨道 车辆 轴 承故障诊断研究[ D] . 南京 南京理工大学 , 2 0 1 3 . [ 1 2 ] 鄂加 强. 智能故 障诊 断及其 应用[ M] . 长沙 湖南 大学 出版 社 , 2 0 0 6 5 2 5 3 . 鄂加强 , 龚金 科 , 王耀南 , 等. 特种 车辆 柴油发 动机 故 障诊断专家系统推理机设计[ J ] . 湖南大学学 报 自然 科 学版 , 2 0 0 5 , 3 2 5 4 6 5 1 . 严浙平 , 迟冬南 , 赵智 , 等. uuV推进 系统模糊 自适 应 融合 故 障 诊 断 方 法 [ J ] .电 机 与 控 制 学 报 , 2 0 1 2 , 1 6 9 1 4 1 9 . 易辉 , 宋 晓峰 , 姜斌 , 等. 柔性 支持 向量 回归及 其在 故 障检测 中的应用 [ J ] . 自动化 学报 , 2 0 1 3 , 3 9 3 2 7 2 2 83. 赵海洋 , 徐敏强 , 王金东. 改进二叉树支持 向量 机及其 故 障诊断方 法研究 [ J ] . 振动 工程 学报 , 2 0 1 3 , 2 6 5 7 64 77 O. 李 占锋 , 韩芳芳 , 郑德 忠. 基 于 B P神经 网络 的电机转 子故障诊断 的研究 [ J ] . 河北科 技 大学学 报 , 2 0 0 1 , 2 2 3 2 3 2 6 . 兰 字 飞. 基 于神 经 网络 的 异 步 电 机 故 障 诊 断 研 究 [ D ] . 太原 太原理工大学 , 2 0 1 0 . 黄 庆斌 . B P算法 的改进及其应用研究 [ [ ] . 成都 西南 交 通 大 学 , 2 O 1 O . 阳同光 , 蒋新华 , 付强. 混合蛙跳脊波神经 网络观测器 电机故 障诊 断研究 [ J ] . 仪器 仪表 学报 , 2 0 1 3 , 3 4 1 1 93 19 9 . 刘垠杰 , 黄 强 , 程玉 强 , 等. 基 于动 态 云 B P网络 的 液 体火 箭 发 动 机 故 障 诊 断 方 法 [ J ] . 航 空 动 力 学 报 , 201 2, 2 7 i2 2 84 2 2 84 9. 孙 斌 , 薛 广鑫 , 陈军 , 等. 基于 局部线 性嵌