[发明专利]一种电动机故障预警方法及系统

权利要求书

1.一种电动机故障预警方法，其特征在于，包括：

根据电动机的三相电压、电流信号和预设的转子断条故障诊断模型、定子绕组故障诊断模型和轴承故障诊断模型分别计算转子断条泛化级数、定子绕组匝间短路泛化级数和轴承外滚道故障泛化级数、轴承内滚道故障泛化级数、轴承滚动体故障泛化级数、轴承保持架故障泛化级数；

根据转子断条泛化级数、定子绕组匝间短路泛化级数和轴承外滚道故障泛化级数、轴承内滚道故障泛化级数、轴承滚动体故障泛化级数、轴承保持架故障泛化级数对电动机健康状态进行评估，具体评估方式包括：

当δ＜1.0时，电机故障等级为“一级”；

当1.0≤δ＜2.0时，故障等级为“二级”；

当2.0≤δ＜3.0时，故障等级为“三级”；

当3.0≤δ＜4.0时，故障等级为“四级”；

当δ≥4.0时，故障等级为“五级”；

其中，δ为转子断条泛化级数、定子绕组匝间短路泛化级数和轴承外滚道故障泛化级数、轴承内滚道故障泛化级数、轴承滚动体故障泛化级数、轴承保持架故障泛化级数之一。

2.如权利要求1所述的电动机故障预警方法，其特征在于，计算转子断条泛化级数，包括：

采集三相电压、电流信号，对其在2f1之附近低通滤波，排除高次谐波干扰,其中，f1为电动机工频；

以40-60Hz为截至频率，对三相电流、电压进行带通滤波；

对某一相电流信号进行细化频谱分析，利用转子齿槽谐波分量，估计电动机转差率s；

计算电机瞬时有功功率，并对瞬时有功功率在6sf1之内低通滤波，其中，f1为电动机工频；

进行细化频谱分析，并寻找2sf1分量对应的Hilbert模量H，该模量H与设定的灵敏度系数λ相乘，即得到转子断条泛化级数：

δ_转子＝λ×H。

3.如权利要求2所述的电动机故障预警方法，其特征在于，估计电动机转差率s的计算式如下：

其中，f_sh为转子齿槽谐波分量，P为电动机极对数，Z_r为转子齿槽数，n＝[1,3,5,…]。

4.如权利要求1所述的电动机故障预警方法，其特征在于，计算定子绕组匝间短路泛化级数，包括：

采集三相电压、电流信号，对其在工频附近窄带滤波，排除高次谐波干扰；

利用FFt变换计算三相电压、电流信号的基波幅值、相位；

计算三相电抗X₁、X₂、X₃，并根据定子绕组故障判定条件计算故障判定阈值；

计算匝间短路泛化级数:

式中：i＝[1，2，3]，λ为设定的灵敏度系数。

5.如权利要求1所述的电动机故障预警方法，其特征在于，计算轴承外滚道故障泛化级数、轴承内滚道故障泛化级数、轴承滚动体故障泛化级数、轴承保持架故障泛化级数，包括：

采集三相电压、电流信号；

对三相电压在工频附近窄带滤波，对三相电流在|f₁-f_固有|、|f₁+f_固有|、|f₁-2f_固有|、|f₁+2f_固有|频带之间带阻滤波，其中，f₁表示工频，f_固有表示轴承各故障损伤固有频率；

对某一相电流信号进行细化频谱分析，利用定子电流齿槽谐波技术估计电机转速；

计算电机瞬时有功功率，并依据Hilbert谱轴承故障特征频率式计算轴承故障特征频率；

进行细化频谱分析，并寻找故障特征频率对应的Hilbert模量，将各Hilbert模量进行求和，并赋予该求和值S一灵敏度λ，即为轴承故障泛化级数：

δ_轴承i＝λ×S_i，

式中：i＝[1，2，3，4]，分别对应轴承外滚道、内滚道、滚动体、保持架故障。