電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果的模糊邏輯方法評(píng)定

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1、電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果的模糊邏輯方法評(píng)定摘要：本文介紹選擇電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)參數(shù)作為模糊輸入?yún)?shù)，用模糊邏輯方法實(shí)現(xiàn)對(duì)中小型電動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的綜合評(píng)估原理和實(shí)現(xiàn)方法。列舉了部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以驗(yàn)證該方法的可行性。關(guān)鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測(cè)；電動(dòng)機(jī)；模糊邏輯方法中圖分類號(hào)：TM343.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B新疆獨(dú)山子石化煉油廠有各類中小型三相異步電動(dòng)機(jī)2000多臺(tái)，目前主要對(duì)90KW以上的200多臺(tái)A類電機(jī)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，主要使用Vm-63便攜式振動(dòng)儀，判斷依據(jù)為振動(dòng)幅值和速度值標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際和日常維護(hù)管理的需要，我們對(duì)近年來發(fā)生的三相交流異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械故障作了統(tǒng)計(jì)，總結(jié)分析了電動(dòng)機(jī)振

2、動(dòng)原因及相關(guān)振動(dòng)監(jiān)測(cè)值的特點(diǎn)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊識(shí)別，確定被監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為電機(jī)運(yùn)行的故障類別和狀態(tài)提供有效判據(jù)，保證了電動(dòng)機(jī)的可靠運(yùn)行。一、三相異步電動(dòng)機(jī)故障的特點(diǎn)及診斷方法電動(dòng)機(jī)日常維護(hù)檢修的實(shí)踐證實(shí)，常見電動(dòng)故障原因主要有電磁振動(dòng)、電機(jī)不對(duì)中、轉(zhuǎn)子不平衡、軸承磨損、潤(rùn)滑不良、基礎(chǔ)剛性不足和機(jī)械松動(dòng)。電動(dòng)機(jī)電氣故障可采用測(cè)量運(yùn)行電流、電機(jī)絕緣和繞組直流電阻等方法判斷；機(jī)械故障常采用振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷、沖擊脈沖法、電流診斷法和頻譜分析法等。根據(jù)電機(jī)振動(dòng)速度標(biāo)準(zhǔn)ISO2373對(duì)電動(dòng)機(jī)六個(gè)測(cè)點(diǎn)位置的規(guī)定，振動(dòng)加速度、速度、位移振幅的特點(diǎn)，以及使用儀器的功能，

3、確定振動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的振動(dòng)幅值、速度值、加速度高頻值Hi和L，根據(jù)中小型電機(jī)的結(jié)構(gòu)取消了非軸伸端軸向的測(cè)量值。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中存在著許多不確定因素，因此對(duì)其進(jìn)行故障診斷也存在一定的模糊性，主要表現(xiàn)在：（1）診斷參數(shù)的模糊性。用于故障診斷的振動(dòng)參數(shù)的頻率范圍帶有一定的模糊性，不同參數(shù)、部位及方向上的振動(dòng)值超標(biāo)，所反映的故障狀態(tài)存在模糊性；（2）診斷方法的模糊性。造成電動(dòng)機(jī)故障的原因常常不是單一的，例如軸承損壞、基礎(chǔ)松動(dòng)等故障常由電磁振動(dòng)、不對(duì)中或動(dòng)不平衡等引起，因此使用哪種或哪幾種方法綜合診斷故障，具有模糊性；（3）診斷標(biāo)準(zhǔn)的模糊性。診斷標(biāo)準(zhǔn)是故障診

4、斷的依據(jù)，使用哪種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行診斷較為準(zhǔn)確，現(xiàn)場(chǎng)溫度、負(fù)荷等運(yùn)行工況變化時(shí)，診斷標(biāo)準(zhǔn)如何修正，都會(huì)影響診斷的準(zhǔn)確性，且存在較大的模糊性。因此，采用多參數(shù)綜合分析的模糊振動(dòng)診斷法符合電動(dòng)機(jī)故障診斷的實(shí)際情況，可以收到良好的效果。二、模糊診斷模型的建立由于是針對(duì)每臺(tái)電機(jī)建立診斷標(biāo)準(zhǔn)，因此，采用直接方法進(jìn)行了模式識(shí)別。多因素綜合評(píng)判模糊向量的計(jì)算式為Y=R·X′，其中：模糊關(guān)系矩陣R的行向量表示振動(dòng)故障特征，列向量表示故障原因，“·”表示模糊邏輯算子。由于普通矩陣相乘法則能夠避免故障信息的損失，因此，模糊邏輯算子選用普通矩陣相乘的法則。隸屬函數(shù)反映出現(xiàn)故障的可能性程

5、度?？梢圆捎妙愃朴谠u(píng)判記分的方法確定癥狀論域的隸屬度，即將監(jiān)測(cè)到的各參數(shù)值與其對(duì)應(yīng)的故障診斷標(biāo)準(zhǔn)相除，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，確定隸屬度。該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，經(jīng)驗(yàn)證，符合電動(dòng)機(jī)常見振動(dòng)故障的診斷要求。其計(jì)算方法如公式（1）式中：Ux=隸屬度；Xi=故障特征參量的實(shí)際值；Sx=被診斷電動(dòng)機(jī)相應(yīng)監(jiān)測(cè)參數(shù)的診斷標(biāo)準(zhǔn)；Mx=修正系數(shù)。所用狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀器測(cè)量的振動(dòng)幅值（雙倍幅值）和振動(dòng)速度值均為中頻范圍下的有效值，加速度所測(cè)的低頻值L。為10Hz-1kHz，高頻值Hi為1-15kHz，故確定各參數(shù)的修正系數(shù)如表1所示。模糊綜合診斷必須選擇合適的診斷標(biāo)準(zhǔn)。由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在工作時(shí)需

6、承受各種復(fù)雜和交變的應(yīng)力作用，有些故障診斷的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不適用或診斷準(zhǔn)確性差，故采用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)判斷較為合理。把電動(dòng)機(jī)自身的狀態(tài)作前后縱向比較，參數(shù)的變化能比較準(zhǔn)確地反映其狀態(tài)的變化，判別的可靠性更大一些，因此，最終確定采用統(tǒng)計(jì)法針對(duì)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)建立其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。由于電機(jī)各監(jiān)測(cè)部位的不同監(jiān)測(cè)參數(shù)反映不同部件的運(yùn)行狀況，而各部件對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響程度不同，因此需分別設(shè)定所對(duì)應(yīng)的閾值，然后用最大隸屬度原則判定最可能出現(xiàn)的原因。閾值原則是指，凡隸屬度大于閾值的項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的就是故障原因所在，而其中最大隸屬度項(xiàng)就是最可能出現(xiàn)的故障原因。通過對(duì)各類故障電機(jī)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，計(jì)算其

7、隸屬度，求出同類故障的每臺(tái)電機(jī)對(duì)應(yīng)的故障診斷值，并結(jié)合對(duì)設(shè)備影響程度的大小，確定對(duì)應(yīng)故障的閾值如表2所示。利用專家知識(shí)建立知識(shí)庫(kù)是模糊推理的關(guān)鍵，故障診斷模糊矩陣反映的是故障原因與故障征兆之間的關(guān)系。原因與故障之間錯(cuò)綜復(fù)雜，為了能從征兆中找出原因，需預(yù)先訂出征兆與原因之間的相關(guān)程度，即模糊診斷矩陣。通過總結(jié)分析電機(jī)日常檢修資料和對(duì)應(yīng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)所有進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的故障電機(jī)進(jìn)行故障類型的標(biāo)識(shí)，計(jì)算出每臺(tái)電機(jī)診斷標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度值即標(biāo)準(zhǔn)隸屬度，求出同類故障下每個(gè)監(jiān)測(cè)參數(shù)中對(duì)應(yīng)隸屬度大于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)隸屬度的個(gè)數(shù)，將各監(jiān)測(cè)參數(shù)所占的百分比作為征兆與原因之間的權(quán)系數(shù)，以

8、此構(gòu)成模糊診斷矩陣，見表3。三、診斷實(shí)例某油泵為關(guān)鍵設(shè)備，基本情況