智能电机在线综合监测系统设计及振动故障诊断研究

摘要

中小型电机在各类企业中数量众多、安装位置分散，无法对每台电机进行实时监测，难以及时发现和处理电机突发性故障。为了实现对电机异常运行的早期预警，本文设计一种智能电机在线综合监测系统。首先通过对电动机常见故障及早期征兆的分析，确定了系统最基础、最核心的功能是实时准确地测量电机各类运行参数，并探讨了典型故障诊断的人工智能方法，提出了系统的整体方案，系统采用高性能、低成本的微控制器和传感器芯片进行参数测量，数据分析与处理主要依赖于下位机。
　　系统由四个模块组成，集中测量模块实现了电机运行三相电压、三相电流和转速的测量，温度测量模块实现了电机运行温度的测量，环境温湿度测量模块实现了电机运行环境温度和相对湿度的测量，振动测量模块实现了电机运行振动的测量，各模块还实现了系统日期时间记录、数据存储、液晶显示、数据传输、报警等相关的辅助功能。
　　最后本文将该系统应用于电机运行振动试验，针对正常运行时和机座固定螺钉松动条件下运行时的两种典型工作状态下采集的振动信号，利用微控制器进行快速傅里叶变换得到相应的幅频特性曲线，然后利用微控制器采用余弦相似度与模值比相结合和相关系数与向量范数相结合两种方案进行分析与比较，结果表明，采用相关系数与1-范数相结合的算法更适合于微控制器自动实现区分这两种工作状态下的幅频特性曲线，为判别中小型电机机座固定螺钉是否松动提供了一条新的思路。

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第1章 绪论

1.1课题研究目的和意义

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.3本文主要研究内容

第2章 智能电机在线综合监测系统整体方案

2.1电动机常见故障及先兆特征

2.2典型故障预警先兆特征分析与方法

2.3系统整体方案设计

2.4本章小结

第3章 智能电机在线综合监测系统设计

3.1各模块通用部分设计

3.2集中测量模块设计

3.3温度测量模块设计

3.4环境温湿度测量模块设计

3.5振动测量模块设计

3.6系统基本功能测试

3.7本章小结

第4章 电机振动试验及分析与处理

4.1振动信号产生原因及测量方法

4.2快速傅立叶变换的基本原理

4.3相似性度量的基本方法

4.4电机运行振动试验及分析与处理

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢